Dipolo (antena)Archivo:Dipolominiaturadeimagen

Una antena dipolo de recibir una onda de radio

Undipoloes unaantenaempleada paratransmitirorecibirondas deradiofrecuencia. Estas antenas son las ms simples desde el punto de vista terico.ndice[ocultar] 1Tipos de dipolos 1.1Dipolo simple 1.2Dipolo en V invertida 1.3Dipolo doblado 1.4Dipolo de brazos plegados 1.5Dipolo elctricamente acortado 2Dipolo elemental 3Dipolo corto 4Ganancia del Dipolo 5Ancho de banda del dipolo 6Dipolo media onda (lambda/2) 7Propiedades elctricas 7.1Tensin y corriente 7.2Diagrama de emisin 7.3Polarizacin 7.4Impedancia 7.5Antena Yagi 7.6Acortamiento elctrico 8Derivados del dipolo 8.1Antena Yagi 8.2Antena Moxon 8.3Antena Spiderbeam 8.4Antena HB9CV 8.5Antena de Cuadro 9Vase tambin 10Referencias 11Enlaces externosTipos de dipolos[editar]Dipolo simple[editar]

De pie ondas en una antena dipolo de media onda accionado a su frecuencia de resonanciaEn su versin ms sencilla, el dipolo consiste en dos elementos conductores rectilneos colineales de igual longitud, alimentados en el centro, y de radio mucho menor que el largo.La longitud del dipolo es la mitad de lalongitud de ondade la frecuencia de resonancia del dipolo, y puede calcularse como 150/frecuencia(MHz). El resultado estar dado en metros.A causa del efecto de bordes la longitud real ser algo inferior, del orden del 95% de la longitud calculada. Ejemplo: Para obtener una antena resonante en laBanda de 10m, a la frecuencia de 28,9 MHz, el dipolo tendr tericamente 5,21 metros de largo. En la prctica, el largo real fsico del dipolo ser algo menor, del orden de 4,95m.La longitud real del dipolo a la frecuencia de resonancia depender de muchos otros parmetros, como el dimetro del conductor, o bien la presencia de otros conductores a proximidad.En el espacio ideal y a una distancia de la tierra mayor a varias longitudes de onda, la impedancia del dipolo simple es de 73 Ohm.Dipolo en V invertida[editar]Es un dipolo cuyos brazos han sido doblados el mismo ngulo respecto del plano de simetra. Tiene la forma de una V invertida.La realizacin exige algunas precauciones. Autores como Brault y Piat recomiendan que el ngulo de la V no sea inferior a 120 grados, y que los extremos de la V estn lo ms lejos posible del suelo; la proximidad de los extremos a la tierra induce capacidades que alteran la frecuencia de resonancia.El dipolo en V invertida es sumamente apreciado por losradioaficionadosque transmiten en expediciones, porque con un simple mstil de unos nueve metros, un poco de cable y de cuerda de nylon, es posible instalar rpidamente una antena transportable, liviana, y poco voluminosa.Dipolo doblado[editar]Es un dipolo cuyos brazos han sido doblados por la mitad y replegados sobre s mismos. Los extremos se unen. La impedancia del dipolo doblado es de 300 Ohm, mientras que la impedancia del dipolo simple en el vaco es de 73 Ohm.El dipolo doblado es, en esencia, una antena nica formada por dos elementos. Un elemento se alimenta en forma directa, mientras que el otro tiene acoplamiento inductivo en los extremos. Cada elemento tiene media longitud de onda de largo. Sin embargo, como puede pasar corriente por las esquinas, hay una longitud de onda completa de corriente en la antenaDipolo de brazos plegados[editar]

Antena dipolo plegadaEs un dipolo cuyos brazos tienen una pequea parte del extremo parcialmente plegada. Eso hace que se economice espacio, a costa de sacrificar parcialmente la eficiencia del dipolo.Dipolo elctricamente acortado[editar]Es un dipolo en el cual un segmento de cada brazo (por ejemplo, el tercio central) es reemplazado por un solenoide. Eso hace que el dipolo sea mucho ms corto, pero a costa de sacrificar otras cualidades del dipolo original, como la eficiencia, la impedancia y el ancho de banda.Dipolo elemental[editar]

Un dipolo elemental es una pequea longitudde conductor (pequea comparada con la longitud de onda). En la cual circula una corriente alterna

En la cuales la pulsacin (yla frecuencia).es, como de costumbre. Esta notacin, utilizando nmeros complejos es la misma que la utilizada cuando se trabaja con impedancias.Hay que notar que este tipo de dipolos elemental no puede fabricarse prcticamente. Es preciso que la corriente que lo atraviesa venga de algn lado y salga a otro lado. En realidad este segmento de conductor no ser ms que uno de los muchos en los cuales se puede dividir una antena real para poderla calcularla. El inters es que el campo elctrico lejanode la onda electromagntica radiada por ese pedacito de conductor es calculable fcilmente. Solo mostraremos el resultado:

Aqu, es lapermitividaddel vaco. es la velocidad de la luz en el vaco. es la distancia entre el dipolo y el punto donde est evaluado. es elnmero de ondaEl exponente deda cuenta de la variacin de la fase del campo elctrico con el tiempo y con la distancia al dipolo.El campo elctrico lejanode la onda electromagntica es coplanario con el conductor y perpendicular a la lnea que los une. Si imaginamos el dipolo en el centro de una esfera y alineado con el eje norte-sur, el campo elctrico lejano tiene la direccin de los meridianos y el campo magntico lejano tiene la direccin de los paralelos.Dipolo corto[editar]

Un dipolo corto es un dipolo realizable prcticamente formado por dos conductores de longitud totalmuy pequea comparada a la longitud de onda. Los dos conductores estn alimentados en el centro del dipolo (ver dibujo). Esta vez se toma como hiptesis que la corriente es mxima en el centro del dipolo (en donde est alimentada) y que decae linealmente hacia cero a las extremidades del dipolo. Hay que notar que la corriente circula en la misma direccin en los dos brazos del dipolo: hacia la derecha en los dos o hacia la izquierda en los dos.El campo lejanode la onda electromagntica radiada por este dipolo es:

La emisin es mxima en el plano perpendicular al dipolo y cero en la direccin de los conductores, o sea la direccin de la corriente). El diagrama de emisin tiene la forma de un toro de seccin circular (imagen de izquierda) y de radio interno nulo. En la imagen de la derecha el dipolo es vertical y est en el centro del toro.A partir de este campo elctrico se puede calcular la potencia total radiada por este dipolo y de ella calcular la parte resistiva de la impedancia en serie de este dipolo:ohmios (si).Ganancia del Dipolo[editar]La ganancia de una antena es la relacin (cociente) de potencias por unidad de superficie, entre una antena dada y una antena istropa que se toma como referencia, ambas alimentadas con la misma potencia:

La potencia por superficie unitaria transportada por una onda electromagntica es:

La potencia por superficie unitaria de una antena istropica alimentada con la misma potencia es:

En el caso de un dipolo corto, cuando se remplazan los valores, el resultado final es:= 1,5 = 1,76 dBiLos dBi sondecibelioscon unaiaadida para recordar que se trata de una ganancia con respecto a una antenaistropa, habiendo una diferencia de 2,15dB entre dBd y dBi (por ejemplo 12dBd son 14,15dBi). Siendo dBd la ganancia expresada respecto aldipolo de media onda.Ancho de banda del dipolo[editar]Potencia normalizada de un dipolo de media longitud de onda, donde se demuestra la relativa banda estrecha de un dipolo. Se observa que el ancho de banda es de aproximadamente un 15%, y por tanto podemos afirmar que un dipolo es de banda estrecha. Para llegar a esta afirmacin, nos basamos en la frmula de la potencia del dipolo de media onda:

donde,

As, igualando a uno la relacin entre longitud de onda y la longitud de la antena y variando dicha relacin, obtenemos el grfico de distribucin de potencia de un dipolo en relacin a la frecuencia de trabajo.

Dipolo media onda (lambda/2)[editar]

Un dipoloes una antena formada por dos conductores de longitud total igual a la mitad de una longitud de onda. Hay que sealar que esa longitud deno tiene nada de remarcable elctricamente. La impedancia de la antena no corresponde ni a un mximo ni a un mnimo. Tampoco es real, aunque por una longitud prxima (hacia) la parte imaginaria pasa por cero. Hay que reconocer que la nica particularidad de esa longitud es que las frmulas trigonomtricas se simplifican, aunque s es cierto que presenta un diagrama de radiacin bastante uniforme en comparacin con otras longitudes.En el caso del dipolose toma como hiptesis que la amplitud de la corriente a lo largo del dipolo tiene una forma sinusoidal:

Recordemos quees el valor pico de la intensidad que circula por el dipolo,,yla posicin en la que medimos la intensidad. Es fcil ver que parala corriente valey parala corriente vale cero.Incluso haciendo la simplificacin de campo lejano, la expresin es algo compleja:

La fraccinno es muy diferente de. El resultado es un diagrama de emisin tiene la forma de un toro un poco aplastado.

La imagen de la izquierda muestra la seccin del diagrama de emisin. Hemos dibujado en apuntillado el diagrama de emisin de un dipolo corto. Se comprueba que los dos son muy parecidos..Esta vez no se puede calcular analticamente la potencia total emitida por la antena. Podemos plantear la expresin de la misma:

Para calcular la resistencia de radiacin (o resistencia en serie), usamos

Sin embargo, esto slo nos calcula la parte real (resistencia) de la impedancia de la antena. Lo ms cmodo es medirlas. En la figura de la derecha se muestran las partes real e imaginaria en serie de la impedancia de un dipolo para longitudes que van dea

La ganancia de esta antena es:= 1,64 = 2,15 dBi = 0 dBdHe aqu las ganancias de dipolos de otras longitudes (ntese que la ganancianoest dada en dB):Ganancia de antenas dipolos

Longitud enGanancia

L1.50

0.51.64

1.01.80

1.52.00

2.02.30

3.02.80

4.03.50

8.07.10

Propiedades elctricas[editar]Tensin y corriente[editar]En la frecuencia de resonancia del dipolo, el punto medio es unnodode tensin y unvientrede corriente. Quiere decir que: la corriente media en el centro del dipolo es mxima, y decrece hasta llegar a cero en los extremos la tensin media es cero en el centro, y va aumentando hasta ser mxima en los extremos del dipolo.Diagrama de emisin[editar]La antena dipolo no irradia en todas las direcciones con la misma potencia; se dice entonces que es una antenadireccional. En la direccin en la cual irradia con la mxima potencia, la onda electromagntica tiene una potencia de 2,2 dB por encima del promedio. Se llamagananciade un dipolo a esa relacin de 2,2 dB entre la potencia irradiada en la direccin ms favorecida, y la potencia promedio. En otras direcciones, lgicamente, el dipolo debe irradiar una energa inferior al promedio; la antena dipolo no genera potencia.Polarizacin[editar] Cuando la antena dipolo es paralela al plano de la tierra, la componente elctrica de la onda es paralela al plano de la tierra: se dice que tienepolarizacin horizontal. Cuando la antena dipolo es perpendicular al plano de la tierra, la componente elctrica de la onda es emitida perpendicularmente al plano de la tierra: se dice que tienepolarizacin vertical. EnHF, y enVHFenclase de emisinbanda lateral nicase prefiere la polarizacin horizontal, y enVHFenfrecuencia modulada, la polarizacin vertical.Impedancia[editar] La impedancia de un dipolo de base y en el espacio ideal es de 73 Ohms. En la prctica, la impedancia real ser una funcin importante de la longitud. La impedancia caracterstica de un dipolo replegado y en el espacio ideal es de 300 Ohms.Antena Yagi[editar]Cuando a un dipolo se le antepone un parasito delante director, ligeramente ms corto, y otro parasito detrs reflector, ligeramente ms largo, se obtiene unaAntena Yagi.Acortamiento elctrico[editar] La longitud real de un dipolo respecto a su homlogo ideal es un 5% menor. A ese efecto de bordes se lo llamaacortamiento elctrico.Derivados del dipolo[editar]Antena Yagi[editar]Cuando a un dipolo se le antepone otro/s elemento/s (varilla o tubo) delante, directores, ligeramente ms cortos (cada uno un 5% ms corto que el anterior y ligeramente ms separado entre si que el anterior, sucesivamente), y otro elemento (varilla o tubo) detrs, ligeramente ms largo (5%) y a una distancia de entre 0.10 y 0.25 de onda, se obtiene unaAntena Yagi.Una antena de este tipo se utiliza principalmente para recibir seales de televisin, tanto en VHF como en UHF. Su peculiaridad es que por cada elemento que se le aade aumenta su ganancia de forma que cuantos ms elementos ms ganancia se tiene en el dipolo. Asimismo con cada elemento parsito que se le agrega (por delante) ms acusada es la direccionalidad de la antena y ms cerrado es el ngulo de recepcin. Lo mismo se podra decir si se usa este tipo de antena Yagi para transmitir: cuantos ms elementos ms ganancia de transmisin y ms directividad se obtiene, con lo que con una determinada potencia de emisin y una antena de alta ganancia se pueden obtener un haz radioelctrico concentrado hacia una determinada direccin y ms larga ser la distancia, lineal, a la que se puede enviar las seales.Antena Moxon[editar]Antena popularizada porL.Cebik, W4RNL, tiene excelentes cualidades de ganancia y directividad.Antena Spiderbeam[editar]Antena liviana, multibandas y transportable, laAntena Spiderbeames esencialmente es una variacin ms compleja del dipolo original, en forma de telaraa y muy util en telecomunicacionesAntena HB9CV[editar]Creada por el radioaficionado suizo Rudolf Baumgartner, HB9CV, en los aos 50, es una antena compuesta de un elemento y su reflector, en el cual un conductor une el elemento y el reflector para introducir un cambio de fase. Tiene excelentes propiedades de ganancia y relacin de ganancia anterior / posterior. Por sus dimensiones, es utilizada enVHFyUHF.