Antenas en RC
Otro de los misterios por resolver en RC: las “marditas” antenas. Para empezar, ¿qué tipo de antena es la del receptor? ¿Un dipolo? ¿Un monopolo? Pero si es un monopolo, ¿dónde está el plano de masa? Bueno, voy a intentar contestar a estas preguntas…si es que me entero yo antes, claro.
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Resumen
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Antenas de hilo y de varilla
En principio nuestras antenas, tanto las de nuestra emisoras como nuestros receptores, son simples varillas, en el caso de las emisoras, o hilos en el caso de los receptores. Así es que empecé buscando información sobre este tipo de antenas.
La verdad es que no encontré mucho sobre antenas de radio y aviones, pero sobre walkie talkies y teléfonos móviles hay mucha más información, y la antena de un móvil tiene el mismo problema que la de un avión. Bueno, pues las antenas de los móviles se llaman whip, y son antenas de tipo hilo o varilla de longitud “corta”. ¿Y qué significa aquí “corta”? Pues símplemente que su longitud es menor a un cuarto de onda.
La antena whip
Las antenas de los móviles “whip”, lo mismo que las antenas de los receptores de RC, son monopolos, o lo que es lo mismo, antenas con un solo elemento director y un plano de masa. Se dice que estas antenas son un dipolo “asimétrico”, pues el segundo polo, el plano de masa, puede ser mucho más pequeño que el polo que representa el elemento director. Hay un buen artículo en la wikipedia sobre la antena whip.
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Al acortar la longitud de estas antenas conviene introducir una bobina en el punto de alimentación de la antena. En realidad lo que sucede en una whip es que, al tener una longitud menor que un cuarto de onda, se comporta como una capacidad (campo cercano). Por lo tanto hay que poner la bobina de carga en serie para que resuene y no ofrezca resistencia a esa frecuencia. |
Utilizando esta calculadora de antenas whip compruebo que a 35Mhz nuestra antena de 90cm (35,43 pulgadas) presenta una resistencia de radiación de 4.581 ohmios. Así es que habrá que hablar ahora de la impedancia de antena, para explicar qué es la resistencia de radiación y que ésta depende sólo de la longitud de la antena.
Impedancia de Antena
La impedancia de una antena es un valor complejo (resistencia de antena + reactancia de antena).
La reactancia de antena es debida a los efectos capacitivos y reactivos de la antena, y debe minimizarse, pues la energía consumida por esta parte de la impedancia se pierde y no se radia.
Por otra parte, la resistencia de antena se compone de resistencia de radiación y de resistencia óhmica. En cuanto a la resistencia ohmica, se pierde también en forma de calor, y es sólo la energía consumida por la resistencia de radiación la que se emite. Así es que lo que nos interesa ahora es concentrarnos en cómo maximizar esta resistencia, porque a mayor resistencia de radiación mayor, será la potencia emitida para una misma señal inyectada en la antena.
Resistencia de radiación
De la impedancia de antena, la parte que más nos interesa es la resistencia de radiación, que resulta que solo depende de la longitud de la antena. Concretamente, la resistencia de radiación es
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Rrad = 80 * K * PI2 * (L/lambda)2 |
donde L es la longitud de la antena, lambda la longitud de onda, y K una constante que depende de la forma de distribución de la corriente. Este valor, para una antena monopolo, es de 1/2.
Por ejemplo: para una antena de hilo de 0.9m en 35Mhz, donde la longitud de onda es de 8.571 metros, Rrad = 395 * (0.9/8.571)2 = 4,39 ohmios
En una antena de onda completa, la resistencia de radiación es de 600ohm. En una antena de media onda (dipolo), 73ohm en el centro, donde se alimenta (y 2500ohm en los extremos). Por eso la resistencia de la línea de transmisión que alimenta una antena de VHF, como las radio o televisión, suele ser de 50ohm.
Resistencia de radiación en antenas de hilo y de varilla
Aquí hay un artículo sobre la radiación en antenas de hilo y varilla.
El plano de masa
La respuesta a dónde está el plano de masa en un receptor dentro de un avión a algunos cientos de metros de altura, o en nuestra emisora, la encuentro leyendo bastante, entre otras cosas este documento sobre antenas para aplicaciones de baja potencia Allí se explica de esta manera:
All antennas, like any electronic component, have at least two connection points. In the case of the whip, there must be a connection to a ground, even if the groundplane area is nothing more than circuit traces and a battery.
Así es que ese era el secreto! Simplemente unas pocas pistas de circuito y la batería pueden formar un plano de masa! La wikipedia tiene también su entrada para el plano de masa. Allí se dice, Por ejemplo, que para las frecuencias de VHF (30 – 300 Mhz) la carrocería del coche empieza a ser un buen plano de masa.
Sin embargo, en nuestro pequeño avioncito, ¿qué hace de plano de masa? Pues parece que algo tan pequeño como la batería o la carcasa de la propia emisora. Es decir, son dipolos muuuuuy asimétricos. ¿Y qué efecto tendrá esa asimetría sobre la calidad de la antena? Pues eso lo veremos…más adelante.
