Antena Dipolo de media onda

Una forma fundamental de antena es un único hilo cuya longitud sea aproximadamente igual a un medio de la longitud de onda de transmisión. Es la unidad a partir de la que se construyen muchas de las formas más complejas de antenas y se conoce como la antena dipolo.

La longitud de media onda en el espacio libre es

Longitud (pies)= 492/ f(MHz) (Ec. 1)

Longitud (metros)= 150/ f(MHz )

La longitud real de una antena de media onda resonante no será exactamente igual a media longitud de onda en el espacio, sino que depende del tamaño del conductor respecto a la longitud de onda. La relacion se muestra en la figura 3, en la que K es un factor que debe multiplicarse por media longitud de onda en el espacio libre para obtener la longitud de la antena resonante. En las antenas de hilo sujetas mediante aisladores en los extremos se produce un efecto adicional que acorta la longitud debido a la capacidad añadida al sistema por los aisladores (efecto de puntas). La siguiente fórmula es lo bastante precisa para antenas de hilo para frecuencias hasta 30 MHz:

Longitud de la antena de media onda (pies) =

=492 x 0,95/ f(MHz)= 468/ f(MHz) (Ec. 2)

Longitud de la antena de media onda (metros)

=142,5/f(MHz)

Ejemplo: Una antena de media onda para 7150 kHz (7,15 MHz) tiene 468/7,15 = 64,45 pies o 65 pies 5 pulgadas (19,93 m).

Por encima de 30 MHz deben utilizarse las siguientes fórmulas, especialmente para antenas construidas con barra o tubo. K se toma de la figura 3.

Longitud de la antena de media onda (pies) =

492 x K /f(MHz) (Ec. 3)

Longitud (pulgadas)=5904 x K/ f(MHz) (Ec. 4)

L(metros) =150 x K/f(MHz)

L(centímetros) = 15000 x K /f(MHz)

Ejemplo: Determinar la longitud de una antena de media onda en 28,7 MHz, si la antena está construida con tubo de media pulgada de diámetro, En 28,7 MHz, media longitud de onda en el espacio libre son:

492/28,7 = 17,14 pies

utilizando la ecuación 1. La relación de media longitud de onda al diámetro del conductor (cambiando la longitud de onda a pulgadas) es:

(17,14 x12)/ 0,5 = 411

De la figura 3, K= 0,97 para esta relacion, La longitud de la antena a partir de la ecuación 3 es:

492 x 0,97/28,7 = 16,63 pies

o 16 pies 7-1/2 pulgadas. La solución se obtiene directamente en pulgadas sustituyendo en la ecuación 4:

5904 x 0,97/28,7 = 199,5 pulgadas

La longitud de una antena de media longitud de onda también está afectada por la proximidad de los extremos del dipolo a objetos conductores o semiconductores cercanos. En la práctica, a menudo es necesario hacer un ligero "recorte" experimental del hilo después de cortar la antena a la longitud calculada, alargando o acortando en pequeños incrementos para obtener una ROE baja. Esto puede hacerse aplicando potencia de RF a través de un medidor de ROE y observando la lectura de potencia reflejada. Cuando se obtiene la ROE más baja para el segmento de la banda de radioaficionado deseada, la antena es resonante a esa frecuencia. El valor de la ROE indica la calidad de la adaptación entre la antena y la línea de alimentación. Con las impedancias de línea de alimentación de 50 a 75 ohms, la ROE en resonancia debería estar entre 1: 1 y 1,7:1 para antenas a una altura media y despejada respecto a objetos conductores próximos. Si la ROE más baja que pueda obtenerse es demasiado alta para utilizarla con equipos de estado sólido, puede utilizarse un Transmatch o red de acoplamiento de entrada a la línea.

Características de radiación
El clásico diagrama de radiación de una antena dipolo es más intenso perpendicular al hilo. Si el dipolo está a una altura de media longitud de onda o más y no está degradado por objetos conductores próximos puede suponerse que el diagrama de radiación tiene forma de ocho. Esta suposición también se basa en una alimentación simétrica.

En la práctica, una línea de alimentación coaxial puede distorsionar ligeramente el diagrama, como se muestra en la figura 4.

El mínimo de radiación horizontal se produce hacia los extremos del dipolo. Esto se aplica a una antena de media onda que esté paralela al suelo. Sin embargo, si el dipolo está vertical se producirá una radiación uniforme en todas direcciones con una forma de rosquilla si se viera desde la parte superior de la antena. Muchos principiantes suponen que la antena dipolo presentará una gráfica así a cualquier altura sobre el suelo. De hecho, a medida que la antena se acerca al suelo, el diagrama de radiación se deteriora hasta que la antena es, en su mayor parte, un radiador omnidireccional de ondas de angulo alto. Muchos han intentado utilizar cualquier altura conveniente, como 20 o 30 pies sobre el suelo, para un dipolo de 80 metros, sólo para comprobar que el sistema es efectivo en todas direcciones para distancias relativamente cortas (500 y 1000 millas en buenas condiciones). De todo esto puede deducirse que la altura sobre el suelo es importante por multitud de razones. La figura 5 ilustra claramente las ventajas que se obtienen con la altura de la antena.









El ángulo de radiación de la figura 5A es de 300, mientras que a una altura de una longitud de onda (fig. 5B) el lóbulo se desdobla y proporciona un buen ángulo para comunicaciones DX de 15 grados. La directividad de la antena a las dos alturas se muestra en la figura 5C. La línea continua muestra el diagrama de azimut para un ángulo de radiación de 30 grados de un dipolo a 1/2 onda de altura y corresponde a la gráfica de la figura 5A. La línea de puntos muestra el diagrama para un ángulo de radiación de 15 grados y 1 onda de altura, correspondiente a la gráfica de la figura 5B. La figura 5C ilustra que hay una importante radiación en los extremos de un dipolo horizontal bajol incluso en el ángulo de elevación más favorable.


Para la altura de ½ onda (línea continua), la radiación por los extremos sólo es 7,6 db más baja que en la dirección perpendicular. Los lóbulos de ángulo alto del diagrama de la figura 5B (50 grados) son útiles para comunicaciones por salto corto y, en la práctica, se comparan favorablemente con el lóbulo mostrado en la figura 5A. A alturas apreciablemente menores de 1/2 longitud de onda, el lóbulo se hace más alto. Finalmente, los dos lóbulos convergen para formar una "bola de radiación" única con ángulos muy altos (deficiente para comunicaciones de larga distancia).





Métodos de alimentación
La mayoría de antenas dipolo de hilo de aficionado (media longitud de onda) tienen una impedancia en el punto de alimentación entre 50 y 75 ohms, dependiendo de la instalación. Por tanto, el cable coaxial normalizado es adecuado para la mayoría de instalaciones. Los cables de los tipos más pequeños (RG-58/U y RG-59/U) son satisfactorios con niveles de potencia hasta algunos cientos de vatios si la ROE del sistema es baja. Para las estaciones de alta potencia deben emplearse los cables muy gruesos (RG-8/U y RG-11/U). Estos cables pueden conectarse al centro de la antena, como se muestra en la figura 6.

Se utiliza un bloque aislante de plástico como refuerzo central para el cable y los hilos del dipolo. La malla del coaxial se conecta a uno de los hilos y el conductor central se suelda a la otra rama. El extremo abierto del cable debe protegerse contra el polvo y la polución para evitar la degradación de la línea de transmisión.

Puede obtenerse alimentación simétrica colocando un transformador balun de 1:1 en el punto de alimentación del dipolo. Si no se utiliza, es improbable que se aprecie el ligero desplazamiento del diagrama de radiación resultante de la alimentación asimétrica. Los efectos de una alimentación asimétrica son más significativos en antenas directivas en VHF y superiores. Cuanto más estrecho sea el diagrama de radiación de la directiva, más molesta será la situación. La impedancia característica de una antena dipolo puede aumentarse utilizando un dipolo de dos hilos o dipolo plegado, del tipo mostrado en la figura 7.

Esta antena ofrece una buena adaptación para la línea plana de TV de 300 ohms.

Alternativamente, podrían utilizarse dos hilos para formar un equivalente de dipolo de la línea de TV. Si se hace esto será necesario colocar espaciadores aislantes cada pocos pies a lo largo de todo el dipolo para mantener separados uniformente los hilos del dipolo y para evitar el cortocircuito. La línea en escalera de hilos abiertos de TV es excelente para utilizarla en una antena dipolo plegado de 300 ohms, tanto para el radiador como para la línea de alimentación. Las pérdidas en el alimentador serán muy bajas con este tipo de construcción comparándolas con las del cable de hilos paralelos moldeado de TV. La antena dipolo puede utilizarse como un radiador toda banda empleando una línea de alimentación abierta sintonizada

En ese ejemplo el dipolo se corta a media longitud de onda para la banda de aficionado más baja que se desee. Funciona en sus armónicos cuando se utiliza en las otras bandas de aficionado seleccionadas. Una antena típica de este tipo podría utilizarse de 80 a 10 m. Esta forma de radiador es conocida por algunos aficionados como Zeppelin alimentado en el centro. En la figura 8B se muestra una versión con alimentación por el extremo (Zepp alimentado por punta).

Esta versión no es tan adecuada como la versión alimentada en el centro debido a que el sistema de alimentación no es simétrico. Esto puede producir radiación del alimentador y una distorsión del diagrama de radiación de la antena. Ambos tipos de antena Zepp precisan de una red de adaptación (Transmatch) en el extremo del transmisor de la línea para convertir la impedancia del alimentador a 50 ohms y para cambiar la condición equilibrada a una no equilibrada.

Aunque la línea de alimentación puede ser cualquiera desde 200 hasta 600 ohms

(no es crítico), las pérdidas serán insignificantes cuando se utilizan líneas abiertas.

Esto es cierto independientemente de las variaciones de la impedancia del punto de alimentación del dipolo de banda a banda. La impedancia del punto de alimentación será alta en los armónicos pares y baja en la frecuencia de funcionamiento más baja y en sus armónicos impares. Por ejemplo, si se corta el dipolo para 40 m, la impedancia del punto de alimentación será baja en 40 y 15 m, pero será alta en 20 y 10 m. Con una antena dipolo la línea de alimentación debe alejarse de la antena en ángulo recto hasta tanta distancia como sea posible. Esto ayudará a evitar el desequilibrio de corrientes en la línea producido por la captación de la RF del dipolo. Se recomienda un alejamiento en ángulo recto de 1/4 de longitud de onda o más. En algunas circunstancias puede ser necesario experimentar con la longitud del alimentador de línea abierta cuando se utiliza un Zepp toda banda. Esto se debe a que en ciertas frecuencias de funcionamiento la línea puede presentar una impedancia "dificil" al Transmatch, haciendo imposible obtener una condición de carga adecuada para el transmisor. Esto dependerá de la capacidad del Transmatch que se utilice.

Jorge L. Polentino U.

19769972

CRF