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viernes, 4 de noviembre de 2011

Que es una antena?

La AntenaUna Antena convierte la energa elctrica de alta frecuencia, entregada por el transmisor, en ondaselectromagnticas que pueden viajar por el espacio, llevando la informacin hacia uno o variosreceptores.

Cuando Hertz realiz sus primeros experimentos sobre la transmisin inalmbrica de ondaselectromagnticas, empez a utilizar las antenas. Pero las antenas, tal como las conocemos hoy, seoriginaron en los experimentos de Marconi y Popov, que desarrollaron las primeras tecnologas sobre esteimportante aspecto de las radiocomunicaciones.

Una antena es bsicamente un pedazo de material conductor que est conectado al transmisor. Esteconductor es generalmente un alambre de cobre o una varilla de aluminio, material muy utilizado debidoa su buena resistencia y bajo peso.

Una antena, para que cumpla su funcin correctamente, debe tener un determinado tamao, forma yestar construida con materiales especiales.Cmo funciona una Antena?Las antenas se basan en el principio de la radiacin producida al circular una corriente elctricapor un conductor. Esta corriente produce un campo magntico alrededor del conductor, cuyaslneas de fuerza estn en ngulo recto con respecto al conductor y su direccin est determinadapor la direccin de la corriente. Este campo magntico es variable y sigue las mismas ondulacionesde la corriente elctrica de alta frecuencia que se le entrega a la antena.

Cuandoel

transmisor entrega la seal de corriente alterna, sta aumenta desde cero voltios hasta su mximo valor.As al llegar al pico mximo de voltaje, la antena adquiere una carga elctrica positiva. Esta cargaproduce a su alrededor un campo elctrico. Cuando la seal de corriente alterna empieza a decrecer desu mximo valor hacia cero, el campo elctrico tambin decrece.

Por lo mismo podemos concluir que en una antena existen un campo elctrico y un campo magnticosimultneos que siguen las variaciones de la seal entregada a ella, y que adems son perpendicularesentre s.

Asresultauna

radiacin de energas elctrica y magntica que se unen para formar las ondas electromagnticas.El tipo de antena ms sencillo consiste en un conductor de suficiente longitud para permitir que la cargaelctrica se desplace de un extremo a otro y viceversa durante cada ciclo de la seal de radiofrecuencia.Se dice entonces que ese conductor es una antena de 1/2 longitud de onda.

Hay dos tipos principales de antenas: La antena tipo Hertz, que consiste en una antena horizontal aisladade la tierra con un tamao de 1/2 longitud de onda de la frecuencia que se desea transmitir. Esta antenaest formada por dos alambres y recibe popularmente el nombre de antena dipolo.

El otro tipo de antena es el tipo Marconi, que utiliza como uno de sus polos la tierra, y mide 1/4 de lalongitud de la onda para transmitir. Este tipo de antena se monta en forma vertical (l/4). La banda defrecuencias CB, de aproximadamente 27 Mhz, corresponde como hemos visto a una longitud de onda de11 mts. Por lo tanto, la correspondiente antena de varilla de 1/4 de onda deber ser de 2.75 mts. De lo anterior deducimos que a longitud o tamao de las antenas est directamente relacionado con lafrecuencia de la seal que se va a transmitir. Mientras ms alta la frecuencia, menor es la longitud deonda, y ms pequea debe ser la antenL

Las antenas poseen diferentes caractersticas con las cuales se puede medir su calidad. Las principalescaractersticas que se deben tener en cuenta son : Impedancia, directividad, ganancia, polarizacin, y elancho de banda. Impedancia de una AntenaEl valor de la impedancia de una antena es la resistencia que sta presenta en su punto deconexin a la seal de corriente alterna que le llega del transmisor por la lnea de transmisin.Esta impedancia debe ser igual a la impedancia de la lnea de transmisin para que haya unamxima transferencia de energa.La impedancia se mide en ohmios y el valor adoptado universalmente para las antenas de losequipos de radio es de 50 ohmios. Cuando la impedancia de la antena es de un valor diferente seutillzan bobinas o transformadores con el fin de acoplar esas impedancias.

DirectividadDe acuerdo a su posicin y forma, una antena irradia la energa entregada por el transmisor en unadisposicin especfica. Esta disposicin recibe el nombre de patrn de radiacin o directividad. Segneste parmetro, existen dos grupos de antenas: Las antenas omnidireccionales, que son las que irradianlas ondas en forma casi uniforme en todas las direcciones, y las antenas direccionales, que concentran laenerga en una sola direccin. Este patrn de radiacin se refiere tericamente al espacio libre sin teneren cuenta los obstculos que pueda encontrar la seal.

GananciaTeniendo en cuenta el patrn de radiacin, se dice que una antena tiene ganancia no en el sentido queamplifica la seal recibida del transmisor, sino que la concentra hacia una sola direccin, o que hace vercomo si la seal fuera emitida con una potencia mayor. Este es el caso de las antenas direccionales quedirigen sus ondas hacia un slo sector, llegando la sealcon ms fuerza que si fuera emitida por una antena omnidireccional.

La ganancia de las antenas se mide en decibeles, que es la unidad de medida adoptada para este tipo deparmetros. A mayor cantidad de decibeles, mejor calidad de la antena. Para determinar la ganancia seestablece la intensidad en un punto, irradiada por una antena omnidireccional sin ganancia y laintensidad de la seal emitida por la antena direccional. La relacin de estas seales se utiliza paraobtener los decibeles de ganancia.

PolarizacinLa polarizacin de una antena se refiere a la direccin del campo elctrico dentro de la ondaelectromagntica emitida por sta. Las antenas verticales emiten un campo elctrico vertical y se diceque estn polarizadas verticalmente. Las antenas horizontales tienen, por lo tanto, polarizacinhorizontal.Para que haya una buena comunicacin entre dos estaciones, stas deben tener el mismo tipo depolarizacin. En el caso de la Banda Ciudadana, se utilizan preferiblemente las antenas verticales tantopara las estaciones fijas, como para las estaciones mviles.

Tipos de antenas para Banda CiudadanaLos tipos bsicos de antenas para Banda Ciudadana son: las de ltigo vertical, las coaxiales, lasde plano de tierra y las de haces verticales.

Las de ltigo vertical reciben ese nombre debido a su flexibilidad y movimiento, y se utilizanprincipalmente en las instalaciones mviles o vehiculares. La antena coaxial se usa principalmente parainstalaciones fijas de base, pero se utilizan en algunos casos para operacin mvil. Su construccin esms compleja y casi no se ha popularizado su uso.

La antena de plano de tierra es la ms popular entre los tipos bsicos en todas las instalaciones de BandaCiudadan. Esta antena, en su forma bsica, es omnidireccional y no tiene ganancia. Sin embargo, conalgunas modificaciones se le puede introducir ganancia y hacerla semidireccional. Esta es la antena mseconmica y con un rendimiento muy aceptable para comunicados locales y an internacionales. Estasantenas se utilizan especialmente en las estaciones fijas o bases.

La antena de haces verticales est formada por varios elementos en forma de parrilla o arreglo devarillas paralelas. En su forma es muy similar a las antenas que se utilizan para los receptores detelevisin; estas antenas reciben el nombre de "YAGI", debido a que fueron ideadas por los japoneses Yagiy Uda.

Tiposde

antenas para RadioaficinLos principales tipos de antenas que utilizan los radioaficionados en las bandas de HF son la dipolo,la vertical, la direccional (YAGI) y la cbica.La antena dipolo es la ms sencilla que se puede construir y est derivada de la forma fundamental deantena formada por un solo conductor cuya longitud es igual a la mitad de la longitud de onda de la sealtransmitida. Esta antena est formada por dos conductores cuya longitud total es igual a la longitud demedia onda de la seal. Los conductores estn aislados en los extremos de cualquier superficieconductora y separados en el centro por otro aislador. De estos dos terminales centrales se conecta lalnea de transmisin que va al equipo.

Debido a que, cada banda de HF (80 m, 40 m, 20 m, 10 m, etc.) tiene una longitud de onda diferente,necesitaramos una antena dipolo para cada una de ellas, lo que ocupara mucho espacio y hara muydifcil su conexin al transmisor. Para superar esta dificultad, se pueden construir antenas dipolomultibanda, es decir, que funcionen en todas las bandas y que tengan una sola lnea de transmisin.Existen bsicamente dos formas para fabricar una antena dipolo multibanda: en el primer caso se instalanvarios dipolos utilizando los mismos mstiles o soportes y el mismo cable coaxial; y en el segundo caso seutiliza un solo alambre y el sistema de trampas sintonizadas, las cuales corresponden a una serie debobinas y condensadores.

Las antenas verticales se utilizan principalmente en casos de problemas de espacio o montaje y para usoen vehculos de todo tipo. Existen dos tipos bsicos de antenas verticales: la antena vertical conectada atierra y la antena vertical con plano de tierra. La antena vertical conectada a tierra debe tener unalongiutd aproximada de media onda y la antena con plano de tierra se puede construir con una longitudde un cuarto de onda, pero adems posee en su parte inferior unl plano de tierra formado por alambresgruesos o por tubos de aluminio delgados que se distribuyen en forma radial. Este plano de tierrametlico simula o reemplaza el efecto de la superficie de la tierra en el proceso de creacin de las ondaselectromagnticas en la antena. Igualmente, estas antenas verticales pueden ser construidas multibandaa travs del uso de circuitos resonantes (bobinas y consensadores intercalados) colocados en puntosespecficos de la antena.Las antena direccional para radioaficin ms difundida es la tipo "YAGI", compuestas por un elementoprincipal, derivado de la antena dipolo y de varios elementos adicionales llamados parsitos, que recibenla energa por induccin del elemento principal y refuerzan su transmisin en el mismo sentido.

En las antenas direccionales tipo YAGI la seal se concentra en una sola direccin tanto de transmisincomo de recepcin. Se construyen con dos o ms elementos dependiendo de la ganan cia que se deseeobtener. Los elementos que estn detrs del elemento principal se llaman reflectores y los que estn alfrente se llaman directores.

En las antenas direccionales tipo YAGI tambin se utiliza el sistema de trampas con el fin de recortar loselementos y facilitar as su construccin y montaje.

Estas antenas se instalan generalmente en una torre de hierro y tienen en su parte central un soporte queva montado en un rotor o mecanismo giratorio accionado desde el sitio donde se opera la estacin. Allpor medio de un control se ubica la antena hacia la direccin donde deseamos establecer uno o varioscomunicados.

Las antenas direccionales cudricas o cbicas estn formadas por cuadros de alambre sostenidos porelementos aislantes en forma de cruz. Cada cuadro tiene una longitud de un cuarto de onda por cadalado. En la configuracin ms comn se tienen dos cuadros; uno se utiliza como elemento principal oexcitador y el otro como reflector. Este tipo de antena es muy popular debido a su fcil construccin,bajo peso y gran rendimiento para comunicados lejanos. En cuanto a ganancia, se puede comparar unacbica de dos elementos con una YAGI de tres elementos. Este tipo de antena fue desarrollada porClarence Moore en 1942 cuando trabaj como ingeniero para la emisora HCIB en Quito, Ecuador.

Una de sus principales limitaciones es su gran tamao cuando se trata de la banda de 40 metros y an enla de 20 metros, por lo que se recomienda inicialmente utilizarla en las bandas de 15 y 10 metros enconfiguracin multibanda.

Propagacin de Ondas ElectromagnticasLas ondas cortas entre 3 y 30 Mhz se propagan principalmente por medio de la reflexin o rebote en unacapa de la atmsfera llamada Ionosfera. En esta capa el aire est electrificado o ionizado y es cargadopor la luz ultravioleta que emite el sol. Debido a que esta carga refleja las ondas de radio con ciertasfrecuencias, u na nifruma parte de la seal utiliza la onda directa que sigue la superficie de la tierra.

La teora de esta capa fue sugerida inicialmente por los cientfficos Kennely y Heaviside, ya que de otraforma no era posible que se lograran comunicaciones a distancias tan grandes como se haban obtenido.En 1925 esta teora fue plenamente comprobada y los diferentes experimentos demostraron que estacapa es como un espejo o un techo que tiene caractersticas elctricas, y que refleja mejor las ondas deradio con frecuencias entre 3 y 30 Mhz aproximadamente.

La capacidad de reflexin de la ionosfera depende de la cantidad de ionizacin que le producen los rayosultravioletas provenientes del sol. Como la radiacin ultravioleta es muy variable, la reflexin de lasondas tambin es muy variable y las comunicaciones se hacen muy dependientes de varios factoresatmosfricos.

Debido a esto, no es lo mismo una comunicacin en cierta banda de onda corta de da que de noche, ytampoco es lo mismo en las diferentes estaciones del ao.

Se toma como la ionosfera a una regin comprendida entre los 50 y los 400 kilmetros por encima de laTierra, y est formada a su vez por varias capas o regiones, llamadas la regin D, la regin E y la reginF, que a su vez est formada por dos capas, la capa F1 y la capa F2.

LacapaF2 esla capamsalta dela

ionosfera, se encuentra a una altura aproximada entre los 200 y los 400 kilmetros de la Tierra y es laprincipal regin encargada de reflejar las frecuencias ms altas. Esta capa aparece cuando sale el sol yes la ms ionizada de todas. Su ionizacin aumenta gradualmente en el da y desaparece en la noche.

La capa F1 se encuentra a una altura entre 160 y 240 kilmetros y existe solamente durante el da. Estacapa permite el paso de algunas ondas que se reflejan en la capa F2 pero tambin es la encargada dereflejar la mayora de las frecuencias de HF. Durante la noche se va desvaneciendo y se confunde con lacapa F2, formando una capa llamada F que permanece durante casi toda la noche.La capa E est a una altura aproximada de 100 kilmetros y su ionizacin depende directamente delngulo con que le lleguen los rayos del sol; por lo tanto alcanza su mximo valor de ionizacin hacia lashoras del medioda. Esta capa desaparece totalmente durante la noche.

Debajo de la capa E est la capa D, a una altura aproximada entre 50 y 65 kilmetros y no interviene enla reflexin de las ondas, sino que por el contrario, produce una absorcin de cierto tipo de frecuenciasdurante algunas horas del da.

Como se puede ver la conformacin de estas capas es muy variable y dependiente de las condiciones de laenerga del sol y de otro factores planetarios. Por lo tanto, las comunicaciones entre radioaficionadostienen cierto aspecto de aventura; no se puede asegurar nunca cundo se va a establecer una buenacomunicacin entre dos sitios definidos. Esa es una de las partes interesantes de esta tcnica ypasatiempo.

Las Manchas SolaresDespus de muchas investigaciones, experimentos y estudios se logr comprobar que hay un ciclo de muybuenas comunicaciones en onda corta que ocurre cada once aos. Se ha demostrado que estos cicloscoinciden con las manchas solares, que son unos puntos negros que apacecen en la superfcie del sol.Realmente la mancha solar es una depresin en la superficie del sol, con una profundidad de varios milesde kilmetros; su temperatura es mucho menor que la temperatura normal de la superficie del sol y emitems o menos la mitad de la luz que ste. Estas manchas aparecen en grupos y tienen un dimetro de128.000 kilmetros aproximadamente.

Esta actividad de aparicin de las manchas solares es cclica con un intervalo de 11 aos, durante elcual aumentan desde muy pocas hasta un nmero mximo, y luego van desapareciendo hasta llegar a unacantidad mnima. La actividad de las manchas solares se ha registrado desde el ano de 1750 hasta lafecha, logrando establecer curvas muy claras sobre su amplitud, duracin, tiempos de ascenso ydescenso.

Estemismociclo se

presenta para la propagacin, ya que a mayor cantidad de manchas solares, es mayor la radiacinultravioleta y aumenta la capacidad de reflejar las ondas de radio con frecuencias hasta de 40045 Mhz.

A veces el comportamiento de la radiacin solar no es muy regular y se presentan alteraciones decarcter transitorio de poca duracin. Estas alteraciones crean perturbaciones en la propagacin de lasondas de radio, e incluso llegan a anular completamente las comunicaciones en todas o ciertas bandas deonda corta.

Zona de SilencioSi una persona sintoniza un transmisorde onda corta en una determinadaseal o frecuencia y se va alejando dela emisora, notar que la seal vaperdiendo fuerza hasta quedesaparece totalmente. Sisupuestamente se sigue alejandodigamos que varios cientos o miles dekilmetros llegar el momento en quevolver a escuchar la misma seal yquizs con mucha fuerza.

A este espacio donde no se escucha nada se le ha llamado zona de silencio o zona muerta, ya que en l nohay transmisin.. Esto se debe a que la primera seal que capt cerca del transmisor llegaba por mediode las ondas terrestres o de superficie, las cuales se van rebajando rpidamente debido a los obstculosque encuentran a su paso. Cuando vuelve a captar la seal ha encontrado la seal reflejada en laionosfera.

Por eso es muy comn en las transmisiones de radioaficionados, lograr comunicaciones fciles con pasessituados en otros continentes y tener dificultades para comunicarse con algunos pases cercanos en elmismo continente.

UN INTERESANTE Y SENCILLO PROYECTO A REALIZAR

Antena Vertical OmnidireccionalBanda de 11 Metros

Entre los proyectos que pueden realizar sin mucha dificultad los radioaficionados,especialmente los que efectan transmisiones en la banda de los 11 metros, se encuentra laconstruccin de una antena verdaderamente interesante. Es una antena muy eficiente, tantopara la emisin, como para la recepcin en esta gama de frecuencias comprendida dentro delos 27 MHz. Esta antena de tipo vertical es conocida con el nombre de antena Ringo;suministra una ganancia de aproximadamente 4 decibelios, que equivale a un aumento depotencia de 2.5 veces. Esto significa que un transmisor de 2 vatios ser captado con la mismaintensidad que uno de 5 vatios. La antena Ringo presenta las mismas ventajas que una telescpica vertical, sobre todo en loque se refiere a la omnidireccionalidad, es decir, la capacidad para transmitir la potencia entodas las direcciones, aunque su rendimiento es sensiblemente mayor. Adems, presenta la caracterstica de un reducido ngulo de radiacin, que ofrece laposibilidad de alcanzar una distancia sensiblemente superior a la que es dado lograr con unaantena telescpica, aprovechando para ello nicamente la onda directa que es emitida a unadistancia superior, reduciendo as tambin la llamada zona de silencio. Por ltimo, esta antena est equipada con un adaptador de impedancias muy eficiente, quepermite obtener una perfecta adaptacin entre la impedancia de la antena y del transmisor. Estas ventajas no se evidenciarn nicamente en la transmisin, sino tambin en larecepcin. En efecto, se podr comprobar que emisoras de radio que llegan normalmente congran debilidad, pueden ser captadas a niveles de potencia mucho ms elevados empleandoesta antena. La antena est constituida de un cuerpo telescpico de 481 cms de longitud, el cual serealizar con tubos de aluminio y de un dimetro que se elegir de modo que todo el conjuntogoce de una cierta robustez. Se puede partir en la base con un tubo de 20 a 25 mm dedimetro (tubo S), y despus elegir otros tubos de dimetros convenientes, que permitanintroducir con precisin cada uno de ellos en el precedente, hasta alcanzar la altura indicadade 481 cms. (Ver primera figura).

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10sd156 Leon Guanajuato Mexico: Que es una antena? http://10sd156.blogspot.com/2011/11/que-es-una-antena.html

1 de 2 15/07/2014 09:38 p.m.

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Publicado por Martin Beltran en 10:42 a. m.

Comentarios:

Se debe comprobar al momento de introducir un tubo en el otro que las superficies decontacto estn perfectamente pulidas, de modo que ofrezcan un contacto elctrico idneo.Sepueden fijar los diversos tubos, a excepcin del ltimo, con tornillos o remaches de aluminio.Si deseamos que la antena se pueda desarmar totalmente, utilizaremos abrazaderas en cadaunin. Para lograr la longitud total de 481 centmetros, sta se debe distribuir entre los diferentestubos, dejando unos 15 o 20 centmetros adicionales en cada uno a fin de que cada uno entreen el siguiente formando una estructura telescpica similar a la de las antenas de los radiosporttiles. En el extremo superior de cada tubo se debe realizar a ambos lados, un corte con una sierra.En ese punto de unin se deben instalar abrazaderas ajustables del tipo que se usa paraempalmar mangueras y tubos en los automviles o en la industria. Estas abrazaderas debenser de un material anticorrosivo con el fin de evitar oxidaciones. (Ver segunda figura).

El ltimo tubo de la antena deber ser extensible respecto a los precedentes de modo que sepueda variar la longitud de la antena hasta eliminar completamente toda onda estacionaria. En la extremidad inferior S del tubo se instalar el adaptador de impedancias, formado porun tubo de aluminio de 8 mm de dimetro, doblado de modo que forme una circunferencia deaproximadamente 290 mm de dimetro. Para doblar el tubo se puede proceder de modo muysimple, utilizando una rueda de madera como molde. (Ver siguientes figuras).

A = abrazadera metlica de unin entre el hilo E y el tubo circuIar M. E = hilo de cobre de 2mm que une el borne del cable coaxial a la abrazadera A. F = brida que conecta laextremidad del tubo M a la antena vertical S. G = abrazadera que une el otro extremo deltubo M al trozo de tubo inferior G. H = borne para cable coaxial. M = tubo circular deladaptador de impedancias. N = tubo de plstico o de goma que aisla la antena vertical S deltrozo inferior G.

La toma de cable coaxial est fijada al centro de la abrazadera G, o sea la que se conecta aun extremo del tubo M al soporte inferior, indicado siempre con la letra G. El dimetro deltubo circular debe ser 290 mm. Un extremo del crculo deber unirse mediante la abrazadera F a la base del tubo superior,mientras que el otro se unir por medio de la abrazadera H al vrtice del tubo inferior,indicado con la letra G. Esta unin debe realizarse por medio de remaches de aluminio. Es preciso subrayar que los dos tubos en cuestin debern estar aislados entre s, lo cual sepodr lograr fcilmente colocando sobre el tubo S un tubo de plstico, de caucho o de tefln(indicado con N), que deje descubierto el tubo S por lo menos unos 10 cms. Los dos tubos seintroducirn a continuacin en el tubo G.

El hilo E deber desplazarse en la fase de ajuste aproximadamente 40 cm en el tubo M, demodo que no est nunca en contacto con el tubo vertical. Una vez eliminadas las ondasestacionarias, el hilo E podr fijarse o soldarse en el tubo M. (Ver prxima figura).

En la abrazadera inferior indicada con la letra G, se colocar aproximadamente en la mitad,una tuerca hembra para cable coaxial (H), a travs de la cual conectaremos la antena altransmisor. El terminal central se soldar con un hilo de cobre de 2 mm, que se unir pormedio de una pieza deslizable, fabricada en aluminio (A) o por medio de cualquier otrosistema metlico. De cualquier modo, esta conexin deber poderse deslizar sobre M, demanera que en la fase de ajuste pueda realizarse la adaptacindeseada de impedancias. La antena se fijar sobre un tubo aislado. En otras palabras, el extremo inferior deltubo G deber aislarse del soporte. Para ello se fijar la antena a un zcalo de madera, obien se aplicar el mismo sistema que sirve para aislarr el tubo G del tubo S. La puesta a punto de la antena es extremadamente simple si se posee un medidor de ondasestacionarias. Bastar aplicar el medidor en serie con el cable coaxial de conexin con eltransmisor, fijar progresivamente la abrazadera A a lo largo del tubo M, hasta obtener que elinstrumento indique cero. En este punto, la adaptacin para la gama de frecuencias que sedesee, se habr conseguido. Si girando M no se obtuviese una perfecta indicacin de cero sepuede intervenir en la longitud de la antena, moviendo el ltimo elemento, dejndola a 477 o485 cm, y luego girar nuevamente M, hasta obtener la deseada indicacin de cero.

Una vez realizada la adaptacin, o sea que se ha proporcionado a la impedancia de antena elvalor requerido, se deber fijar de un modo estable A en el crculo M. En estas condiciones,la antena estar preparada para transmitir y para recibir las seales en la banda de los 11metros. El borne para cable coaxial se fija, como ya se ha visto, en el Centro de la abrazadera G. Elterminal central del mismo se soldar con el hilo E que se conecta al adaptador cirnularM.(Ver siguiente figura).

Fuente: Radioaficionado, Cekit, Tempo Cultural

CORTESIA DE http://www.i1wqrlinkradio.com/antype/ch3/chiave1145.htm

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