Antena torniquete

Una antena de torniquete , o antena de dipolo cruzado, ^[1] es una antena de radio que consta de un conjunto de dos antenas dipolo idénticas montadas en ángulo recto entre sí y alimentadas en cuadratura de fase ; las dos corrientes aplicadas a los dipolos están desfasadas 90°. ^{[2] [3]} El nombre refleja la noción de que la antena se parece a un torniquete cuando se monta horizontalmente. La antena se puede utilizar en dos modos posibles. En modo normal, la antena emite ondas de radio polarizadas horizontalmente , perpendiculares a su eje. En modo axial, la antena irradia con polarización circularradiación a lo largo de su eje.

Las antenas de torniquete de modo normal especializadas llamadas antenas de supertorniquete o antenas de ala de murciélago se utilizan como antenas de transmisión de televisión . Los torniquetes de modo axial se usan ampliamente para antenas de estaciones terrestres de satélite en las bandas VHF y UHF , ya que la polarización circular se usa a menudo para la comunicación por satélite, ya que no es sensible a la orientación de la antena del satélite en el espacio.

La antena de torniquete fue inventada por George Brown en 1935 ^[2] y descrita en una beca en 1936. ^[4] El historial de patentes revela la popularidad de la antena de torniquete a lo largo de los años. ^[5]

En direcciones perpendiculares a su eje, la antena irradia ondas de radio polarizadas linealmente ( polarizadas horizontalmente cuando el eje de la antena es vertical). Esto se llama modo normal . El patrón de radiación , una superposición de los dos patrones dipolares, es casi omnidireccional pero en realidad tiene "forma de hoja de trébol", con cuatro pequeños máximos en los extremos de los elementos. El patrón se aparta de omnidireccional por sólo ±5 por ciento. ^[3] La radiación en estas direcciones horizontales a menudo aumenta al apilar verticalmente múltiples antenas de torniquete (llamadas "bahías") alimentadas en fase. Esto aumenta la ganancia al fortalecer la radiación en las direcciones horizontales deseadas, pero provoca una cancelación parcial de la radiación en las direcciones verticales, lo que reduce la energía desperdiciada que se irradia hacia el cielo o hacia la tierra. Estas antenas de torniquete de modo normal apiladas se utilizan en frecuencias VHF y UHF para transmisiones de televisión y FM.

Dado que los primeros torniquetes inventados por Brown funcionaban en este modo, el torniquete de modo normal se denomina ocasionalmente antena de torniquete de George Brown . ^[3]

Fuera de los extremos del eje de la antena, perpendicular al plano de los elementos, la antena irradia ondas de radio polarizadas circularmente (CP). Esto se llama modo axial . La radiación de un extremo está polarizada circularmente a la derecha y el otro extremo está polarizada circularmente a la izquierda. Qué extremo produce qué polarización está determinada por la fase de las conexiones de alimentación. Dado que en una antena direccional solo se necesita un solo haz, en una antena de modo axial simple se agrega una superficie conductora plana, como un reflector de pantalla metálica, un cuarto de longitud de onda detrás de los elementos cruzados. ^[1] Las ondas en esa dirección se reflejan hacia atrás 180° y el reflejo invierte el sentido de polarización, por lo que las ondas reflejadas refuerzan la radiación hacia adelante. ^[1] Por ejemplo, si las ondas de radio radiadas hacia adelante están polarizadas circularmente a la derecha, las ondas radiadas hacia atrás estarán polarizadas circularmente a la izquierda. El reflector plano invierte el sentido de polarización, por lo que las ondas reflejadas tienen polarización circular derecha. Al ubicar el reflector λ/4 detrás de los elementos, las ondas directas y reflejadas están en fase y se suman. La adición del reflector aumenta la radiación axial por un factor de 2 (3 dB).

Conjunto de torniquetes Yagi de modo axial de alta ganancia utilizado para comunicarse con satélites meteorológicos en 136-137 MHz en Redu , Bélgica. Cada uno de los 6 componentes de la matriz consta de dos antenas Yagi de 9 elementos montadas en el mismo eje en ángulo recto y alimentadas en cuadratura para irradiar un haz estrecho de ondas de radio polarizadas circularmente.

(izquierda) Primera antena de torniquete, una matriz de modo normal construida por la estación W8XH , Buffalo, NY, en 1936 que transmite en 41 MHz
(centro) Torniquete de modo normal (antena inferior) en el Empire State Building en la ciudad de Nueva York para NBC estación de TV experimental de 46,5 MHz W2XBS en 1939. Los elementos en forma de cigarro le dieron a la antena un ancho de banda más amplio de 30 MHz necesario para la transmisión de TV.
(derecha) Tipo especializado de antena de torniquete de modo normal que se utiliza para la transmisión de televisión, llamada supertorniquete o antena batwing

Matriz de 4 torniquetes de modo axial para terminal de comunicación por satélite militar portátil