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Altura de la antena

Altura de la antena

La altura de una antena tiene un gran impacto en su rendimiento. Aspectos que incluyen impedancia de alimentación, diagrama de radiación, pérdidas de radiación, distancia de interferencia, reducción de la posibilidad de exposición a radiación de RF, etc.

En general, cuanto más alta sea la antena, mejor será su rendimiento, pero a veces hay algunos límites, ya que existe una ley de rendimientos decrecientes, pero a menudo esto está fuera del alcance de los usuarios de radioaficionados, pero a veces las emisoras querrán antenas particularmente altas para obtener la ventaja. cobertura requerida en VHF y UHF.

Las emisoras a menudo invierten en torres muy altas, especialmente para transmisiones de difusión VHF y UHF. La obtención de la mayor área de cobertura a menudo solo se puede lograr aumentando la altura de la antena.

Altura de la antena en HF

Debido a la longitud de onda de las señales en HF, las antenas tienden a montarse relativamente cerca de la tierra en términos de longitudes de onda eléctricas. Esto significa que el suelo interactúa con la antena, en particular con una antena horizontal, de diversas formas.

Dos factores principales entran en juego para las antenas de HF:

  • Ángulo de radiación: Para comunicaciones de larga distancia en HF, se encuentra que cuanto menor es el ángulo de radiación de la antena, mejor es. Muchas autoridades en el diseño e instalación de antenas recomiendan que la antena debe tener al menos media longitud de onda de alto. Esto puede ser relativamente fácil para las frecuencias, digamos, por encima de los 15 MHz, pero es menos probable que sea el caso para las frecuencias más bajas con longitudes de onda más largas.

    Es posible calcular la elevación del lóbulo más bajo de una antena horizontal sobre un suelo perfectamente conductor. Se puede determinar a partir de la siguiente fórmula:

    Dónde:
    θ = la onda o el ángulo de elevación del lóbulo
    h = altura de la antena sobre el suelo en longitudes de onda

    En resumen, cuanto más alta es la antena horizontal, más bajo es el lóbulo más bajo del patrón de radiación.

    Por supuesto, un problema importante es determinar exactamente dónde está el suelo. Como el suelo no es una superficie perfectamente conductora, la onda de señal puede penetrar el suelo en cierto grado, dependiendo del tipo de suelo y su conductividad. Puede ser que la antena considere que la tierra eléctrica real está muy por debajo del nivel físico de la tierra. Existe un grado de incertidumbre, ya que es difícil predecir exactamente cómo funcionarán las cosas, y pueden variar de un día a otro dependiendo del nivel de agua en el suelo en ese momento.

  • Pérdidas por radiación: Se encuentra que si una antena horizontal se acerca al suelo, entonces las pérdidas debidas al propio suelo se vuelven más importantes y, a alturas muy bajas, pueden ser el factor principal que determina el rendimiento de la antena. Por ejemplo, para una señal a 2 MHz, la longitud de onda es de unos 150 metros. Un radioaficionado típico puede tener problemas para conseguir una antena horizontal para estas frecuencias de hasta 3 o 4 metros en ocasiones. A estas alturas en relación con una longitud de onda, es más probable que las pérdidas de tierra sean el factor dominante. Se ha calculado que una antena dipolo horizontal de 7MHz a una altura de alrededor de 5 metros solo tendrá una eficiencia del 50%: la mitad de la potencia disponible se perderá como pérdidas de tierra.

Como regla general, a menudo se dice que duplicar la altura de una antena dará un aumento de 6 dB en la ganancia. Aunque esto dependerá de la situación real y de una serie de advertencias, etc., los estudios han demostrado que generalmente no está demasiado lejos de la verdad. En el peor de los casos, da una muy buena idea de la importancia de elevar la altura de una antena.

Altura de la antena para VHF y UHF

En VHF y UHF, la propagación de radio tiende a ser más visual, aunque no siempre.

Una de las principales ventajas de aumentar la altura de una antena es que eleva la antena por encima de los elementos que podrían obstruirla. Las casas de árboles y similares absorberán señales de radio, especialmente en VHF y UHF.

Para las bandas de VHF y UHF normalmente no es difícil erigir la antena de modo que esté bien por encima del suelo y, por lo tanto, el efecto principal de un suelo cercano será menos relevante.

Al levantar inicialmente la antena, se elevará por encima de objetos como casas, árboles, etc. que servirán para enmascarar o proteger la antena en términos de señales de radio. Elevar la antena por encima de estas obstrucciones mejorará considerablemente el rendimiento de la antena.

Una ventaja adicional en VHF y UHF es que cuanto más alta sea la antena, más distante será el horizonte de radio. A menudo, para la radiodifusión VHF / UHF, el horizonte de radio a menudo se considera 4/3 del horizonte visible como resultado del efecto de flexión causado por los cambios del índice de refracción cerca del suelo. Al levantar la antena, esto aumentará considerablemente y, por lo tanto, ampliará el alcance de la transmisión.

Sin embargo, la ganancia de altura debe equilibrarse con la pérdida del alimentador. En VHF y más aún en UHF, las pérdidas en el alimentador se vuelven considerables y, en algunos casos, pueden ser mayores que la ganancia resultante del aumento de altura. Es necesario hacer un juicio sobre esto y obtener el mejor equilibrio entre la ganancia por una mayor altura y una mayor pérdida por una mayor longitud del alimentador.

Obviamente, usar el mejor alimentador posible marcará la diferencia en esto.

Interferencia y altura de la antena

Por su propia naturaleza, las antenas que son más altas tienden a alejarse de otros elementos electrónicos y eléctricos a una distancia mayor.

Esto tiene dos efectos. Una es que como receptor conectado a la antena está más alejado de cualquier fuente de interferencia en o cerca del suelo. La segunda es que la señal transmitida desde la antena estará más lejos de cualquier lugar donde la interferencia de la señal transmitida pueda causar un problema.

Altura de la antena y exposición a RF

Existe una creciente conciencia de la exposición a RF. Donde los transmisores puedan transportar niveles relativamente altos de potencia de RF radiada, esto debe mantenerse lo más lejos posible de las áreas donde la gente frecuenta.

Tener la antena en un nivel alto por su propia naturaleza mantendrá la RF alejada de las personas y reducirá la posibilidad de que la gente entre en áreas donde la RF está en un nivel alto.

Con cualquier antena, ya sea para HF, VHF o UHF, etc., los mástiles altos obviamente añaden un costo considerable a cualquier instalación de antena. También crean un impacto visual mucho mayor y pueden estar sujetos a las leyes de planificación locales. Al determinar la altura de una antena, es necesario equilibrar muchos factores. La altura proporciona ganancia, pero a costa del impacto visual, el costo adicional del mástil más alto, posiblemente una mayor pérdida del alimentador y otros factores.

En general, colocar un sistema de antena más alto en el aire mejora sus capacidades de comunicación y también reduce las posibilidades de exposición a RF e interferencia electromagnética.

Ver el vídeo: Pintando una antena a 70 metros de altura en Montevideo (Octubre 2020).