Antenas
Si hubiera que elegir elementos tecnológicos que representen al siglo XX, seguramente la antena será uno de los candidatos preferidos. No existió algo semejante a una antena en toda la historia de la humanidad... El automóvil fue precedido por el carruaje, el avión por el vuelo de un pájaro. La antena de radio no tiene precedentes y hace posible la maravilla de la radio. Es casi poético pensar que ellas que puede ser muy sencillas consiga lograr proezas fantásticas. Un trasmisor o receptor requerirá piezas más o menos complicadas y elaboradas, pero para una antena ¡a menudo basta con un trozo de alambre...!
En principio el propósito fundamental de una antena es recibir y/o trasmitir radiaciones electromagnéticas y generalmente hacerlo con características directivas apropiadas a su propósito. Los circuitos electrónicos de los trasmisores y receptores de radio generan o reciben corrientes o tensiones eléctricas de altas frecuencias pero para poder viajar por el espacio esas señales eléctricas deben convertirse, primero en campos electromagnéticos. Ese es el trabajo de una antena: convertir señales eléctricas en campos electromagnéticos y viceversa. A los dispositivos que convierten una forma de energía en otra los llamamos "transductores", así, nuestra antena será considerada en adelante un transductor.
También podemos concebirla como un dispositivo encargado de convertir ondas electromagnéticos "conducidas" por una línea de trasmisión o guía de ondas en ondas que pueden propagarse libremente en el espacio.
La antena es una suerte de interfaz entre el espacio y la línea, por eso es muy importante que aprendamos a distinguir claramente la antena de la línea de trasmisión, tal como hacemos con la lámpara del cable que la alimenta (sobre todo para no renegar más tarde al intentar comprender procesos complejos).
Asi, la antena es la antena y la línea (o bajada) es la línea y las propiedades de una no influyen en las de la otra. Sus finalidades son diferentes, mientras la línea no debe irradiar energía al espacio, la antena debe hacerlo; se comprende la necesidad de distinguirlas.
Puesto que la función principal de la antena es convertir una forma de energía en otra será importante la eficiencia de tal conversión. Esta será quizás la meta más importante a lograr con cualquier antena de nuestra estación, muy especialmente en las trasmisoras. Para esto normalmente se precisan antenas con las dimensiones necesarias conseguirlo fácilmente las que además deben construirse y montarse adecuadamente para evitar pérdidas de energía (en forma de calor) en sus propios componentes u objetos circundantes.
Las antenas no irradian energía igualmente en todas las direcciones, entonces es muy importante comprender que hay que hacer lo necesario para que la energía disponible se irradie en las direcciones (tanto horizontales como verticales) que favorezcan su arribo a las zonas de interés. La distribución, geométrica tridimensional de la energía emitida recibe el nombre de "diagrama de radiación" o directividad de la antena. Todas las antenas poseen alguna directividad y cuando la diferencia no radica en su rendimiento para la conversión de la energía, cualquier otra ventaja o desventaja en su capacidad de comunicación estará asociada principalmente a esa directividad. Esto es muy importante de recordar.
La directividad horizontal (acimutal) de una antena se aprovecha en muchos diseños para concentrar la energía en una determinada dirección de la rosa de los vientos como haría el reflector de la luz delantera de un automóvil. También se emplea para mejorar la recepción de señales provenientes de una determinada dirección del mismo modo que los animales sus orejas móviles para recibir los sonidos.
La directividad vertical que posea una antena es muy importante para las comunicaciones ionosféricas pues ellas dependen del ángulo con que las señales alcanzan a la ionosfera, por ello habitualmente preferimos diagramas de radiación vertical con ángulos bajos para comunicados a larga distancia.
Hay que tener siempre presente que la directividad vertical de las antenas comunes depende fundamentalmente de su altura sobre el suelo. Suele creerse erróneamente que en las FE/HF la altura de la antena no es importante porque las señales llegan a destino mediante reflejos, no cierto, exactamente igual que los reflejos de la luz en un espejo, que esta llegue a un destino dado, depende de su ángulo de incidencia sobre aquel
En FME/VHF se consiguen bajos ángulos en el diagrama de radiación también aumentando la altura y logrando directividad vertical con sistemas más complejos (antenas colineales) que son más fáciles de construir en esas frecuencias por el menor tamaño de las antenas.
La noción popular de que, por la antena "salen" las ondas de radio del trasmisor y que ella "capta" las ondas que van al receptor es esencialmente correcta pero puede expresarse mejor diciendo que: "las antenas son dispositivos que permiten intercambiar energía entre los equipos de radio y el espacio por donde se propagarán las señales". Cuando corresponda puede reemplazarse la idea de espacio por la de "medio", como por ejemplo, aire, agua, cemento, tierra, etc. pero ahora estamos interesados en dirigir nuestra mente al concepto de espacio como lugar vacío, desprovisto de cualquier tipo de sustancia (no existe el éter, aunque nosotros usemos el término en este manual de manera metafórica).
Las antenas son imprescindibles en la estación de radio. Conviene insistir en que "una antena siempre será mejor que ninguna antena", no deje que la búsqueda de "la mejor" posponga demasiado la instalación de una antena que, aún no siendo la "ideal", permita utilizar la estación.
A diferencia de la electrónica o la informática ellas prácticamente no varían con el paso del tiempo ni surgen a diario nuevos modelos que mejoren la aptitud de las antiguas. Las antenas son prácticamente las mismas desde hace más de cincuenta años y sus variaciones fueron menores; lo que se aprenda de ellas seguirá siendo cierto y aplicable en el futuro. Poseen variadas propiedades eléctricas que es necesario conocer para comprender todas sus posibilidades. Estas propiedades son materia de conversación y debate permanente entre los apasionados de la radio.
Conviene insistir en que la línea de alimentación no forma parte de la antena (a menos que por alguna razón el sistema de antena se proyecte para que la línea de alimentación, si sea parte del sistema irradiante, es decir que ella misma irradie energía).
La línea de alimentación no influye ni debería influir en las propiedades irradiantes de la antena. Un trasmisor podría estar conectado directamente a la antena sin línea de trasmisión y funcionaría igualmente. Concebir la antena, como un todo con su línea es un error que origina mucha confusión. Todos los modelos teóricos desarrollados científicamente se efectúan separando estos dos componentes del sistema y eso encontraremos en toda la literatura seria sobre el tema.
Impedancia de la antena
El punto de conexión de la antena a la línea de trasmisión, presenta propiedades eléctricas que pueden caracterizarse mediante una impedancia; la llamaremos"impedancia del punto de alimentación" será en general una combinación de resistencia y reactancia simbolizadas mediante un resistor y un inductor o capacitor que pueden representarse en serie o en paralelo según convenga. Debemos tener presente que estos componentes no existen realmente como tales y únicamente simbolizan el comportamiento eléctrico de la antena en forma simple y concentrada (en la realidad son elementos distribuidos a lo largo de la antena y sus inmediaciones, o ficticios como la resistencia de radiación).
Decimos impedancia "del punto de alimentación" porque su valor sería distinto si cambiamos el punto de alimentación a otro lugar de la antena (por ejemplo del centro al extremo).
Esa impedancia dependerá, entre otras cosas de la frecuencia de operación, tipo de antena, de su realización práctica y lugar de emplazamiento, etc. La línea de alimentación puede conectarse en diferentes puntos de la antena, según convenga.
Por ejemplo una antena de media onda puede tener en el centro valores cercanos a 50 Ω mientras que en el extremo fácilmente alcanza varios miles de ohms. Esta propiedad se emplea frecuentemente para hallar un punto en que se produzca una buena adaptación entre la impedancia de la antena y la impedancia característica de la línea como en una tipo Windom.
Resistencia de radiación y de pérdidas
Una antena ideal irradiaría toda la energía que recibe del trasmisor en forma de ondas electromagnéticas, en la frecuencia que recibe esa energía radiofrecuente. En las antenas reales una parte se pierde en forma de calor (que también es una forma de electromagnetismo -aunque situada en otra región del espectro- y por eso subrayamos nuestra atención en la energía se irradie en la "frecuencia en la cual generó"
La parte resistiva de la impedancia puede tener cualquier valor y siempre podemos representarla con dos resistencias ficticias que si fueran colocadas en lugar de la antena simbolizarían su trabajo.
- Una resistencia asociada a la energía que se irradia al éter en la frecuencia de operación, conocida como "Resistencia de radiación"
- Una resistencia asociada a energía no irradiada que se pierde o disipa en forma de calor. Esta es su "Resistencia de pérdidas".
En general la resistencia de pérdidas resulta de:
- Pérdidas en la resistencia propia de los conductores y/o bobinas que eventualmente pudieran formar parte de la antena física.
- Pérdidas en materiales aislantes empleados en su mecánica o eléctrica (normalmente bajas con buenos materiales).
- Pérdidas originadas por la absorción de energía en objetos cercanos por acoplamiento mutuo.
(Nota: como las antenas presentan una impedancia que depende del punto en que son alimentadas, para unificar criterios se suele considerar la resistencia de radiación en el punto de máxima corriente, sin embargo no todos los autores adhieren a este procedimiento, por lo tanto es importante aclarar si la resistencia de radiación está normalizada al punto de mayor corriente o es la equivalente en el punto de alimentación).
Eficiencia
Estas dos resistencias (la de radiación y la de pérdidas) se relacionan directamente con un parámetro muy importante de la antena: que representa su capacidad para convertir la energía que recibe del trasmisor en energía electromagnética irradiada en la frecuencia de trabajo; este parámetro es técnicamente la "eficiencia de la antena" y será más alta cuanto más baja sea la resistencia de pérdidas en relación con la resistencia de radiación.
La eficiencia depende exclusivamente de esta relación, así una antena con 40 Ω de resistencia de radiación y 10 Ω de pérdidas será tan eficiente como otra que posea 400 Ω de resistencia de radiación y 100 Ω de pérdidas.
Cuando se proyecta una antena y su instalación, hay que tratar de obtener la máxima eficiencia posible. En la práctica la eficiencia disminuye cuando el largo de una antena dipolo es menor que media longitud de onda pues la resistencia de radiación disminuye bastante rápidamente cuando se acorta la longitud, mientras que la resistencia de pérdidas casi no cambia.
Cuando es posible disminuir la resistencia de pérdidas en la misma cantidad que disminuye la resistencia de radiación. la eficiencia no se ve afectada, por eso toda vez que se deba disminuir la longitud de una antena, hay que hacer los mayores esfuerzos para disminuir sus pérdidas empleando buenos conductores y aisladores, bobinas o capacitores del mejor factor de calidad y manteniéndola alejada de objetos que disipan energía tales como árboles, masas metálicas de pobre conductividad, construcciones varias y la misma tierra. Para acortar ayuda emplear cargas capacitivas en los extremos (sombreros).
Existe la creencia que las antenas pequeñas son ineficientes de por sí, el principio de conservación de la energía exige que toda la energía entregada a una antena correctamente adaptada sea disipada, sea como calor o como radiación electromagnética.
Si de alguna manera fuera posible reducir la resistencia de pérdidas a cero, por más pequeña que fuera la antena ella no tendría más remedio que disipar la energía en su resistencia de radiación (irradiarla), desafortunadamente en la práctica no resulta sencillo reducir la resistencia de pérdidas entre otras cosas porque las pérdidas dependen de la "densidad del campo" y en las antenas pequeñas el campo se concentra en regiones pequeñas haciendo que los materiales que están en sumergidos en él disipen más energía. En las antenas de mayores dimensiones el campo está menos "concentrado" y por lo tanto es menor la absorción de las sustancias responsables de las pérdidas (resistencias, dieléctricos, etc.). Un buen ejemplo de antena pequeña que cuando es bien construida y montada, ofrece resultados similares a las de mayores dimensiones es la antena de cuadro sintonizado (magnetic loop).
Reactancia de la antena
La impedancia del punto de alimentación puede presentar reactancia inductiva o capacitiva. Las reactancias por definición no producen pérdida de energía. Recuerde que si una antena presenta reactancia de cualquier signo no significa que no funcionará adecuadamente (a menos que resulte de una falla imprevista), por eso no es importante que la reactancia sea nula o próxima a cero (resonancia).
La reactancia puede tener cualquier valor sin que esto afecte en lo más mínimo el rendimiento de una antena. Frecuentemente será necesario cancelar esa reactancia con otra igual y opuesta para presentarle a la línea de trasmisión un valor puramente resistivo (que además debería ser igual al de su impedancia característica), especialmente si la línea produce pérdidas importantes en presencia de ondas estacionarias; sin embargo hay que procurar que el componente físico usado para la cancelación de la reactancia no genere importantes pérdidas adicionales.
Si la línea posee bajas pérdidas (como por ejemplo una línea abierta en HF) tampoco es imprescindible cancelar la reactancia sobre la antena misma pudiendo hacerse donde resulte más conveniente, por ejemplo, cerca del trasmisor.
La reactancia de la antena depende de sus dimensiones en relación con la longitud de onda, pero también es influida por el acoplamiento mutuo con objetos o conductores cercanos, a veces colocados intencionalmente para lograr algún resultado deseado, como los directores o reflectores en una antena direccional.
Antenas resonantes (más precisamente autoresonantes)
Se denominan antenas resonantes a aquellas que presentan en su punto de alimentación una impedancia puramente resistiva a ciertas frecuencias, es decir que su reactancia es nula o casi nula; ello sucede en las más sencillas cuando su longitud es próxima a múltiplos enteros de media longitud de onda. Esta condición facilita la transferencia de la energía entre la línea y la antena sobre todo cuando la impedancia característica de la línea es similar a la resistencia del punto de alimentación de la antena.
Contrariamente a lo que popularmente se cree no hay nada especial en la resonancia de una antena que la haga imprescindible o tan siquiera necesaria. La eficacia de una antena no depende en absoluto de que sea o no "resonante"; su autorresonancia es solo una característica que puede ser útil en ciertas circunstancias y nada más (no encontrará en la literatura profesional ninguna referencia a que una antena autorresonante posea una eficiencia de radiación mayor a otras longitudes mientras sus dimensiones no sean sustancialmente menores que media onda en las tipo dipolo o un cuarto en las tipo Marconi con planos de tierra naturales o artificiales adecuados).
Existen muchos ejemplos de excelentes antenas no resonantes, pudiendo citarse como ejemplo la antena de 5/8 de onda, las de hilo largo o las rómbicas. La mayoría de las antenas de broadcasting donde la eficiencia es un tema obligado no son autorresonantes.
Esto no significa que la autorresonancia no tenga algunas ventajas; una típica antena resonante es el dipolo de media onda que ofrece en su centro una resistencia próxima a los 70 ohms resistivos (cuando se opera en su frecuencia de resonancia y está alejado de tierra); puesto que las líneas coaxiles comunes tienen valores similares se ve claramente la ventaja de utilizarlas en este modo. Al mismo tiempo los dipolos resonantes alimentados al centro con líneas coaxiles estándar facilitan la adaptación a los modernos equipos que esperan una impedancia de carga, próxima a los 50 ohms.
Dibujo Orr pag 805
Adaptación de impedancia
La adaptación de impedancia entre la antena y la línea y entre esta y el trasmisor es quizás uno de los temas que más ocupan la atención en las conversaciones sobre antenas. Sea por una exageración de la importancia del asunto o porque al tener todos los problemas resueltos en el interior de un equipo prefabricado se enfoca la atención sobre aquellos que permanecen fuera, la adaptación de impedancias está muy presente y la palabra clave es ROE. . .
Cuando la impedancia del punto de alimentación de la antena no es igual a la impedancia característica de la línea aparecen sobre esta última ondas estacionarias.Las ondas estacionarias no tienen buena prensa en el ambiente radial, muy pocos están dispuesto a reconocer sus virtudes, la mayoría no las querrá en sus líneas y algunos harán toda clase de esfuerzos para hacerlas desaparecer de sus vidas...
Para evitarlas basta con adaptar la impedancia de la antena a la línea, sea modificando convenientemente la antena o empleando dispositivos especiales construidos a tal efecto. En muchas antenas se encontrarán ingenios destinados a este propósito bajo la forma de transformadores o dispositivos que reciben enigmáticos nombres:"delta", "gamma", "balun 4 a 1","hairpin", entre otros tantos. Todos ellos comparten la propiedad de transformar la impedancia de la antena en un valor tan igual a la característica de la línea como sea posible. A menudo y para desgracia del aficionado obsesivo, esto solamente podrá lograrse en una porción limitada de la banda de operación...
Cuando la impedancia de la antena no es igual a la de la línea la línea no trasladará al equipo la que hay en la antena excepto cuando su longitud eléctrica resulte un múltiplo exacto de media onda; una línea de 50 Ω conectada a una antena de 75 Ω, nunca mostrará en los terminales que van al trasmisor una resistencia de 75 ohms pura excepto en estos múltiplos mencionados.
Los equipos usualmente se diseñan para operar sobre una impedancia próxima a los 50 Ω (lo cual no significa que el equipo tenga una impedancia "de salida" de 50 Ω, como suele creerse).
Los más económicos no incorporan dispositivos para corregir diferencias en la impedancia de carga pero acostumbran tener circuitos electrónicos para disminuir la potencia de salida y protegerlos de desadaptaciones que pueden ser potencialmente peligrosas para su integridad.
En ese caso puede intercalarse entre el equipo y la línea algún sistema para transformar la impedancia que presenta la línea al valor que el equipo precise. Estos circuitos suelen ser redes de inductores y capacitores, generalmente ajustables. En la actualidad algunos equipos comerciales cuentan con dispositivos que pueden hacerlo automáticamente. Se conocen como "acopladores de línea" o "Transmatch", esta última voz proviene del inglés "Transmitter matching".
Es interesante mencionar que los equipos con salida valvular incluían un dispositivo de adaptación con sus controles accesibles al operador; mediante ellos se realizaba "la carga" del equipo, tal operación no era otra cosa que un procedimiento para adaptar la impedancias de la línea a la impedancia que precisaba válvula de salida.
No es cierto que los acopladores "engañen al equipo" o le hagan creer "que no existen ondas estacionarias", la palabra "engañar" no es aplicable a los objetos. Un acoplador efectivamente eliminará las ondas estacionarias entre el equipo y él, haciendo que opere con la impedancia de carga correcta. Aunque sobre la línea de bajada continúe habiendo ondas estacionarias, esto no es en si bueno o malo, dependerá de si las pérdidas debidas a dichas estacionarias son o no importantes, frecuentemente, en HF, no lo serán...
Anchura de banda de una antena
La anchura de banda (o ancho de banda) de una antena es el rango de frecuencias en que tiene capacidad o aptitud para funcionar de acuerdo a lo esperado en algún aspecto que nos interese. Es necesario especificar cuál característica estamos considerando, podría ser el "ancho de banda de ganancia" refiriéndose al rango de frecuencias en que la antena presenta una ganancia esperada (normalmente dentro de los 3 dB), o el "ancho de banda de ROE", al intervalo de frecuencias en que la ROE sobre la línea esté por debajo de un valor dado (normalmente menor que 2:1), también puede definirse un "ancho de banda de impedancia" y así sucesivamente.
Polarización
Como se explicó en el capítulo dedicado al electromagnetismo la polarización de una onda es el ángulo que forma con el horizonte la componente eléctrica de la señal en su dirección de máxima radiación. Que el campo sea paralelo o perpendicular al suelo influye mucho en el desempeño de las antenas que se hallan en sus cercanías. En la práctica los aficionados emplean varios tipos de polarización: horizontal, vertical, doble, circular, elíptica. Generalmente será horizontal o vertical.
En las antenas simples la polarización dominante coincide con la orientación del elemento irradiante, entonces un dipolo horizontal irradiará con polarización horizontal y una antena vertical lo hará con polarización vertical. Las antenas que irradian con polarización horizontal tienen pobre rendimiento cuando están a baja altura mientras que las verticales se desempeñan mejor. Esta particularidad hace que se obtengan mucho mejores resultados en el mar con polarización vertical que con horizontal. El efecto está relacionado con la longitud de onda, así, cuando la longitud de onda es pequeña (frecuencias más elevadas), pueden permitirse alturas menores en las antenas horizontales.
La polarización de las señales una vez que han sido irradiadas puede variar a medida que atraviesan diferentes medios o sufren reflexiones; la polarización con la cual la señal arribará a destino en un determinado instante puede ser imprevisible. Suelen emplearse en trasmisión o recepción sistemas de polarización doble o circular para evitar el desvanecimiento por cambios imprevistos en la misma.
El hecho de que la polarización de las señales recibidas pueda llegar a ser aleatorio no significa que la polarización de la antena trasmisora o receptora no tenga importancia y resulte lo mismo emplear una u otra en el trasmisor o receptor pues varias propiedades de la antena dependen de la polarización con que ellas emiten o reciben (por ejemplo sus lóbulos de radiación), independientemente de lo que suceda con la polarización de la señal que ya abandonó las misma.
Nótese que la polarización se definió "en la dirección de máxima radiación", entonces, una antena de polarización horizontal no necesariamente irradia energía únicamente en esa polarización, por ejemplo un dipolo común de media onda posee en la dirección de sus extremos polarización vertical
Campo cercano y lejano (near field, far field)
Se llama "campo cercano" de la antena al campo que predomina en una zona cercana a ella, en la cual se almacena energía ya sea en la forma de campo eléctrico o magnético. En esta zona la antena se comporta como lo hace un capacitor o un inductor es decir que la energía en juego se intercambia entre la antena y el espacio adyacente y por tanto no se irradia.
El campo lejano es el que predomina y finalmente es el único que tiene importancia en zonas alejadas de la antena. Ese campo ya es una onda electromagnética en toda regla, (en el cercano era simplemente campo eléctrico y magnético, entidades relativamente independientes, no un campo "electromagnético"). Naturalmente existe una zona intermedia en la cual ambos tipos de campo coexisten.
La zona de campo cercano es importante en ella influeyen sobre las características eléctricas y directivas los objetos que están allí. Esos objetos pueden ser colocados intencionalmente -como los elementos parásitos de una Yagi- pero también pueden ser estructuras o materiales no deseadas que pueden influir en las características de la antena, modificando el diagrama directivo previsto o alterando su impedancia.
Otra cuestión significativa es que los ruidos eléctricos o magnéticos producidos por aparatos diversos afectan más a algunos tipos antenas que a otros cuando están dentro del campo cercano.
Por ejemplo: los ruidos producidos por descargas eléctricas (que superan el valor de tensión de ruptura del aire) tiene más influencia sobre una antena tipo Hertz que sobre una antena de cuadro blindada y a la inversa los ruidos predominantemente magnéticos debido a picos de corriente de corta duración muy intensos pueden afectar más a un cuadro que a una Hertz.
Debemos insistir en que los ruidos producidos a distancias mayores (en la zona del campo lejano de la antena y del elemento productor del ruido) ya son ondas electromagnéticas y una antena podrá ser más inmune a uno u otro únicamente a causa de alguna características directiva y/o polarización.
Hay diversas maneras de analizar dónde termina el campo cercano y comienza el lejano, en principio esa distancia en metros puede definirse como: Longitud de onda metros / 6,28.
Las mediciones de intensidad de campo de una antena deben realizarse a una distancia mayor que la resultante de dicha cuenta para ser válidas.
La antena de media onda o "Hertz"
La antena más básica y sencilla probablemente sea la antena de media onda o "antena Hertz". Consiste de un simple trozo de tubo o alambre cuya longitud es muy próxima a la media onda
Es sin duda la antena más popular en las bandas de HF y la más fácil de realizar y poner a punto. Puede alimentarse por un extremo, en este caso se la llama Hertz "Zeppelin" (porque así la alimentaban en los dirigibles) o fuera de centro (generalmente al 14 %), en este último caso con línea unifilar se la llama "Windom" y con cable coaxil, Windom "Carolina".
Alimentada en el centro es hoy su configuración más común pues se adapta muy bien a un cable coaxil estándar.
A diferencia de la antena tipo Marconi no depende de una conexión a tierra para funcionar. Actualmente para recibir el nombre de antena Hertz se acepta que debe operar de manera que su longitud sea media onda a la frecuencia de trabajo (debido a que en los primeros experimentos de Hertz la oscilación se producía en la frecuencia de autorresonancia de su antena).
Si se opera en un múltiplo de esa frecuencia (o cualquier otra) y está alimentado al centro, cambia su nombre por el de "doblete" o "dipolo" aunque se trate del mismo objeto físico. Si queremos ser precisos podemos decir: "se trata de un antena Hertz para tal banda, operando en armónicos". La antena Hertz puede montarse en cualquier posición, horizontal, vertical, inclinada, etc.
Es casi un milagro que un dispositivo tan simple proporcione tan buenos resultados. Descubrirá que es una antena muy difícil de superar en nuestras condiciones normales en HF por su sencillez, practicidad y rendimiento.
La longitud en metros de una media onda se calcula mediante la fórmula 150/f`[MHz]. A este resultado habrá que quitarle de 1 a 5 % de la longitud dependiendo de: la altura de la antena sobre el terreno, el diámetro del conductor empleado, si posee o no balun y si el alambre es desnudo o aislado. Nota: la fórmula 142,5/f es una regla que casi siempre le dará una antena corta (cuando hay balun), utilice un número mayor en el numerador pues siempre será más fácil acortar una antena larga que añadirle cable o tubo a una que ha quedado corta... Si el dipolo no tiene balun puede suceder que parezca más largo (resuena por debajo de la frecuencia calculada), esto sucede porque la malla del cable coaxil pasa formar parte de la antena.
Las antena dipolo o "doblete"
Es una antena que debe tener ambos extremos a un mismo potencial absoluto (es decir sin importar su signo)respecto del punto central (tiene dos polos), es decir que debe respetar esta simetría. Ello se logra muy fácilmente alimentándola al centro pero no es imprescindible (también será un "dipolo" si se alimenta fuera de centro o al extremo).
Aunque el término doblete es sinónimo de dipolo tiende a aplicarse más frecuentemente a antenas alimentadas al centro por razones históricas. Habitualmente el término no está asociado a una longitud particular (por eso decimos dipolo "de media onda", cuando es necesario aclarar que tiene esta longitud particular)
Frecuentemente la longitud del doblete será menor que media onda y podrá encontrarla con el nombre de "dipolo acortado". Una antena de Hertz alimentada al centro es un caso particular del doblete.
De todas maneras en la literatura técnica no está totalmente unificada la nomenclatura y encontrará diferentes acepciones.
Nota: En física, con el término "dipolo" también se alude a un par de cargas (eléctricas o magnéticas) separadas cierta distancia. Un dipolo de cargas, oscilante, irradia energía electromagnética. Una antena dipolo es al mismo tiempo un "dipolo" en este otro sentido pero el dipolo oscilante no necesariamente es idéntico a una antena dipolo, por ejemplo el que se menciona en el punto siguiente. Este doble uso del término "dipolo" suele conducir a confusiones.
Dipolo Hertziano
Casi toda teoría de antenas comienza con el estudio de un dipolo de dimensiones muchísimo menores que la longitud de onda. Las configuraciones reales se analizan combinando los campos de muchos de estos minúsculos dipolos infinitesimales. Ese procedimiento da origen al llamado "método de los momentos" con los cuales se estudian las complicadas relaciones vectoriales que intervienen en la formación de los diagramas de radiación de las antenas en los modernos sistemas de diseño asistido con computadoras. Estos métodos numéricos proveen resultados tan ajustados a la realidad que ya son de utilización prácticamente universal. Así, para complicar más las cosas resulta que un "dipolo hertziano", no es lo mismo que una "antena Hertz..."
La V invertida
Una variante común de dipolo es la llamada "V invertida", recibe este nombre porque su forma es similar a esa letra Ve puesta de cabeza. Es una favorita porque basta un soporte más o menos elevado para montarla convenientemente (la Hertz convencional requiere dos, uno en cada extremo). En la práctica hay muy poca diferencia en los resultados del dipolo horizontal y la V invertida, no es necesario preocuparse demasiado por la elección de una u otra. La antena en V invertida presenta polarización vertical y horizontal pero la mayor intensidad de campo en una polarización está rotada noventa grados respecto de la otra. (Dibujo modificado de flashwebhost.com)
La antena de cuarto de onda o "Marconi"
La antena de cuarto de onda también es una antena fácil de acoplar al equipo, de polarización vertical, sencilla y de buenas características. Se llama Marconi pues es semejante a una de las que empleaba el célebre inventor en sus comienzos y en su honor (aunque más propiamente lo sea cuando se utiliza la tierra real como uno de sus conductores.
Consiste de un conductor vertical cuya longitud es aproximadamente un cuarto de onda, separado una pequeña distancia del suelo por algún aislador sobre el cual se conecta un terminal de la línea de trasmisión; el otro, (habitualmente la malla de un cable coaxil) se conecta a la tierra mediante una jabalina hincada en el terreno. (Dibujo modificado gentileza de flashwebhost.com)
Su característica distintiva es emplear a la tierra como conductor para cerrar el circuito eléctrico. Marconi recurría a este expediente con un concepto similar al utilizado hasta hoy en la distribución de energía eléctrica y durante mucho tiempo en la telegrafía alámbrica, consistente en emplear a la tierra como conductor y así ahorrar un cable.
Desafortunadamente la tierra no es un buen conductor de la electricidad en las frecuencias de radio superiores a unos pocos MHz (y tampoco servirá de mucho normalmente, enterrar una jabalina hasta la napa freática en radiofrecuencias), eso hace casi imprescindible si se desea obtener buen rendimiento-idealizar el comportamiento del terreno. Para ello se emplean conductores enterrados, o sobre la superficie los cuales se instalan habitualmente formando radios o rayos que parten desde la toma de tierra y se distribuyen uniformemente a lo largo de un círculo.
En la práctica convendrá que la longitud de cada radio sea similar o superior a la del irradiante. A este sistema de cables se lo denomina plano de tierra artificial. Por esta razón en FE (HF) sobre todo en las bandas más bajas no resulta muy fácil de instalar. En la banda de ochenta metros una Marconi completa alcanza los 20 m de altura y precisa un diámetro de unos cuarenta metros para sus radiales.
Es una antena auto rresonante (aunque suele utilizársela acortada, recurriéndose a bobinas "de carga" y sombreros capacitivos y otros artilugio para "sintonizarla") y linealizar su corriente. Apreciada por su bajo lóbulo de radiación que favorece los DX cuando se instala sobre terrenos muy conductores o en el mar también es valiosa para efectuar comunicaciones locales por onda superficial en las frecuencias más bajas donde el dipolo horizontal resulta inadecuado por las pérdidas que la tierra produce en el campo eléctrico polarizado horizontalmente.
Cuando se instala alejada del suelo (en términos de longitudes de onda) deja de ser necesario emplear muchos radiales para el plano de tierra artificial; con solo dos ya funciona muy bien (usuamente tres o cuatro). Esto es posible porque el aire a diferencia de la tierra tiene muy pocas pérdidas.
En casi todas las bandas de VHF y diez metros es una de las antenas más populares por su simplicidad y buen desempeño. Como en los vehículos resulta más práctico montar antenas verticales es ideal para el propósito. En VHF se aprovecha la superficie conductora del techo metálico del móvil para el plano de tierra artificial y en HF la carrocería opera como una placa de capacitor que produce el acoplamiento a la tierra verdadera.
La antena de cuarto de onda es muy fácil de construir y sin recurrir a dispositivos de adaptación de impedancias se acopla a las líneas de trasmisión usuales (RG-8, RG-213, RG-58) con una adaptación prácticamente perfecta. Es una antena recomendable tanto para la estación móvil como para la fija.
En las frecuencias más bajas de FE (HF), se las emplea generalmente en vehículos con bobinas intercaladas en el irradiante para su sintonización (cancelación de la reactancia fuertemente capacitiva resultante de su corta longitud). A pesar que su pequeña longitud disminuye mucho su rendimiento tienen comportamiento satisfactorio. Otro factor que contribuye a su menor rendimiento es que el plano de tierra artificial que provee un vehículo es muy inferior al óptimo y como se dijo solo sirve para acoplar el sistema capacitivamente a la tierra (no muy conductora) que está debajo de él.
Antenas multibanda
Tener varias antenas optimizadas para cada banda de operación puede ser deseable pero los aficionados pocas veces tienen esa oportunidad sobre todo cuando de antenas direccionales se trata. Es práctica corriente disponer de una o más antenas capaces de operar cada una en varias bandas.
La antena multibanda más común en la estación suele ser una direccional de FE (HF) que comúnmente opera en las tres bandas más populares, 20, 15 y 10 m. También es común ver dipolos provistos de elementos que permiten alargar o acortar su longitud eléctrica automáticamente aprovechando los efectos de los circuitos resonantes paralelos; estos dispositivos se conocen como "trampas". Hay muchas maneras de realizar antenas multibanda que se describirán en las secciones constructiva que eventualmente lleguen a acompañar a este manual.
La creencia en que las antenas multibanda dan de por si pobres resultados es errónea. Es posible que cierta antena multibanda sea inferior a otra monobanda pero eso obedecerá a parámetros de diseño que den ese resultado. Por igual razón una antena monobanda podría producir resultados inferiores a una multibanda bien concebida. Existen antenas multibanda que superan ampliamente a antenas monobanda, un caso típico en la conocida antena rómbica. El desempeño de la antena depende únicamente de su rendimiento eléctrico y su directividad, estos parámetros no tienen que ver con su capacidad para operar en una o más bandas.
Antenas de hilo largo (long wire)
En rigor se define como antena de hilo largo a aquella cuya longitud es superior a media onda (en algunos textos se cita "una onda") a la frecuencia de operación, pero sus propiedades distintivas se hacen notar cuando su longitud es bastante mayor a estos valores. La antena de hilo largo suele alimentarse en un extremo y habitualmente requerirá de algún dispositivo de adaptación de impedancias para acoplarla cómodamente al trasmisor. El diagrama de radiación de una antena de este tipo produce una directividad bastante acentuada a ambos lados de la dirección del hilo. Vale la pena destacar que esta directividad produce ganancia de potencia. No hay que confundir la antena de hilo largo con las que se describen a continuación.
Antenas de longitud aleatoria (random wire)
Cualquier alambre de dimensiones arbitrarias que puedan acercarse (o superar) la media onda en la frecuencia de trasmisión o recepción será un eficiente radiador o recolector de energía siempre que se tomen recaudos para evitar pérdidas por la cercanía de objetos o de la misma tierra (como con cualquier otra antena).
A diferencia de una antena resonante alimentada al centro su impedancia difícilmente coincidirá con la de la línea de alimentación o la del equipo y casi seguro requerirá algún dispositivo de adaptación, por ejemplo el genérico conocido como "Transmatch" (del inglés "Transmitter Matching") o "Sintonizador de antena" (nombre técnicamente inapropiado que conservamos por tradición).
Si no hay pérdidas notables en el sintonizador una antena de este tipo funcionará muy bien en condiciones usuales si su longitud no es muy pequeña en comparación con la media longitud de onda.
Estas antenas pueden operar en cualquier frecuencia (si el adaptador de impedancia lo permite) y generalmente son fáciles de instalar por lo cual son favoritas en las salidas casuales.
Es posible que un alambre cualquiera, por su longitud en las bandas más altas se comporte como "hilo largo", presentando alguna directividad deseada o no, conviene arbitrar medios para variar la longitud en cada caso, eso también facilitará la tarea de los sintonizadores.
Como contrapartida se trata de una antena desbalanceada que no puede alejarse de las fuentes de ruido domésticas lo que le da cierta desventaja frente a un dipolo correctamente balanceado e instalado a razonable altura.
Antenas con trampas
En algunas antenas multibanda (que pueden ser direccionales o no, horizontales o verticales, etc.), se utilizan circuitos sintonizados en paralelo intercalados en los conductores de la antena. Estos circuitos sintonizados llamados "trampas" funcionan como interruptores automáticos desconectando secciones de la misma que no son necesarias a la frecuencia de trabajo. Usualmente estos interruptores se van abriendo de manera de ir acortando la longitud de la antena a medida que aumenta la frecuencia.
Podrían emplearse interruptores reales como relevadores u otro ingenio mecánico pero esos componentes complican la realización práctica.
Esta solución aprovecha la propiedad que poseen los circuitos sintonizados en paralelo de impedir el paso de corriente en su frecuencia de resonancia.
Una de las ventajas de esta disposición en las antenas horizontales es que el irradiante se comportará bastante bien como un dipolo de media onda para cada banda con lo cual el diagrama de radiación será el correspondiente a un dipolo monobanda en cada frecuencia (bastante omnidireccional). Las antenas de hilo largo, los dobletes operando en armónicos o las multibanda tipo G5RV y similares producen diagramas de radiación diferentes en cada banda con puntos ciegos notables que resultan perjudiciales a la hora de realizar comunicaciones en ciertas direcciones.
Otra ventaja de este sistema es que permite sintonizar automáticamente el irradiante y los elementos parásitos de una direccional multibanda tipo Yagi o similar.
La figura muestra un dipolo multibanda con trampas realizadas mediante cable coaxil.
Antenas con trampas
Dibujo (modificado) y fotos John DeGood, NU3E
Antenas logarítmicas
Hay distintas clases de antenas logarítmicas. Las más conocidas son las del tipo direccional que han sido empleadas durante años en los receptores de TV hogareños. Su propiedad principal es la de operar sobre un amplio rango de frecuencias sin ajustes ni interruptores de ninguna clase. Esta capacidad ha permitido cubrir la gran porción de espectro asignada a los canales de TV con dos o tres antenas, una para los canales del 2 al 6, otra para 8 a 13 y otra para todos los de UHF. Algunos aficionados han empleado con éxito estas antenas en HF, aunque el tamaño de estas estructuras generalmente es prohibitivo para la mayoría, además las antenas multibanda normales fácilmente superan en ganancia a las logarítmicas típicas. También existen antenas logarítmicas no direccionales, tales como las del tipo espiral y otras.
Antenas acortadas
Por razones de espacio o conveniencia muchas veces no es posible utilizar antenas con la longitud ideal y por lo tanto se recurre a diversos métodos para acortarlas. Cuando un doblete de media o una Marconi de cuarto de onda se acortan su resistencia de radiación disminuye y eso tiende a disminuir rápidamente la eficiencia, además la antena comienza a presentar en su punto de alimentación una reactancia capacitiva importante que dificulta su acoplamiento a las líneas de alimentación normales; para cancelar esta reactancia se intercala una reactancia inductiva. Estas reactancias se conocen colectivamente como "bobinas de carga", con este procedimiento se consiguen buenos resultados. También se emplean otras formas para "alargar" eléctricamente a la antena por ejemplo superficies que producen capacitidad sobre sus extremos conocidas como "sombreros" porque se utilizan comúnmente a tope de las antenas verticales, o plegamientos de los conductores de la antena llamados cargas lineales. También se están experimentando disposiciones de los conductores basadas en ciertas propiedades matemáticas conocidos como "antenas fractales".
Antenas fantasmas
La "antena fantasma" no es propiamente una antena. En inglés se la conoce como "dummy load" o "carga simulada" que es un nombre más descriptivo. Consiste de uno o más resistores que se conectan en reemplazo de la verdadera antena para realizar pruebas y ajustes sin provocar interferencias u ocupar espacio en el éter, proveyendo además una terminación apropiada a los equipos.
La antena o "carga" fantasma tiene que ser capaz de absorber la potencia del trasmisor (convirtiéndola íntegramente en calor) durante un período razonable sin dañarse ni variar sus características. El resistor debe estar convenientemente blindado para que la carga no irradie energía "en la frecuencia que se la está utilizando" (pues el calor es también una radiación de energía electromagnética).
Una buena carga no presenta reactancia en las frecuencias para la cual está previsto utilizarla.
Las antenas fantasmas pueden confeccionarse fácilmente en forma artesanal y son auxiliares inestimables a la hora de ajustar equipos de manera segura y sin molestar a los colegas del aire, las más comunes son de 50 Ω pero pueden tener cualquier otro valor de acuerdo a su aplicación.
Balunes
Un dispositivo con dos terminales como un resistor o una antena dipolo, puede tener aplicada una tensión entre sus bornes pero ninguna tensión respecto de tierra. En este caso se dice que el dispositivo está "balanceado" (respecto de tierra) porque a un ligero aumento de tensión en uno de sus terminales corresponde una disminución igual de la tensión en el otro de manera que en conjunto la tensión respecto de tierra siempre es nula (de allí la idea de asociarlo con los platillos de una balanza simple porque cuando uno de ellos sube el otro baja exactamente en la misma medida).
Por otra parte podríamos pensar a ese mismo dispositivo con uno de sus terminales conectado a tierra, en tal caso al aplicarle tensión al estar uno de los terminales conectado a tierra necesariamente el otro tendrá una tensión cualquiera respecto de tierra. Por lo tanto un aumento o disminución en esa tensión no será correspondido con ninguna variación en el que está a tierra. En este caso se dice que el dispositivo está "desbalanceado".
Frecuentemente en electrónica es necesario conectar un dispositivo que está desbalanceado a otro que debe estar balanceado o viceversa, en tal caso se recurre a dispositivos llamados "balunes", palabra que proviene del la contracción de dos palabras del inglés BALanced to UNbalanced.
Por ejemplo conviene por distintas razones que nuestro trasmisor tenga su chasis unido eléctricamente a tierra y también tiene ventajas que el cable que va hacia la antena sea un cable blindado con su malla conectada a tierra. En este caso el sistema trasmisor-cable es un sistema desbalanceado según acabamos de ver. Sin embargo nos interesa conectarlo a una antena tipo doblete de media onda que, por otras razones conviene que tenga ambas ramas balanceadas respecto de tierra. Para conseguirlo intercalamos entre el coaxil y la antena un "Balun".
Hay diferentes maneras prácticas de lograr el resultado, los balunes se construyen con ingeniosas disposiciones eléctricas. Pueden realizarse con cables, tubos o arrollamientos sobre núcleos de ferrite o hierro pulverizado con forma toroidal o solenoidal, también peden proyectarse para que sean simultáneamente transformadores de impedancia.
La instalación de balunes en las antenas no siempre es esencial y a veces su implementación práctica introduce más problemas de los que resuelve, por ejemplo construidos con ferrites inadecuados y especialmente en altas frecuencias pueden introducir pérdidas importantes, saturarse con potencias no muy elevadas o reactancias de la antena generando señales espurias. (Nota: los balunes realizados con núcleos de ferrite se diseñan normalmente para funcionar en "banda ancha", se espera que operen bien en al menos una década de frecuencias, por ejemplo de 3 a 30 MHz (pero con carga resistiva y de valor adecuado), por ello si la antena es monobanda no conviene emplear esta clase de balunes para evitar sus inconvenientes, en ese caso utilice preferentemente los denominados "choke balun" sin núcleo.
Cuando la antena tipo dipolo se acopla al coaxil sin balun puede producirse un efecto de alargamiento eléctrico de ella porque al conectar el cable coaxil, por ejemplo, su malla pasa a formar parte de la rama de la antena a que está unida originando también radiación de energía por parte de ella.
La radiación de la línea producirá cierta deformación del diagrama de radiación típico del dipolo balanceado no muy importante, pero que puede ser necesario considerar cuando se desea controlar los resultados con precisión. Debe comprenderse que esta radiación no necesariamente será nociva ni producirá por si misma interferencias en otros equipos, pero si la línea pasa muy cerca de otras instalaciones eléctricas su radiación por la simple cercanía física con ella puede afectar aparatos sensibles. Si el coaxil pasa alejado de otras instalaciones (como en general sucede con la antena) no hay ninguna razón para que la corriente de RF afecte a otros equipos más de lo que la misma antena puede hacerlo...
Recuerde que un balun no necesariamente es un dispositivo en si sino "una forma de utilizar" el dispositivo será balun si lo usamos como balun, pero podría ser un simple transformador de aislación si se lo emplea entre dispositivos desbalanceados. Tampoco es un balun un transformador toroidal con núcleo de ferrite a menos que se lo esté utilizando precisamente con ese propósito.
El choke balun
Mencionamos aparte este balun porque representa una solución muy eficaz y sencilla para confeccionar balunes. Consiste simplemente en arrollar el mismo cable coaxil de la bajada donde se interconecta con la antena creando un bobinado solenoide para producir un efecto de choke o inductancia que bloqueará la circulación de corrientes sobre la parte exterior de la malla de blindaje preservando así el balance de la antena.
No es de banda ancha aunque si se lo proyecta adecuadamente funcionará bien al menos en un par contiguo de bandas. Puesto que es innecesario emplear balunes de banda ancha en antenas monobanda, la ventaja de utilizar un dispositivo con pérdidas despreciables, sin efectos indeseados por saturación del núcleo y capaz de manejar grandes potencias es indudablemente buena razón para adoptarlos en la estación. En la práctica están desplazando rápidamente a los balunes tradicionales (con o sin núcleo de ferrite) realizados con varios bobinados. Una propiedad importante, que lo hace más interesante aún, es que impide la circulación de corrientes de RF por la parte exterior de la línea aún cuando la antena en si misma, no se encuentre bien balanceada.
Directividad - Ganancia
Las corrientes en los conductores de la antena tienen una distribución geométrica determinada por diseño mecánico y eléctrico de esta manera cada porción infinitesimal de antena contribuye al campo total sumándose vectorialmente (intensidad y fase) por lo que la intensidad del campo irradiado varía con la dirección, originando una distribución de la energía radiada con una forma geométrica definida .
Los dibujos que representan la intensidad de campo en función de la dirección, sea esta vertical, horizontal o ambas si es tridimensional se llaman "diagramas de radiación" y nos sirven para elegir las antenas más convenientes para cada aplicación.
Este fenómeno hace que la antena posea características direccionales, previstas o no que estará presente en todo conductor o sistema que irradie energía radiofrecuente.
La forma del campo radiado puede controlarse parcialmente a partir de un diseño ingenioso de la antena dando origen a estructuras interesantes. Cuando una antena simple, por ejemplo un dipolo de media onda tiene en sus cercanías materiales absorbentes y/o conductores se produce un fenómeno llamad "inducción mutua" que se aprovecha para lograr una directividad con forma controlada como en las antenas tipo Yagi. También se consigue directividad alimentando diferentes conductores con las fases adecuadas para lograr el objetivo (logarítmicas, tipo cortina, Zeppelin doble extendida, etc.).
La reflexión en cuerpos cercanos juega un papel fundamental en la generación del diagrama de radiación de cualquier antena; uno muy especial responsable en gran medida del diagrama de radiación vertical de prácticamente todas las antenas que empleamos los radioaficionados es la superficie de la tierra, entendiendo como tal no al planeta sino al terreno situado en las inmediaciones de las antenas trasmisora y receptora.
El radiador isotrópico
Es una antena imaginaria que irradia energía igualmente en todas las direcciones, tanto verticales como horizontales. En la práctica no puede construirse exactamente tal antena pero esta idealización es una referencia conveniente en los cálculos teóricos para comparar la directividad o ganancia de otras antenas. Es una suerte de antena patrón que al igual que el metro o el kilogramo sirve para fijar la unidad de ganancia. La ganancia de las antenas por lo general se especifica en relación con esta antena ficticia colocando el sufijo "i" en su valor expresado en decibeles, por ejemplo 6 dBi
Antenas direccionales - Ganancia y Directividad
Las antenas a veces poseen un comportamiento que recuerda el de un reflector en una linterna común, es decir que pueden enfocar la energía disponible en cierta dirección para aprovecharla mejor. En recepción conservan esta característica recibiendo mejor la energía que proviene de cierta/s dirección/es; esto equivale a aumentar la "superficie de captación efectiva" de la antena, por lo que consigue extraer más energía del frente de onda que una omnidireccional. Esta propiedad es más fácil de visualizar en las antenas parabólicas pensando que la energía captada por todo el plato se concentra en la pequeña antena que esta normalmente cerca de su centro. A esta cualidad se la llamamos "ganancia" cuando incluímos el rendimiento eléctrico de la antena y "directividad" cuando comparamos únicamente los diagramas de radiación sin mediar la potencia irradiada, no obstante son dos conceptos íntimamente relacionados.
Es importante saber que la ganancia de las antenas siempre está asociada a alguna forma de directividad, Las antenas son elementos pasivos que no pueden amplificar señales, en recepción lo más que pueden hacer es tratar de recoger la mayor cantidad de energía posible de su espacio circundante (como recoger agua de lluvia), y esto únicamente es posible aumentando su directividad. Las ventajas que una antena pueda tener por sobre otra (cuando no se debe a una mayor eficiencia, tal como la hemos definido), se deberá a una mayor concentración de la energía disponible de, o desde, cierta dirección, sea esta intencional o no; recuerde: ¡no hay ganancia sin directividad...!, por eso, siempre que una antena provea "ganancia" lo hará hacia ciertas direcciones en detrimento de otras.
Existen antenas que poseen directividad pero no ganancia, algunas inclusive presentan bastante atenuación pero igualmente pueden resultar muy útiles para discriminar ruidos provenientes de ciertas zonas y/o favorecer la recepción de estaciones que se hallen en cierta dirección, separándolas de otras que podrían ocasionar interferencias y muchas veces se utiliza esto con fines goniométricos.
Preste atención a la siguiente definición hasta estar seguro de comprenderla bien:
La ganancia de una antena se define como "el cociente entre la energía que habría que aplicarle a un radiador isotrópico y la que realmente se aplica sobre la antena que se está midiendo, para lograr igual intensidad de señal en una dirección dada".
En esta definición de ganancia no se toma en cuenta el rendimiento eléctrico de la antena (a la que se supone sin pérdidas, lo que es bastante cierto para antenas que no son acortadas y se montan alejadas de objetos absorbentes). En rigor esta es una definición de directividad, la de ganancia es idéntica pero toma en cuenta las posibles pérdidas de la antena real. Un ejemplo ayudará a aclarar la idea:
Si a un radiador isotrópico hay que aplicarle 10 watts para que produzca en dirección norte la misma intensidad de señal que una antena directiva coloca en ella con solo1 watt, entonces la antena directiva tiene una ganancia de 10 (veces) respecto de la isotrópica (que en decibeles casualmente también es 10 dBi) Los decibeles son unidades logarítmicas de uso muy frecuente en electrónica. También hay que destacar que si bien en el ejemplo se tomó la dirección norte, en rigor, la dirección que debemos considerar es tanto horizontal (acimutal) como vertical.
Directividad horizontal (acimutal)
Es el sector o ángulo horizontal hacia o desde el cual la antena trasmite o recibe la energía más efectivamente (es diferente para cada ángulo vertical que se considere). En recepción convienen antenas que proveen diagramas directivos "limpios", es decir libres de lóbulos secundarios y que posean una discriminación frente-espalda mayor.
No debemos pensar que cuanto mayor ganancia mejor será nuestra antena pues como dijimos la ganancia está asociada siempre a la directividad. Cuando la directividad es horizontal, puede ser incómoda de operar pues lleva tiempo girarla; también podemos perder una estación débil que esté en otra dirección. La situación empeora cuando se trata de comunicar con varias estaciones a al vez.. Puede convenir tener simultáneamente de una antena omnidireccional (o casi) y un medio rápido para conmutarlas .
No confundir directividad horizontal con polarización horizontal; una antena que con directividad horizontal puede tener polarización vertical, horizontal, circular, etc. Nuestras antenas directivas en dirección acimutal más comunes son las tipo Yagi o cúbicas (Quads), en la dirección vertical las colineales, pero hay muchas configuraciones útiles.
Dibujos de diagramas directivos por ejemplo pag. 810 Orr
Directividad vertical
Se define por los sectores o ángulos sobre el plano vertical hacia el cual la antena trasmite energía más efectivamente (idem. para recepción).
La directividad vertical puede estar asociada a cualquier diagrama directivo horizontal. Por ejemplo puede tener una marcada directividad vertical favoreciendo ángulos muy bajos y no ser directiva (omnidireccional) en el plano horizontal. Una antena omnidireccional recibe y trasmite igualmente en cualquier dirección de la rosa de los vientos pero puede diseñarse para que no desperdicia energía emitiéndola en ángulos verticales no convenientes). Este es el comportamiento típico de las antenas omnidireccionales verticales con ganancia empleadas en VHF y UHF.
Conviene insistir que en FE (HF) la directividad vertical se aprovecha para enfocar energía hacia la ionosfera en los ángulos que resulten más convenientes para la comunicación a ciertas distancias. En general solemos preferir un diagrama directivo vertical que favorezca los ángulos de radiación más bajos para alcanzar los destinos más lejanos con pocas reflexiones, pero no siempre es el caso porque no es extraña la utilización de antenas que otorgan preferencia a los ángulos cercanos a la vertical para lograr reflexiones en la ionosfera que devuelvan la señal "hacia abajo" proveyendo mejor cobertura local. Esto es posible especialmente en las frecuencias más bajas de FE (HF) donde la frecuencia crítica de la capa ionizada permite este tipo de reflexión. Este modo de propagación se conoce como "Onda celeste de incidencia casi vertical", (en inglés: NVIS: Near Vertical Incidence Skywave).
A veces se prefieren antenas con muy poca directividad vertical y horizontal por ejemplo con antenas para comunicaciones con satélites artificiales de órbita baja que están muy poco tiempo en la zona de alcance y rápidamente barren el cielo desde el horizonte hasta el cenit en diferentes direcciones del la rosa de los vientos.
Dijimos que directividad vertical de las antenas cercanas a la tierra depende principalmente de la altura de la antena sobre el terreno y que esto vale sobre todo en los espectros de FE (HF) y FME (VHF). Esto es porque las propiedades directivas verticales de una antena situada sobre una superficie más o menos conductora -como el suelo- se modifican sustancialmente por la presencia de éste.
En FE (HF) se verifica para todas las antenas normales y en VHF recién en comunicaciones entre aviones (por las alturas involucradas) puede prescindirse del efecto del suelo. También el empleo antenas muy direccionales apuntadas hacia arriba para comunicaciones satelitales queda parcialmente fuera de esta observación. La figura muestra la directividad vertical de una antena dipolo a diferentes alturas sobre el suelo. (Dibujo gentileza Luxorion)
Recuerde: la altura de la antena sobre el terreno definirá la formación de los lóbulos que favorecerán un DX o una comunicación local, la altura es la variable más importante para las antenas comunes en HF. Hay que presente cuando se trate de antenas horizontales pues a menudo escucharemos decir que tal o cual antena horizontal tiene "ángulo de disparo más bajo" (por ejemplo, un dipolo común, una antena "Bazooka" o cualquier otra variante más o menos similar), normalmente esa aseveración no corresponde a los hechos.
El diagrama de radiación vertical de las antenas polarizadas verticalmente también depende fundamentalmente de la altura. Cuando están muy cerca del suelo y este es buen conductor (a diferencia de las horizontales) pueden producir un (uno) lóbulo de radiación muy bajo que les confiere buen desempeño en DX.
Las antenas de polarización horizontal a baja altura (en términos de longitudes de onda) no son capaces de producir ángulos de radiación bajos y en general sufren de mayor atenuación por la presencia de tierra que "cortocircuita" el campo eléctrico horizontal; tampoco se consiguen ángulos bajos con verticales cuando están instaladas sobre suelos de pobre conductividad, Una virtud importante de polarización vertical es que al montar las antena cerca del suelo las pérdidas por proximidad con la tierra son mucho menores que xon la horizontal a similar altura.
La antena direccional Yagi - Uda
Recibe el nombre de sus inventores japoneses, los señores Hidetsugu Yagi y Shintaro Uda, quienes la describieron en 1926. Las Yagi son las antenas direccionales más populares, se emplean en rangos de frecuencia que van desde los pocos MHz hasta algún GHz. Son confiables, livianas y sus características directivas fueron cuidadosamente estudiadas y por eso son muy conocidas. Hay muchos diseños prácticos y programas de computación para lograr de ellas sus mejores características. (figura modificada de www.signalengineering.com)
Elementos parásitos
Las antena Yagi (y otras) consiguen su directividad mediante la utilización de conductores llamados
"elementos parásitos" que se sumergen en el campo eléctrico y magnético del conductor principal de la antena que es el único al que se conecta eléctricamente el trasmisor.
En los comienzo de la electricidad a las corrientes inducidas se las llamaba
"parásitas". porque producían pérdidas, por ejemplo las corrientes de Foucault en los transformadores.
Estas corrientes inducidas hacen que los elementos parásitos ingeniosamente dispuestos reirradien su energía de manera tal que su campo se combina produciendo un refuerzo en cierta dirección y sentido (a expensas de las demás) produciendo la directividad buscada.
El elemento que recibe energía directamente del trasmisor recibe el nombre de
"Elemento Excitado", en la Yagi es normalmente un dipolo de media onda abierto o plegado.
Los elementos parásitos son dipolos abiertos realizados mediante un simple conductor. A los elementos parásitos que se hallan en la dirección de máxima radiación se los llama
"Directores" porque dirigen la energía hacia la dirección en que se hallan. El elemento situado inmediatamente al lado del excitado pero en la dirección opuesta (decimos que está detrás) se llama
"Reflector" y su función es minimizar la energía radiada hacia la parte posterior (puede haber más de un reflector). (figura modificada de www.signalengineering.com)
La Yagi es una antena que puede montarse para que irradie ondas polarizadas vertical u horizontalmente disponiendo sus elementos de forma vertical u horizontal. También pueden combinarse en el mismo soporte elementos con ambas polarizaciones como muestra la figura y/o combinarse eléctricamente ambos grupos para producir polarización circular.
La antena direccional cúbica o "Quad"
Es una antena muy apreciada por los radioaficionados, especialmente los de la vieja guardia. También consta de un elemento excitado y parásitos. Difiere en que los elementos tienen forma de cuadrados o diamante. Puede alimentarse para emitir ondas polarizadas vertical u horizontalmente. Sus virtudes posibles: menor radio de giro, mejor relación frente espalda, menor peso. Como en otros órdenes, hay quienes prefieren unas u otras. (figura modificada de www.kimware.com)
Propiedades eléctricas del terreno
Lo normal es que las antenas estén montadas próximas a la tierra (en el sentido amplio que incluye ríos y mares); como se vio la tierra influye decisivamente en la forma del campo radiado tanto en FE (HF) como en FME (VHF). Hay que distinguir dos maneras en que la tierra influye en el proceso:
En las antenas Marconi el terreno es parte de su sistema eléctrico, es uno de los conductores de ella que se vincula al trasmisor, por eso sus características son parte esencial de su funcionamiento. Siendo el suelo uno de los conductores por los que circula la corriente antena comprendemos que la tierra también produce campos eléctricos y magnéticos que no llegan a producir radiación únicamente porque normalmente la distribución de corriente es simétrica y los campos debidos a estas corrientes radiales en sentido opuesto se cancelan).
Inclusive en antenas en que la tierra no forma parte de su sistema eléctrico (tal como los dipolos) la tierra influye a través de la reflexión del campo emitido esta reflexión no es otra cosa que radiación. La radiación del terreno puede deberse a corrientes directas como cuando conectamos una de los terminales de salida del equipo a ella, o inducidas por el campo de la antena.
En las antenas que precisan de la tierra para funcionar importan las propiedades eléctricas del sitio sobre el que están montadas, si es mal conductor puede mejorarse con un buen plano de tierra artificial realizado con buenos conductores.
Una vez que la onda electromagnética abandona la antena, no vínculo alguno con ella, es una entidad independiente y autónoma, precisamente eso es un "campo". La antena podría desaparecer y la onda ya electromagnética no se enteraría de la novedad, aún así las ondas irradiadas también son fuertemente afectado por la presencia de la tierra de la geografía vecina (que puede alcanzar muchas longitudes de onda). En la práctica nada podemos hacer para cambiar las condiciones del terreno a esas distancias excepto buscar otros lugares de emplazamiento.
Las propiedades de la tierra en regiones geográficamente muy alejadas de la antena también influyen porque la señal nuevamente se refleja en ella luego de ser devuelta por la ionosfera para originar al siguiente salto; la onda celeste induce corrientes en el suelo donde inciden y estas corrientes a su vez producen nueva radiación (la reflexión en tierra).
Aunque la propagación sea por reflexión ionosférica no podemos soslayar la tierra, porque el diagrama de radiación vertical de las antenas normales que siempre están próximas a la tierra suelo depende de ella para formarse (aunque la antena esté a muchas longitudes de onda de altura como es común en VHF).
Si la vecindad geográfica fuera perfectamente conductora se obtendrían diagramas de radiación verticales muy nítidos como muestra la figura en las líneas más exteriores. Al compararlo con el correspondiente a una tierra promedio húmeda (diagrama en gris) se observa que el diagrama se torna menos definido y los nulos desaparecen. Eso no es necesariamente malo porque en los puntos de mínima radiación esta no llega a anularse como sucedería sobre un terreno perfectamente conductor y algo de energía capaz de producir un contacto se envía en esas direcciones donde la antenas es virtualmente sordomuda..
En la figura se compara el diagrama de una antena vertical sobre un suelo ideal o buen conductor (como el agua de mar), indicado con la línea más exterior y un suelo medio (zona en gris). Allí se ve bien claramente que en terreno mal conductor, la facultad de generar lóbulos de radiación con máximos en ángulos próximos a 0
° que tendría la antena vertical no se puede explotar porque no hay radiación en ángulos muy bajos..
Esa facultad de las antenas verticales rodeadas de geografías buenas conductoras, favorece decididamente las comunicaciones entre embarcaciones en el mar (o entre embarcaciones y estaciones costeras). En tales condiciones se logran alcances bastante superiores en las FE y FME tanto con ondas directas como reflejadas en la ionosfera. Recordemos que no estamos hablando del terreno justo debajo de la antena, sino el de sus inmediaciones. (los diagramas mostrados se tomaron del manual de antenas de la ARRL).
Ley de reciprocidad
En general las propiedades de una antena son las mismas en trasmisión o recepción. Si la antena es más eficiente en trasmisión también lo será en recepción. Lo mismo sucede con sus propiedades directivas; si una antena irradia mejor hacia el norte, recibirá mejor señales provenientes del norte que de otros puntos cardinales.
¡Aprenda a modelar antenas..!
Hay disponibles poderosos programas de diseño asistido (algunos gratuitos como 4NEC2 o MMANA), con los que podrá simular muchos sistemas de antena incluyendo los efectos de la tierra y conductores empleados. No solo ayudan a construir y prever el comportamiento de las antenas, sino sobre todo a comprender y verificar la influencia de los distintos factores que intervienen en la radiación.
Con estos programas podrá visualizar lo que sucede con distintas configuraciones y adquirirá una visión conceptual inestimable a la hora de interpretar los resultados de los sistemas reales.
Interferencias en RF
Con el nombre de "Interferencias de Radio Frecuencia" IRF (RFI) se conocen los fenómeno que impiden recibir correctamente una señal de radio o funcionar apropiadamente a un equipo electrónico. Designa únicamente los fenómenos originados por objetos tecnológicos, sean accidentales o intencionales. Si la fuente es de origen natural se prefiere el concepto de ruido. Las interferencias pueden perturbar equipos propios o ajenos y el aficionado puede ser tanto responsable como víctima de ellas.
Actualmente con la multiplicación de dispositivos electrónicos capaces de producirlas y que a menudo adolecen o tienen insuficientes previsiones para evitarlas la recepción en lugares urbanos y aún suburbanos se ha degradado respecto de épocas relativamente recientes y más benignas en ese sentido.
Las interferencia intencionales tienen por objeto impedir o dificultar las comunicaciones o el funcionamiento de aparatos sensibles. Aunque se consideran normales en operaciones militares, son ilegales, faltas de ética y delito en otros ámbitos. Nosotros estudiaremos las involuntarias.
Las interferencias que pueden encontrarse en la operación son legión, un análisis detallado de ellas excede el marco de este apunte por eso mencionaremos algunas de las más comunes:
- Radiaciones indeseadas de equipos eléctricos o electrónicos industriales u hogareños que utilizan piezas capaces de emitir energía en el espectro radioeléctrico. Producen muchos inconvenientes porque hoy numerosos aparatos incorporan algún circuito electrónico capaz de producir alguna forma de radiofrecuencia, por ejemplo: transformadores de pulsos incorporados a lámparas de alumbrado domiciliario, circuitos de alimentación y barrido de televisores y monitores de computadoras, fuentes de alimentación conmutadas, etc.
- Radiaciones espurias de equipos que fueron construidos para producir señales de radio, ya sea por mal funcionamiento del equipo, falta de blindajes o inadecuado filtrado. Pueden ser radiaciones que resultan ser múltiplos enteros de la frecuencia fundamental de operación denominadas armónicas (a la fundamental se la llama "la primera armónica") o ser autooscilaciones de una o más etapas, productos de mezcladores internos, escapes de etapas que deberían estar encerradas en cajas blindadas, etc.
- Radiaciones producidas por la combinación de una o más señales en un tercer aparato que se halla en la vecindad de trasmisores que funcionan correctamente pero que al combinarse en ese tercer aparato pueden producir radiaciones perturbadoras.
- Sobrecarga o bloqueo de los equipos receptores. Esta es una de las causas más comunes de interferencia en receptores de TV o FM, por parte de la estación de aficionados, generalmente por un diseño inadecuado del receptor que no contempla su operación en presencia de intensos campos radiofrecuentes.
- Falla de blindaje en sistemas cuya operación debería estar confinada, tal como los tendidos de videocable, adonde la señal puede ingresar provocando interferencias en los receptores de TV o egresar produciendo interferencias en los sistemas de recepción de la estación. Cabe mencionar que no son responsabilidad del emisor las interferencias que puedan producirse en un sistema de videocable o red similar. También debe decirse que las normas de apantallado mínimo permitidas para los sistemas de video cable en algunos países no son tan rigurosas para evitar su recepción en las cercanías de un tendido de este tipo (por ejemplo la interferencia del canal 18 de cable en la banda de dos metros).
- Falla de blindaje o mala construcción de máquinas cuyo funcionamiento requiere de la producción de energía radiofrecuente pero que no están destinados a producir señales inteligentes. Hornos de inducción, máquinas de diatermia, etc.
- Idem para equipos que producen que normalmente producen chispas de todo tipo, tales como escobillas de motores, máquinas de soldar películas de plástico.
- Luces fluorescente, balastos electrónicos, letreros luminosos de Neón, dimmers, televisores, computadoras y monitores, equipos de electromedicina, aisladores sucios o con fallas en las líneas de alimentación (sobre todo las media y alta tensión), electrocutadores de insectos, controles automáticos de encendido de luces, luces navideñas, falsos contactos en culotes de lámparas incandescentes o lámparas a punto de quemarse, etc.
- Interferencias sobre equipos no diseñados para utilizar ondas de radio: amplificadores de audio, teléfonos comunes, computadoras, etc. Estas nunca resultan de una falla en los equipos emisores porque los aparatos mencionados deberían contar con protecciones adecuadas para que ellas no los afecten. Muchos fabricantes no se preocupan por proteger a sus clientes en su afán de bajar los precios, sacrificando la calidad de sus productos.
Las interferencias son un problema técnico aunque suelen ser un asunto muy espinoso en la convivencia del aficionado con sus vecinos, familiares o inclusive sus pares. La tendencia a responsabilizar -o más bien culpar- al que produce la señal de radio es casi inevitable, tanto por legos como por aquellos más o menos entendidos. El vecino suele estar poco dispuesto a aceptar que "causa" no está necesariamente asociado a "responsabilidad" o "culpa". La causa puede ser la trasmisión (aunque sea técnicamente inobjetable), pero la culpa bien puede obedecer a fallas en el aparato afectado. Explicarr esto a un vecino enojado requiere tiempo, paciencia y mucho tacto y comprensión, a veces sentiremos que es utópico lograrlo...
Cuando un aficionado es la víctima de una interferencia esta más obligado a cerciorarse que ella no proviene de fallas o insuficiente prestación de su propio equipo. Si en esta situación el aficionado procediera como un lego no haría honor a su condición y solo serviría para poner en evidencia su propia ignorancia.
Producir interferencias por funcionamientos descuidados o abusivos de los equipos, como sobrecargar los amplificadores lineales para lograr mayor potencia media, anular los circuitos de control automático de nivel de los trasmisores con el mismo objetivo, sobremodular a sabiendas las etapas finales de un equipo de AM o sobredesviar uno de FM, no reparar osciladores inestables que se corren hasta canales adyacentes ocupados, utilizar anchos de banda de audio que producen ocupación innecesaria de canales adyacentes, entre otros, pueden indicar falta de formación técnica, de ética operativa cuando no, simple mala educación.
Consejos mínimos
Cuando alguien señale a su estación como una posible fuente de interferencia pídale toda la información posible. Es tonto disgustarse con el mensajero portador de la mala noticia y él probablemente esté dispuesto a ayudar en la solución del problema si se lo solicitamos con franqueza. Tal vez pueda hallarse irritado, con o sin razón, en ese caso una actitud cordial y amistosa rápidamente lo hará mudar de actitud.
Conviene cerciorarse que nuestros propios aparatos domésticos funcionan satisfactoriamente cuando la estación está en funcionamiento, eso nos permitirá invitar al vecino a verificar que en nuestro hogar las cosas funcionan bien; aunque no alcance será una prueba de buena fe.
Cuando se trata de una interferencia en aparatos domésticos que no son de radio (es decir que no contienen receptores) no hay motivos para preocuparse por nuestros trasmisores: Cualquier interferencia en equipos de audio, tocadiscos, parlantes de computadoras, teléfonos convencionales (especialmente los electrónicos no inalámbricos) será con seguridad un problema de ellos. Quizás la solución no esté en sus manos y requiera de un técnico; trate de tener en su agenda un par que sepan cómo lidiar con estos asuntos. Pocos técnicos conocerán lo suficiente sobre interferencias de RF a menos que también sean colegas o especialistas en sistemas de radio. Aunque no estamos obligados a correr con los gastos, recomendar una persona idónea que resuelva el inconveniente estamos obligados éticamente (y en ocasiones legalmente) a prestar nuestro mejor asesoramiento. Si el servicio afectado fuera provisto por terceros es posible que a ellos corresponda la solución, ya sea por medio de las garantías de fabrica o condiciones de licencia de las empresas prestadoras.
Las interferencias en TV (ITV - TVI) producidas por equipos de FE (HF) en la mayoría de los casos resultan de problemas del receptor o su instalación asociada. Si en su hogar o en el de otros vecinos próximos no hay problemas en aparatos o sistemas similares eso será un indicador prácticamente infalible de fallas en el afectado.
Hay buenas probabilidades de que se deban a sobrecarga de las etapas de un sintonizador de TV que no tiene selectividad o rango dinámico suficiente para evitar el ingreso de la señal a circuitos donde pueden producirse las respuestas espurias. Hay chance de que el problema se soluciones empleando un filtro pasaaltos fabricado específicamente para este fin. Estos filtros impiden el ingreso al receptor de TV de frecuencias inferiores a 54 MHz, produciendo gran atenuación en las señales del trasmisor de FE que pueden alcanzar al sintonizador.
Antes de seguir adelante, si su TV no presenta problemas tenga o no un filtro instalado intente hacerlo funcionar en la instalación de su vecino, si lo hace bien seguramente la falla está en el aparato que está reemplazando o la falta de un filtro en él.
Antenas receptoras en malas condiciones (y las antenas baratas pasan a este estado rápidamente), líneas de bajada con falsos contactos, interrumpidas, añadidas, etc. pueden causar problemas; ellas son los siguientes candidatos en la pesquisa. El cable de bajada de la antena del TV y los cables de alimentación de energía domiciliaria, por su longitud pueden comportarse como eficaces antenas capaces de recoger la señal de su trasmisor lo que produce importantes corrientes de radiofrecuencia sobre ellas. Hacer que el cable de bajada de la antena de TV forme un pequeño rollo o bobina puede ayudar a bloquear la corriente inducida sobre él, hacer lo mismo con el cable de toma de corriente del receptor puede ser una posible cura.
La polarización vertical de las interferencias ¿un anacronismo?
Se conserva en nuestro colectivo una idea de tiempos pretéritos: que las interferencias de origen tecnológico (producidas a baja altura) tienden a estar polarizadas verticalmente. Esto era cierto y se debía básicamente a que la componente de polarización horizontal se atenúan más rápidamente que la componente vertical en la onda de superficie por lo que una antena receptoras con polarización vertical resultaba más perjudicada por las interferencia eléctricas. Esto era cierto cuando ellas se producían a distancias más o menos importantes del receptor (sobre todo en altas frecuencias), pero actualmente las interferencias de los aparatos domésticos se producen e irradian a pocos metros de nuestras antenas por los cableados de las variadas instalaciones domiciliarias. Otras encuentran algún camino de salida a las redes urbanas de telefonía, energía, video cable, etc. que se comportan como eficientes radiadores horizontales, con lo que aquella "regla de oro" de preferir antenas de polarización horizontal puede no ser cierta en su caso.
Filtros
Los filtros son circuitos destinados a impedir o dejar pasar únicamente ciertas gamas de frecuencia, aunque también existen otros destinados a diversas funciones importantes en la electrónica. Su diseño y construcción tiene tantas variantes que constituye casi una especialidad, pero pueden definirse por sus cualidades fundamentales.
- Un filtro pasabajos permitirá pasar únicamente frecuencias inferiores a cierto valor.
- Un filtro pasaaltos dejará pasar únicamente frecuencias superiores a cierto valor.
- Un filtro pasabanda dejará pasar un intervalo de frecuencia impidiendo el paso de las menores o mayores a ese intervalo.
- Un filtro eliminador de banda impedirá el paso de un intervalo de frecuencias y permitirá el de aquellas superiores e inferiores a dicho intervalo.
Dependerá del diseño que tan efectiva y precisamente él pueda seleccionar las frecuencias que se hallen dentro o fuera de sus características de paso y atenuación. También de la calidad de los materiales empleados y de una adecuada construcción mecánica y eléctrica.
Todos los trasmisores bien diseñados y construidos incorporan algún tipo de filtro para impedir la radiación de frecuencias indeseadas o armónicas resultantes de sus procesos internos. En la salida de cualquier trasmisor deberá disponerse siempre de un filtro pasabajos que impida la emisión de frecuencias armónicas. Puesto que la producción de armónicas es prácticamente inevitable en los amplificadores (aún en los correctamente diseñados), la instalación de estos filtros es imperativa en la mayoría de ellos.
También debe existir algún filtrado que evitar que el equipo introduzca radiofrecuencia en la línea de energía domiciliaria. Estos "filtros de línea" son normales en casi todos los equipos modernos. Para su correcta operación y por seguridad suelen precisar de una buena toma de tierra eléctrica y de radiofrecuencia.
Dispositivos electrónicos supresores/paliadores
Existen ingeniosos dispositivos electrónicos destinados a suprimir o al menos paliar las interferencias, tales como el popular "noise blanker" que elimina bastante efectivamente el ruido de ignición de los automotores u otros basados en tomar una muestra de las señal interferente (generalmente con otra antena) y utilizarla para cancelar la interferencia en el receptor Actualmente circuitos basados en técnicas digitales (DSP - Digital Signal Processor) hace un gran trabajo en este sentido
Sintonizador de antena, acoplador, transmatch o ATU (Antenna Tunner Unit)
Con estos nombres designamos hoy al popular Transmatch (de Transmitter Matching - Adaptación/adaptador del trasmisor) (sintonizador de antena no es un nombre adecuado pero se continúa empleando por tradición).
Es un dispositivo compuesto fundamentalmente por inductancias y capacidades variables en ingeniosas configuraciones, que le permiten realizar las transformaciones necesarias para convertir la impedancia de una antena o carga al valor nominal requerido por el trasmisor (normalmente 50 ohms).
Pueden ser manuales o automáticos y los equipos más modernos de mayor precio pueden incluir uno automático en su gabinete principal.
Todos introducen alguna pérdida en el proceso, normalmente baja pero usualmente mayor cuanto más diferentes sean las impedancias a adaptar, por ello si puede operar con un buen sistema de antena que solo precise una pequeña compensación probablemente obtendrá mejor rendimiento de ellos.
Exigir demasiado a un acoplador puede arruinar las bajísimas pérdidas típicas de una línea abierta, por ejemplo: con un dipolo de media onda para 80 m alimentado al centro operado en 40 m mediante una bajada que tenga una longitud de media onda en 40 m encontraremos que la altísima impedancia que presenta el dipolo de 80 operado en 40 se repita en el punto de alimentación de la línea. Esto hará que una parte importante de la potencia se desperdicie en calor porque somete al acoplador a condiciones extremas. Si en cambio la longitud de la línea fuera de un cuarto de onda a esa frecuencia la situación cambiaría radicalmente
Algunos sintonizadores se comportan como red pasabajos y otros como pasaaltos, los primeros pueden otorgar alguna supresión adicional de armónicos pero los segundos no (en esta categoría están los tipo "T" con capacitores en serie y bobina en derivación)..
Diferente sintonizadores tienen distintas restricciones en su rango de adaptación, algunos son mejores para adaptar impedancias elevadas, otros impedancias bajas. No es extraño que un sintonizador no pueda acoplar algunas impedancias que caen fuera de sus posibilidades. A menudo variando la longitud de la línea de trasmisión o la longitud de la antena si por ejemplo utiliza para ella un alambre de longitud arbitraria, logrará que su impedancia caiga en el rango de ajuste del dispositivo.
Blindaje o apantallamiento de los equipos
Dentro de los trasmisores hay corrientes de radiofrecuencia propias de su funcionamiento normal que no deben salir al exterior. El cableado o dispositivos internos pueden comportarse como antenas produciendo interferencias en otros sistemas. La única salida o entrada de radiofrecuencia de un equipo de radio debería producirse por los terminales previstos para la antena (u otros dedicados específicamente a este fin).
En las frecuencias inferiores donde la longitud de onda es muy superior al tamaño de los componentes y conexiones la eficacia de estos como radiadores de energía (antenas) es pobre, pero a medida que la frecuencia aumenta llega un punto que hasta un pequeño trozo de cable ya constituye una importante antena.
Para evitar radiaciones indeseadas el equipo electrónico debe estar contenido en un gabinete metálico totalmente cerrado, evitando ranuras o intersticios importantes. Los orificios de ventilación deberán ser pequeños en relación a la longitud de onda empleada y preferentemente obstruidos para la RF con tela o malla metálica.
Lo mismo puede decirse de los equipos receptores, no solo contienen en su interior circuitos osciladores y amplificadores que pueden irradiar energía sino que, peor aún: pueden captar señales indeseadas a través de sus conductores internos estropeando sus mejores características. Imagine un circuito de entrada con capacidad para rechazar señales indeseadas de una intensidad millones de veces superior que la que se intenta recibir pero que resulta "puenteado" debido a que su cableado o conexionado interno se porta como una antena para esas señales no deseadas...
Con interferencias producidas por aparatos eléctricos capaces de perturbar la recepción la primera medida es revisar cuidadosamente las posibles fuentes existentes en el propio domicilio. Si puede operar a baterías, interrumpa totalmente la energía en el hogar cada vez que se descubre una. Los propios aparatos eléctricos por su cercanía tendrán más oportunidad de perturbar a su receptor. Con este método rápidamente descubrirá si proviene o no de su propio domicilio ayudando a su localización. Lo mismo si sus vecinos le permiten realizar la misma prueba.
Si la interferencia no desaparece o no obtiene permiso, el segundo paso será tratar de ver si se escucha en un receptor común de broadcasting de ondas medias cuya antena incorporada posee propiedades directivas que pueden ayudar a localizar la fuente.
Manteniendo la tensión de línea verifique si al operar el equipo a baterías desaparece la interferencia, en tal caso el ruido puede estar ingresando al sistema por la línea de alimentación y un filtro o choke podrá resolver el problema, aún así es casi seguro que ese ruido llegue a alcanzar la antena y será mejor tratar de eliminarlo en su misma fuente.
Montaje de antenas
Hace no muchos años montar la antena de radio no solamente era una tarea más o menos sencilla y placentera realizada con la ayuda de colegas -siempre dispuestos a dar una mano- y el apoyo del barrio que veía con simpatía y aprobación esa especie de héroes anónimos del éter que eran los radioaficionados, capaces de localizar un raro remedio dando la vuelta al mundo para hallarlo, como proveer de comunicaciones de emergencia durante catástrofes que afectaban seriamente a sistemas de comunicaciones relativamente precarios, como la telefonía y telegrafía alámbrica.
Las cosas cambiaron, al menos un poco. El radioaficionado dejó de ser aquel legendario Quijote del aire a los ojos de un público que dispone de elaboradísimos e "infalibles" sistemas de comunicación que van desde un teléfono celular hasta un enlace permanente con el universo vía Internet...
Un radioaficionado hoy difícilmente sea visualizado como una suerte de ángel guardián del barrio, más probable es que sea asociado a una especie de monstruo de Frankenstein capaz de violar con sus ondas a los nuevos y celosos dioses domésticos, comenzando por el jefe de todos ellos: El televisor... Cuando no producir toda clase de tumores y caída del cabello debida a las "radiaciones".
Si a eso se suma que hoy en día las personas tienden a conocerse ya no jugando al carnaval o festejando la Navidad en la calle, sino en ubicuos salones de "chat" virtuales al tiempo que el universo parece haber entrado en su fase de Big Crunch a juzgar por el mezquino espacio que va quedando en las densas ciudades, instalar la antena es una faena que desalentaría al mismísimo Indiana Jones.
Quienes viven en departamentos padecerán de restricciones cuando no de prohibiciones contractuales o reglamentos de consorcio que intentarán impedirle colgar esos horribles alambres en la terraza del edificio (si usted vive en mi país, Argentina, recuerde que las leyes lo amparan -por ahora- en ese sentido).
Si habita alguna zona residencial suburbana podría hallar también restricciones municipales del mismo tipo, es muy común en países del primer mundo donde casi todo está prohibido (desde poseer un loro hasta montar la antena direccional) que privilegiarán una pestilente chimenea humeante antes que una inofensiva antena. Si se tiene la suerte de habitar en algún exótico país sudamericano o en regiones igualmente salvajes es posible que el vecindario no haga demasiado caso de los alambres, porque como se puede ver en cualquier serie norteamericana los latinos adoran la desprolijidad, especialmente si es colorida (pero no se confíe porque allí también llega la TV). Lo que debe tenerse en cuenta es que hay buenas posibilidades de hallar un par de puntos elevados donde colgar el primer dipolo aunque no sea tan prolijamente como en las páginas del handbook. El dipolo es como una bandera, si consigue hacerlo ondear algunos días su parcela será territorio liberadoy las posibilidades de ampliar la instalación serán alentadoras...
El montaje de las antenas puede ser una tarea sencilla y elemental o una aventura peligrosa dependiendo del tipo de antena, lugar de emplazamiento y precauciones que se tomen.
Cuando las antenas son livianas, cortas, simples y montadas a baja altura en general la tarea será fácil y segura pero aún en estos casos no hay que descuidarse. En un simple montaje sobre una terraza o tejado hay oportunidades para lastimarse, caer o tocar accidentalmente cables de energía eléctrica. Nu trabaje solo y trate que alguien esté supervisando su trabajo, un familiar o amigo que a menudo podrá ver cosas que usted no abstraído en la tarea
No suba o trabaje sin dispositivos de sujeción que impidan caídas, use ropa resistente y calzado de suela aislante y antideslizante.
Esté atento a los cables del tendido eléctrico y estime bien que las distancias a ellos sean suficientes para dar margen de seguridad a los movimientos, suyos o de los materiales que pudieran rozar o engancharse con él. Si hay riesgo mejor será realizar una desconexión provisoria por un idóneo en la materia.
Evite que las antenas estén montadas de manera tal que si cayeran pudieran hacerlo sobre cables de energía eléctrica o lugares transitados por personas. Por más segura que parezca una instalación siempre hay alguna probabilidad de errores, fallas de material o fatiga de los mismos. El paso del tiempo es enemigo en este aspecto.
El montaje de torres, si bien está al alcance del aficionado, es preferible que lo realicen profesionales. Requiere de conocimiento, experiencia y de entrenamiento físico adecuado. El entrenamiento y la salud física normales no bastan, pues la tensión e incomodidad que produce trabajar en las alturas, agota rápidamente las energías de las personas que no están acostumbradas.
No encontrará fácilmente instaladores familiarizados con la colocación antenas direccionales para HF, tales como Quads o Yagis; la mayoría instala habitualmente antenas de VHF o UHF. En estas situaciones conviene consultar con los colegas para encontrar personal idóneo.
Los mástiles de caño que alcanzan los seis metros de altura, comienzan a tornarse incontrolables al intentar llevarlos a la vertical sin el concurso de puntos elevados que ayuden, mediante cuerdas a elevarlos con seguridad. No permita que haya curiosos o niños desprotegidos mientras trabaja con ellos, planifique bien las operaciones.
Tratándose de alambres largos como los que resultan de un dipolo simple para 80 metros el mayor peligro está en el tendido eléctrico. Trate de usar cable aislado con protección para la luz ultravioleta para la antena (el cable de tendido eléctrico para exteriores es adecuado), no solo se evita la oxidación del mismo, sino que si llegara a cortarse y caer el riesgo es menor. Tenga presente que una antena operada a la máxima potencia legal y aún menores, puede producir quemaduras severas si llegan a tocar la piel. Tenga mucho cuidado si las personas transitan en las cercanías. Jamás permita que una antena esté accesible a los niños o puedan ser tocadas accidentalmente. Cuando instale antenas de alambres trate en lo posible de colocar roldanas que permitan bajarlas para inspección o ajustes. Cuestan muy poco y facilitan mucho las tareas.
Para sostener en ochenta metros un dipolo de media onda hacen falta dos puntos separados unos cuarenta metros, si lo están más no importa porque la distancia sobrante se cubre con prolongaciones que no forman parte de la antena, pero si es algo menor no importa demasiado tampoco porque pueden dejarse caer las puntas o plegarse en alguna otra dirección formando una "U" o una "Z". Lo importante es ganar toda la altura posible y alejarla cuanto se pueda de paredes, vegetación, otros cables, etc
Los cables de los servicios públicos suelen tener una dirección paralela a la línea de la acera o calle, si puede montar su antena perpendicular a ellos habrá menor chance de inconvenientes con esos servicios, tanto para ellos como para posibles ruidos que se propaguen por sus cables, si además esa dirección coincide.
El mismo dipolo puede ser un punto de sujeción (inclusive de botalón) para otras antenas aisladas de él, de manera que su altura y firmeza pueden colaborar con ese fin.
Dos dipolos para dos bandas diferentes que tengan el doble de frecuencia una de otra pueden alimentarse con la misma bajada sin interacción si ellas se montan perpendiculares (conseguir que la conocida antena butterfly, mariposa o moño resuene en el centro de todas las bandas en que opera es hechicería avanzada).
Torres
Las torres reticuladas de acero pretensado son económicas, fáciles de instalar y seguras. Con una torre de aproximadamente 18 m de altura pueden montarse todas las antenas de la estación: dipolos independientes para cada banda, omnidireccionales y direccionales para VHF/UHF y al menos una direccional para HF.
La torre puede ser más baja o más alta pero cualquier altura entre 15 y 24 m proporcionará una excelente estructura de soporte. Trate de adquirir una torre de generoso diámetro en sus parantes (entre 15 y 18 mm es un valor adecuado) con caras de 25 a 27 cm. Resultará mucho más cómoda si tiene peldaños horizontales para ascender y trabajar durante períodos no muy prolongados.
Si planea instalar una antena direccional de HF importante convendrá disponer de un accesorio anti-torque o anti-torsión que aporte resistencia adicional a los momentos de rotación que pueden producirse al estar sometida la estructura cargada de antenas a vientos arrachados. Estos accesorios consisten de brazos rígidos que sobresalen lateralmente de la torre sobre los cuales se fijan riendas que disminuyen la chance que la torre tienda a retorcerse sobre si misma, perder resistencia y desplomarse..
Prefiera torres galvanizadas "en caliente", vale decir que su recubrimiento de zinc se haga por inmersión en el metal fundido, su mayor costo se compensa largamente con su durabilidad. Instale bulones de acero y asegúrese de que los mismos queden bien protegidos de la oxidación. Bulones de acero inoxidable resistente son muy adecuados en la mayoría de los casos.
Riostras
Las riostras o vientos son cables o alambres de acero (hoy se emplean exitosamente cables de fibras sintéticas) que se encargan de mantener a la torre en posición vertical al tiempo que evitan que la misma torsione por los momentos de inercia a que está sometida. La torre presenta gran resistencia a la compresión y a la flexión por su diseño, pero pierden rigidez rápidamente si por falta de un arriostrado adecuado se les permite retorcerse sobre su eje. Es muy importante que la tensión de las riendas sea suficiente para impedirlo y hay que controlarla de tanto en tanto.
Conviene que sean de cable de acero galvanizado o acero inoxidable si el presupuesto lo permite. El alambre de acero galvanizado empleado en alambrados de campo es un buen material y de gran resistencia que puede emplearse en ocasiones aunque a veces tienen soldaduras poco visibles que pueden cortarse. No olvide que si su torre no se monta de acuerdo a las normas las compañías de seguros -si usted contrató a una- no querrán pagar daños: solicite una inspección y aprobación escrita a la instalación antes de pagar. Recuerde que en caso de accidentes usted tiene responsabilidad civil y si la torre no se instala de acuerdo a norma puede además hacerse de otras sanciones por negligencia.
Anclajes
Los puntos de anclaje de la torre son los lugares adonde se sujetan las riostras. Hay numerosas opciones de las que citaremos las más comunes:
- Anclaje mediante pasamuros: consisten en barras de acero provistas de una rosca por un lado y un ojal por el otro. Se practica un orificio sobre una sólida pared de material y se pasa por ella el hierro, al que se le agrega una arandela de gran diámetro, tuerca y contratuerca para asegurar que no pueda despasarse. Sobre el ojal se hacen firmes las riostras.
- Anclajes a muertos: Los muertos son vigas o placas de hormigón enterradas a cierta profundidad de las que sale una varilla de acero provista de un ojal para hacer firmes las riostras. La superficie o longitud y la profundidad dependerán de la altura de la torre, la naturaleza del terreno y los esfuerzos a que esté sometida debido a los vientos predominantes en la zona.
- Anclajes a vigas verticales enterradas. A veces se emplean vigas de hormigón con armazón interno de acero, montadas verticalmente e hincadas en el terreno y provistas de una superficie que impide que cedan ante la tensión de las riendas. Se utilizan sobre todo cuando es necesario evitar que los alambres lleguen hasta el nivel del suelo donde pueden estorbar el paso o representar algún peligro para quienes transitan en sus inmediaciones.
- Anclajes a árboles: No deben emplearse árboles como puntos de sujeción de los anclajes, no solamente porque los árboles pueden enfermar y perder rápidamente resistencia, sino que su mismo crecimiento somete a las riendas a estiramientos o aflojamientos inaceptables para su función.
Eligiendo su primer antena
La decisión de cuál antena utilizar para la estación tiene innumerables variantes y posibilidades, lo principal es no dejar que ellas retrasen el montaje de su primer antena. Es preferible instalar una antena cualquiera que tenga alguna oportunidad de funcionar y luego modificarla o agregar otra, a no tener ninguna antena...
Utilice siempre antena exterior para trasmisión, las antenas interiores son interesantes para hacer experiencias pero tienen poca eficiencia y seguramente provocarán trastornos en el funcionamiento de los equipos electrónicos domésticos incluido su propio trasmisor....
Una antena que jamás lo defraudará en HF es la clásica antena de Hertz, alimentada al centro con bajada de cable coaxil, horizontal o en "V invertida". Es fácil de construir, muy eficiente y se adapta fácil y naturalmente a los equipos estándar.
No presenta problemas, excepto quizás su longitud en las bandas más bajas y se desempeña muy bien con coaxiles baratos en operación monobanda.
Si no tiene espacio para montarla totalmente extendida intente hacerlo plegándola en forma de Z o de U, tanto vertical como horizontalmente. También puede intentar plegarla formando un cuadrado. El objetivo es instalar la longitud de alambre necesaria para completar media onda sin recurrir a bobinas de carga que compliquen el diseño o ajuste. Si es posible siempre confeccione un choke balun, si no igualmente funcionará bastante bien sin él.
Si es posible utilice antenas monobanda, son más fáciles de ajustar y difícilmente le traigan inconvenientes. Más adelante podrá experimentar distintas variantes de excelentes antenas multibanda. Varias antenas monobanda caseras serán casi siempre mejores y más baratas que una buena multibanda comercial.
En HF utilice dipolos confeccionados con cable de cobre, cualquiera que sea capaz de mantenerse colgado sin cortarse servirá. Puede ser desnudo o aislado. No utilice alambre de hierro ni acero inoxidable (marginalmente puede usar hierro bien galvanizado con zinc). Es admisible el acero (para evitar estiramientos o soportar cargas pesadas) si está cobreado (enchapado) con suficiente espesor para que la corriente de RF circule únicamente por el cobre (CopperClad).
La mayoría de las antenas se desempeñarán mejor si están alejadas de suelo. Todas funcionarán mejor si están despejadas y alejadas de otros objetos u antenas.
En las bandas bajas de HF, al principio, evite las antenas verticales hasta conocer bien los detalles de su funcionamiento y sus limitaciones (en relación con su ángulo de radiación en terrenos pobres, captación de ruido y por sobre todo la relación con su sistema de tierra). En 15 m o 10 m donde es fácil instalarlas alejadas del suelo antenas de un cuarto de onda con planos de tierra artificiales o de media o 5/8 de onda alimentadas en la base.
No instale antenas con bajada de línea abierta a menos que comprenda bien las implicaciones de su uso. Son muy buenas pero puede convenir dejarlas para cuando posea buenos conocimientos en líneas o "recetas seguras", de lo contrario pueden traerle más dificultades de las que imagina.
Tampoco conviene tentarse con las ofertas de pequeñas antenas multibanda comerciales. Los vendedores no estarán con usted a la hora de los ajustes... Pueden ser interesantes para el aficionado experimentado que comprende los procedimientos para realizar su sintonía.
En muchos países la banda para Novicios es 80 m donde hay más dificultades físicas para montar una antena eficiente. A menudo la mejor solución al problema del espacio ¡es dejar de ser Novicio...!
En VHF puede elegir casi cualquier antena, una simple antena de un cuarto de onda con plano de tierra que puede construirse por unas monedas constituye una opción difícil de superar, no se engañe por la publicidad comercial o la evidencia anecdótica de los colegas. En VHF lo que manda es la altura.. Puede comprar una económica "Slim Jim" o "Ringo", pero el cuartito de onda funcionará igual de bien si lo arma con los valores métricos sugeridos y no precisa ajustes ajustes.
La antena móvil
En HF
Hay muchos diseños de antenas móviles para HF, pero ciertos principios son comunes a todas. La mayoría serán antenas verticales. Cuando estudiamos el rendimiento de las antenas dijimos que existe una estrecha relación entre la Resistencia de Radiación y la Resistencia de Pérdidas.
La antena móvil en HF tiene una limitación fundamental: su longitud... y la resistencia de radiación está absolutamente ligada a esa longitud. Cuanto más pequeña es la longitud física comparada con la longitud de onda de trabajo, menor será la resistencia de radiación. Esto conspira contra el rendimiento pues la resistencia de pérdidas no disminuye sino que se mantiene más o menos constante, entonces más y más energía se desperdicia en esa resistencia de pérdidas a medida que disminuimos la frecuencia porque la longitud física está más o menos fijada por las condiciones que impone la operación móvil..
Nuestros esfuerzos para obtener el máximo provecho de una antena móvil deben dirigirse a aumentar la resistencia de radiación y disminuir la resistencia de pérdidas...
Aumentando la resistencia de radiación...
Siendo corta respecto de la longitud que la haría autorresonante opone a la corriente una importante reactancia capacitiva, esta reactancia se cancela mediante otra inductiva en serie con el elemento irradiante, normalmente una barra o varilla conductora. A esta inductancia la llamamos "bobina de carga", puede instalarse cerca del extremos inferior, en el medio o cerca del extremo superior del mismo. La bobina de carga en la base (que puede estar en el interior del vehículo) ofrece menores complicaciones mecánicas y aerodinámicas y por razones que no explicaremos, la menor resistencia de radiación.
La bobina de carga en el centro aumenta algo la resistencia de radiación. Es un compromiso eléctrico y mecánico muy utilizado, tanto en lo aerodinámico como en lo referente a su momento de inercia que la hará oscilar bambolearse alrededor del punto de equilibrio con el movimiento del vehículo.
La bobina de carga cerca del tope presenta los mayores problemas mecánicos y aerodinámicos, pero a cambio ofrece mayor resistencia de radiación. La diferencia (a igualdad de pérdidas externas), puede ser notable (1). El empleo de una terminación capacitiva a tope (sombrero) colabora a aumentar la resistencia de radiación. Las antenas con una inductancia realizada mediante un bobinado helicoidal distribuido a lo largo de la varilla presenta mayores pérdidas que una con generosa bobina de carga al centro o cerca del tope
Disminuyendo la resistencia de pérdidas...
Las pérdidas en una antena móvil están fijadas principalmente por la resistencia de pérdidas del plano de tierra. El plano de tierra en las bandas más bajas -como dijimos- no es el automóvil sino el terreno que está debajo de él (aunque la estructura metálica de un camión de transporte puede ser más significativa en las bandas más altas). La función de la carrocería y chasis del vehículo es sobre todo la de oficiar como placa de un capacitor que acopla el sistema a la tierra real. Siendo la resistencia de pérdidas que introduce el terreno una propiedad sobre la cual no tenemos control, lo máximo que podremos hacer es asegurarnos que las conexiones del trasmisor y antena al chasis o plataforma portante del vehículo sean buenas y que el conjunto tenga buena continuidad eléctrica.
El siguiente elemento sobre el cual podemos trabajar para disminuir las pérdidas es el Q de la bobina de carga. Esto se logra recurriendo a bobinas de generoso diámetro (tal vez unos 6 cm), con una relación longitud a diámetro de 1 o 2 con alambre también de buen diámetro (1, 5 a 3 mm), con sus espiras separadas entre si aproximadamente un diámetro y de ser posible autosoportadas evitando formas plásticas para sostén de las espiras (pueden utilizarse dos o tres tiras). Por supuesto consideramos un soporte o sección aislante interno a la bobina para vincular mecánicamente a sección superior e inferior del irradiante cuando se utiliza carga en la base o el centro). Todo ello es posible de realizar en la práctica y no conlleva mayores inconvenientes.
Finalmente, si todo está bien hecho la resistencia en el punto de alimentación de la antena será menor que 50 ohms. Esto implica que en resonancia la antena dará lugar a ondas estacionarias en la linea. Exceptuando quizás en la banda de 10 m (para antenas de 2,5 m de longitud) este valor será superior a 1,5, la ROE será mayor cuanto más baja sea la impedancia en el punto de alimentación y teniendo en cuenta que la resistencia de radiación tiende a ser muy baja en las frecuencia inferiores, un valor alto de ROE en resonancia es buen signo, mientras que un valor bajo no.
En efecto, la ROE es mayor cuanto menor sea la impedancia del punto de alimentación y en condiciones normales esto sucederá cuando consigamos disminuir la resistencia de pérdidas, por esa razón en general son sospechosas todas las antenas cortas que presentan por si mismas baja ROE en resonancia en condiciones normales. También suele ser signo de pobre rendimiento que la antena tenga "más ancho de banda de baja ROE que otras de similar longitud.
Puesto que la impedancia del punto de alimentación en resonancia es resistiva normalmente hay que transformarla a la impedancia de carga requerida por el trasmisor mediante un transformador de RF (Unun) o un transmatch, pero puede convenir o evitarse el transformador y el transmatch común recurriendo a una red adaptadora en "L" constituida por un inductor en serie con la antena y un capacitor en derivación a masa, que normalmente ofrecerá menores pérdidas que el transformador de ferrite.
Esta red en la práctica solo precia del capacitor porque el inductor puede sustituirse ajustando la longitud del látigo para que la antena quede sintonizada por debajo de su frecuencia de resonancia (que sea "larga") oponiendo cierta reactancia inductiva que actuará idénticamente a inductor necesario para la red adaptadora, quedando solamente conectar un capacitor fijo o trimmer de mica a masa para crear la red. Así, mediante un simple capacitor en la base (que hay que cambiar para cada banda) se consigue una adaptación prácticamente sin pérdidas.
En VHF
La antena de VHF/UHF móvil no presenta inconvenientes y en contraste con sus hermanas mayores de HF pueden ser muy eficientes.
Hay distintos montajes y los situados a mayor altura darán los mejores resultados.
Una favorita suele montarse en la canaleta que en Argentina llamamos "gotera" a la altura del techo (que hoy en día virtualmente desapareció). Este montaje tiene la desventaja de su asimetría eléctrica en relación con la estructura del vehículo haciendo que diagrama de radiación no sea omnidireccional. Teniendo en cuenta el pronunciado fadding que sufren las señales por reflejos a medida que el vehículo se mueve no parece un factor tan importante. Si puede montar la antena en el centro del techo tendrá una radiación más uniforme.
Si consideramos que en un enlace típico de VHF duplicar la altura produce un aumento del radiohorizonte del 40 % y una "ganancia de altura" de 6 dB se advierte que montar la antena sobre el baúl o sobre el paragolpes (o paragolpes) no es la mejor elección.
La antena más sencilla es la de cuarto de onda, es muy económica pues solamente requiere un simple alambre rígido, usualmente de acero (preferentemente Copperclad porque algunos aceros son malos conductores de la RF).
Casi todos los aficionados se inclinan por una antena de 5/8 alimentada en el extremo porque otorga alguna ganancia adicional debido a su ángulo de radiación más aplastado.
Existen modelos comerciales bibanda o tribanda para quienes poseen equipos con estas prestaciones y colineales con cierta ganancia.
El secreto de la antena móvil para VHF es sobre todo altura si puede montarla aún más elevada que el techo en un mástil su estación se distinguirá.
