Antenas Monopolo 1e4j3s

ANTENAS MONOPOLO

Por: Greidy Alexander Ruiz Aranda Eder Jahyr Acuña Fonseca

Tabla de contenido

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Definición. Funcionamiento. Parámetros de la antena. Diseño de la antena. Aplicaciones. Características. Efecto de tierra imperfecta. Efecto de tierra de un plano finito. Patrón de radiación del monopolo. Antenas cargadas. Antena comercial.

Definición La antena monopolo es aquella que está conformado por un solo brazo rectilíneo que irradia las ondas electromagnéticas en posición vertical sobre la tierra y van conectadas en su base a un generador, que tiene el otro terminal conectada a tierra.

Funcionamiento Sabemos que los monopolos sobre un plano de tierra constituyen el único tipo de antena utilizada en radiodifusión sonora de AM (540-1650 MHZ) y con frecuencias en sistemas de comunicaciones en las bandas de HF, VHF, y UHF.

Parámetros

-Impedancia Se define como la relación entre tensión y corriente en los bornes de entrada de la antena. La impedancia depende de la relación longitud- diámetro del conductor y de la frecuencia de trabajo.

-Polarización Es la polarización de la onda radiada por una antena en una dirección dada y definida por la orientación del vector de campo eléctrico.

-Directividad Se define como la relación entre la densidad de potencia radiada en una dirección, a una distancia dada.

-Ganancia La ganancia representa la relación entre la intensidad de campo que produce una antena en un punto determinado, y la intensidad de campo que produce una antena omnidireccional (llamada isotrópica), en el mismo punto y en las mismas condiciones. Cuanto mayor es la ganancia, mejor es la antena.

-Ancho de banda (BW) Se define como el rango de frecuencias sobre las cuales la operación de la antena es satisfactoria.

Diseño de la antena Materiales - 4 roscones de material plástico aislante de 15 mm de grueso y de 48 mm de diámetro exterior y 28 mm de diámetro interior. - Tubo de aluminio de 31 cm de longitud, 50 mm de diámetro exterior y 48 mm de diámetro interior.

- 2 tubos de PVC de 13 cm de longitud, 28 mm de diámetro exterior y 23 mm de diámetro interior. - 2 tubos de aluminio de 17 cm de longitud y 23 mm de diámetro exterior. - Hilo de cobre de 2mm de diámetro y de cáñamo 1mm de diámetro para las bobinas. - 1 tubo de aluminio de 250 cm de longitud y un diámetro de 30 mm.

- 1 tubo de aluminio de 78 cm y entre 16 y 20 de diámetro.

- Radiales de hilo rígido de cobre de 2 mm, con recubrimiento aislante.

Diseño de la bobina Para el diseño se necesitan dos bobinas una de 14 espiras y otra de24 espiras y se separan entre sí un mm de diámetro. Para conseguir un buen ajuste de las bobinas sobre el tubo de PVC se enrollarán previamente sobre un tubo de 2 o 3 mm más delgado, se le darán dos o tres vueltas más de forma que cuando se sitúen sobre el tubo definitivo queden con las 14 y 24 espiras respectivamente. Después se introducirá para cada bobina en el interior del tubo de PVC el tubo de aluminio, este debe sobresalir exactamente 14 mm. Seguidamente se le practicará un orificio para un tornillo roscachapa que comunicará eléctricamente un extremo de la bobina con el tubo de aluminio. A continuación, se seguirá pegando los roscones al tubo de PVC, los que no tienen orificio se pegarán en el lado del tornillo roscachapa y los que tienen orificio en el otro lado, pasando por este orificio el otro lado de la bobina.

Ensamble final Para la etapa de ensamblaje se enlaza al alojamiento de las bobinas, el tubo de 78 cm por el lado de la bobina de 24 espiras; a este se le colocará un tapón en el otro extremo y por el lado de la bobina de 14 espiras, luego se inserta el tubo de 2.5 metros. Aplicaciones o usos

Una gran utilidad que tiene es en las torres de transmisión, emisoras de radio, televisión o celulares, donde básicamente toda la estructura metálica actúa como la antena. Se utilizan para la transmisión de frecuencias bajas como son las estaciones de onda media (AM), debido a que en estas frecuencias la longitud de onda es muy elevada, la longitud física de las antenas es muy grande y mediante la utilización de estas antenas, es posible montar antenas de menor longitud física y elevado rendimiento. El uso en VHF es principalmente para las aplicaciones de radio mobile en vehículos. En ellas el cuerpo metálico del carro sirve como plano de masa. El monopolo vertical es muy usado en las expediciones de radioaficionados, sobre todo desde islas o costas.

Características Entre las principales características de la antena monopolo se encuentran las siguientes:  Se usan a bajas frecuencias, donde es difícil construir dipolos debido a su gran tamaño.  Son antenas de hilo situadas verticalmente sobre la tierra y conectadas en su base a un generador, que tiene el otro terminal conectado a tierra.

 Facilidad para construcción e instalación sobre las distintas superficies.  Irradia la mitad de la potencia de la antena dipolo.

Efecto de tierra imperfecta

Fenómeno por el cual el diagrama o patrón de radiación de la antena es modificado debido a la presencia de obstáculos cercanos a ella causando en la antena una disminución de su eficiencia. Efecto de tierra de un plano finito Es el efecto que presenta la antena con variaciones en su resistencia y diagrama de radiación. La consecuencia más inmediata de este, es que la antena radia por debajo del plano de masa. Este efecto es producido debido a que la antena no utiliza como plano de masa a la tierra sino a un conductor o malla de hilos metálicos.

Patrón de radiación del monopolo Es un gráfico o diagrama polar sobre el que se representa la fuerza de los campos electromagnéticos emitidos por una antena. Este patrón varía en función del modelo de antena.

Antenas cargadas La técnica de carga es un método que nos sirve para aumentar la longitud eléctrica de una antena, tales como: Bobinas de carga:

La bobina de carga anula y elimina el componente capacitivo de la impedancia de entrada de la antena. Así, un circuito resonante, es resistiva y ya puede absorber el 100% de la potencia.

Carga por el extremo superior: Es un método que nos sirve para evitar los inconvenientes de la bobina de carga, consiste en colocar un conjunto metálico que parece una rueda con rayos, la cual aumenta la capacitancia en paralelo con el suelo y reduce la capacitancia general de la antena. Antena comercial El látigo es una antena específica para la comunicación móvil la distancia media en tierra o mar. El ¼ de longitud de onda monopolo vertical tiene la ganancia unitaria (2.15 dBi). Se produce con materiales nobles, permitiendo así una larga vida útil. El MV-00AI está diseñado para ser instalado en el techo de vehículos, tales como trenes o camiones, utilizando una base magnética para temporal o cuando la perforación de los agujeros no está instalado.