antena rombica

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Antena Rombica caracteristicas

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Teora de antenas

TEORA DE ANTENASExisten innumerables y variados tipos de antenas, tales como: Verticales, Plano de tierra, Cuadracbicas, De alambre largo, Yagis, Quaguis, Dipolos plegados, De periodo logartmico, Colineales, Doble zeppelin,

Parablicas, Rombicas, etc.

Antena RombicaDefinicin:

La antena Rmbica es una antena no resonante que es capaz de operar satisfactoriamente en un ancho de banda relativamente amplia, hacindolo perfecto para transmisiones de HF (rango de 3 a 30MHz). La antena Rmbica est compuesta de cuatro elementos no resonantes cada uno de varias longitudes de onda de largo, todo el arreglo se termina en un resistor si se desea una operacin unidireccional. El arreglo utilizado ms ampliamente para la antena rmbica asemeja una lnea de transmisin que fue ajustada en el centro.

La antena rmbica (figura 1) apareci al final de los aos 20 como receptora, y comenzando desde la mitad de los aos 30 se uso como transmisora.

Esta antena es una lnea bifilar simtrica en forma de rombo, siendo la longitud de su lado l=(2/5)

Figura 1 aA un ngulo agudo del rombo se conecta el alimentador de excitacin, y el otro extremo se carga en la resistencia igual a la impedancia de onda de la lnea rmbicaDebido a esto en los conductores de la antena se establece y se mantiene el rgimen de onda progresiva de corriente en direccin a la resistencia de carga

Para mantener la constancia de la impedancia de onda de la antena a su largo, el rombo se forma de conductores divergentes en ngulo obtuso (figura 1b)

Figura 1bSe sabe que un conductor largo de onda progresiva de corriente tiene diagrama direccional espacial en forma de embudot ,en el que a mayor relacion l/

tanto mas esta pegado el maximo de radiacin al eje del conductor.

Disponiendo los conductores bajo un angulo determinado uno respecto al otro , se logra obtener la coincidencia del maximo de radiacin total con la bisectriz del angulo entre conductores. En consecuencia la radiacin total de los 4 lados del rombo en direccion a la resistencia de absorcin se intensifica, y en las restantes direcciones a la par de la compensacin parcial de las ondas radiadas se forma una serie de lbulos laterales. Puesto que el regimen de onda progresiva en la antena se asegura por la radiacin bastante intensa de los conductores y la existencia de un absorbedor adaptado, la buena adaptacin de la entrada y la salida satisfactoria de los diagramas direccionales se conservan aproximadamente en la gama de ondas de multiplo 2.5.

Por su construccin la antena rombica se suspende de 4 torres o postes paralelamente a la superficie de la tierra a la altura de h = (0.5/1.0).Como muestran los calculos y mediciones , el rendimiento de una antena rombica es igual aproximadamente a 0.5 a onda larga de la gama de trabajo y 0.75 a onda corta. Por eso la resistencia de carga de la antena rombica transmisora debe disipar considerable potencia y a menudo se produce en forma de linea larga bifilar con conductores de acero. Asi en la figura 2 se muestran los diagramas direccionales de la antena rombica sobre tierra conductora ideal a las frecuencias limites de la gama de trabajo. Atraen la atencin los lbulos laterales relativamente grandes y la dependencia caracteristica del angulo de inclinacin del maximo de radiacin respecto de la relacion h/. Para aumentar la direccionalidad se utiliza la conexin cofasica en paralelo de las antenas rombicas.

Figura 2 Diagramas direccionales de la antena rombica

a) plano horizontal b) plano vertical

De una forma matemtica:

La figura abajo mostrada es el diagrama de una antena rombica , usada en transmisiones de onda corta .Esta antena presenta una buena directividad y reduccion de lbulos secundarios, con los q ue logran ganancias de 10 y 15 dB ,segn se seleccionen de manera de manera que tiendan al ptimo el angulo y la relacion L/ ,menor de dos.

Figura 3 Sistema de referencia para la antena rmbica

El angulo es el que forma la direccion de la onda vertical , y es la direccin de la onda horizontal; L es la longitud del lado y R es la resistencia Terminal de la antena , que es del orden de los 600 a 700 ohms.

El patron de radiacin vertical esta dado por la relacion:

Donde

es la corriente en los hilos de la antena. Los ngulos ptimos van de 52 a 60 grados.

En el caso de que =0, el patron de radiacin en el plano principal se reduce a:

Lo que proporciona un campo horizontalmente polarizado, aunque por lo general el patron de radiacin tiene componentes tanto horizontales como verticales.

En las relaciones establecidas en (a) y (b) aparece la corriente ,la cual se evalua a partir de la potencia radiada y de la resistencia de radiacin por medio de la ecuacin

Donde la resistencia de radiacin para este tipo de antena se aproxima a;

Caracteristicas de una antena rombica (ventajas y desventajas) :

En la antena rombica queda excluido el aumento de tension y corriente que aparece en algunas secciones del conductor de las antenas que utilizan una onda estacionaria de corriente. De ah obtenemos una ventaja suplementaria de las natenas rombicas: se puede aumentar considerablemente la potencia de radiacin en comparacin con otras antenas. La antena rombica es muy sencilla y fcilmente explotable ,tiene una altura relativamente pequea ( hasta los 50 metros ), aunque en sus cualidades direccionales y en su rendimiento es superada por las antenas FH, FHA y MO.

Fig 4 esquema basico de una antena rombica

La presencia de lbulos laterales en el diagrama de directividad de la antena se manifiesta aun en mayor medida que en en el diagrama de directividad de los conductores separados . Asi en la figura 4 mostrada arriba se observa que los lbulos (b,b,c,c)del diagrama de directividad de los conductores del rombo forman lbulos laterales en el diagrama de directividad de toda la antena. En la radiacin en las direcciones laterales se pierde intilmente mucha energia , y por ello el factor de directividad de una antena rombica de dimensiones normales no es superior a 125 150.

Asi, el principal defecto de la antena rombica es su bajo rendimiento, condicionado por el hecho de que parte de la energia que llega del generador se disipa en la impedancia de carga R y no se usa en radiacin.

El bajo rendimiento de las antenas rombicas descritas, que no supera el 75 80% , y que en termino medio es igual a 60 70 % , asi como su factor de directividad relativamente pequeo determinan una ganancia de antena relativamente baja.

Figura 5 ejecucin del montaje de una antena rombica sencilla

Normalmente, una sencilla antena rombica, se realiza de modo que cada lado del rombo este formado por dos conductores que se separan en el vrtice del angulo obtuso y se juntan en el vrtice del agudo. Esto permite compensar la disminucin de la capacidad lineal motivada por el alejamiento de los conductores 1 - 4 y 2 3 entre si, y de este modo mantener constante la impedancia caracteristica de la antena en toda su longitud.

En las antenas receptoras ,la resistencia de disipacin no es alambrica si bien esta fabricado con conductor delgado (no reactivo), mientras que en las antenas transmisoras es una linea de centenares de metros fabricada con hilo de cromoaluminio (frecal) o de acero (linea de hierro). La linea disipativa se coloca sobre unos postes no muy altos a lo largo de la diagonal mayor del rombo. El material y el tamao de la linea disipativa se eligen tomando en consideracin que en ella se pierde hasta 20 40 % de la potencia suministrada a la antena. Debido a esto se propuso el perfeccionamiento de esta antena , asi nace la antena rmbica doble y realimentada. Antena rombica doble:

La antena rombica doble, propuesta por G. Z. Aizenberg . La distancia entre las diagonales de los rombos se toma igual (1.0 / 0.8) ,en la antena rombica doble a la par del estrechamiento del lbulo prinipal del diagrama direccional en el plano horizontal tiene lugar la disminucin de los lbulos laterales. La ganancia total aumenta aproximadamente dos veces en comparacin con el rombo individual.

Figura 6 antena rombica dobleAntena rombica con realimentacin:Efectuado por M. S. Neiman ,propuso utilizar realimentacin en la antena para aumentar su rendimiento.En esta antena la resistencia de disipacin ha sido sustituida por una linea de alimentacin 5, que une la salida a,b del rombo con la entrada cd del otro rombo. Gracias a tal union solo se disipa la potencia que nos es usada por ambos rombos para la radiacin . Costituye de 3 a 5 % de la potencia suministrada a la antena, y el rendimiento de dichas antenas alcanza de 95 a 97%. Paralelamente, aumenta tambien la ganancia de la antena. El defecto de esta antena consiste en la limitacion de sus propiedades aperidicas debido a la necesidad de variar la longitud de la linea de alimentacin de realimentacin al pasar de una frecuencia a otra .

Figura 7 Antena rmbica con realimentacinAplicacin y caractersticas reales de una antena rmbica:Aunque su instalacin demanda una extensa rea fsica, con ella se puede obtener notable nitidez en la imagen para todos los canales de una bandaLa antena rmbica resulta ideal para la televisin en lugares de dbil recepcin de las seales. Dos caractersticas lo hacen posible: que su ganancia es del orden de los 20 db y que el rango de frecuencias alcanza entre 0,5 y 1,5 veces el de una frecuencia central de diseo.

La impedancia de este tipo de antena es de 800 ohm. Con un acoplador en lnea se obtienen los 300 ohm de la cinta de TV; el montaje de dos antenas en paralelo ofrecen 400 ohm, y de esta forma se logra cierta ganancia adicional: casi tres decibeles.

La confeccin de estas antenas requiere alambre nmero 14 para UHF, y nmero 18 para VHF.

Modo de construccin de una antena rmbica :

Se conectar un resistor de carbn de 820 ohm (dos watt o ms) no inductivo en el extremo opuesto a la alimentacin, a fin de que las descargas elctricas no la afecten.

Se fabrica un devanado diez de espiras de alambre nmero 14, estaado en forma de un centmetro de dimetro para VHF y en seis milmetros para UHF. El largo de la bobina es de tres centmetros, por lo que deben espaciarse las espinas hasta obtener esa longitud.El acoplador de lnea consiste en una bobina con dos derivaciones. Estas se harn a dos espiras de cada extremo, quedando seis para la lnea de 300 ohm comn. Con ello se consigue la transformacin de impedancia necesaria.

La antena rmbica para UHF tiene 1,5 metros de largo por uno de ancho. Se puede hacer una cruceta de madera o plstico con estas medidas. En el punto de cruce se le atornilla una plancha de madera contrachapada o plywood para darle ms rigidez al conjunto, que sirva de plataforma para montarla en el mstil y poder direccionar la antena.

Cuando es VHF no puede usarse el mismo montaje debido a sus grandes dimensiones (5,19 metros de largo por 3,46 de ancho). Se usarn cuatro postes para soportar el alambre que conforma la antena.

La UHF mide 0,90 metros por cada lado y la VHF 3,12. El resto de las medidas aparecen en las figuras de construccin.

Las frecuencias centrales para UHF y VHF son de 6,65 y 192,5 MHz, respectivamente. El rango de frecuencias para cubrir por la rmbica de UHF alcanza desde 332 MHz hasta 997,5 y el de VHF, de 96,25 hasta 228,75 MHz.

Como puede observarse, ambas antenas se extienden por encima y por debajo de la gama de frecuencias de dos bandas de TV. La antena VHF se dise para los canales del 7 al 13 que es el margen de 174 a 215 MHz.

Tanto el acoplador de lnea como el resistor deben protegerse contra el efecto de la intemperie.

Antena en V y Rmbica

Antenas en V

Antenas Rombicas

Imgenes de antenas rombicas reales:

EMBED Equation.3

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