Elaboración de una Antena Dipolo

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Impedancia de un dipolo

La impedancia nominal de un dipolo es de 73 ohmios. Sin embargo, en un dipolo real situado a una cierta distancia del suelo la impedancia varía considerablemente. Este efecto no tiene demasiada importancia si se puede aceptar una ROE máxima en la línea de transmisión de 2:1.

Si se quiere anular esta ROE sólo podemos hacerlo variando la altura del dipolo. Cuanto más alto se encuentra el dipolo respecto a tierra, menor es la variación de impedancia y más se aproxima al valor nominal de 73 ohmios. Un dipolo colocado a una altura de 3/8 de la longitud de onda tendrá una impedancia de 81 ohmios aproximadamente.

Conectándolo a una línea de 75 ohmios, la ROE será 81/75 o sea 1,08:1, que es muy pequeña. Si el dipolo se encuentra a más de media longitud de onda de altura sobre el suelo a la frecuencia de trabajo, la ROE que habrá en la línea será insignificante.

En frecuencias bajas, donde la longitud de onda es grande, sí que resulta importante la altura a la que se coloca el dipolo. Supongamos un dipolo en la banda de 80 metros de los radioaficionados (3,5 a 38 MHz), media longitud de onda son 40 metros, altura que es muy difícil de lograr en la mayoría de los casos. Si colocamos el dipolo a 1/5 de longitud de onda, veremos que la impedancia del dipolo es de unos 50 ohmios, por lo tanto, si el dipolo anterior se coloca a 16 metros y se alimenta con una línea de 52 ohmios exisitrá un acoplamiento perfecto.

En cualquier caso (excepto el mencionado anteriormente), alimentando un dipolo con una línea de 52 ohmios habrá que aceptar una ROE de 1,5:1 aproximadamente. Además conviene evitar las alturas comprendidas entre un poco más de 1/4 y un poco menos de 1/2 de longitud de onda. Como norma general, un dipolo no debe montarse a alturas inferiores a 1/4 de longitud de onda, ya que la impedancia baja muy rápidamente y como veremos en el apartado siguiente su funcionamiento se vuelve totalmente inútil.

Radiación De Una Antena Dipolo

La radiación de un dipolo en el espacio libre es tal como se indica en la figura 12; en un plano perpendicular a la dirección del hilo del dipolo. Radia exactamente igual en todas direcciones: mientras que en el plano del dipolo radia con un máximo en la dirección perpendicular al hilo y un mínimo en la dirección del hilo. O sea que el dipolo es ligeramente directivo y como ya dijimos anteriormente tiene una ganancia respecto a una antena isotrápica de 2,3 dB en direcciones perpendiculares al hilo del dipolo. A efectos prácticos puede decirse que el dipolo es omnidíreccional, excepto para direcciones hacia las puntas o muy próximas a ellas.

[pic 4]

Antena Dipolo de media onda

Los dípolos de media onda (y sus múltiplos impares) tienen en el punto de alimentación una impedancia, teórica de 75 ohmios que al ser parecida a la del transmisor (50 ohmios) nos permitirá su alimentación sin problemas sin tener que recurrir a adaptadores de impedancia, en el peor de los casos la R.O.E. debería estar a 1,5.

Si las ramas del dipolo se colocan en “V” invertida formando un angulo de 120 a 90 grados, su impedancia desciende acercándose hasta los 50 ohmios lo que parece ser ideal. No obstante, se deforma ligeramente el lóbulo de radiación y al acercarse sus extremos al suelo u obstáculos adyacentes se empeora su rendimiento.

Construcción

El cálculo de λ, longitud de onda, se obtiene de la ecuación:

[pic 5]

donde

c: velocidad de la luz (3x108 Mt/s)

f: frecuencia de trabajo

La longitud de un dipolo debe ser, por tanto: L = 150 / f siendo f la frecuencia en megahercios.

Al estar construido con algún material (generalmente cobre) y terminarse en dos puntas que introducen una cierta capacidad que no existe en el conductor continuo, para obtener la resonancia se debe acortar ligeramente esta longitud debido al mismo efecto que el factor de propagación de las líneas de tranmisión.

Para todos los efectos prácticos, salvo para dipolos en frecuencias muy elevadas en las que el diámetro del hijo puede tener influencia, se puede considerar que acortando la longitud un 5 % se consigue la condición de resonancia.

Por lo tanto, la fórmula queda: L = 142,5 / f

Como se diseñaron los dipolos para una frecuencia de trabajo igual a 890(Mhz) se obtiene que el valor de la longitud de onda, λ es igual a 0.33 mts y cada dipolo debe tener en consecuencia, un largo de 0.16 mts.

El procedimiento para construir ambos dipolos consistió en soldar un trozo de semiconductor al núcleo del semirígido y el otro a la cubierta o carcaza del cable semirígido, quedando armadas las antenas. Para proporcionar mayor rigidez a los dipolos se aplicó una capa de silicona sobre la soldadura.

[pic 6]

Figura 3: Dibujo del dipolo, componentes y dimensiones.

Evaluación de las características de las antenas

A continuación, se detallan los parámetros teóricos básicos más importantes de la antena que fueron evaluados en forma experimental.

Con la obtención de estos parámetros se tiene un conocimiento más completo del funcionamiento del dipolo.

R.O.E. (Razón de onda estacionaria)

La razón de onda estacionaria es una característica de la antena que indica el grado de adaptación de la antena con el resto del medio. Mientras mayor sea el grado de adaptación, menor potencia será reflejada y, por lo tanto mayor cantidad de ésta será irradiada por la antena al espacio libre. La ROE depende del coeficiente de reflexión de voltaje (Γv), y están relacionados por la siguiente ecuación:

[pic 7]

Un valor de ROE igual a uno implica que la antena está completamente adaptada y un 100% de la potencia está siendo transmitida. Esto ocurre en un caso ideal.

En la práctica, un buen nivel de adaptación se logra con un ROE igual a 2, que equivale a que un 90% de la potencia transmitida está siendo irradiada por la antena. Por lo tanto, se debe tener un valor