RADIOCOMUNICACIONES. ANTENAS Y LÍNEAS DE TRANSMISIÓN.

Las líneas de transmisión son líneas de alimentación cuya misión principal es transportar la señal desde el transmisor a la antena.

Como una característica principal para la transmisión de la onda electromagnética es la formación de ondas estacionarias, es imprescindible que a lo largo de la línea de transmisión no se produzcan ondas estacionarias para que así llegue toda la energía a la antena y la transmisión sea máxima.

Impedancia característica de la línea.

Las líneas están construidas por norma general de dos cables eléctricos. Por efecto de la alta frecuencia, se forman capacidades e inductancias en dichos cables. Esto da lugar a que el cable de la línea tenga su propia impedancia, valor independiente de la longitud del cable.

La fórmula que indica la impedancia de la línea viene dada por:

Siendo Zo, la impedancia característica; L la inductancia en Henrios y C la capacidad en Faradios. L y C vienen designados por unidades de longitud.

Existen dos tipos de líneas de transmisión:

• Bifilar abierta: Está formada por dos conductores paralelos entre sí y simétricos.
• Línea coaxial: Construido por un conductor interno y otro externo que protege al interior mediante un recubrimiento de malla metálica.

El valor de la Zo de la línea Bifilar es:

Y para el cable coaxial:

Distintos sistemas de líneas.

Las líneas para no introducir pérdidas, deben de ser de baja impedancia.

Uno de los extremos se conecta al transmisor y el otro a la antena. Si se emplea este sistema para la conexión a una antena Hertz, la longitud puede ser cualquier múltiplo de 1/4 de onda.

El inconveniente de este tipo de líneas es que deben de tener una longitud determinada, longitud acondicionada a la longitud de onda a transmitir. Pero existe una solución al problema al utilizar líneas de transmisión finitas. Estas líneas tienen una impedancia que coincide con la impedancia de la antena que se van a alimentar.

Así, de esta manera, la línea de transmisión finita con una impedancia de carga a su extremo, se comportará como una línea de transmisión infinita, consiguiendo que no se reproduzcan ondas estacionarias en su interior.

Conexión de la línea a la antena.

Dicha conexión se puede realizar empleando líneas resonantes y no resonantes. Un método consiste en conectar en el centro de una antena tipo Hertz la línea resonante. Este método se llama alimentación en el centro o alimentación de baja impedancia.

Adaptación de la antena, la línea y el transmisor.

De acuerdo al teorema de la máxima transferencia de energía, es necesario adaptar las impedancias para que se produzca la mejor transferencia energética. Si una antena es corta, se conecta una inductancia en serie para aumentar la inductancia total (alargarla eléctricamente). Si fuese muy larga, se podría poner un condensador en serie.

Pero otro de los aspectos que hay que tener en cuenta con la longitud de la antena y la longitud eléctrica de la misma. Como no es fácil dicha coincidencia se ajusta mediante elementos. Por ejemplo, si una antena es corta para transmitir una cierta frecuencia, se conecta una inductancia en serie para aumentar la inductancia total. Con ello se reduce la frecuencia de resonancia de la antena. El resultado es similar a como si se alargara.

Pero si fuese muy larga la antena, se podría poner un condensador en serie, por ejemplo.

Ajustar elementos a la carga es una técnica para poder transmitir con la misma antena diferentes frecuencias.

Tipos de antenas

Las antenas se agrupan en torno al rango de frecuencias con el que van a trabajar y sus características mecánicas.

Antenas para aparatos portátiles.

Se incluyen antenas para aparatos móviles como teléfonos, radios, telemandos, etc. Suelen trabajar en VHF o UHF y utiliza la antena de 1/4 de onda que permite lograr reducidas dimensiones de la misma.

Por ejemplo, si se trabaja con una frecuencia de 432MHz, la longitud de la antena no será mayor de 17,5 cm. Para una frecuencia de 144 MHz medirá 52 cm.

Pero si la frecuencia se reduce, la longitud de la antena aumenta por lo que ya no vale para dispositivos móviles.

Pero hoy en día no vemos que las antenas sean muy largas. Eso se debe a que se encuentran varias soluciones entre las que está reducir la longitud de la antena para que eléctricamente presente la longitud correspondiente a la frecuencia de trabajo. Como hemos hablado en el punto anterior, se suelen colocar dispositivos resonantes como bobinas o condensadores para compensar.

Antenas para estaciones móviles.

Se utilizan para antenas de 1/4 de onda. Suelen instalarse en vehículos emisores como el de prensa. Ya no tiene el inconveniente de ser grande porque el vehículo puede soportarlo. Por tanto este tipo de antenas suelen estar construidas respetando la longitud de 1/4 de onda.

Antenas para estaciones fijas.

En este caso la longitud de la antena ya no resulta tan crítica. Las antenas para estas estaciones suelen ser omnidireccionales. Existen varias clasificaciones para las antenas fijas.

• Antenas colineales: Omnidireccional, compuesta de varios tramos, polarizada verticalmente.
• Antena Coaxial: Polarizada verticalmente con ángulo de irradiación reducido.
• Antena con plano de tierra (Ground Plane): Varilla de $1/4$ de onda con cuatro varillas horizontales.

• Antena cuádruple-cúbica: Dos cuadros de 1/4 de onda. Es direccional y ofrece gran ganancia.

• El dipolo: Basada en la de Hertz, alimentada por el centro. Común en recepción de TV con elementos parásitos (directores y reflectores).

Microvoltios por metro.

Para conocer la intensidad de la señal se recurre al medidor de campo. Este aparato mide la intensidad en función de la cantidad de microvoltios de RF que se presentará a lo largo de un alambre que mida exactamente un metro.