Manual para Radialistas Analfatécnicos
100 respuestas para entender la tecnología de la nueva radio
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Pregunta 19: CULES SON LAS CARACTERSTICAS DE UNA ANTENA? Imprimir
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Tamao, impedancia, polaridad, directividad, ganancia, ROE.

Las antenas son los oídos de las ondas electromagnéticas. Los primeros prototipos se construyeron para “capturar tormentas” y estudiar así los fenómenos eléctricos naturales. Eran largos cables metálicos que estiraban con la ayuda de una cometa.

Las cometas o barriletes, como se les dice en Argentina, fueron por mucho tiempo sustitutos de las actuales torres. En vez de construir altas estructuras para estirar el cable conductor que hace de antena, se levantaban grandes barriletes que tensaban el cable, logrando así captar y transmitir señales a miles de kilómetros.

ANTENAS BARRILETE

Marconi hizo sus primeras pruebas con este tipo de antenas, también en América Latina, concretamente en Argentina, que ha sido pionera de la radiodifusión desde sus inicios. En la localidad de Bernal, el mismísimo Guillermo Marconi envió y recibió señales de radiotelegrafía sin hilos ayudado de enormes barriletes, estableciendo comunicaciones por morse desde Bernal hasta Canadá e Irlanda a más de 9 mil y 10 mil kilómetros respectivamente.(1)

Marconi Barrilete
Volando antenas-barrilete en Bernal, Argentina. Cortesía de http://www.pagina12.com.ar/ - AGN

Las antenas se fueron perfeccionando hasta llegar a una inmensa variedad que nos permite “escuchar” las ondas de radio, televisión o telefonía celular entre otras muchas. Veamos sus principales características.

TAMAÑO(2)
Hay una relación muy estrecha entre la frecuencia y el tamaño o tipo de antena. Como vimos, cada frecuencia equivale a una longitud de onda. Esta longitud determina el tamaño de la antena. A mayor frecuencia, tenemos longitud de onda menor y, por lo tanto, una antena más pequeña. A menores frecuencias, la longitud de onda crece y, por lo tanto, las antenas también.

Por ejemplo, las radios de AM que transmiten entre 500 y 1.600 kilohercios tienen antenas muchos más grandes que las de FM que lo hacen en frecuencias mayores, entre 88 y 108 Megahercios.(3)

Las primeras antenas de radiotelegrafía sin hilos eran inmensas ya que se transmitía en frecuencias muy bajas. Cuando Lee De Forest inventó el triodo, se pudieron modular las señales a frecuencias más altas y, por ende, tener antenas mucho más pequeñas.

IMPEDANCIA
Cada equipo electrónico, al conectarse a otro, presenta una resistencia, un impedimento al paso de la corriente eléctrica. La suma de todos estos impedimentos se llama impedancia. El ohmio es la unidad de medida de las impedancias y este es su símbolo . En radio se trabaja con impedancias de 50 Ω, en video generalmente con 75 Ω. Al comprar un cable coaxial para antenas, especificaremos que es para radio y que lo queremos con una impedancia de 50 Ω. De lo contrario, podemos dañar al transmisor.

ROE
Precisamente, si no está bien ajustada la impedancia del cable que va del transmisor a la antena, aparece la ROE o Relación de Ondas Estacionarias, más conocido por su nombre y siglas en inglés Standing Wave Ratio (SWR).

Este desajuste o desacople produce una potencia reflejada. Para saber si nuestro transmisor tiene esta potencia indeseada se usa un vatímetro. Es un medidor que nos permite conocer tanto la potencia directa como la reflejada. Tener una ROE superior a 1,5 watt es extremadamente riesgoso y si el transmisor no tiene un buen sistema de protección estará en serios problemas.

La ROE no se presenta solamente en los transmisores de radio. Con cualquier aparato de radiocomunicaciones que se conecte a una antena, podemos tener el mismo problema, por ejemplo, con equipos de radioaficionados, radioenlaces, equipos de Internet Wi-Fi… Por eso, siempre es conveniente tener un vatímetro a mano o intercalado entre la antena y el transmisor.

Esa falta de acople entre transmisor y antena que provoca la ROE puede agravarse por otros factores haciendo que aumente la potencia reflejada:

- Una mala medida de las antenas, más largas o más cortas de lo que corresponde.

- Agua o excesiva suciedad en las conexiones del cable con las antenas.

- Un cable con impedancia que no corresponde al transmisor, por ejemplo, usar cable de 75 Ω para equipos de radio.

- Cuando el cable coaxial que conecta transmisor y antenas está abollado, muy deteriorado por las condiciones del clima, sol y lluvia o tiene rota la funda plástica exterior.

Vatimetro
Vatímetro para medir tanto la potencia directa como la reflejada.
Cortesía de Vaughan Weather - TS Enterprise Services

POLARIDAD
Antena P. VerticalLa polaridad está relacionada con la forma en que colocamos las antenas. Sólo algunos tipos de antenas, como las Yagi, están afectadas por esta característica. Recordemos que las ondas electromagnéticas tienen dos campos, uno eléctrico que se desplaza en sentido vertical y otro magnético que lo hace en sentido horizontal. Para determinar la polarización tomamos como referencia el campo eléctrico.

Las antenas que están polarizadas verticalmente son las que emiten el campo eléctrico de forma vertical y así mismo están colocadas en el mástil. Las de polarización horizontal están colocadas de esa forma y el campo eléctrico se desplaza ahora horizontalmente.

Antena polarizada verticalmente. Cortesía de http://www.rvrusa.com/

Antena P. Circular¿En qué influye esto? Sobre todo, a la hora de hacer comunicaciones directas, por ejemplo, mandar la señal de un estudio a una planta de transmisiones. En ese caso, se usa un radioenlace, de los que hablaremos en la pregunta 24. Hay siempre dos radioenlaces, uno manda la señal (transmisor TX) y otro la recibe (receptor RX). Para que esto suceda sin pérdidas es necesario que las antenas de ambos equipos se encuentren polarizadas de la misma forma.

Para transmisiones de FM cada vez se utilizan más las antenas de polarización circular. De esta forma, independientemente de la ubicación de las antenas receptoras, la señal llegará con nitidez.

Dipolo circular para FM modelo ACPO de http://www.rvrusa.com/


DIRECTIVIDAD

Patrones RadiacionIndica las zonas hacia donde la antena irradia la potencia. La dirección de las antenas se observa en los patrones de directividad.

Omnidireccionales: Irradian uniformemente a todas partes por igual. Crea una especie de círculo alrededor de la antena. Se usan para señales de baja frecuencia como la Onda Corta o AM.

Direccionales. La mayor potencia será disipada en la dirección hacia donde estén colocadas o dirigidas las antenas y poco por la parte lateral o trasera. Se emplean en transmisiones de Alta Frecuencia, como las de FM.



Diferentes patrones de radiación.http://www.analfatecnicos.net

SISTEMA DE DIPOLOS DE POLARIZACIÓN CIRCULAR

Cuando tenemos un sistema de antenas de varios dipolos, no ganamos directividad si colocamos cada uno de ellos mirando para un lado. El principio para que estos sistemas irradien la máxima potencia es que todos estén alineados en el mismo eje, como se puede ver en la imagen. Además, debemos colocar un distribuidor de potencia o línea de enfasado, que divide la potencia que llega del transmisor entre los diferentes dipolos.

Colocacion Dipolos
Analfatécnicos / http://www.rvrusa.com/

GANANCIA
En las antenas omnidireccionales la potencia se reparte en todas direcciones y llega con menos intensidad que si la concentramos. Por eso, las antenas direccionales, al no dispersar la señal, tienen ganancia. Estas antenas aumentan la potencia que reciben del transmisor. Dependiendo del valor de su ganancia, si el transmisor le entrega 500 watts, la antena aumentará dicha potencia a 600 watts.(4) La ganancia viene expresada en decibelios, por ejemplo, + 3db.(5)

Ahora que ya conocemos las características de estos oídos electromagnéticos, nos faltaría, para terminar, saber qué tipos de antenas existen y para qué sirve cada una de ellas. Las respuestas en la siguiente pregunta.


▪ Una de las mayores complejidades a la hora de trabajar con equipos de radiocomunicación es la potencia reflejada. Para ampliar más el tema hemos incluido el artículo ROE y líneas de transmisión del Ing. Daniel Pérez LW1ECP http://www.qsl.net/lw1ecp/ROE/roe.htm (leer el texto)


 Notas


(1) Gracias por este dato a Paula Costanzo y todo el equipo de Radio Ahijuna en Quilmes, Argentina. Un esquema de un barrilete similar al empleado por Marconi se encuentra aquí cortesía de J.Miguel Suay y http://www.lokaku.com/marconi/

(2) De cómo calcular el tamaño de los dipolos hablaremos en la siguiente pregunta.

(3) Aunque en FM los números son más pequeños, recuerda que están expresados en unidades mayores, megahercios. 88 Mhz son 88.000 kilohercios.

(4) La suma de la potencia que entrega el transmisor con la ganancia que proporciona la antena es lo que se conoce como Potencia Radiada Efectiva.

(5) Si te interesa saber cómo se hacen los cálculos para obtener la ganancia de una antena, tienes el detalle en este documento.

 


Manual para Radialistas Analfatécnicos - Santiago García Gago
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