¿Qué es la antena / antena dipolo de media onda?

La antena dipolo de media longitud de onda, de antena dipolo de media onda, es la versión más utilizada de la popular antena dipolo.

El dipolo de media onda es la versión más popular de la antena dipolo o antena.

Como su nombre lo indica, el dipolo de media onda tiene una longitud de media onda. Esta es la longitud resonante más corta que se puede usar para un dipolo resonante. También tiene un patrón de radiación muy conveniente.

Conceptos básicos del dipolo de media onda
El dipolo de media onda está formado por un elemento conductor que es un alambre o un tubo de metal que tiene una longitud de media onda eléctrica. El dipolo de media onda normalmente se alimenta en el medio donde la impedancia cae a su nivel más bajo. De esta manera, la antena consiste en el alimentador conectado a dos cuartos de elementos de longitud de onda alineados entre sí.

Debe recordarse que la longitud del dipolo de media onda es una media longitud de onda eléctrica para la onda que viaja en los conductores de antena. Esto es ligeramente más corto que la longitud equivalente de una onda que viaja en el espacio libre ya que los conductores de la antena afectan la longitud de onda.

Antena dipolo básica de media onda que muestra la longitud del dipolo con respecto a una longitud de onda.

Antena dipolo de media onda básica

Los niveles de voltaje y corriente varían a lo largo de la sección radiante de la antena. Esto ocurre porque las ondas estacionarias se configuran a lo largo del elemento radiante.

Como los extremos están abiertos, la corriente de circuito en estos puntos es cero, pero el voltaje está en su máximo.

A medida que el punto en el que se miden estas cantidades se aleja de los extremos, se descubre que varían sinusoidalmente: la tensión cae, pero la corriente aumenta. La corriente alcanza un máximo y el voltaje un mínimo a una longitud igual a un cuarto de longitud de onda eléctrica desde los extremos. Como es un dipolo de media onda, este punto ocurre en el centro.

Impedancia de alimentación dipolo de media onda
Una de las principales consideraciones con cualquier antena son los arreglos de alimentación: cómo transferir la energía desde la línea de alimentación / transmisión a la propia antena. Es necesario tener en cuenta la coincidencia de impedancias, balanceadas o no balanceadas y muchos otros aspectos.

En muchos aspectos, el dipolo de media onda es muy fácil de alimentar. El alimentador normalmente está conectado al punto central donde hay un máximo de corriente y un mínimo de voltaje. Esto da como resultado que la antena presente una baja impedancia al alimentador. Esto es mucho más fácil de alimentar porque los altos voltajes de RF asociados con las disposiciones de alimentación de alta impedancia pueden presentar muchos problemas para los alimentadores y las unidades correspondientes.

Formas de onda de corriente y voltaje en un dipolo de media onda.

Formas de onda de corriente y voltaje en un dipolo de media onda

Para una antena dipolo que tiene una longitud de media onda eléctrica, las reactancias inductiva y capacitiva se cancelan entre sí a la frecuencia de resonancia. Con los niveles de reactancia inductiva y capacitiva que se cancelan entre sí, la carga se vuelve puramente resistiva y esto hace que la alimentación de la antena dipolo de media onda sea mucho más fácil.

El dipolo es una antena balanceada y, por lo tanto, se requiere una disposición de alimentación balanceada. Esto normalmente necesitaría una forma de alimentador doble o balanceado para ser utilizado. Sin embargo, es posible usar un alimentador coaxial si se usa un balun (transformador balanceado a no balanceado).

El alimentador coaxial presenta una opción muy atractiva cuando la impedancia es buena y las ondas estacionarias no están presentes, y también es mucho más fácil de hacer coincidir con una salida del transmisor que solo quiera ver una carga resistiva. Las cargas que incluyen reactancias conducen a un voltaje más alto de los niveles de corriente que el transmisor puede no ser capaz de tolerar.

La impedancia para una antena dipolo de media onda en el espacio libre es un dipolo de 73 Ω, que presenta una buena coincidencia con el alimentador coaxial de 70 Ω y esta es una de las razones por las que se eligió el coaxial con esta impedancia para muchas aplicaciones.

Un dipolo de media onda a menudo se alimenta con un alimentador de 50Ω. La antena a menudo presenta una muy buena coincidencia con la suya porque la proximidad de otros objetos, como la Tierra, el montaje de la antena, etc., significa que la impedancia se reduce por debajo de los 73Ω que presenta en el espacio libre.

Longitud de dipolo de media onda
Aunque el nombre del dipolo revela su longitud aproximada, al diseñar y construir un dipolo real, se necesita una longitud más exacta.

La longitud real del dipolo de media onda es ligeramente más corta que la mitad de la longitud de onda en el espacio libre debido a una serie de efectos asociados con el hecho de que la forma de onda de RF se transporta dentro de un cable y probablemente tampoco en el vacío.

Los cálculos para la longitud de la antena dipolo de media onda tienen en cuenta elementos tales como la relación del grosor o el diámetro del conductor a la longitud, la constante dieléctrica del medio alrededor del elemento radiante, etc.

En algunos casos es necesario acortar la longitud de una antena dipolo de media onda. Esto se puede lograr agregando un inductor de carga. Esto se coloca en el elemento radiante. Funciona porque la antena dipolo se puede considerar como un circuito resonante que consiste en un condensador y un inductor. Agregar inductancia adicional reducirá la frecuencia de resonancia, es decir, una longitud de antena dada resonará a una frecuencia más baja que la que sería posible si no hubiera un inductor presente. De esta manera es posible acortar la longitud de la antena.

Este principio se puede usar para cualquier forma de antena, y a menudo se usa donde el espacio es una consideración importante.

Directividad y patrón de radiación dipolo de media onda

Es posible calcular el patrón de radiación y, por lo tanto, determinar la directividad.

Como podría esperarse, la directividad dipolo de media onda máxima muestra la radiación máxima en ángulo recto con respecto al radiador principal.

En otros ángulos, el ángulo θ en la fórmula dipolo de media onda anterior se puede usar para determinar la intensidad del campo.

Diagrama polar dipolo de media onda y patrón de radiación.

Diagrama polar dipolo de media onda

También es posible ver el patrón de radiación en términos del plano que mira alrededor de la antena dipolo, es decir, en el plano que corta el dipolo en su campo de máxima radiación.

Diagrama polar dipolo en ángulos rectos al eje de la antena.

Patrón de radiación con eje de antena dentro / fuera de la pantalla

Como se puede ver, con el eje de la antena dentro / fuera de la pantalla, el nivel de radiación es el mismo en toda la antena. Esto es de esperarse ya que no hay nada que distinga una dirección de otra o que afecte la radiación en diferentes direcciones en este plano.

Consejos prácticos
Al desarrollar, diseñar e instalar una antena dipolo de media onda, hay una serie de sugerencias y consejos generales que se pueden seguir para garantizar un rendimiento óptimo. Estos están por encima de los normales utilizados para la instalación de la antena, por ejemplo, para garantizar que la altura sea óptima, etc.

* Use alimentador balanceado o balun:   
La antena dipolo es una antena equilibrada. Por lo tanto, es necesario usar un alimentador balanceado, o si se necesita usar un alimentador coaxial, entonces se debe usar un balun; hay varios tipos que se pueden construir fácilmente.

* El dipolo de media onda no es una media onda: una antena dipolo de media onda no tiene la misma longitud que una media longitud de onda en el espacio libre. Los efectos finales significan que la longitud real requerida es ligeramente más corta.

* Secciones máximas actuales:   

Se puede demostrar que las áreas de la antena donde la corriente es máxima contribuyen más a la radiación / recepción. Para asegurar la operación más efectiva, estas áreas deben estar libres de obstáculos y tener la posición óptima para la radiación. 

Esto es más aplicable para antenas usadas para frecuencias más bajas donde las longitudes son mucho más largas. Para las antenas VHF y UHF, donde las antenas son mucho más cortas, es probable que toda la longitud del dipolo tenga una "vista" similar. En el caso de las antenas de ondas decamétricas, a veces el centro de la antena puede mantenerse más alto que los extremos y, por lo tanto, tiene una mejor oportunidad de irradiar mejor una señal.

* Voltaje máximo en los extremos de la antena:   

Los puntos de voltaje máximo están en los extremos de la antena. Si se usa para transmitir, asegúrese de que no se puedan tocar accidentalmente y también asegúrese de que estén adecuadamente aislados. Esto es importante cuando se usan antenas de alambre donde los extremos se usan como puntos de anclaje. 

Estos también deben estar alejados de objetos cercanos que puedan actuar para absorber energía y desintonizar la antena.

La antena dipolo de media onda es posiblemente la forma más utilizada del dipolo, incluso la forma más utilizada de antena. Es simple, efectivo y puede incorporarse como elemento accionado en muchas otras formas de antena, desde antenas Yagi hasta reflectores parabólicos y muchos más.

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