ANTENAS DE RECEPCIÓN DE ONDA LARGA Y MEDIA

ANTENAS DE RECEPCIÓN DE ONDA LARGA Y MEDIA

Para la recepción en las bandas de ondas largas y medias se utilizan antenas abiertas y cerradas, como así sus combinaciones. Pertenecen a las antenas abiertas el dipolo vertical, las antenas tipo L y tipo T y la antena tipo conductor radial inclinado. Pertenecen a las cerradas, las antenas de cuadro y los goniómetros. La antena cardioide es un ejemplo de la combinación entre las antenas abiertas y cerradas.

Banda Descripción de la banda broadcast Rango de frecuencia Servicio

LF Onda larga 2000-1185m 150-285KHz AM

MF Onda media 560-187m 535-1605KHz AM

Antenas de cuadro

En el más sencillo de los casos, la antena de cuadro es un arrollamiento plano de alambre de forma rectangular con un eje de simetría del cuadro OO´.

Esta antena está colocada en el plano vertical y es cortada verticalmente por una onda polarizada cuya dirección de propagación forma, en el plano horizontal, un ángulo  con el plano del cuadro. Debido a la polarización vertical de la onda, la fem solo se induce en los conductores verticales ab y cd del cuadro. Sobre el eje OO´ la intensidad del campo eléctrico en el instante t es E=Emsint, en la que Em es la amplitud de la intensidad del campo eléctrico.

En ese mismo instante, la fase del campo eléctrico en el conductor cd tiene un adelanto y en el conductor ab un retrazo, con respecto a la fase del campo eléctrico en el eje, equivalente a la magnitud , en la que es el coeficiente de fase y m la anchura del cuadro.

Multiplicando la intensidad del campo eléctrico por la altura del cuadro obtenemos la fem inducida en los conductores del cuadro:

Como los conductores ab y cd están unidos en serie, las fem inducidas ab y cd actúan contrariamente y la fem resultante del cuadro es:

Utilizando la identidad trigonométrica:

Si hay N espiras en el cuadro se tiene:

En las bandas de onda larga y de onda media m es mucho menor a , por consiguiente el ángulo es muy pequeño y

Teniendo también presente que hm=S(superficie del cuadro). Se puede escribir el valor instantáneo de la fem como:

(1)

La amplitud de esta fem será:

(2)

En caso que realicemos combinando la radiación de cuatro dipolos, siendo dos horizontales y dos verticales tal como se muestra en la figura. En el plano horizontal los campos debidos a los dipolos ac y bd son iguales y opuestos y se anulan, a la vez que los campos E de los dipolos ab y cd se combinan para dar un campo resultante ER.

El valor de E en el plano horizontal para un dipolo único se obtiene con =90º. Por lo tanto,

El campo resultante ER viene dado por la suma fasorial de los campos de los dos dipolos, con una diferencia de caminos d cos. Si es la diferencia de fase correspondiente, entonces

Donde +180º es debido a que las corrientes en los dipolos 1 y 2 son iguales pero de signo opuesto. Por lo tanto, el campo resultante ER viene dado por

O

Dado que la cantidad entre paréntesis es pequeña.

Donde A es el área del cuadro y ER es independiente de , dado que el diagrama de radiación polar vertical es un círculo. La potencia radiada por el cuadro se obtiene en el apéndice C y vale

Si Rr es la resistencia radiación del cuadro e Io la corriente de pico en el mismo, entonces.

ohmios

Cuádrica de dos secciones

La cuádrica de dos secciones es una antena sencilla formada por dos cuadros espaciados a una distancia d de 0,15 longitudes de onda (figura de abajo). Si el cuadro parásito está hecho un 5% más corto que el radiador, se comporta como director, y si es más largo, como un reflector. Es esta última solución la que más se adopta por razones mecánicas, aunque nada se opondría, en las frecuencias elevadas (100 y más Hz), al empleo de una u otra. La relación adelante atrás de un Quad con cuadro reflector bien regulado es del orden de 25dB, lo cual es enormemente espectacular.

En la práctica los dos cuadros son de las mismas dimenciones, y generalmente se alarga el cuadro parásito por una línea de hilos paralelos carrada, insertada en el centro de uno de los ramales horizontales. El cortocircuito de la misma es ajustable, lo cual permite un reglaje muy sencillo y extremadamente preciso. Cada lado de los cuadros tiene 1/4 de longitudes de onda. El cuadro excitado (radiador) se alimenta en el centro del lado inferior. La resistencia de radiación, cuando el elemento interior está ubicado a 0.5 longitudes de onda sobre el terreno, es aproximadamente  El cuadro parásito reflector contiene, en su lado inferior, un adaptador sintonizable cuya barra cortocircuitante se ajusta en la posición que dé la maxima ganancia. La ganancia de potencia de una cuádrica de dos elementos (o cúbica) es de unos 5,6dB sobre un dipolo de referencia. La antena se monta a una altura de por lo menos 1/2 longitudes de onda sobre el terreno. En la tabla siguiente se dan las dimenciones de antenas cuádricas cúbicas para 20, 15 y 10 metros.

Antena cuádrica cúbica de dos elementos

Frecuencia L1 S D

14,15 528,7 101,6 251,6

21,25 355,8 61 170,3

28,5 264,3 50,8 129,6

La longitud del adaptador S debe ajustarse para máxima ganancia delantera y óptima relación frente-atrás, y puede variar ligeramente respecto a los valores indicados. El espaciamiento “d” puede modificarse para obtener la adaptación correcta a la línea de transmisión. La estructura debe alimentarse son línea balanceada o algún dispositivo de balance.

En la figura siguiente se muestra una antena cuádrica cúbica que difiere de la anterior en tener cado lado de sus elementos una longitud de media onda de la frecuencia de trabajo. El espaciado d entre los cuadros es de 0,15 longitudes de onda. El cuadro excitado se alimenta en el punto de alta impedancia. Si se desea alimentar esta antena con línea coaxil de 50 o 70, deberán emplearse un balún y máxima ganancia delantera mediante un adaptador con barra cortocircuitante, la ganancia de potencia, sobre un dipolo de referencia de media onda es 8,5dB.

La relación frente-atrás es mejor que 20dB, dependiendo de que el sistema se ajuste para máxima ganancia o para mejor discriminación. En la tabla siguiente se dan las dimenciones correspondientes a cuádricas cúbicas de dos elementos con lados de media longitud de onda, para las bandas de 20, 15 y 10

...