Antena dipolo de media onda es una de las antenas más sencillas y efectivas en el mundo de las telecomunicaciones. Consiste en dos conductores rectos, alineados y alimentados desde el centro, con una longitud total equivalente a la mitad de la longitud de onda de la frecuencia de operación. Cada brazo del dipolo mide aproximadamente un cuarto de la longitud de onda, lo que permite una radiación eficiente en un patrón de radiación bidimensional en forma de «8».
El dipolo de media onda es especialmente atractivo para aplicaciones de radio y televisión debido a su impedancia característica de aproximadamente 73 ohmios en espacio libre, lo cual es muy cercano a los 75 ohmios. Esta similitud hace que el dipolo sea ideal para usar con cables coaxiales de 75 ohmios, un estándar en la industria.
Preguntas Clave para el Diseño
¿Cuál es la frecuencia de operación: Antena dipolo de media onda?
La frecuencia de operación es el primer aspecto que debes determinar. La longitud del dipolo depende directamente de esta frecuencia, y se puede calcular utilizando la fórmula:
L (en metros) = 150 / Frecuencia (en MHz). Esta fórmula proporciona la longitud total del dipolo, y cada uno de sus brazos debe tener la mitad de esta longitud.
¿Qué material y diámetro del conductor utilizarás?
La elección del material y el diámetro del conductor es crucial. El cobre y el aluminio son opciones populares debido a su alta conductividad. Además, un conductor de mayor diámetro puede ofrecer un mayor ancho de banda y un mejor manejo de potencia, aunque también incrementa la capacidad parásita.
Diseñar un dipolo de media onda requiere una comprensión clara de estos aspectos fundamentales. Al enfocarte en la frecuencia de operación y la selección adecuada del material y diámetro del conductor, puedes crear una antena eficiente y bien adaptada a tus necesidades. Este conocimiento es esencial para maximizar el rendimiento de la antena y garantizar una transmisión y recepción de señales de alta calidad.
Longitud de Onda y Longitud Física de la Antena
La longitud de onda para frecuencias específicas varía; por ejemplo, para 170 MHz, la longitud de onda es de aproximadamente 1,76 metros, mientras que para 470 MHz es de aproximadamente 0,64 metros. Si adquirimos antenas diseñadas para estas frecuencias, veremos que su longitud es aproximadamente la mitad de la longitud de onda calculada.
¿Por Qué Solo la Mitad de la Longitud de Onda?
Una onda completa está formada por una media onda positiva y una media onda negativa que se alternan en el conductor de la antena. En una antena que tiene la mitad de la longitud de onda, la media onda positiva alcanza el máximo de corriente en el centro y el mínimo en los extremos. Luego, la media onda negativa sigue el mismo patrón, comenzando y terminando con corrientes mínimas en los extremos.
Impedancia en la Antena
La longitud de media onda es suficiente para permitir que las medias ondas positivas y negativas se acomoden en el mismo hilo. En el centro de la antena, se encuentra la máxima corriente y un valor de impedancia que oscila entre 60 y 80 ohmios. A medida que nos alejamos del centro hacia los extremos de la antena, la impedancia aumenta significativamente, alcanzando valores de 5.0 a 6.0 ohmios en los extremos donde la corriente es mínima.
El Factor «K» en la Construcción de Antenas
Cuando diseñamos una antena, es importante tener en cuenta que su longitud física no siempre coincide con la longitud de onda de la frecuencia que deseamos sintonizar. Esto se debe a varios factores, como la capacidad parásita y la inductancia del conductor utilizado. El factor «K» es un valor clave que nos ayuda a ajustar correctamente la longitud de la antena para que resuene en la frecuencia deseada.
¿Qué es el Factor «K»?
Una antena está compuesta por un conductor que actúa como una inductancia. Dado que este conductor se encuentra a cierta distancia del suelo, adquiere una capacidad parásita, cuyo valor depende tanto de la longitud del conductor como de su diámetro. Cuanto más largo y grueso es el conductor, mayor será su capacidad parásita.
Para que la Antena dipolo de media onda funcione correctamente en una frecuencia específica, es necesario reducir su inductancia. Esto se logra acortando la longitud del conductor. Aquí es donde entra en juego el factor «K». Este valor se obtiene dividiendo la longitud física del conductor (en milímetros) por su diámetro (también en milímetros). Con este número, podemos buscar en la tabla correspondiente el factor «K» adecuado.
| L mm/D mm | Factor K |
|---|---|
| 10 | 0,925 |
| 15 | 0,935 |
| 20 | 0,940 |
| 25 | 0,945 |
| 30 | 0,950 |
| 35 | 0,953 |
| 40 | 0,956 |
| 45 | 0,959 |
| 50 | 0,961 |
| 60 | 0,965 |
| 70 | 0,966 |
| 80 | 0,967 |
| 90 | 0,968 |
| 100 | 0,969 |
| 150 | 0,970 |
| 200 | 0,967 |
| 300 | 0,968 |
| 400 | 0,969 |
| 500 | 0,970 |
| 600 | 0,971 |
| 700 | 0,972 |
| 800 | 0,973 |
| 900 | 0.975 |
| 1000 | 0.977 |
| 1200 | 0.978 |
| 1500 | 0.979 |
Ejemplo de Cálculo del Factor «K»
Supongamos que construimos una antena de 1,5 metros utilizando un tubo de aluminio con un diámetro de 6 milímetros. Para calcular el factor «K», seguimos estos pasos:
- Convertimos la longitud a milímetros: 1,5 metros x 1.000 = 1.500 mm.
- Dividimos la longitud por el diámetro del tubo: 1.500 mm / 6 mm = 250 (relación L/d).
Con el valor de 250, buscamos en la tabla y encontramos que los valores más cercanos son 200 y 300, cuyos factores «K» son 0,967 y 0,968, respectivamente. Multiplicando la longitud de la antena por estos factores, obtenemos:
- 1,5 m x 0,967 = 1,450 metros
- 1,5 m x 0,968 = 1,452 metros
La longitud final de la antena será aproximadamente 1,45 metros.
Consideraciones Prácticas
Es recomendable utilizar un valor estándar de factor «K» de 0,95 para facilitar el cálculo. Aunque esto puede dar como resultado una antena ligeramente más larga de lo necesario, es más fácil acortar una antena que intentar alargarla una vez construida.
Además, debemos recordar que la longitud física de una antena suele ser menor que su longitud de onda teórica debido a factores como el diámetro del conductor, la distancia al suelo, la presencia de objetos cercanos, y los aisladores en los extremos, que aumentan la capacidad parásita.
Conclusión
Al construir una antena, nunca cortemos el conductor a la longitud exacta de la longitud de onda teórica. Siempre es mejor dejar un margen extra, ya que esto nos permitirá realizar ajustes y asegurar un montaje adecuado. El factor «K» es una herramienta esencial para lograr una sintonización precisa y un rendimiento óptimo de la antena.
Fórmulas Básicas para Calcular la Longitud de Media Onda
Existen varias fórmulas sencillas que puedes utilizar para calcular la longitud de media onda de una antena, dependiendo de la unidad de frecuencia:
- Longitud en metros = 142.500.000 / Hertz
- Longitud en metros = 142.500 / Kilohertz
- Longitud en metros = 142.5 / Megahertz
- Longitud en centímetros = 142.500 / Megahertz
Estas fórmulas te proporcionarán la longitud necesaria para que tu antena resuene correctamente a la frecuencia deseada, asegurando un rendimiento óptimo.
Cálculo de la Frecuencia de una Antena
Si ya conoces la longitud de la antena, puedes usar las siguientes fórmulas para determinar la frecuencia para la cual está optimizada:
- Hertz = 142.500.000 / Longitud en metros
- Kilohertz = 142.500 / Longitud en metros
- Megahertz = 142.5/ Longitud en metros
- Megahertz = 142.500 / Longitud en centímetros
Estas ecuaciones son esenciales para ajustar la antena a la frecuencia exacta que deseas captar o transmitir.
Ejemplo de Cálculo: Antena dipolo de media onda para 540 MHz
Para ilustrar cómo se aplica este cálculo, consideremos una antena de media onda diseñada para operar a 540 MHz. Utilizando la fórmula correspondiente:
- Longitud en metros = 142.5 / 540 = 0.264 metros (aproximadamente 26,4 cm).
Este resultado nos indica que la longitud de media onda de una antena ajustada para 540 MHz debería ser de aproximadamente 26,4 cm. Este valor es crucial para garantizar que la antena funcione de manera eficiente a la frecuencia especificada.