Una antena es una estructura aérea o metálica que convierte la corriente eléctrica en ondas EM (electromagnéticas). Se utilizan principalmente para transmitir y recibir campos electromagnéticos no ionizantes, que incluyen microondas, ondas de radio, radiación IR y luz visible. Las antenas están disponibles en diferentes tipos, tamaños y formas. Las antenas pequeñas se utilizan en el techo de su casa para mirar televisión, mientras que las antenas grandes se usan para capturar señales de satélites . De manera similar, una antena de cuadro en comunicaciones por radio es un transductor muy popular debido a sus características únicas y a sus aplicaciones versátiles. Al conocer los conceptos básicos y también los beneficios de esta antena, podemos conocer su importancia dentro de los sistemas de comunicación modernos. Entonces, este artículo proporciona información breve sobre antena de cuadro , sus tipos, funcionamiento y aplicaciones.
¿Qué es una antena de bucle?
La definición de una antena de cuadro es; un tipo de antena de radio que se forma con una bobina de alambre o bucle doblándola en forma de bucle. El bucle de esta antena transporta una corriente de radiofrecuencia. El bucle de la antena puede variar en forma, tamaño y orientación, lo que influye en el rendimiento de la antena. El símbolo de antena de cuadro se muestra a continuación.
La eficiencia de la antena de cuadro se determina principalmente a través de sus dimensiones y la frecuencia de operación. Los tipos más pequeños son sensibles, particularmente al componente magnético del campo electromagnético, por lo que estas antenas se conocen como antenas de bucle magnético. La característica de esta antena las hará menos vulnerables a las interferencias y al ruido eléctrico, por lo que es muy beneficiosa para aplicaciones como comunicaciones de radioaficionados y recepción de radio de onda corta.
Diseño y funcionamiento de la antena de bucle
Esta antena está diseñada con una bobina que transporta una corriente de radiofrecuencia. Este bucle puede tener cualquier forma doblando el cable en diferentes formas, de modo que formas de antena de cuadro son; rectangular, circular, cuadrado, hexagonal o triangular según la conveniencia del diseñador. La corriente a través de esta antena estará en fase y el campo magnético es perpendicular al bucle completo que transporta la corriente.
Estas antenas normalmente funcionan basándose en la inducción electromagnética Principio que significa que siempre que hay energía de RF, se genera un campo magnético alterno, que a su vez induce una corriente dentro del bucle, permitiendo así la transmisión (o) recepción de señales. La corriente dentro del circuito creará un campo eléctrico que emite energía como una onda electromagnética al permitir la comunicación por radio. El frecuencia de la antena de cuadro oscila entre 300MHz y 3GHz. El rendimiento de esta antena se puede mejorar mediante numerosas medidas, como mejoras en la forma de la antena y el material de construcción del bucle.
Las características de las antenas de bucle son las mismas que las de los monopolos y dipolos, ya que son de bajo costo y muy fáciles de construir. Estas antenas están disponibles en diferentes formas, aunque las características fundamentales del patrón de radiación son principalmente independientes de la forma del bucle. De manera similar a como ocurre con los monopolos y dipolos, la longitud eléctrica afecta la eficiencia de la antena, el tamaño eléctrico del bucle determinará la eficiencia de la antena.
Tipos de antena de cuadro
Existen diferentes tipos de antenas de cuadro según diferentes factores como; el tamaño del bucle, la configuración y la orientación que se analizan a continuación.
Antenas de bucle pequeño
Tipos pequeños o magnéticos
tienen una circunferencia más pequeña que es < 1/10 de la longitud de onda de la frecuencia de funcionamiento. Estos tipos de antenas Son muy compactos, por lo que se utilizan en aplicaciones e instalaciones portátiles con espacio limitado. Estas antenas pueden ofrecer un buen rendimiento a pesar de su pequeño tamaño; ganancia y eficiencia de radiación, particularmente cuando se sintoniza a través de un capacitor.
Se utilizan principalmente como antenas receptoras, aunque a veces rara vez se utilizan para transmisión a pesar de su menor eficiencia y sus bucles de circunferencia más pequeños. El mejor ejemplo de una antena de cuadro más pequeña es una antena de ferrita o una antena de cuadro que se utiliza casi en las radios de transmisión AM. El patrón de radiación de estas antenas es mayor en direcciones en el plano del bucle, por lo que es perpendicular al máximo de bucles grandes.
Antenas de bucle grandes
Estas antenas también se conocen como antenas de bucle de onda completa o antenas de bucle autorresonantes, donde estas antenas tienen >1/10 de circunferencia de la frecuencia operativa. longitud de onda . Estas antenas son muy eficientes en comparación con otros tipos de antenas tanto en términos de transmisión como de recepción. Estas antenas tienen una ganancia mayor en comparación con las antenas de cuadro pequeñas.
Entonces estos se pueden usar en diversas aplicaciones como; radiogoniometría, radioastronomía y comunicaciones a larga distancia. El patrón de radiación de esta antena es un patrón de radiación de dos lóbulos en su apertura, con un pico en ambas direcciones y las resonancias de onda completa son perpendiculares al plano del bucle.
Antenas de bucle multivuelta
Estas antenas tienen varias vueltas de alambre (u) otro material conductor que aumenta la región eficiente del bucle. Estas antenas tienen una ganancia mejorada y una mayor resistencia a la radiación en comparación con los bucles de una sola vuelta. Estas antenas se utilizan en diferentes aplicaciones como; encontrar dirección de radio, comunicación de baja frecuencia y detección de campo magnético.
Antenas de bucle horizontal
La antena de cuadro que está orientada horizontalmente se conoce como antena de cuadro horizontal. Este tipo de antenas también se denominan antenas de ondas celestes y se utilizan comúnmente para comunicaciones de largo alcance debido a su capacidad para capturar señales reflejadas desde la ionosfera.
Antenas de bucle vertical
La antena de cuadro que está orientada verticalmente se conoce como antena de cuadro vertical. Estas antenas son muy efectivas al capturar señales de ondas terrestres. Estos tipos de antenas se utilizan con frecuencia para radiogoniometría y comunicaciones de corto alcance.
Patrón de radiación
El patrón de radiación de la antena de cuadro se muestra a continuación. El patrón de radiación de esta antena es similar a una línea horizontal corta. antena dipolo . En la siguiente figura se muestran muy claramente los patrones de radiación para varios ángulos de bucle. Las líneas tangentes a cero grados señalan polarización vertical mientras que la línea a 90° señala polarización horizontal.
El polarización de la antena de cuadro está polarizado horizontal o verticalmente según la posición de la alimentación. La polarización horizontal se especifica en el medio del lado horizontal, mientras que la polarización vertical se especifica en el medio del lado vertical según la forma de la antena. Generalmente, una antena de cuadro pequeña tiene polarización lineal, por lo que siempre que esta antena esté ubicada encima de un receptor móvil donde la salida del receptor está conectada directamente a un medidor, se convierte en un gran radiogoniómetro.
Ventajas y desventajas
El ventajas de las antenas de cuadro Incluya lo siguiente.
- El tamaño de la antena de cuadro es compacto y simple de diseñar, lo que permite flexibilidad y portabilidad en su ubicación.
- Estos son de bajo costo y no simplemente se desafinan con movimientos de la mano.
- Estos son capaces de operar cerca de otros tipos de antenas sin ninguna interferencia.
- Estas antenas son livianas.
- Es apropiado para aplicaciones portátiles como radiogoniometría, etc.
- Estas antenas están disponibles en diferentes variedades como; Antena Adcock, antena de hoja de trébol, antena de bucle Alford, antena Bellini-Tosi y muchas más.
- Estas antenas tienen bucles particularmente pequeños que brindan numerosos beneficios clave en las comunicaciones por radio, ya que exhiben un bajo ruido de campo eléctrico y las hacen excelentes para usar en ubicaciones con alta interferencia.
- Estas antenas muestran patrones de radiación direccionales y son muy útiles en determinadas situaciones.
- Un pequeño bucle de esta antena se utiliza normalmente como dipolo magnético.
- Esta antena tiene propiedades direccionales.
- En esta antena, la FEM inducida alrededor del bucle de la antena debe ser equivalente a la variación entre las dos caras verticales únicamente.
- El patrón de radiación de esta antena no depende de la forma del bucle.
- Las corrientes tienen fases y magnitudes similares en todo el bucle de la antena.
El desventajas de la antena de cuadro Incluya lo siguiente.
- La eficiencia de transmisión del bucle de la antena es extremadamente pobre.
- Esta antena no es adecuada para altas frecuencias.
- Los dos valores nulos del patrón de esta antena pueden dar lugar a 180 grados de ambigüedad.
- Estas antenas tienen poca ganancia, son difíciles de sintonizar y son de banda extremadamente estrecha.
- Tienen portabilidad reducida.
- Las antenas de bucle como radiogoniómetros no son capaces de distinguir entre la orientación de un transmisor distante y su orientación mutua.
- La eficiencia de las antenas con bucles pequeños es pobre, por lo que se utilizan en frecuencias más bajas como antenas receptoras.
- Las antenas con bucles pequeños tienen valores de resistencia a la radiación extremadamente bajos, por lo que se produce una pérdida de potencia en forma de calor debido al alto flujo de corriente.
Aplicaciones/Usos
Los usos o aplicaciones de las antenas de cuadro incluyen los siguientes.
- Estas antenas se utilizan en sistemas inalámbricos. sistemas de comunicación como sensor de redes inalámbricas (WSN), transferencia de energía inalámbrica (TIP) y sistemas RFID sistemas.
- Estas antenas se utilizan en un amplio espectro de aplicaciones.
- Se utilizan en sistemas receptores de transmisión y, para radio AM, sirven como antenas incorporadas.
- Las antenas de bucle grandes se utilizan en equipos de radiogoniometría en receptores de aeronaves y sistemas RFID de baja frecuencia.
- Se utilizan en receptores de HF, MF y onda corta.
- Estas antenas se utilizan dentro de transmisores UHF.
- Estas antenas se utilizan para recibir ondas de alta frecuencia dentro de receptores de radio.
- Se utilizan para la recepción de señales de transmisión dentro de las bandas de onda larga y media.
- Estas antenas son muy populares dentro de la comunidad de radioaficionados para uso en bandas de alta frecuencia.
- Estas antenas se utilizan en dispositivos inalámbricos de corto alcance y sistemas RFID con el aumento de la comunicación inalámbrica y Internet de las Cosas (IoT).
Así, esto es una descripción general de la antena de cuadro , funcionamiento, tipos, ventajas, desventajas y sus aplicaciones. Estas antenas son dispositivos de comunicación por radio flexibles que son bien conocidos por sus propiedades direccionales, versatilidad, resistencia a interferencias eléctricas y tamaño compacto. Estas antenas funcionan según la inducción electromagnética y se utilizan en sistemas de comunicación modernos, comunicación por radio, detección de radio, recepción de radio de onda corta, etc. Aquí tienes una pregunta: ¿qué es una antena dipolo?
