Una antena de halo , o halo , es una antena dipolo de 1 ⁄ 2 de longitud de onda , que se ha doblado en un círculo con una ruptura eléctrica directamente opuesta al punto de alimentación. Los extremos del dipolo están cerca pero no se encuentran y pueden tener un condensador de aire entre ellos para ajustar la frecuencia de resonancia de la antena. Si se monta horizontalmente, la radiación de esta antena es aproximadamente omnidireccional y está polarizada horizontalmente.
Antenas de halo frente a antenas de bucle
Esta sección contrasta las antenas de halo con las antenas de bucle que son eléctricamente diferentes, pero pueden confundirse ya que todas comparten la misma forma: un círculo.
Halo contra bucles grandes
Aunque también es una antena resonante, la antena de halo es distinta de la antena de bucle autorresonante , que es aproximadamente el doble de su tamaño para la misma frecuencia de funcionamiento. En el caso de la antena de halo, cada mitad tiene aproximadamente un cuarto de longitud de onda y termina con un nodo de corriente (corriente cero y voltaje máximo) en la ruptura. Por otro lado, los dos semicírculos de un bucle resonante, cada uno de media longitud de onda, terminan con un nodo de voltaje (corriente máxima y voltaje cero) opuesto al punto de alimentación, donde se conectan los semicírculos. Los bucles autorresonantes con un perímetro de una longitud de onda completa tienen un patrón de radiación que alcanza su punto máximo perpendicular al plano del bucle (a lo largo del eje Z, en el diagrama) pero cae a cero dentro del plano del bucle, bastante opuesto a la radiación. patrón de una antena de halo. Por lo tanto, a pesar de la similitud superficial, estos dos tipos de antenas son fundamentalmente diferentes.
Halo vs bucles pequeños
Una antena de halo se diferencia de la antena de bucle pequeño en tamaño, [a] patrón de radiación , resistencia a la radiación y eficiencia . Una antena de halo es una antena resonante : su impedancia de punto de alimentación es puramente resistiva a la frecuencia de diseño. Una antena de cuadro pequeña, por otro lado, tiene menor resistencia a la radiación y no es auto-resonante; requiere alguna forma de adaptación de impedancia para contrarrestar la reactancia del bucle (en la práctica, esto suele consistir en un condensador de derivación). Dado que la resistencia a la radiación de la antena pequeña es pequeña, quizás unos pocos ohmios como máximo, la potencia convertida en ondas de radio puede verse eclipsada por la potencia perdida por el calor, debido a la resistencia en el conductor. Para un mejor rendimiento de transmisión, siempre se prefieren antenas más grandes, pero a longitudes de onda largas ( MF y LF más bajas ) el tamaño de cualquier antena resonante (como el halo) es inviablemente grande y, no obstante, se utilizan bucles pequeños como la opción menos peor.
La distribución de la corriente a lo largo de los dos brazos de una antena de halo es similar a las corrientes a lo largo de los dos brazos (también de un cuarto de longitud de onda) de un dipolo de media onda (ver animación), siendo mayor en el punto de alimentación y cayendo a cero en el extremos (el espacio en el caso del halo). Por otro lado, un bucle pequeño tiene una corriente aproximadamente uniforme y en fase a lo largo del conductor. El halo, nuevamente como el dipolo de media onda, también tiene picos de voltaje en el espacio, mientras que es la corriente más grande cerca del punto de alimentación la más responsable de la radiación producida, con la antena irradiando un poco más hacia la división en el bucle. [ cita requerida ] El pequeño bucle irradia casi por igual en todas las direcciones dentro del plano del conductor.
Los patrones de radiación tanto del halo como de los bucles pequeños son opuestos a los del bucle de onda completa, siendo máximos en el plano del bucle, en lugar de perpendiculares a él; las antenas de halo irradian solo una pequeña cantidad perpendicular al plano del bucle, y los bucles pequeños no tienen radiación perpendicular en absoluto ("nulo").
Los halos se orientan con mayor frecuencia con el plano del bucle alineado horizontalmente, paralelo al suelo, para producir un patrón de radiación aproximadamente omnidireccional en el plano horizontal. Los bucles pequeños, por otro lado, a menudo se orientan verticalmente, para aprovechar la recepción "nula" del bucle pequeño apuntando su dirección "sorda" (perpendicular al plano del bucle) hacia una fuente de interferencia.
Diseños de halo modernos versus originales
Las primeras antenas de halo [1] usaban dos o más bucles paralelos, siguiendo el modelo de una patente de 1943 [2] que era un dipolo doblado [3] doblado en un círculo.
El diseño de dos bucles amplía el ancho de banda SWR y ayuda a igualar la impedancia. Las antenas de halo más recientes han tendido a utilizar un solo conductor alimentado con un fósforo gamma . [b] El método más nuevo usa menos material y reduce la carga del viento, pero puede ser menos robusto mecánicamente, más angosto y requiere un balun para prevenir la radiación de la línea de alimentación.
Ventajas y desventajas de las antenas de halo.
Como todos los diseños de antenas, la antena de halo es un compromiso que sacrifica una calidad deseable por otra calidad aún más deseable; por ejemplo, los halos son pequeños y moderadamente eficientes, pero solo para una sola frecuencia y una banda estrecha a su alrededor. Las siguientes secciones discuten las ventajas y desventajas de las antenas de halo tanto por cuestiones prácticas como teóricas.
Ventajas
- El halo, como antena más grande, es más eficiente que un bucle pequeño.
- En las bandas de VHF y superiores, el diámetro físico de un halo es lo suficientemente pequeño como para usarse eficazmente como antena móvil.
- Hacia el horizonte, el patrón es omnidireccional dentro de los 3 dB o menos, y eso se puede igualar haciendo que el bucle sea un poco más pequeño y agregando más capacitancia entre las puntas de los elementos. Eso no solo igualará la ganancia, sino que también reducirá la radiación ascendente en gran parte desperdiciada. [C]
- Cuando se alimenta con un fósforo gamma, el elemento radiante del halo está en tierra de CC , lo que tiende a reducir la acumulación de estática.
- Los halos captan menos ruido de encendido de los vehículos cuando se montan sobre los techos de los vehículos que las antenas de látigo . [4]
- Los halos se pueden apilar para obtener una ganancia adicional. Esto reduce la radiación de alto ángulo, pero tiene poco o ningún efecto sobre la forma del patrón de radiación en el plano de la antena. [C]
- Un halo bien construido presenta una buena combinación con un cable coaxial de 50 ohmios . [5]
Desventajas
- La radiación de los halos horizontales casi no tiene componente de polarización vertical. Se puede esperar una gran pérdida de señal cuando la otra estación usa polarización vertical. [4]
- La antena de halo es estructuralmente rígida; si está acoplado a un vehículo, puede sufrir daños por las ramas de los árboles u otros obstáculos, a diferencia de una antena de látigo que se dobla y retrocede.
- Una antena de halo es una antena resonante que proporciona el mejor rendimiento solo alrededor de una frecuencia. Por otro lado, un pequeño bucle de transmisión se puede sintonizar en un rango de frecuencia de 3: 1 con un condensador variable . [D]
- Para uso móvil, el halo es bastante llamativo en comparación con la antena de látigo vertical mucho más común y puede atraer atención no deseada.
- Una antena de halo no es tan eficiente para las comunicaciones por ondas celestes como un bucle pequeño horizontal, en igualdad de condiciones, ya que la mayor parte de su señal se envía hacia arriba en lugar de hacia afuera, desperdiciando potencia de señal "calentando las nubes".
Notas
- ^ Tenga en cuenta que para todos los tipos de antenas, para la medición del patrón y el rendimiento, el tamaño de la antenase mide como una fracción (o múltiplo) de la longitud de las ondas que la atraviesan; por lo tanto, el "tamaño" efectivo de cualquier antena cambia dependiendo de la frecuencia en la que esté operando la radio conectada.
- ^ La coincidencia de gamma es solo una característica típica de los halos modernos; no es esencial. Hay otros métodos menos comunes para alimentar los halos que funcionan igual o mejor.
- ^ a b La radiación de alto ángulo no es útil para comunicaciones VHF, excepto para señalizar naves espaciales en órbita rápida con una antena fija; para ese caso especial, es conveniente un patrón de radiación que cubra uniformemente todo el cielo.
- ^ Las frecuencias de transmisión factibles son aquellas que hacen que la circunferencia del bucle pequeño entre aproximadamente1/10 y 1/3longitud de onda. ( [longitud de onda] =299,79 metros ⁄ [frecuencia en MHz ] = 983,563 pies ⁄ [frecuencia en MHz ] )La frecuencia de operación más alta está determinada por el ajuste de capacidad mínima del capacitor variable; la frecuencia más baja por la capacidad máxima disponible y por cuánta pérdida es aceptable, ya que la resistencia a la radiación reducida hace que la eficiencia sea muy baja. Un rango algo conservador que se usa con más frecuencia es 1/8 a 1/4longitud de onda. Para recibir, es práctico un rango de frecuencia mucho más bajo, con la circunferencia hasta quizás 1/dieciséislongitud de onda. No existe tal latitud con una antena de halo: solo puede ser (muy cerca) 1/2 longitud de onda.
Referencias
- ^ Stites, Francis H. (octubre de 1947). "Un halo de seis metros". Revista QST , pág. 24.
- ^ Patente estadounidense 2324462 , Leeds, LM & Scheldorf, MW, "Sistema de antena de alta frecuencia", emitida el 13 de julio de 1943, asignada a General Electric Company
- ^ "Dipolo plegado" . Teoría de la antena .
- ^ a b Tildon, Edward P. (diciembre de 1956). "Efectos de polarización en móviles VHF". Revista QST . págs. 11-13.
- ^ Danzer, Paul (septiembre de 2004). "Un halo de 6 metros". Revista QST . págs. 37–39.
enlaces externos
- "Construye una antena de halo de dos metros" . kr1st.com .
- "Otro diseño de bucle VHF de dos metros" . fedler.com .