EMISION DE
ONDAS EN UNA ANTENA
Una antena elemental no es más que un
conductor, con un extremo conectado a tierra, que permite
liberar en forma de ondas electromagnéticas una oscilación
eléctrica (figura 4). Mediante un generador de corriente
alterna (corriente variable con el tiempo) a una frecuencia
mayor de 100.000 veces por segundo, la antena es recorrida
durante un semiciclo por una corriente en sentido ascendente y
en sentido descendente durante el otro semiciclo. Este
movimiento que se repite a una frecuencia de varios cientos o
miles de kiiohercios hace vibrar la antena dando lugar a la
emisión de ondas.
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| Figura 4. Proceso que sigue una
antena en la emisión de
ondas electromagnéticas. |
En el
primer dibujo (figura 4a), el extremo superior de la antena es
positivo y el inferior, en contacto con tierra, es negativo.
Inmediatamente se produce una inversión en el sentido de la
corriente (figura 4b); el extremo superior pasa a ser negativo
mientras que el extremo de tierra es positivo. Nótese que este
cambio de polaridad se efectúa en un segundo más de 100.000
veces, lo cual da idea de la vibración o frecuencia que
proporciona una determinada fuente de señal. La antena
convierte la energía eléctrica, entregada por el transmisor,
en energía electromagnética que radia hacía el espacio a una
distancia que dependerá de la magnitud de la señal, de la
potencia proporcionada por la emisora y de las condiciones de
propagación.
El conjunto de dos cambios continuos de
polaridad da lugar a una vibración completa, lo que
representamos en la figura 4c, con la longitud de onda
-lambda-. Esta longitud de onda depende, naturalmente, de la
frecuencia de oscilación del generador, cuanto mayor sea la
frecuencia menor será la longitud de onda y, al revés, aumenta
la longitud de onda cuando la frecuencia es menor.
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Figura 5. Aspecto que presenta una
antena comercial de radiodifusión. Dada su altura es necesario sujetarla mediante tirantes (vientos) para evitar que se mueva cuando reciba rachas fuertes de aire. |
Entre la antena y tierra tiene lugar una circulación alternada de electrones. Para ver el mecanismo de propagación desde otro ángulo podemos imaginar que estamos sobre una antena del tipo que se conoce como dipolo, que recibe la señal procedente de un transmisor o emisora. En la figura 5 se representa el aspecto físico de una antena emisora. De la emisora salen dos conductores que van a cada uno de los extremos de los dos trozos de la antena dipolo.
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| Fig. 6. Emisión de ondas en una
antena dipolo observadas en una vista de sección horizontal. |
En un
instante determinado uno de los extremos de la antena es
positivo y el otro es negativo, ello supone que se establece
un campo eléctrico entre los dos conductores desde el positivo
hacia el negativo, tal como señalamos en la figura 6. Cuando
cambia la polaridad a la salida del emisor tiene lugar una
inversión de aquélla en las dos ramas de la antena con
relación al instante anterior, lo que supone que la línea de
fuerza exterior se separa en dos y se irradia hacia los dos
lados del dipolo que forma la antena.
Este proceso de
sucesivas inversiones de polaridad en cada mitad del dipolo
permite "despegar" de la antena sucesivas ondas que desde ésta
comienzan a extenderse hacia el espacio que las rodea y desde
allí, gracias a la elevada frecuencia del emisor y a la
potencia del mismo, llegan a alcanzar distancias muy
considerables.
Las antenas tipo dipolo se emplean con
preferencia en la transmisión de ondas de frecuencia muy
elevada, del orden de algunos megahercios, como es el caso de
la frecuencia modulada y de las señales de televisión. Para
transmitir señales de radio de frecuencias muy bajas es
suficiente emplear un tipo de antena equivalente a la mitad
del tipo anterior, es decir, conectar a tierra el generador de
alta frecuencia y dejar solamente uno de los trozos de la
antena que antes hacía de dipolo, de este modo nos queda la
denominada antena Marconi. Este tipo de antena reduce las
ondas radiadas a la mitad, ya que sólo se transmite a través
del aire una parte, las restantes van a parar a
tierra.
La longitud de onda de una antena responde a la
siguiente fórmula:
l = v / f
donde,
v es la velocidad de propagación de la luz, (300.000.000 m/s)
y f la frecuencia a que se propaga, medida en
hercios.
La longitud de onda no es necesario que sea
físicamente del valor calculado en la fórmula anterior, ya que
en la práctica sería muy difícil disponer de antenas emisoras
para ondas muy largas (éstas deberían tener algunos
kilómetros), por ello se emplean antenas del tipo Marconi para
longitudes 1/2 ó 1/4 de longitud de onda del valor
calculado.
Existen métodos que permiten acomodar las
longitudes físicas de las antenas emisoras con las longitudes
de onda a transmitir, que consisten en añadir a la antena
algún condensador o bobina en serie.
TRANSMISION DE ONDAS
ELECTROMAGNETICAS
Una onda electromagnética
procedente de una antena emisora se expande en todas
direcciones según un frente de propagación en forma de esfera;
en dos direcciones principalmente, una la terrestre, que
avanza sobre la superficie de la Tierra en dos direcciones y
otra, la espacial, que sigue el camino de las capas altas de
la atmósfera. En los dos apartados de la figura 7 se ilustra,
de forma resumida, los tipos de propagación mencionados y a
continuación veremos los diferentes casos que pueden darse en
la práctica.
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| Figura 7. Una antena emite
básicamente dos tipos de onda. a) espaciales y b) terrestres. |
Todas
las ondas tienen su razón de ser en cuanto a su forma de
propagación. Cuando la onda avanza sobre la superficie de la
Tierra (onda terrestre) encuentra continuamente obstáculos que
se oponen a su paso, árboles' edificios, montañas, etc. que
van restándole energía a medida que esta señal se aleja del
punto de origen. Si la frecuencia de propagación es muy grande
querrá decir que presenta un valor más bajo cuanto más lejos
se encuentra la emisora, cada vez será mayor la pérdida o
amortiguamiento de la señal debido al poder de absorción del
medio de propagación. Así, cuando las frecuencias de las ondas
son del orden de los megahercios, la distancia de propagación
se reduce a algunas decenas de kilómetros; es el caso, por
ejemplo, de la propagación de las señales de frecuencia
modulada y de televisión.
Otro posible camino de
propagación de las ondas es aquél que se dirige por encima de
la antena, en su vertical y con un determinado ángulo respecto
de ésta, que sea suficiente para que los frentes de onda no se
orienten hacia la superficie sino que tiendan a alejarse de
ella; son las ondas espacíales.
Continua
en Propaga3
Tomado de artículos varios en revistas especializadas, Internet y una traducción parcial del libro "Ser Radioaficionado" INTERNATIONAL AMATEUR RADIO STUDY GUIDE de Paul L. Rinaldo, (W4RI), editada por The American Radio Relay League (ARRL).