Elementos impulsados y parásitos
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En un conjunto de antenas formado por múltiples elementos conductores (normalmente varillas metálicas), un elemento impulsado o elemento activo (también llamado radiador impulsado o radiador activo ) está conectado eléctricamente al receptor o transmisor, mientras que un elemento parásito (o radiador pasivo ) no lo está.
Elementos impulsados
En una red de antenas multielemento (como una antena Yagi-Uda ), el elemento excitado o elemento activo es el elemento de la antena (normalmente una varilla metálica) que está conectado eléctricamente al receptor o transmisor . En una antena transmisora, es excitado o impulsado por la corriente de radiofrecuencia del transmisor y es la fuente de las ondas de radio. En una antena receptora, recoge las ondas de radio entrantes para su recepción y las convierte en pequeñas corrientes eléctricas oscilantes que se aplican al receptor . Las antenas multielemento como la Yagi suelen constar de un elemento excitado, conectado al receptor o transmisor a través de una línea de alimentación , y una serie de otros elementos que no están excitados, llamados elementos parásitos . El elemento excitado suele ser un dipolo . Los elementos parásitos actúan como resonadores y se acoplan electromagnéticamente con el elemento excitado, y sirven para modificar el patrón de radiación de la antena, dirigiendo las ondas de radio en una dirección, lo que aumenta la ganancia de la antena.
Una antena puede tener más de un elemento excitado, aunque la antena multielemento más común, la Yagi, normalmente tiene solo uno. Por ejemplo, las antenas de transmisión para estaciones de radio AM a menudo constan de varios radiadores de mástil , cada uno de los cuales funciona como un elemento excitado monopolo de media onda , para crear un patrón de radiación particular . Una matriz de dos elementos con los elementos espaciados un cuarto de longitud de onda tiene un patrón de radiación cardioide distinto cuando el segundo elemento se excita con una fuente desfasada −90° con respecto al primer elemento. Una antena log-periódica (LPDA) consta de muchos elementos dipolares de longitud decreciente, todos los cuales se excitan. Sin embargo, debido a que tienen longitudes diferentes, solo uno de los muchos dipolos es resonante a una frecuencia dada, por lo que solo se excita uno a la vez. El dipolo que se excita depende de la frecuencia de la señal . Las matrices en fase pueden tener cientos de elementos excitados. Las antenas de televisión multibanda domésticas generalmente consisten en un híbrido entre una Yagi UHF con un dipolo activado y una antena log-periódica para VHF detrás de ésta con elementos activos alternos. Los elementos activados entre UHF y VHF se acoplan y, a menudo, se combinan para formar un cable coaxial de 75 Ω que baja al receptor.
Cuando se hace referencia a un "elemento activado" en un conjunto de antenas, a menudo se supone que otros elementos no están activados (es decir, son parásitos, pasivos ) y que el conjunto está estrechamente acoplado (espaciado muy por debajo de una longitud de onda ).
Elementos parásitos
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En una antena de radio , un elemento parásito o radiador pasivo es un elemento conductor, típicamente una varilla de metal, que no está conectado eléctricamente a nada más. [1] Las antenas multielemento como la antena Yagi-Uda generalmente constan de un " elemento impulsado " que está conectado al receptor o transmisor de radio a través de una línea de alimentación , y elementos parásitos, que no lo están. El propósito de los elementos parásitos es modificar el patrón de radiación de las ondas de radio emitidas por el elemento impulsado, dirigiéndolas en un haz en una dirección, aumentando la directividad de la antena ( ganancia ). Un elemento parásito hace esto actuando como un resonador pasivo , algo así como la caja de resonancia de una guitarra, absorbiendo las ondas de radio del elemento impulsado cercano y volviéndolas a irradiar con una fase diferente . Las ondas de los diferentes elementos de la antena interfieren , fortaleciendo la radiación de la antena en la dirección deseada y cancelando las ondas en direcciones no deseadas.
Los elementos parásitos de una antena Yagi se montan en paralelo al elemento excitado, y todos ellos suelen estar en línea perpendicular a la dirección de radiación de la antena. El efecto que un elemento parásito tiene sobre el patrón de radiación depende tanto de su separación del siguiente elemento como de su longitud. El elemento excitado de la antena suele ser un dipolo de media onda , cuya longitud es la mitad de la longitud de onda de las ondas de radio utilizadas. Los elementos parásitos son de dos tipos. Un " reflector " es ligeramente más largo (alrededor del 5%) que una media longitud de onda. Sirve para reflejar las ondas de radio en la dirección opuesta. Un " director " es ligeramente más corto que una media longitud de onda; sirve para aumentar la radiación en una dirección dada. Una antena Yagi puede tener un reflector en un lado del elemento excitado y uno o más directores en el otro lado. Si todos los elementos están en un plano, normalmente se utiliza un solo reflector, porque los adicionales proporcionan poca mejora en la ganancia, pero a veces se montan reflectores adicionales por encima y por debajo del plano de la antena en un soporte vertical en el extremo.
Todos los elementos suelen estar montados sobre una viga o soporte metálico a lo largo del eje central de la antena. Aunque a veces los elementos parásitos están aislados de la viga de soporte, a menudo están fijados con abrazaderas o soldados directamente a ella, conectados eléctricamente a ella. Esto no afecta a su funcionamiento, porque la distribución de voltaje de RF a lo largo del elemento es máxima en los extremos y tiende a cero (tiene un nodo ) en el punto medio donde se fija la viga conectada a tierra.
La adición de elementos parásitos produce una mejora decreciente en la ganancia de la antena. [2] La adición de un reflector a un dipolo, para hacer una Yagi de 2 elementos, aumenta la ganancia en aproximadamente 5 dB sobre el dipolo. La adición de un director a esto, para dar una Yagi de 3 elementos, da una ganancia de aproximadamente 7 dB sobre un dipolo. Como regla general, cada elemento parásito adicional más allá de esto agrega aproximadamente 1 dB de ganancia. [2]
En un ejemplo de un elemento parásito que no tiene forma de varilla, a veces se monta una antena de parche de microbanda parásita sobre otra antena de parche activada. Esta combinación de antenas resuena a una frecuencia ligeramente inferior a la del elemento original. Sin embargo, el efecto principal es aumentar considerablemente el ancho de banda de impedancia de la antena. En algunos casos, el ancho de banda se puede aumentar por un factor de 10.
No todos los tipos de antenas multielemento de conductor delgado tienen elementos parásitos. La antena log periódica es similar en apariencia a una Yagi, pero todos sus elementos son elementos excitados, conectados al transmisor o receptor.
Referencias
- ^ Poole, Ian (2010). "La antena Yagi". Radio-Electronics.com . Adrio Communications . Consultado el 29 de marzo de 2011 .
- ^ ab Poole, Ian (2003). Guía de Newnes sobre tecnología de radio y comunicaciones. Elsevier. págs. 102-191. ISBN 0-7506-5612-3– a través de Google Books.
Lectura adicional
- Libro de antenas de la ARRL (23.ª edición). Newington, CT: American Radio Relay League . 2015. Subsección 11.1. ISBN 978-1625950444.
