Para una aceptable recepción de las señales de radio es de suma importancia poseer la antena adecuada a la frecuencia de trabajo de la emisora. En algunos sectores del espectro de las radiofrecuencias, el ángulo de radiación y la polarización puede tener poca importancia; por el contrario, en otras frecuencias pueden ser sumamente importantes.
Las propiedades más importantes de un sistema de antena son: polarización, ángulo de radiación, impedancia y drectividad.
POLARIZACION
La polarización de una antena unifilar recta, depende de su posición respecto a tierra. Vale decir, que una antena vertical recibirá ondas polarizadas verticalmente, mientras que una antena horizontal, las recibirá en este mismo sentido. Una antena inclinada recibirá componentes tantos verticales como horizontales, mas no toda la intensidad de la señal.
ANGULO DE RADIACION
Si bien este parámetro afecta más a una antena emisora, no deja de ser importante en una destinada a la recepción. Este ángulo viene determinado por la polarización de la antena, la altura sobre la tierra y la naturaleza de ésta. El ángulo se mide en un plano vertical con respecto a una tangente en relación a la tierra.
IMPENDANCIA
Sobre la antena de recepción se inducen un voltaje y una corriente, aunque muy débiles, por efecto de la onda de radio. La impedancia de la antena en un punto determinado tiene un valor igual a la relación entre el voltaje y la corriente existente en ese punto.
DIRECTIVIDAD
Las antenas se comportan mejor en unas direcciones que en otras. Es mayor en las direcciones en ángulo recto, con respecto al conductor, y es nula en la dirección del propio conductor, con valores intermedios a ángulos intermedios. Se puede representar gráficamente, como muestra la figura 2.
La eficacia es una antena de recepción o la intensidad relativa de recepción o la intensidad relativa de la radiación en una de transmisión es proporcional a la longitud de una línea trazada desde el centro de la figura hasta el perímetro de la línea que determina su radiación. El gráfico representa una antena vertital.
Observamos que la intensidad de la señal ( o intensidad de campo) será máxima y uniforme en todas las direcciones horizontales; si la antena fuera horizontal, la intensidad de campo que llegue a ella dependerá del punto de donde proceda la onda de radio con respecto a la dirección del conductor de la antena y será mínima cuando coincida con la dirección de la emisora.
INFLUENCIA DE LA TIERRA
Cuando la antena está próxima a tierra, como sucede en la mayoría de los casos, el diagrama de radiación sufre modificaciones por las reflexiones que se producen desde la tierra. El diagrama resultante dependerá de la altura y orientación respecto al plano de tierra, siendo posible que la intensidad de campo llegue a duplicarse si este plano de tierra es perfectamente conductor (p. ej. Superficie del mar).
El ángulo de radiación, o vertical, es de vital importancia, muy especialmente en H.F. Es ventajoso instalar la antena a una altura tal que se aproveche la reflexión de la tierra para aprovechar así el incremento de la intensidad de la señal.
Como son deseables ángulos bajos de radiación, significa que la antena debe ser alta; por lo menos media onda respecto al plano de tierra desde los 8 Mhz., y de ¾ o 1 longitud de onda en frecuencias superiores a 20 Mhz.
DISTRIBUCIÓN DE LA TENSIÓN Y LA CORRIENTE
Cuando en una antena se induce una energía, la tensión y la corriente presentes en ellas varían a lo largo de su extensión. La distribución se puede representar con una sinusoide. La corriente es máxima en su centro y muy baja en sus extremos ocurriendo justo lo contrario con el voltaje.
Realmente, la corriente no llega a cero en los nodos de intensidad debido al efecto de puntas; tampoco llega a ser nulo el voltaje debido a la resistencia del conducto que siendo tan poco valor, puede despreciarse en la práctica.
RESISTENCIA DE RADIACIÓN, IMPEDANCIA
La resistencia de radiación de una antena Hertz en el espacio libre (lo suficientemente alejada de objetos que no afecten a sus características) es de 73 ohms en su centro. Este valor varía en la práctica según esté más o menos elevada respecto a un plano que consideremos como tierra.
La impedancia de la antena en cualquier otro punto, es igual al resultado de dividir la tensión por la corriente presente en ese punto. La impedancia es minima en el centro e igual a la resistencia de radiación, aumentando progresivamente hacia los extremos.
Depende también del grueso del conductor en relación a su logitud. El valor 73W antes mencionado corresponde a conductores normalmente usados en la práctica. Si el diámetro de tal conductor supera el 1% respecto a su longitud, la impedancia en el centro de la antera resultará aumentada, mientras que en los extremos se verá disminuida.
Este aumento de impedancia en el centro, puede llegar a valores tales como 110W con una relación de D/L = 0,025 (2,5%). El aumento del diámetro del conductor conlleva un incremento en el ancho de banda, (disminución del Q), por lo que la curva de resonancia es menos aguda.
El efecto es mucho mayor a medida que se aumenta la frecuencia, lo cual es una ventaja adicional en las antenas de VHF y bandas superiores donde las longitudes de onda son pequeñas.
CARACTERISTICAS DE RADIACIÓN
La radiación o directividad de una antena, no es uniforme en todas las Tal característica, llamada directividad, debe considerarse en dos dimensiones, ya que existe tanto en el plano vertical como en el horizontal. Por tanto, el comportamiento de una antena se ve afectado por el ángulo de la onda que índice en ella como por la dirección geográfica en que se cumple la máxima recepción de la señal.
LONGITUD FÍSICA Y ELÉCTRICA
La forma más práctica y elemental de una antena es la constituida por un simple conductor de una longitud aproximadamente a la mitad de la longitud de onda que se recibe. Es importante que se comprendan sus propiedades ya que la antena de media onda constituye la base de donde se parte para el diseño y construcción de muchas formas de antenas compuestas.
Se la denomina antena Hertz como homenaje al físico alemán Heinrich Rudulph Hertz que demostró en 1.888 que un conductor determinado “vibraba en toda su plenitud cuando coincidia en él la mitad de la onda de radio que lo alimentaba. Estas antenas se les conoce corrientemente como dipolo o doublet. El largo de una antena Hertz se determina por la fórmula:
L = (300.000 / f) / 2 x 0,95
Siendo L el largo físico del hilo de la antena en metros, 300.000 la velocidad de propagación de la onda de radio, f la frecuencia en Kilohertz: el resultado se divide por 2 puesto que es una antena de media onda y finalmente se multiplica el total por un factor de acortamiento debido al efecto de puntas que en este caso es de 0,95 (5%). Para memorizar esta fórmula la podemos simplificar del siguiente modo:
L = 142,5 / f. en Mhz.
Donde la velocidad de propagación ha sido dividido por 2 y restado el 5%, y puesto que los Khz han sido convertidos en Mhz, debe simplificarse también el primer valor. El factor de reducción aumenta a medida que aumenta la frecuencia siendo de 6% en VHF.
Una altura de unos 5 metros resulta adecuado para la recepción en todas las bandas; aunque si las circunstancias lo permiten, es preferible elevarla más.
El plano efectivo de tierra, o sea, el plano desde el que puede considerarse que las ondas de radio se reflectan, rar vez es la superficie real de la tierra, sino unos metros debajo de ella, dependiendo de la naturaleza del terreno. (Grado de humedad, composición, etc.)
Además de la polarización, existen otros factores en la elección de una antena para la recepción en las frecuencias entre 3 y 30 Mhz que deben tenerse en cuenta. Una antena vertical de media onda será efectiva en todas sus direcciones horizontales, por tanto no es direccional. Si la antena se instala horizontalmente, tenderá a acusar efectos direccionales tal como se ha explicado en el apartado “características de radiación”.
Para la recepción de las frecuencias por debajo de los 3 Mhz se ha demostrado que una antena vertical es preferible ya que además de omnidireccional es de ángulo bajo, siendo ideal para recepción de la onda superficial a grandes distancias.
Por RAFAEL LLOPIS BORRELL
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