ANTENAS PARA COMUNICACIONES Y TELECOMUNICACIONES FIJAS
88 - 108 Mhz FORMACIÓN DE 4 Y 8 DIPOLOS ABIERTOS PARA FM
CARACTERÍSTICAS ELECTRICAS:
Potencia máxima de entrada -----------100-1200 Watts
Formación de 4 dipolos.....................................8 dBi
Formación de 8 dipolos...................................11 dBi
El ancho de banda porcentual y aproximado que tienen estos dipolos es de 3,5%
de la frec. de ajuste.
La impedancia de trabajo es de 50 ohm
Eso por un lado ahora cuando comienzan con el armado yo en mi caso primero saco
la longitud del dipolo con las siguientes medidas que acá les dejo adjunto con
algunas imágenes.
DETALLE DEL ARMADO SOBRE TORRE NORMALIZADA
Separación de la torre (B) : 1000 mm
Longitud del conductor del gamma : 150 mm
Largo total del dipolo (C) : 144 / Frec. = Mts
Separación entre dipolos (A) : 240 / Frec. = Mts.
Ahora es importante que todos los gamas estén apuntando hacia arriba para la
puesta en fase de la antena.
1. montar el dipolo a baja altura para realizar el ajuste.
2. Colocar el medidor de R.O.E a la salida del conector del dipolo. E ir
desplazando de a 5 mm el puente gama hasta obtener la mínima reflejada.
3. En el caso de no lograr bajar la reflejada ir modificando de a 20mm el largo
del dipolo.
4. Si de esta forma la reflejada continua siendo evada se debe cortar el
conductor aislado de a 1mm y realizar el ajuste nuevamente.
5. Una vez que el primer dipolo quedo bien ajustado armar todos los otros con
las mismas medidas y por ultimo verificar que la R.O.E sea similar en
todos.
y listo.
Imagen 1
Imagen 2
Imagen 3
Imagen 4
Los dos RG11 (de 75 ohms) que salen de ambas
potencias, luego forman una "T" en la unión para que tengas una carga
de 50 ohms debe ser RG213 (o algún de 50 ohms) este ultimo RG es el que va al
filtro y luego a la antena
Ejemplo: Cable tipo RG-213/U; frecuencia 146 MHz =>
1/4 de onda en coaxial = (75 x 0,66) / 146 = 0,339 m (33,9 cm)
DIVISOR: FORMULA Y EJEMPLO PARA FRECUENCIA 103.1 MHZ
150/103.1*0.66*56.25=54CM RG59 75 Ohm 2º Parte del divisor
300/103.1*0.66*56.25=108cm RG58 50 Ohm 1º Parte del Divisor
Para otras frecuencias es solo reemplazar los dígitos de frecuencias empleados en este cálculo,
300/xxxx*0.66*56.25=xxx lo mismo con el Sumador
SUMADOR 300+300 M31 FORMULA
¼ de onda: 75*0.66*103.1=51cm lo multiplicamos x2 y tenemos la 1º parte del sumador
RG213U 50 Ohm 102cm cable que va a la antena
¼ de onda: 75*0.66*103.1=51cm lo multiplicamos x3 y tenemos la 2º parte del sumador
Dos RG11U 75 Ohm de 153cm que salen de los módulos de 300 watts
OBS. Todas estas medidas calculadas son para 103.1 Mhz
Ej. RG corto de potencia M31 a antena, ¼ de onda: 75*0.66*103.1=51cm RG 213
De Fabrica M31 lo compre así, espero que estos datos le sirva a alguien
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Habitualmente cuando
deseamos colocar una suma de dos o más dipolos de media onda en formación
colineal o un par de yagis apiladas recurrimos a las llamadas "líneas
enfasadoras" o "arneses". La confección de
tales líneas es sumamente sencilla desde el punto de vista eléctrico.
Es ciertamente incorrecto
llamarlas "líneas de enfasado", lo más acertado es
denominarlas "Líneas de distribución de potencia", ya que la
llamada "puesta en fase de las antenas" depende
también de otros factores importantes.
El principio es muy
sencillo:
Cada dipolo se ajusta
independientemente para una relación de ondas estacionarias de 1:1 sobre una
línea de 50 W, de esta manera su impedancia
será efectivamente: 50 W resistivos (50 + j0). La
cuestión es colocarlos eléctricamente "en paralelo"pero,
si hiciéramos eso con una línea de 50 W en cada uno, al
unirlas entre si se obtendría 25 W (para dos), con lo cual el
nuevo conjunto estaría desadaptado respecto de la línea de bajada estándar de
50 W.
Si en cambio se
aprovecha la propiedad que poseen las líneas de trasmisión de comportarse como
transformadores de impedancia bajo ciertas circunstancias, se puede resolver la
situación muy sencillamente.
Para adaptar dos
impedancias resistivas puras, basta con emplear una línea de 1/4 de onda (o
múltiplo impar de cuartos de onda) que posea una impedancia igual a: la
raíz cuadrada del producto de las dos impedancias que se desea adaptar.
________
Zl = Ö Z1 x Z2 (ec.1)
Siendo Z1 y Z2 los
valores de las impedancias que deseamos adaptar (que pueden ser números
complejos). Para el caso de dos impedancias que sean puramente resistivas la
ecuación se transforma en:
________
Z1 = Ö R1 x R2 (ec.
2)
Nótese
que si mediante algún método podemos llegar a transformar la impedancia (más
propiamente resistencia) de cada dipolo de 50 a 100 W,
podríamos "conectarlos en paralelo" obteniendo nuevamente los 50 W necesarios para conectar el conjunto a nuestro
trasmisor. Si se efectúa la cuenta indicada en la ec. 2 se
encuentra:
_____________
Zl = Ö 100 W x 50 W = 70,71 W
Valor que se aproxima
mucho al de las líneas tipo RG-59 o RG-11 de 75 W. Se ve entonces que,
conectando a la antena de 50W un trozo de coaxil de
75 W de 1/4 de onda, en su otro
extremo este coaxil presenta una impedancia de 112,5 W, pudiéndose efectuar una unión
(centro-centro; malla-malla) entre dos de ellos para obtener 56,25 W, valor muy próximo a 50 W que adaptará muy bien
con una ROE < 1,2 : 1.
Puesto
que este punto presenta casi 50 W, puede considerárselo como si fuera "una
antena" y reiterar el procedimiento para sumar otro grupo de
antenas como se ilustra:
Nótese que si
aplicamos la ec. 2 para obtener el valor de impedancia de la segunda línea
adaptadora, se obtiene:
________________
Zl = Ö 56,25 W x 100 W = 75 W ¡exactos...!
Donde
se lea "línea de 75 W de 1/4 de onda" puede reemplazarse por
"línea de 75 W de 1/4 de onda o múltiplo impar de 1/4 de
onda (1; 3; 5; 7; etc). Normalmente no podrán emplearse líneas de 1/4 para
sumar dipolos verticales pues su longitud no alcanza para unirlos, debiendo
utilizarse 5/4 o 7/4; ello implica tener buen cuidado en la medida para evitar
la suma de errores. Debe tenerse presente que en un coaxil, el cuarto de onda
es menor que en el espacio libre, pues la velocidad de propagación de la onda
en su interior es menor, dependiendo del dieléctrico, de modo que el cuarto de
onda se calculará como:
1/4
de onda en coaxil = (75 * factor de velocidad del cable) / frecuencia (ec. 3).
Si la frecuencia se expresa en MHz el
resultado estará dado directamente en metros. El factor de velocidad (o
velocidad de fase relativa) del cable es habitualmente 0,66 para dieléctrico de
polietileno sólido (el común del RG-8, semitransparente) o 0,89 para el de
espuma (foam, generalmente blanco). Nótese que para sistemas de muy bajas
pérdidas resulta particularmente útil el tipo rígido empleado en troncales de
TV por cable que posee justamente 75 W, aunque
resultará relativamente complicada su manipulación ya que estos cables, ¡no son
cables!, sino un tubo metálico de Aluminio con un conductor central
generalmente de Aluminio con un depósito superficial de Cobre.
Ejemplo: Cable tipo
RG-213/U; frecuencia 146 MHz =>
1/4
de onda en coaxil = (75 x 0,66) / 146 = 0,339 m (33,9 cm)
Debe
prestarse especial atención a las uniones, especialmente en frecuencias de 30
MHz o superiores pues introducen pérdidas tan apreciables que pueden deteriorar
esos valiosos dB esperados de la formación (he visto rendir muchas formaciones
de 8 dipolos, menos que una de 4 en antenas comerciales que esconden la unión
en un elegante bloque de plástico). En 144 MHz el empleo de uniones con las
conocidas "T" coaxiles da pobres resultados (siempre tener cuidado con ciertas "T" que se venden en
nuestro mercado pues emplean un resorte en su conexión interna que se
comportará como un verdadero choke de radiofrecuencias en FME y superiores).
Es preferible confeccionar una unión casera con planchuelas de bronce formando
un "sandwich", al que se lo perfora en un taladro de
banco para dar cabida a una unión "T" lo más perfecta posible (dejo a
criterio del lector imaginar "cómo" luciría una unión "T"
en coaxil perfecta).
Mencionamos anteriormente
que estas líneas deben considerarse distribuidores de potencia, ya que la
puesta en fase depende de la instalación de las antenas en si. Esto es
especialmente cierto con los dipolos.
Suponga dos de ellos con adaptación "Gamma" instalados, uno con el
Gamma hacia arriba, y otro con el gamma hacia abajo. Si se conectaran estos
dipolos con un dispositivo como el mencionado, el resultado sería ¡una irradiación nula!;
porque las antenas no estarían en fase sino en contrafase. Si fuera
conveniente instalarlos de ese modo por alguna razón cualquiera, podría
igualmente aplicarse el concepto si se toma el recaudo de agregar a la línea de
75 W, proveniente de uno de ellos, un trozo de 1/2 l adicional para invertir la fase los 180° necesarios para
que sus campos se sumen aditivamente.
Un detalle interesante que merece ser destacado es que, al intercalar entre la
antena (que presenta 50 W) un trozo de línea de 75 W, (en este caso de 1/4 l), en la línea de 75 W existirán ondas estacionarias fácilmente medibles
(1,5 : 1). ¡Son
precisamente esas ondas estacionarias las responsables del fenómeno de
transformación de impedancias que nos es tan útil para nuestro propósito...! De aquí se desprende que, lejos de ser las
"estacionarias" un problema, son en mucha mayor medida una poderosa
herramienta aplicable a muchos diseños de ingeniería como el que acabamos de
ver.
Respuesta
en frecuencia
Existe
la idea que el funcionamiento de estas líneas es adecuado dentro de un margen
estrecho de frecuencias. Una vez construido para una frecuencia, el conjunto es
muy flexible en este sentido y funcionará muy bien en una amplísima gama de
frecuencias.
Igualmente hay que ser muy cuidadosos con la propagación de errores o con
aplicar factores de velocidad no bien conocidos a los cálculos. Un error de
unos centímetros en el valor asignado al cuarto de onda, al multiplicarse por
los cinco o siete cuartos de onda necesarios para interconectar mecánicamente
los dipolos, sería inaceptable.
A
continuación vemos un gráfico que nos muestra el módulo de la impedancia en la
entrada al distribuidor con sus puertos de salida terminados en senos
resistores de 50 ohms.
Nótese que ella varía muy poco a lo largo del rango de frecuencia considerado,
en este caso 120 a 170 MHz, mostrando que un distribuidor proyectado para una
frecuencia puede utilizase sin modificación en otras bastante alejadas del
diseño original.
Al
juzgar este gráfico no hay que olvidar que supusimos al distribuidor siempre
cargado con resistores de 50 ohms, por lo tanto él representa la respuesta del
distribuidor en si mismo y no la de un sistema completo que incluya las
antenas, pues la impedancia de ellas, a diferencia de los resistores, variará
con la frecuencia, de acuerdo a una ley que les sea propia por sus
características eléctricas.
Grafiquemos
ahora las impedancias a lo largo de la gama de frecuencia considerada sobre una
carta de Smith.
Hemos debido destacar cuidadosamente la zona central donde cae el resultado
pues la curva es apenas visible (en trazo verde) muy cerca del centro del
ábaco.
El
hecho que las curva dibujada resida prácticamente toda cerca del centro es una
condición deseada; esa zona corresponde a valores de impedancia cercanos a 50
ohms y nuevamente vemos que el distribuidor está muy cerca del comportamiento
esperado en frecuencias alejadas.
Obrigado pelas informações
ResponderBorrarDe nada
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