LB Cebik, W4RNL (SK)<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n A veces, basta con un par de preguntas consecutivas sobre la misma antena para despertar mi inter\u00e9s. La antena colineal rizada es una de esas antenas. Todo el mundo las ha visto instaladas en coches, camiones y todoterrenos, pero, al parecer, no todo el mundo est\u00e1 familiarizado con su funcionamiento.<\/p>\n\n\n\n La figura 1<\/strong> muestra un esquema de una antena colineal rizada t\u00edpica. La secci\u00f3n superior tiene una longitud de onda de aproximadamente 5\/8. La secci\u00f3n inferior puede ser un monopolo de 1\/4 o 5\/8 de longitud de onda (con o sin radiales en las implementaciones comerciales) o incluso un dipolo de 1\/2 de longitud de onda. Algunas personas han cre\u00eddo (sin mirar) que la bobina crea una antena de 2 bandas. Sin embargo, la bobina es en realidad un m\u00e9todo para poner en fase las secciones superior e inferior, en parte, compensando la reactancia capacitiva pesada de la secci\u00f3n superior de 5\/8 de longitud de onda y en parte separando las dos secciones para aumentar la ganancia.<\/p>\n\n\n\n La belleza de las versiones comerciales de la antena es que podemos fabricar las dos secciones verticales y la bobina de \u00abajuste de fase\u00bb a partir de una sola pieza de acero inoxidable u otro material adecuado para antenas. Al quitar los conectores mec\u00e1nicos a lo largo de la antena, aumentamos la durabilidad de esta. Sobrevivir\u00e1 a casi todo\u2026<\/p>\n\n\n\n Habiendo dicho qu\u00e9 es la antena y habiendo dado la esencia de c\u00f3mo funciona, supongo que podr\u00eda detenerme aqu\u00ed. Si hubiera recibido solo una pregunta sobre la antena podr\u00eda haber dejado el comentario en este punto. Pero m\u00faltiples preguntas me hicieron preguntarme.<\/p>\n\n\n\n 1. \u00bfPor qu\u00e9 usamos estas antenas cuando podemos hacer monopolos compactos?<\/p>\n\n\n\n 2. \u00bfQu\u00e9 principios de arreglos colineales est\u00e1n involucrados en estas antenas?<\/p>\n\n\n\n 3. \u00bfPuedo modelarlas adecuadamente, al menos lo suficientemente adecuadamente como para mostrar de manera confiable las tendencias generales de rendimiento? Esas son suficientes preguntas para llenar un art\u00edculo.<\/p>\n\n\n\n Las antenas verticales est\u00e1ndar<\/strong><\/p>\n\n\n\n Las antenas est\u00e1ndar que utilizan los radioaficionados para trabajos m\u00f3viles son el monopolo de 1\/4 de longitud de onda y el monopolo de 5\/8 de longitud de onda, ambas con radiales, junto con variaciones de la dipolo de 1\/2 de longitud de onda. <\/p>\n\n\n\n La figura 2<\/strong> muestra sus tama\u00f1os relativos.<\/p>\n\n\n\n Algunos de los monopolos son versiones con montaje magn\u00e9tico que utilizan la superficie del veh\u00edculo en lugar de un sistema radial. No obstante, las antenas de cada tipo (independientemente de la publicidad) tienden a funcionar de manera similar, con tolerancias por la calidad de la construcci\u00f3n, etc. y, por lo tanto, las p\u00e9rdidas en el ensamblaje.<\/p>\n\n\n\n Para responder a nuestra primera pregunta de por qu\u00e9 podr\u00edamos de utilizar un arreglo colineal vertical, exploremos las caracter\u00edsticas operativas de las antenas est\u00e1ndar. Utilizaremos algunas caracter\u00edsticas comunes para todas las antenas que se explorar\u00e1n. El material ser\u00e1 aluminio de 1\/8\u2033 (0,125\u2033) de di\u00e1metro. La frecuencia operativa ser\u00e1 por ejemplo 435 MHz, el centro de la banda de 70 cm. La frecuencia operativa muestra por qu\u00e9 el uso de aluminio es inocuo; es decir, cubre pr\u00e1cticamente todos los materiales que podr\u00edamos usar. El di\u00e1metro es lo suficientemente ancho como para reducir las diferencias entre los materiales, desde plata hasta acero inoxidable, a un nivel insignificante. <\/p>\n\n\n\n Adem\u00e1s, la banda de 70 cm es lo suficientemente ancha como para que las curvas de ROE que cubran toda la banda de 420 a 450 MHz nos brinden un punto de referencia \u00fatil.<\/p>\n\n\n\n Para cada antena, presentar\u00e9 una tabla de dimensiones, incluyendo la longitud de las secciones verticales y la longitud de los radiales, si se utilizan. La tabla tambi\u00e9n incluir\u00e1 datos de rendimiento, incluyendo un \u00e1ngulo de despegue. La altura de la base de cada antena ser\u00e1 de 60\u2033 (2,21 longitudes de onda) por encima del suelo para simular un montaje de cami\u00f3n peque\u00f1o o SUV. Explicar\u00e9 cualquier entrada especial en la tabla a medida que aparezca. Dado que las cifras se basan en modelos NEC-4 de las antenas, tambi\u00e9n proporciono la puntuaci\u00f3n de la Prueba de Ganancia Promedio (AGT) para el modelo con el fin de establecer su fiabilidad. Curiosamente, cada uno de nuestros modelos tendr\u00e1 una puntuaci\u00f3n justo por debajo de 1,0, por lo que el valor absoluto del factor de correcci\u00f3n de ganancia (dado como d\u00e9ficit de ganancia) se puede a\u00f1adir a la ganancia informada. La cantidad es en todos los casos demasiado peque\u00f1a para ser medida en rango, y mucho menos detectada en funcionamiento.<\/p>\n\n\n\n Despu\u00e9s de las tablas, se incluyen algunos gr\u00e1ficos. Un conjunto incluir\u00e1 gr\u00e1ficos de elevaci\u00f3n y acimut para las antenas situadas por encima del suelo promedio. La mayor\u00eda de los patrones de acimut, aunque no todos, ser\u00e1n c\u00edrculos aburridos. Al menos inicialmente, nos interesar\u00e1n principalmente los patrones de elevaci\u00f3n, especialmente porque tienen relaci\u00f3n con nuestra primera pregunta. Tambi\u00e9n registraremos la curva de ROE de la banda de 70 cm para cada antena, ya que la mayor\u00eda de estas antenas se utilizan en la parte m\u00e1s ancha de la banda dedicada al servicio de FM.<\/p>\n\n\n\n El monopolo de 1\/4 de longitud de onda<\/em><\/strong> : nuestro modelo monopolo de 1\/4 de longitud de onda es el modelo de referencia debido a su naturaleza familiar y a su uso casi universal. Todos hemos aprendido a fabricar una antena de este tipo con tan solo un conector coaxial y algunos trozos de cableado dom\u00e9stico.<\/p>\n\n\n\n El monopolo de un cuarto de longitud de onda tiene un l\u00f3bulo principal bajo, pero coloca la mayor parte de su energ\u00eda en l\u00f3bulos mucho m\u00e1s altos y relativamente in\u00fatiles. El patr\u00f3n de elevaci\u00f3n de la Figura 3<\/strong> muestra esta propiedad claramente. La curva de ROE de 25 ohmios de la Figura 4<\/strong> nos indica que, con una secci\u00f3n o sistema de adaptaci\u00f3n simple, podemos cubrir pr\u00e1cticamente toda la banda de 70 cm con una ROE inferior a 2:1. Podemos inclinar los radiales para elevar la impedancia a cerca de 50 ohmios para adaptarla directamente a nuestra l\u00ednea de alimentaci\u00f3n coaxial.<\/p>\n\n\n\n El monopolo de 5\/8 de longitud de onda<\/em><\/strong> : la popularidad del monopolo de 5\/8 de longitud de onda surgi\u00f3 inicialmente de la publicidad exagerada de una mejora de 3 dB basada en las capacidades te\u00f3ricas de la antena. Desafortunadamente, sobre cualquier tipo de terreno real, la antena no alcanza su potencial te\u00f3rico. Esto se hace evidente tanto en los datos tabulares como en los gr\u00e1ficos. En el uso m\u00f3vil urbano, el monopolo de 5\/8 de longitud de onda a veces muestra superioridad sobre su primo peque\u00f1o porque la regi\u00f3n de corriente m\u00e1xima es m\u00e1s alta y puede estar por encima del nivel de los veh\u00edculos circundantes.\u200b<\/strong><\/p>\n\n\n\n Como se muestra en la Fig. 5<\/strong> , la estructura de l\u00f3bulos del monopolo de 5\/8 de longitud de onda es s\u00f3lo ligeramente diferente de la estructura de l\u00f3bulos correspondiente del monopolo de 1\/4 de longitud de onda. Una cantidad considerable de energ\u00eda se dirige hacia arriba en \u00e1ngulos que van m\u00e1s all\u00e1 de la utilidad para la mayor\u00eda de los prop\u00f3sitos m\u00f3viles de VHF y UHF. La curva SWR de la Fig. 6<\/strong> utiliz\u00f3 una carga inductiva simple para compensar la alta reactancia capacitiva. La curva SWR de 75 ohmios resultante resulta ser tan amplia como la curva de 25 ohmios correspondiente para el monopolo corto.<\/p>\n\n\n\n El dipolo de media longitud de onda<\/em><\/strong> : a pesar de las complejidades que implica alimentar un dipolo vertical para uso m\u00f3vil o port\u00e1til, sigue siendo un tipo de antena est\u00e1ndar y requiere cobertura con nuestros monopolos. Por lo tanto, lo incluiremos como referencia. Por supuesto, no utiliza un sistema radial.<\/p>\n\n\n\n \u200b<\/strong><\/p>\n\n\n\n El dipolo muestra una peque\u00f1a mejora con respecto a los monopolos, pero probablemente insuficiente para justificar cualquier esfuerzo especial requerido para el punto de alimentaci\u00f3n y el cable para evitar la aparici\u00f3n de corrientes de modo com\u00fan. Como muestra el patr\u00f3n de elevaci\u00f3n en la Fig. 7<\/strong> , los l\u00f3bulos superiores son un poco m\u00e1s d\u00e9biles que los de los monopolos, pero a\u00fan est\u00e1n llenos de energ\u00eda en gran parte desperdiciada. Una clara ventaja del dipolo aparece en la Fig. 8.<\/strong> La curva de ROE de 75 ohmios muestra una ROE m\u00e1xima en los bordes de la banda de aproximadamente 1,5:1.<\/p>\n\n\n\n El resumen de nuestro breve repaso de los tipos de antenas est\u00e1ndar es el siguiente: todas ellas desperdician energ\u00eda en \u00e1ngulos de elevaci\u00f3n elevados. Si pudi\u00e9ramos recuperar parte de esa energ\u00eda y redirigirla en un \u00e1ngulo de elevaci\u00f3n bajo, podr\u00edamos mejorar el rendimiento de nuestras antenas verticales, ya sea en servicio m\u00f3vil o no. Y ah\u00ed es donde entra en escena el sistema colineal.<\/em><\/strong><\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n La matriz colineal tradicional<\/strong><\/p>\n\n\n\n En el cap\u00edtulo 8 de la edici\u00f3n actual (19.\u00aa) de The ARRL Antenna Book<\/em> (p\u00e1ginas 8-35 a 8-39), escrito por Rudy Severns, N6LF, se incluye informaci\u00f3n b\u00e1sica sobre el arreglo colineal. El lugar original para el arreglo colineal era la regi\u00f3n de alta frecuencia (HF), donde se pod\u00edan unir varios cables horizontales de media longitud de onda, de extremo a extremo. La clave para obtener ganancia es hacerlos funcionar en fase, y el v\u00ednculo natural entre las secciones era el trozo cortocircuitado de un cuarto de longitud de onda o la secci\u00f3n de desfase.<\/p>\n\n\n\n La adaptaci\u00f3n a las aplicaciones verticales de VHF en la d\u00e9cada de 1960 fue inicialmente simplista. Los cables horizontales se alimentaban por el centro. Si cort\u00e1bamos el conjunto por la mitad y lo coloc\u00e1bamos en posici\u00f3n vertical (con ayuda para evitar que el conjunto de cables se combara), podr\u00edamos obtener ganancia. Desafortunadamente, como aprend\u00ed al copiar el dise\u00f1o de una revista en la d\u00e9cada de 1970, la llamada secci\u00f3n de desfase no era una cuesti\u00f3n sencilla en absoluto, ya que la mayor parte de mi radiaci\u00f3n se dirig\u00eda hacia el cielo y mi confiable monopolo de cable dom\u00e9stico superaba regularmente al rudimentario conjunto colineal.<\/p>\n\n\n\n La figura 9<\/strong> muestra dos tipos diferentes de dise\u00f1os que podr\u00edamos denominar fundamentales. El dise\u00f1o est\u00e1ndar utiliza un monopolo de longitud de onda \u03bd coronado por una secci\u00f3n de longitud de onda 1\/2. El monopolo requiere radiales de longitud est\u00e1ndar. Sin embargo, la secci\u00f3n de fase es quiz\u00e1s la caracter\u00edstica m\u00e1s sorprendente. Es demasiado ancha desde el cable superior al cable inferior para verla como un trozo de l\u00ednea de transmisi\u00f3n, aunque la dimensi\u00f3n horizontal es de aproximadamente \u03bd longitud de onda. Su ancho vertical contribuye a la radiaci\u00f3n, y las secciones horizontales de la secci\u00f3n en forma de bandera tambi\u00e9n influyen en el patr\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n El espaciado entre las secciones inferior y superior es necesario para obtener la m\u00e1xima ganancia en el l\u00f3bulo de elevaci\u00f3n m\u00e1s bajo del patr\u00f3n.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n El dise\u00f1o alternativo se basa en el hecho de que podemos alimentar un dipolo (del cual el monopolo con un conjunto de radiales es una variaci\u00f3n) en cualquier punto a lo largo de la longitud del dipolo como una antena alimentada descentrada. Por lo tanto, podemos reducir las longitudes radiales hasta el punto en que solo la base de montaje sea suficiente para ese servicio. Las dimensiones restantes cambiar\u00e1n para obtener tanto el patr\u00f3n deseado como la impedancia del punto de alimentaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n En el uso vertical, entonces, el conjunto colineal tiene propiedades adicionales adem\u00e1s de contribuir a la ganancia lateral. El \u00e1ngulo de elevaci\u00f3n y la impedancia del punto de alimentaci\u00f3n tambi\u00e9n son cuestiones de inter\u00e9s, ya que normalmente operamos estas antenas con cable coaxial y sin sintonizador de antena. La combinaci\u00f3n de funciones, centradas en la secci\u00f3n de fase del conjunto, produce un patr\u00f3n de distribuci\u00f3n de corriente bastante diferente de los patrones idealizados que a veces vemos en los textos.<\/p>\n\n\n\n La figura 9A<\/strong> muestra la distribuci\u00f3n de la magnitud de la corriente en los dos dise\u00f1os de variantes que examinaremos individualmente. Idealmente, podr\u00edamos esperar que la curva de magnitud de la corriente en la parte vertical de la secci\u00f3n de fase sea sim\u00e9trica, con corrientes descendentes a lo largo de los cables horizontales. En la realidad, aparece un patr\u00f3n muy distinto, de modo que todo el sistema carece de equilibrio. Incluso la mitad superior de la longitud de onda no tiene su pico en el centro, sino en alg\u00fan lugar por encima de ese punto. Estos patrones son t\u00edpicos de las secciones de fase en conjuntos verticales, y hemos visto patrones similares en varios dise\u00f1os de polos en J. (V\u00e9ase \u00abAlgunos polos en J que he conocido\u00bb, Partes 1-4, ..\/vhf\/jp1.html<\/a> .)<\/p>\n\n\n\n Los dos dise\u00f1os esbozados en los gr\u00e1ficos son s\u00f3lo dos de los muchos dise\u00f1os posibles para un arreglo vertical colineal de longitud de onda fundamental de 1\/2 sobre 1\/4. Mi inter\u00e9s en ellos surge de mi deseo de saber si uno puede modelar adecuadamente un arreglo colineal. En forma de secci\u00f3n de fase de bandera, son quiz\u00e1s los m\u00e1s simples de modelar y entre los m\u00e1s tediosos de ajustar en el camino hacia la optimizaci\u00f3n del patr\u00f3n. Ambos dise\u00f1os est\u00e1n orientados hacia una impedancia de punto de alimentaci\u00f3n de 100 ohmios, con la idea de utilizar una secci\u00f3n de adaptaci\u00f3n de 70-75 ohmios de un cuarto de longitud de onda en el camino hacia una l\u00ednea de alimentaci\u00f3n principal de 50 ohmios. En cada tabla de dimensiones, encontraremos 3 longitudes verticales, como se designa en la Fig. 9.<\/strong> Adem\u00e1s, anotaremos la longitud horizontal de la bandera de fase.<\/p>\n\n\n\n El dise\u00f1o est\u00e1ndar de la matriz colineal de \u00abbandera\u00bb de 1\/2 sobre 1\/4<\/em><\/strong> :<\/strong> Podr\u00edamos construir f\u00e1cilmente el dise\u00f1o est\u00e1ndar a partir de una varilla de 1\/8\u2033 de longitud de 35,4\u2033, suponiendo que podemos hacer curvas buenas y cerradas y que nuestro dise\u00f1o modelado se traduce en una antena f\u00edsica que tiene las mismas dimensiones. Una ventaja que tienen los fabricantes comerciales es que pueden utilizar muchos prototipos en el camino hacia la fabricaci\u00f3n final en f\u00e1brica. El constructor aficionado promedio debe encontrar usos alternativos para las versiones de 1 cable fallidas si no quiere sentirse culpable por desperdiciar la varilla de aluminio.<\/p>\n\n\n\n Matriz colineal est\u00e1ndar de 1\/2 sobre 1\/4 Tanto los patrones de elevaci\u00f3n como de acimut de la figura 10<\/strong> son interesantes, ya que revelan los resultados del desequilibrio de la corriente. El patr\u00f3n de acimut no solo no es circular, sino que tambi\u00e9n muestra una ligera forma ovalada en lugar de ovalada. El patr\u00f3n de elevaci\u00f3n, tomado a lo largo del eje de m\u00e1xima ganancia, muestra una considerable disimilitud en las estructuras de los l\u00f3bulos a cada lado del conjunto vertical.<\/p>\n\n\n\n La estructura alternativa \u00abFlag\u00bb 1\/2-Over-1\/4 Colinear Array<\/em><\/strong> : La estructura alternativa proporciona una correcci\u00f3n parcial al patr\u00f3n de acimut deforme proporcionado por el modelo est\u00e1ndar. Aunque los cables de fase parecen tener un mayor desequilibrio que en el dise\u00f1o est\u00e1ndar, los radiales muy cortos tienen un conjunto de corrientes mucho m\u00e1s uniforme. Sin embargo, los radiales cortos requieren que la secci\u00f3n superior de la antena utilice aproximadamente 38,3\u2033 de varilla, una longitud inc\u00f3moda para el constructor de viviendas que intenta obtener algo \u00fatil de cada 6\u2032 de longitud de varilla comprada en casas de pedidos por correo o centros de mejoras para el hogar.<\/p>\n\n\n\n Matriz colineal alternativa 1\/2 sobre 1\/4 En la pr\u00e1ctica, no hay mucho que elegir entre los dos dise\u00f1os. Las curvas de ROE de la figura 12<\/strong> (basadas en una impedancia de referencia de 112 ohmios, un valor idealizado para una secci\u00f3n de adaptaci\u00f3n de cuarto de onda de 75 ohmios) muestran que cualquiera de los dos dise\u00f1os cubrir\u00e1 toda la banda de 70 cm, aunque apenas dentro del est\u00e1ndar 2:1 que se utiliza tan a menudo para los valores de ROE.<\/p>\n\n\n\n La pregunta a la que nos enfrentamos es c\u00f3mo hacer una matriz colineal con un patr\u00f3n verdaderamente circular.<\/p>\n\n\n\n Plegado de la secci\u00f3n de fase de una matriz colineal tradicional de 1\/2 sobre 1\/4<\/strong><\/p>\n\n\n\n Una de las primeras medidas adoptadas para evitar da\u00f1os a la secci\u00f3n de desfase en forma de bandera de un conjunto colineal tradicional de longitud de onda de 1\/2 sobre 1\/4 fue doblar la secci\u00f3n alrededor de los elementos verticales centrales. Para ver qu\u00e9 efectos podr\u00eda tener esta medida en los conjuntos colineales que acabamos de examinar, revis\u00e9 los modelos en la forma general que se muestra en la figura 13<\/strong> .<\/p>\n\n\n\n La diferencia clave en los nuevos modelos es la secci\u00f3n de fase plegable y cuadrada. La secci\u00f3n tiene 2\u2033 de lado, con un espaciado de 1\u2033 desde las secciones verticales centrales. Debido al di\u00e1metro de los cables (0,125\u2033), termin\u00e9 la secci\u00f3n a 0,15\u2033 de cerrar el espacio. Por lo tanto, la longitud horizontal total de la secci\u00f3n de fase es de 8,85\u2033, y con un modelo, se hicieron necesarias m\u00e1s revisiones de las dimensiones para alinearla con respecto a la forma del patr\u00f3n, la ganancia y la impedancia del punto de alimentaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n La matriz colineal est\u00e1ndar 1\/2 sobre 1\/4 con una secci\u00f3n de fase plegable<\/em><\/strong> : la matriz colineal est\u00e1ndar solo requiri\u00f3 un ligero alargamiento de la secci\u00f3n vertical superior para darle una forma utilizable, como lo muestra la informaci\u00f3n tabulada.<\/p>\n\n\n\n El arreglo colineal alternativo 1\/2 sobre 1\/4 con una secci\u00f3n de fase plegable<\/em><\/strong> : el arreglo colineal b\u00e1sico alternativo tambi\u00e9n se beneficia de la secci\u00f3n de fase plegable. Sin embargo, como lo muestran los siguientes datos tabulados, sus dimensiones muestran una desviaci\u00f3n mucho mayor de las dimensiones iniciales. Es probable que algunas de estas variaciones se hubieran podido evitar utilizando un conjunto ligeramente mayor de dimensiones externas para la secci\u00f3n de fase. Como se se\u00f1al\u00f3 anteriormente, no hay una \u00fanica maniobra de dise\u00f1o que se deba utilizar para llegar a un dise\u00f1o de arreglo \u00fatil, o al menos plausible.<\/p>\n\n\n\n Matriz colineal alternativa 1\/2 sobre 1\/4 Las curvas de ROE de la figura 16<\/strong> utilizan una impedancia de referencia de 100 ohmios para que se correspondan m\u00e1s estrechamente con los resultados que podr\u00edamos obtener utilizando una secci\u00f3n de adaptaci\u00f3n de un cuarto de longitud de onda de 70 ohmios para nuestra l\u00ednea de alimentaci\u00f3n principal de 50 ohmios. Una referencia de 112 ohmios habr\u00eda invertido las posiciones de las l\u00edneas en el gr\u00e1fico. Con cualquiera de los dos est\u00e1ndares, podemos observar un efecto significativo del uso de una secci\u00f3n de desfase de plegado para el conjunto: el ancho de banda de ROE 2:1 ha sufrido un estrechamiento significativo en el proceso.<\/p>\n\n\n\n A lo largo de esta secci\u00f3n, he llamado a la parte central del conjunto simplemente \u00absecci\u00f3n de fase\u00bb. Tal vez no sea una repetici\u00f3n excesiva se\u00f1alar una vez m\u00e1s que la secci\u00f3n hace m\u00e1s que establecer la fase correcta entre las dos partes verticales principales de la antena. Tambi\u00e9n separa las secciones para aumentar la ganancia general en \u00e1ngulos bajos y trabaja con las longitudes de las dos secciones centrales para establecer una impedancia de punto de alimentaci\u00f3n utilizable.<\/p>\n\n\n\n La matriz colineal tradicional es una estructura bastante compleja de construir. El ajuste de campo sugiere piezas separadas para las secciones, pero la durabilidad para usos m\u00f3viles o en condiciones clim\u00e1ticas severas sugiere una construcci\u00f3n de una sola pieza. La b\u00fasqueda de una soluci\u00f3n viable para este enigma, al menos a medida que nos acercamos al rango de frecuencias de GHz, dio como resultado la omnipresente matriz colineal rizada.<\/p>\n\n\n\n Finalmente, la matriz colineal de longitud de onda de 5\/8 sobre 1\/4<\/strong><\/p>\n\n\n\n El circuito colineal rizado, esbozado en la Fig. 1<\/strong> , adopta un enfoque diferente para colocar un elemento de 1\/2 longitud de onda sobre el elemento base.<\/p>\n\n\n\n Al extender el elemento a aproximadamente 5\/8 de longitud de onda, produce una impedancia en el extremo inferior que tiene un componente resistivo por debajo de 100 ohmios y una reactancia capacitiva que puede variar de -200 a -300 ohmios, seg\u00fan la longitud precisa seleccionada.<\/p>\n\n\n\n Si a\u00f1adimos un inductor al extremo inferior de la secci\u00f3n lineal superior, podemos hacer varias cosas. En primer lugar, podemos compensar la reactancia capacitiva de la secci\u00f3n de 5\/8 de longitud de onda. En segundo lugar, podemos utilizar la longitud del inductor para lograr una separaci\u00f3n f\u00edsica de un octavo de longitud de onda o m\u00e1s entre las secciones superior e inferior para mejorar la ganancia del conjunto. En tercer lugar, podemos adaptar todo el conjunto a una impedancia deseada, seg\u00fan el dise\u00f1o de la secci\u00f3n inferior.<\/p>\n\n\n\n La secci\u00f3n inferior de los modelos de prueba tiene aproximadamente 1\/4 de longitud de onda. Si utilizamos radiales ligeramente cortos (en relaci\u00f3n con 1\/4 de longitud de onda), podemos extender la secci\u00f3n inferior y luego agregar un poco m\u00e1s para que la reactancia en el extremo superior de la secci\u00f3n tambi\u00e9n sea capacitiva. El inductor tambi\u00e9n compensa esa reactancia. La inductancia neta requerida es suficiente para requerir una bobina lo suficientemente larga como para proporcionar algo cercano al espaciado \u00f3ptimo sin reducir demasiado la Q del inductor.<\/p>\n\n\n\n El modelo inicial de la matriz colineal 5\/8 sobre 1\/4<\/em><\/strong> : La figura 17<\/strong> muestra el esquema de mi modelo inicial de la matriz colineal rizada. Muestra la distribuci\u00f3n de la magnitud de la corriente a lo largo de la antena, as\u00ed como la marcaci\u00f3n de las secciones de la antena. Los m\u00ednimos de corriente indicados en el esquema muestran los resultados de la selecci\u00f3n de longitudes de secci\u00f3n que crean las condiciones adecuadas para el uso de un inductor como separador, como bobina de adaptaci\u00f3n y como medio para mantener las dos secciones en fase.<\/p>\n\n\n\n Mi secci\u00f3n de fase inicial constaba de cargas NEC, tanto RX como RLC posteriores. Cargu\u00e9 cada segmento del cable de 3 segmentos en la secci\u00f3n con 1\/3 de la carga total para reflejar el hecho de que una bobina que llenara el espacio total del cable actuar\u00eda de manera similar. Los siguientes datos tabulados muestran la reactancia y la inductancia totales a 435 MHz. Eleg\u00ed arbitrariamente un Q de 300 para el inductor.<\/p>\n\n\n\n Modelo inicial de matriz colineal de 5\/8 sobre 1\/4 La curva SWR de 50 ohmios para el conjunto muestra (en la figura 19<\/strong> ) que la antena deber\u00eda cubrir pr\u00e1cticamente toda la banda de 70 cm.<\/p>\n\n\n\n Dos preguntas con respecto al rendimiento de la antena quedaron pendientes despu\u00e9s de ajustar el modelo inicial a la forma que se muestra en las tablas y gr\u00e1ficos. Primero, con una bobina radiante f\u00edsica, \u00bfla radiaci\u00f3n de \u00e1ngulo alto permanecer\u00e1 en el nivel bajo que se muestra en la Figura 18<\/strong> ? Segundo, \u00bfla banda de paso operativa permanecer\u00eda tan amplia como se muestra en la Figura 19<\/strong> con una bobina f\u00edsica? Finalmente, por supuesto, qued\u00f3 pendiente una pregunta de modelado: \u00bfpodr\u00eda modelar una bobina f\u00edsica y aun as\u00ed tener un modelo que tuviera un AGT cercano a 1.0?<\/p>\n\n\n\n El modelo de la matriz colineal de 5\/8 sobre 1\/4 usando una bobina f\u00edsica<\/em><\/strong> : para asegurarme de mantener las espiras de la bobina modelada f\u00edsicamente suficientemente separadas, aument\u00e9 el espacio entre la secci\u00f3n superior e inferior a aproximadamente 4\u2033. Luego model\u00e9 una bobina f\u00edsica con un paso de 0,8\u2033 por espira o 1,25 espiras por pulgada. La bobina usaba una forma octogonal para que cada cable en cada espira no fuera excesivamente diferente en longitud que las longitudes de los segmentos usados \u200b\u200ben los cables verticales por encima y por debajo de la bobina.<\/p>\n\n\n\n Si se incluyen los cables que van desde los cables verticales hasta los extremos de la bobina, la bobina resultante de 5 vueltas tiene una inductancia calculada de aproximadamente 0,29 uH. La deficiencia, en relaci\u00f3n con la simulaci\u00f3n de la bobina NEC de 0,33 uH, requiri\u00f3 que alargara un poco la secci\u00f3n superior para reducir la reactancia capacitiva que la bobina compensa. Para lograr una impedancia de punto de alimentaci\u00f3n cercana a los 50 ohmios, tambi\u00e9n tuve que alargar cada radial una pulgada. La figura 20<\/strong> muestra un esquema del modelo final, junto con una vista ampliada de la secci\u00f3n de la bobina.<\/p>\n\n\n\n El modelo resultante muestra el mismo tipo de distribuci\u00f3n de corriente que el modelo inicial. Los m\u00ednimos de corriente se producen dentro de las secciones rectas del conjunto. Sin embargo, la bobina (tanto como elemento radiante como separador f\u00edsico m\u00e1s largo entre las dos secciones verticales) altera un poco el rendimiento.<\/p>\n\n\n\n Tambi\u00e9n parecer\u00eda que la bobina, cuando se modela f\u00edsicamente, muestra un Q efectivo m\u00e1s alto que el valor supuesto de 300 utilizado en el modelo inicial. El ancho de banda de ROE de 50 ohmios 2:1 del modelo se reduce a aproximadamente 20 MHz, como se muestra en la Fig. 22<\/strong> .<\/p>\n\n\n\n Establecer una Q real de la bobina ser\u00eda una tarea ardua, ya que las condiciones en las que opera la bobina no se ajustan a la teor\u00eda cl\u00e1sica de inductores, que presupone una corriente constante a lo largo de las espiras de la bobina. De hecho, la distribuci\u00f3n de la corriente cambia de una secci\u00f3n de cable de la bobina modelada a la siguiente. Por lo tanto, la Q efectiva se estima mejor a partir del efecto de la bobina en el ancho de banda operativo. En lugar de cuantificar en funci\u00f3n de las curvas de ROE, podemos simplemente observar que el ancho de banda se reduce considerablemente con una bobina modelada f\u00edsicamente en lugar de las simulaciones de carga NEC idealizadas.<\/p>\n\n\n\n El resultado final, no obstante, es una matriz colineal muy eficaz. Como se\u00f1alamos al principio, para frecuencias al menos el doble de nuestra frecuencia de prueba de 70 cm, el dise\u00f1o de las matrices colineales rizadas muestra muchas variaciones, incluidas versiones no radiales. La mayor\u00eda tienen una estructura total integrada, de modo que el \u00fanico punto d\u00e9bil est\u00e1 en la uni\u00f3n de la matriz colineal y su base.<\/p>\n\n\n\n Conclusi\u00f3n<\/strong><\/p>\n\n\n\n Hemos respondido en gran medida a las preguntas con las que comenzamos esta exploraci\u00f3n. El conjunto colineal proporciona un aumento significativo de la ganancia con respecto a las antenas est\u00e1ndar normales que se utilizan para el servicio omnidireccional con polarizaci\u00f3n vertical en la regi\u00f3n UHF del espectro. Lo hace reduciendo la radiaci\u00f3n de \u00e1ngulo alto y aumentando la ganancia en el l\u00f3bulo de elevaci\u00f3n m\u00e1s bajo. Por lo tanto, el conjunto colineal cumple la promesa que originalmente se hizo, pero que no se cumpli\u00f3 de manera efectiva, con el simple monopolo de 5\/8 de longitud de onda.<\/p>\n\n\n\n Tambi\u00e9n hemos visto que desarrollar un conjunto colineal no es una cuesti\u00f3n sencilla, especialmente cuando orientamos verticalmente la antena y la colocamos contra un supuesto plano de tierra. Lo que algunos ven de manera simplista como un \u00abstub\u00bb de adaptaci\u00f3n de un cuarto de longitud de onda resulta ser una secci\u00f3n algo compleja de la antena, incluso si la estructura del cable parece simple.<\/strong> La distribuci\u00f3n de corriente dentro de la secci\u00f3n, especialmente porque efect\u00faa una separaci\u00f3n f\u00edsica entre las principales partes radiantes del conjunto, tiene funciones tanto de ajuste como de desfase, siendo esta \u00faltima importante cuando deseamos llegar a una impedancia de punto de alimentaci\u00f3n que funcione.<\/p>\n\n\n\n El dise\u00f1o colineal de longitud de onda de 5\/8 sobre 1\/4 simplifica en realidad los requisitos de dise\u00f1o el\u00e9ctricos y f\u00edsicos al proporcionar reactancia capacitiva en los extremos de la bobina para compensar la reactancia inductiva en la bobina. Para una bobina de inductancia \u00abaproximada\u00bb (y reactancia inductiva en la frecuencia de dise\u00f1o), podemos ajustar las longitudes de las secciones verticales (y las radiales, si se utilizan) para obtener una matriz colineal de rendimiento relativamente alto con una impedancia de punto de alimentaci\u00f3n deseada.<\/p>\n\n\n\n Adem\u00e1s, el NEC-4 parece adecuado para modelar toda la estructura siempre que utilicemos el mismo di\u00e1metro de cable en todas partes. De hecho, modelar la secci\u00f3n de la bobina en lugar de utilizar cargas no radiantes del NEC parece presentar una visi\u00f3n m\u00e1s realista del rendimiento potencial de la antena. Sin embargo, un modelado cuidadoso de la bobina es esencial para mantener una clasificaci\u00f3n AGT cercana a la ideal para el modelo.<\/p>\n\n\n\n Para la banda de 70 cm, es probable que los constructores aficionados empleen secciones superiores e inferiores separadas, con una secci\u00f3n aislante r\u00edgida entre ellas para soportar un inductor<\/strong>. Una matriz de este tipo permitir\u00eda una experimentaci\u00f3n considerable en el camino hacia el perfeccionamiento de un dise\u00f1o. Sin embargo, el colineal rizado de 3 partes tiene 2 \u00e1reas principales de precauci\u00f3n. Una de ellas es el\u00e9ctrica: mantener uniones lo m\u00e1s cercanas posibles a las sin p\u00e9rdidas entre secciones adyacentes. La segunda preocupaci\u00f3n es mec\u00e1nica: crear una estructura que resista los rigores de su entorno de trabajo. Estas dos preocupaciones son probablemente las razones por las que no vemos muchas versiones de banda amateur del colineal rizado, al menos, no en 70 cm y menos.<\/p>\n\n\n\n Independientemente de si construimos o no un colineal rizado, comprender su funcionamiento y su lugar dentro del espectro general de dise\u00f1os colineales es una tarea que vale la pena.<\/p>\n\n\n\n Estas notas solo han ara\u00f1ado la superficie de lo que podemos aprender sobre los colineales, y las ideas involucradas en su funcionamiento pueden resultar \u00fatiles en otros trabajos de dise\u00f1o de antenas.<\/p>\n\n\n\n <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" EL CASO DE LA COLINEAL\u2026 El caso de la colineal \u2026 LB Cebik, W4RNL (SK) A veces, basta con un par de preguntas consecutivas sobre la misma antena para despertar mi inter\u00e9s. La antena colineal rizada es una de esas antenas. Todo el mundo las ha visto instaladas en coches, camiones y todoterrenos, pero, al […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[4,39],"tags":[],"class_list":["post-8537","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-autoridades","category-inicio"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8537","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=8537"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8537\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":8541,"href":"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8537\/revisions\/8541"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=8537"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=8537"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=8537"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}![\"\"](\"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/1.png\")
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<\/figure>\n\n\n\n
Longitud V3 13,0\u2033 AGT: 0,951 = -0,22 dB
Longitud V2 4,0\u2033
Longitud V1 6,0\u2033
Longitud horizontal 6,2\u2033
Longitud radial 6,35\u2033
Ganancia m\u00e1xima: 7,33 dBi Diferencial de ganancia: 2,17 dB Ganancia media: 6,25 dBi
\u00c1ngulo TO: 4,8 grados Alimentaci\u00f3n Z: 96,8 + j 0,4 ohmios
<\/strong> El patr\u00f3n de la matriz colineal de banderas est\u00e1ndar es un \u00f3valo ancho con una diferencia de m\u00e1s de 2 dB entre los niveles de ganancia m\u00e1xima y m\u00ednima. Los datos tabulados proporcionan una medida del desequilibrio. La distribuci\u00f3n de corriente en la Fig. 9A<\/strong> ayuda en gran medida a mostrar la fuente del patr\u00f3n no circular, con niveles de corriente desequilibrados en todas partes de la estructura, especialmente en los radiales y los cables de fase.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/10-1.png\")
<\/figure>\n\n\n\n
Longitud V3 13,7\u2033 AGT: 0,958 = -0,19 dB
Longitud V2 6,0\u2033
Longitud V1 6,0\u2033
Longitud horizontal 6,3\u2033
Longitud radial 2,0\u2033
Ganancia m\u00e1xima: 7,48 dBi Diferencial de ganancia: 1,36 dB Ganancia media: 6,80 dBi
\u00c1ngulo TO: 4,7 grados Alimentaci\u00f3n Z: 116,4 \u2013 j 3,2 ohmios
<\/strong> La ovalizaci\u00f3n del patr\u00f3n azimutal, que se muestra en la figura 11<\/strong> , es apenas un poco m\u00e1s de la mitad de la del dise\u00f1o est\u00e1ndar. Sin embargo, el patr\u00f3n de elevaci\u00f3n muestra tanto desequilibrio a la izquierda y a la derecha de la l\u00ednea central vertical como el patr\u00f3n correspondiente al dise\u00f1o est\u00e1ndar.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/11.png\")
<\/figure>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/12.png\")
<\/figure>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/13.png\")
<\/figure>\n\n\n\n
Matriz colineal est\u00e1ndar de 1\/2 sobre 1\/4
Longitud V3 14,2\u2033 AGT: 0,953 = -0,21 dB
Longitud V2 4,0\u2033
Longitud V1 6,0\u2033
Longitud horizontal 8,85\u2033
Longitud radial 6,35\u2033
Ganancia m\u00e1xima: 7,08 dBi Diferencial de ganancia: 0,33 dB Ganancia media: 6,75 dBi
\u00c1ngulo TO: 4,7 grados Alimentaci\u00f3n Z: 97,7 + j 5,0 ohmios
<\/strong>La secci\u00f3n vertical superior creci\u00f3 1,2\u2033, y la ganancia media del conjunto tambi\u00e9n creci\u00f3 un poco. La no circularidad del patr\u00f3n se redujo a solo 0,33 dB, un valor con el que pr\u00e1cticamente cualquier usuario puede vivir. Igualmente evidente en los patrones de la Fig . 14<\/strong> es el equilibrio mucho mejor en los l\u00f3bulos de elevaci\u00f3n a la izquierda y a la derecha de la l\u00ednea central vertical. Adem\u00e1s, parece haber una disminuci\u00f3n general en los niveles de radiaci\u00f3n de \u00e1ngulo alto.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/14.png\")
<\/figure>\n\n\n\n
Longitud V3 14,4\u2033 AGT: 0,968 = -0,14 dB
Longitud V2 6,0\u2033
Longitud V1 7,6\u2033
Longitud horizontal 8,85\u2033
Longitud radial 2,0\u2033
Ganancia m\u00e1xima: 7,75 dBi Diferencial de ganancia: 0,20 dB Ganancia media: 7,65 dBi
\u00c1ngulo TO: 4,5 grados Alimentaci\u00f3n Z: 111,7 \u2013 j 5,8 ohmios
<\/strong> Al alargar ambas secciones verticales se obtiene un peque\u00f1o incremento de la mejora de la ganancia general, con una reducci\u00f3n del diferencial de ganancia a solo 0,2 dB. Los patrones de la figura 15<\/strong> muestran los resultados. De hecho, la matriz alternativa de longitud de onda de 1\/2 sobre 1\/4 muestra el mejor rendimiento logrado hasta ahora en este ejercicio de modelado.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/15.png\")
<\/figure>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/16.png\")
<\/figure>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/17.png\")
<\/figure>\n\n\n\n
Longitud V3 14,7\u2033 AGT: 0,972 = -0,12 dB
Longitud V2 3,15\u2033
Longitud V1 8,25\u2033
Longitud radial 5,0\u2033
Carga total V2: R = 1 ohmio Xl = 300 ohmios L = 0,33 uH
Ganancia m\u00e1xima: 7,26 dBi \u00c1ngulo TO: 4,6 grados Alimentaci\u00f3n Z: 50,4 \u2013 j 1,9 ohmios<\/strong><\/p>\n\n\n\n
<\/strong> El rendimiento del modelo inicial del colineal rizado (con cargas no radiantes en lugar de una bobina modelada f\u00edsicamente) muestra que el dise\u00f1o es pr\u00e1ctico. Como se revela en la Fig. 18<\/strong> , el patr\u00f3n azimutal es circular, ya que no hay cables doblados en el conjunto, excepto los radiales sim\u00e9tricos. El patr\u00f3n de elevaci\u00f3n muestra una reducci\u00f3n considerable en la radiaci\u00f3n de alto \u00e1ngulo en comparaci\u00f3n con los monopolos y el dipolo que originalmente establecimos como est\u00e1ndares de comparaci\u00f3n. La ganancia se encuentra dentro del rango de valores que obtuvimos para los dise\u00f1os colineales tradicionales.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/18.png\")
<\/figure>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/19.png\")
<\/figure>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/20.png\")
<\/figure>\n\n\n\n
Modelo de matriz colineal de 5\/8 sobre 1\/4 con un inductor f\u00edsico
Longitud V3 de 15,4\u2033 AGT: 0,964 = -0,16 dB
Longitud V2 de 4,05\u2033
Longitud V1 de 8,25\u2033
Longitud radial de 6,0\u2033
Inductor: 5 vueltas, 1\u2033 de di\u00e1metro, 4,05\u2033 \u00ablongitud total, cables de 1\/2\u00bb
Ganancia m\u00e1xima: 7,55 dBi \u00c1ngulo TO: 4,5 grados Alimentaci\u00f3n Z: 47,8 + j 0,8 ohmios
<\/strong> A pesar de las preocupaciones sobre los efectos de la bobina sobre la calificaci\u00f3n de adecuaci\u00f3n del modelo, el valor de 0,964 AGT se encuentra dentro del rango de valores obtenidos por todo el conjunto de modelos utilizados en este ejercicio. La separaci\u00f3n adicional entre las secciones de la matriz vertical es la fuente m\u00e1s probable del aumento de medio dB en la ganancia en el \u00e1ngulo m\u00e1s bajo. Sin embargo, es probable que la estructura de la bobina contribuya tanto a la ganancia como a la radiaci\u00f3n en un \u00e1ngulo m\u00e1s alto, como se muestra en el gr\u00e1fico de elevaci\u00f3n de la Fig. 21.<\/strong> (Compare los gr\u00e1ficos de elevaci\u00f3n de la Fig. 21<\/strong> con los de la Fig. 18.<\/strong> )<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/21.png\")
<\/figure>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/lu8xw.com.ar\/lu\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/22.png\")
<\/figure>\n\n\n\n