Comprender el funcionamiento de una antena Yagi con todos sus componentes.

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4.2.1 DIRECTOR

Se llama director a un elemento pasivo que proporciona ganancia en el sentido dirigido desde él hacia el elemento activo o irradiante y por lo general, es más corto (en longitud) que éste. El elemento conocido como reflector es también pasivo y proporciona ganancia de potencia en el sentido dirigido desde el irradiante hasta él. Siempre es más largo que el elemento activo. Definidos entonces los principales elementos que acompañan a un irradiante, podemos comenzar a armar múltiples configuraciones para construir antenas que tengan ganancia en determinadas direcciones. Por ejemplo, un conjunto formado por un irradiante y un director puede brindar 3dB de ganancia respecto a un dipolo simple. Esta cantidad de decibeles representa el doble de potencia cuando hablamos de un transmisor. Es decir, si transmitimos con 5W y tenemos una ganancia en antena de 3dB, el receptor podría interpretar que estamos emitiendo con un dipolo simple y 10W de potencia. Cuando usamos un reflector, el resultado es el mismo y la ganancia de potencia se manifiesta en una emisión con una direccionalidad definida.

4.3 FUNCIONAMIENTO

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En el gráfico superior, vemos de manera clara la forma en que los elementos pasivos o parásitos incrementan la ganancia del conjunto (líneas azules) en el sentido apropiado, según su longitud y su separación respecto al elemento activo o irradiante. La línea de puntos nos indica la situación inicial, cuando la separación entre elementos era de 0,04 longitudes de onda. A medida que comenzamos a variar la longitud del elemento pasivo y a incrementar la separación, respecto al irradiante, la ganancia comienza a hacerse presente, obteniendo un máximo en una separación de 0,36 longitudes de onda, para luego descender si se continúa incrementando la separación (S).

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Cuando se combinan los modelos anteriores en una única construcción, se considera que se ha alcanzado una configuración Yagi mínima: Director, Irradiante y Reflector para formar una antena de 3 elementos que puede alcanzar a brindar una ganancia de 8,5dB, respecto a un dipolo tradicional. La separación entre elementos juega un papel importante al momento de definir determinados aspectos de la antena, por ejemplo: a menor separación obtendremos un haz más estrecho y menor ancho de banda con mayor ganancia. Por el contrario, con una separación mayor, el haz de emisión/recepción será más ancho, con un ancho de banda mayor y una menor ganancia. Es decir, se cumple lo que siempre se dice en el mundo de las antenas: lo que se gana por un lado, se pierde por otro. Por otra parte, a medida que los elementos se aproximan entre sí, el componente resistivo puro de la antena varía. Debemos tener presente que el director suma reactancia capacitiva y el reflector agrega reactancia inductiva al sistema. De este modo, con una separación apropiada, la componente final (deseada e ideal) debe ser, como resultado, resistiva pura.

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El “Dummy Load” o “Carga Fantasma”. Es un dispositivo que se usa para realizar ensayos y ajustes en los transmisores y receptores de radio. Es una carga resistiva pura que posee un valor en Ohms idéntico al del equipo con el que se está trabajando. Es decir, le “hace creer” al equipo que está conectado a una antena ideal. Por lo tanto, cuando construimos una antena y luego la ajustamos hasta lograr un rendimiento óptimo, estamos buscando dos cosas muy importantes. Una es hacerla resonar en su máxima amplitud, dentro de la frecuencia de trabajo deseada y lo segundo es que represente para el equipo una carga resistiva pura, por más que un puñado de caños (o tubos) de aluminio no se parezcan en nada a una resistencia tradicional.

A este valor se lo conoce como resistencia de radiación de la antena y se encuentra en el punto de alimentación de la antena. Un término más general es el de “impedancia” de una antena que además de implicar la componente resistiva pura, suma los valores reactivos que por mucho que lo intentemos, nunca llegan a anularse. Dicho de otro modo, podremos lograr una excelente antena, pero nunca será una carga resistiva pura. Siempre existirán reactancias inductivas y capacitivas residuales. Además, no estamos trabajando con corriente continua, por esto, el término más apropiado y usado es “impedancia de antena”.

4.4 ASPECTOS TECNICOS

Para la antena Yagi podemos decir que a cada elemento pasivo que agreguemos como director (delante del irradiante) podemos sumar 1dB más de ganancia al conjunto. Esto provocará como resultado un haz más estrecho y un ancho de banda más reducido, junto al incremento de ganancia. Más allá de los 5 elementos (se cuentan todos, pasivos + activo), el agregado de directores sólo suma medio dB de ganancia, por lo tanto, según la frecuencia de trabajo de nuestra antena, en ciertas ocasiones no es redituable sumar elementos en forma indefinida ya que perderemos practicidad con la antena. Dicho de otro modo sería: tendremos una antena que será el doble de larga y sólo habremos incrementado pocos dB. Por supuesto, las aplicaciones siempre definen el diseño de una antena y se pueden encontrar antenas Yagi de más de 20 elementos. Respecto a los reflectores (detrás del irradiante), más de dos no brindan una mayor ganancia a la antena, sino que sólo aportan una mejor relación “frente – espalda”

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Un punto importante a destacar es la construcción física de la antena y su alimentación mediante la línea de transmisión. Traducido a términos cotidianos sería: “de qué material haremos el soporte de todos los elementos y cómo conectamos, en el irradiante, el cable que sale desde nuestro equipo de radio”. Si observamos el gráfico de una antena resonante, encontraremos que, en el centro de su longitud, existe el punto de potencial (o tensión) que tiende a cero y crece hacia los extremos. Por su parte, en el centro del elemento irradiante, la corriente llegará a su punto más intenso. A partir del centro del dipolo y a medida que nos alejamos hacia los extremos, la tensión y la impedancia comienzan a incrementar su valor. En uno de los puntos (cercanos al centro) encontraremos el mejor lugar para alcanzar un valor de impedancia que coincida con la línea de transmisión utilizada (el cable coaxial) y que a su vez, sea el mismo que presenta la salida del transmisor / entrada del receptor. Lo que más se ha popularizado (por múltiples motivos)