Una antena rómbica está hecha de cuatro secciones de alambre suspendidas paralelas al suelo en forma de diamante o " rombo ". Cada uno de los cuatro lados tiene la misma longitud, aproximadamente un cuarto de longitud de onda a una longitud de onda por sección, convergiendo pero sin tocarse en un ángulo de aproximadamente 42 ° en el extremo alimentado y en el extremo lejano. La longitud no es crítica, normalmente de una a dos longitudes de onda ( λ ), pero existe un ángulo óptimo para cualquier longitud y frecuencia determinadas. Una antena rómbica horizontal irradia ondas de radio polarizadas horizontalmente en un ángulo de elevación bajo fuera de los extremos puntiagudos de la antena.
Si las secciones están unidas por una resistencia en cualquiera de los extremos agudos (puntiagudos), entonces la antena recibirá y transmitirá solo en la dirección en la que apunta el extremo con la resistencia. Sus principales ventajas sobre otros tipos de antenas son su simplicidad, alta ganancia directa , ancho de banda amplio y la capacidad de operar en una amplia gama de frecuencias.
Descripción
Una antena rómbica consta de uno a varios cables paralelos suspendidos sobre el suelo en forma de " rombo " (diamante). Las versiones largas suelen estar soportadas por un poste o torre en cada vértice al que se unen los cables mediante aisladores . Cada uno de los cuatro lados tiene la misma longitud. La longitud no es crítica, normalmente de una a dos longitudes de onda ( λ ) de extremo a extremo, pero para cualquier longitud y frecuencia determinadas, existe un ángulo agudo óptimo en el que las secciones deben encontrarse.
Una antena rómbica horizontal irradia ondas de radio polarizadas horizontalmente a un ángulo de elevación bajo desde el extremo agudo de la antena opuesto a la línea de alimentación. Sus principales ventajas sobre otros tipos de antenas son su simplicidad, alta ganancia de avance y ancho de banda amplio , la capacidad de operar en una amplia gama de frecuencias.
Por lo general, se alimenta en uno de los dos vértices agudos (ángulo más agudo) a través de una línea de transmisión balanceada o, alternativamente, un cable coaxial con un transformador balun . El extremo de los cables que se encuentran en el vértice opuesto se deja abierto (desconectado) o se termina con una resistencia no inductiva . Cuando está terminado en resistor, el patrón de radiación es unidireccional, con el lóbulo principal fuera del extremo terminado, por lo que este extremo de la antena está orientado hacia la estación o región receptora deseada. Cuando no está terminado, el rómbico es bidireccional con dos lóbulos opuestos en los dos extremos agudos, pero no es perfectamente bidireccional.
La antena rómbica puede irradiar en ángulos de elevación cercanos al horizonte o en ángulos más altos, dependiendo de su altura sobre el suelo en relación con la frecuencia de funcionamiento y su construcción física. Asimismo, su ancho de haz puede ser estrecho o amplio, dependiendo principalmente de su longitud. El ángulo de radiación poco profundo lo hace útil para la propagación de ondas celestes ("saltar"), el modo de distancia más larga para ondas cortas , en el que las ondas de radio dirigidas al cielo en el horizonte se reflejan en las capas de la ionosfera y regresan a la Tierra mucho más allá del horizonte.
Es posible mejorar la baja eficiencia y ganancia de rómbicos unidireccionales reemplazando la resistencia de terminación por una línea de transmisión resonante balanceada de baja pérdida . Esto refleja la potencia que se habría desperdiciado en la resistencia de terminación de regreso a la antena con la fase correcta para reforzar la excitación del transmisor. Este circuito puede aumentar la eficiencia de radiación de las antenas transmisoras en el rango del 70-80%, a costa de una mayor complejidad.
Historia
La antena rómbica fue diseñada en 1931 por Edmond Bruce [1] y Harald Friis , [2] [3] Se usaba principalmente en la banda de alta frecuencia (HF) o de onda corta como antena direccional de banda ancha .
Antes de la Segunda Guerra Mundial, el rómbico era uno de los conjuntos de antenas de alta frecuencia punto a punto más populares. Después de la Segunda Guerra Mundial, el rómbico cayó en desgracia en gran medida para la transmisión de onda corta y el trabajo de comunicaciones punto a punto, siendo reemplazado por antenas logarítmicas periódicas y conjuntos de cortinas . Los registros periódicos más grandes proporcionan una cobertura de frecuencia más amplia con una ganancia comparable a los rombos. Las cortinas de alimentación distribuida o los arreglos de cortinas HRS proporcionaron un patrón más limpio, capacidad para dirigir el patrón en elevación y acimut, una eficiencia mucho mayor y una ganancia significativamente mayor en menos espacio. Sin embargo, las antenas rómbicas se utilizan en los casos en que la combinación de una alta ganancia directa (a pesar de las pérdidas descritas anteriormente) y un gran ancho de banda operativo no se puede lograr por otros medios, o cuando se necesita una antena direccional, pero los costos de construcción e instalación deben mantenerse bajos. .
Además de su uso como una antena de transmisión simple y efectiva (como se describe arriba), el rómbico también se puede usar como una antena de recepción de HF con buena ganancia y directividad. Por ejemplo, la estación receptora Crowsley Park de BBC Monitoring tiene tres antenas rómbicas alineadas para la recepción en azimuts de 37, 57 y 77 grados.
Ventajas y desventajas de las antenas rómbicas.
El bajo costo, la simplicidad, la confiabilidad y la facilidad de construcción de los rómbicos a veces superan las ventajas de rendimiento que ofrecen otras matrices más complejas. [4] [5] [6]
Ventajas
- La impedancia de entrada y el patrón de radiación de Rhombics son relativamente constantes en un rango de frecuencias de 2: 1. Su impedancia se puede hacer relativamente constante en un rango de frecuencia de 4: 1 o más, con un aumento de la ganancia directa de 6 dB por octava.
- Se pueden conectar múltiples antenas rómbicas de un extremo a otro para formar MUSA (Antena orientable de unidades múltiples). Las matrices MUSA pueden recibir ondas descendentes de larga distancia, onda corta y polarizadas horizontalmente.
- El rómbico sigue siendo una de las opciones de ganancia media menos complejas para comunicaciones sostenidas de larga distancia a través de circuitos punto a punto. [ cita requerida ]
- Los rómbicos también manejan una potencia de transmisión considerable, ya que tienen una distribución de voltaje y corriente esencialmente uniforme.
Pasivo
- Un rómbico requiere una gran área de tierra, especialmente si se instalan varias antenas para dar servicio a una variedad de regiones geográficas a diferentes distancias o direcciones o para cubrir frecuencias muy diferentes.
- El rómbico sufre problemas de eficiencia debido a pérdidas de tierra debajo de la antena, lóbulos espurios que consumen mucha energía, pérdidas de terminación y la incapacidad de mantener una corriente constante a lo largo de la longitud de los conductores. La eficiencia de radiación típica es del orden del 40% al 50%.
- La baja eficiencia reduce significativamente la ganancia para un ancho de haz de lóbulo principal dado en comparación con otras matrices del mismo ancho de haz. [7]
Referencias
- ^ US 2285565A , Bruce, Edmond, "Antena directiva]", publicado el 9 de junio de 1942
- ^ US 2041600A , Friis, Harald T., "Radio system", publicado el 19 de mayo de 1936
- ^ "Harald T. Friis" . IEEE GHN.org .
- ^ Jordon-Balmain. Ondas electromagnéticas y sistemas radiantes . Serie EE de Prentice-Hall (2ª ed.). McGraw-Hill.Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )[ se necesita cita completa ]
- ^ Kraus, J. Antennas . Serie de McGraw-Hill EE. McGraw-Hill. págs. 408–412.[ se necesita cita completa ]
- ^ Laport, EA (1952). Ingeniería de Antenas de Radio . McGraw-Hill. págs. 315–334.
- ^ Kuecken, J. Antenas y líneas de transmisión .[ se necesita cita completa ]
enlaces externos
- 2,285,565[ se necesita cita completa ]