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Dipolo media onda

   

El dipolo de media onda es la estructura resonante más sencilla de la tecnología de antenas. Este tipo de antenas se utilizan como elemento principal en antenas de casi todas las formas y a veces se consideran antenas de referencia junto con un radiador isótropo no direccional.

La mayoría de los radiadores irradian con mayor intensidad en una dirección determinada que en cualquier otra. Los radiadores de este tipo se denominan anisótropos.

Una antena de media onda (también llamada antena dipolo, antena de Hertz, dipolo de Hertz, vibrador de media onda) consta de dos trozos de alambre o tubo, cada uno de los cuales tiene una longitud igual a ¼ de la longitud de onda de funcionamiento de la antena. Este tipo de antena es el elemento básico a partir del cual se construyen muchas antenas más complejas. Para un dipolo de media onda, la corriente que circula por él tiene un valor máximo en el centro y un valor mínimo en los bordes del dipolo. La tensión, por el contrario, es mínima en el centro del dipolo y máxima en sus bordes.

La energía puede suministrarse a una antena de este tipo conectando una línea de transmisión desde la etapa de salida del transmisor a los segmentos que forman la antena. Cuando se utiliza una línea de transmisión de dos hilos, por ejemplo, un cable coaxial, su núcleo central se conecta a un brazo y la trenza al otro. Como en este caso el punto de alimentación de la antena está situado en su centro (el punto de mínima tensión y máxima corriente), este tipo de alimentación se denomina alimentación central o alimentación de corriente. La elección del punto de alimentación de una antena dipolo es importante por el tipo de línea eléctrica utilizada.

Las ondas estacionarias de corriente y tensión se producen del mismo modo que en un circuito oscilante paralelo. A diferencia de un radiador isótropo con una ganancia de 1, una antena de media onda tiene una ganancia de aproximadamente 1,5, con la máxima radiación en la dirección perpendicular a su eje.

Diagrama de radiación en el plano horizontal
anchura del haz

Figura 2. Diagrama direccional de una antena de media onda Diagrama direccional de una antena dipolo de media onda

anchura del haz

Figura 2. Diagrama direccional de una antena de media onda Diagrama direccional de una antena dipolo de media onda

anchura del haz
nivel de los
lóbulos
laterales
nivel del
lóbulo
posterior

Figura 3. Diagrama direccional de la antena Yagi

anchura del haz
nivel de los
lóbulos
laterales
nivel del
lóbulo
posterior

Figura 3. Diagrama direccional de la antena Yagi

Figura 5. Diagrama de radiación de un dipolo vertical basado en los resultados de la modelización tridimensional.

Aparición de un dipolo de media onda
Animation: Die Entstehung eines Dipols aus einem Schwingkreis

Figura 4. Aparición de un dipolo de media onda

Un dipolo de media onda también surge de un circuito oscilante simple. Para simplificar, supongamos que las placas del condensador del circuito oscilante se inclinan gradualmente y se separan (Figura 4). En este caso, la capacitancia del condensador disminuye, pero sigue siendo un condensador. A medida que las placas del condensador se separan, las líneas de fuerza del campo eléctrico (que comienzan en una placa y terminan en la otra) deben cubrir cada vez más espacio. Se llega a un punto en el que el condensador deja de existir como tal, y las líneas de campo eléctrico se cierran ahora a través del espacio libre. El dipolo de media onda resultante se alimenta centralmente.

El dipolo se crea a partir de un circuito resonante simple.

   La imagen muestra un circuito resonante paralelo.

Imaginemos simplemente que las placas del condensador del circuito resonante se separan un poco.

El circuito resonante paralelo con las placas del condensador ligeramente abiertas.

Esto reduce la capacitancia, pero el condensador sigue siendo un condensador. Si las placas del condensador se separan más, las líneas de campo eléctrico tienen que recorrer una distancia cada vez mayor.

Las placas del condensador están ahora muy separadas.

El condensador ya no puede reconocerse como tal. Las líneas de campo del campo eléctrico pasan al espacio libre.

Se ha creado un dipolo con alimentación inductiva.

Se ha creado un dipolo de media onda alimentado a través de una línea de alimentación.

Esquema de un dipolo de media onda con línea de alimentación.

Figura 5. Diagrama de radiación de un dipolo vertical basado en los resultados de la modelización tridimensional.

Factor de acortamiento

Sin embargo, el cálculo de la longitud de un dipolo basado en la longitud de onda sólo se aplica a hilos infinitamente finos. En la práctica, los dipolos tienen el grosor real de un alambre. Además, los dipolos tienen un ancho de banda mayor a medida que aumenta el grosor del hilo. En este caso, se introduce un factor de acortamiento que depende del grosor del alambre:

v = l donde v es el factor de acortamiento del dipolo;
l es la longitud del dipolo
d es el diámetro del hilo.
(1)
l+d

La longitud del dipolo multiplicada por este factor de acortamiento da la longitud de onda de resonancia del dipolo.