| Dipole, 1. Dipolo, par de esferas iguales que forman un oscilador Hertz. 2. Antena resonante de media onda . 3. Conjunto formado por dos polos magnéticos opuestos infinitamente cercanos. 4. Conjunto de dos cargas eléctricas, una positiva y otra negativa, infinitamente próximas; bent dipole, dipolo plegado; crossed dipoles, dipolos cruzados; folded dipole antenna, antena de dipolo plegado

La antena utilizada por excelencia en recepciones de señales de TV es el dipolo plegado, que se caracteriza por su bajo Q, porque es fácil de instalar y porque su impedancia puede adaptarse fácilmente. La configuración junto con su equivalente eléctrico se muestra en la figura siguiente y como se puede observar se trata de dos dipolos de media onda conectados en paralelo desde
sus extremos, uno de ellos no posee alimentación central y como en ese punto no posee tensión se lo suele emplear para sujetar el dipolo al botalón.

Se sabe que la antena se comporta como un circuito resonante que provoca un desfasaje entre tensión y corriente de 90°. Siendo la tensión máxima entre los extremos y nula en el centro, por el contrario, la corriente será máxima en el centro y nula en los extremos. Se sabe además que la tensión multiplicada por la corriente indica la energía entregada a la antena y que dicha energía (potencia en el tiempo) puede ser expresada por el producto de la corriente elevada al cuadrado por la impedancia
P = I2Z
En un dipolo de λ/2 circulará una corriente I por una impedancia de 73 Ω (que es la impedancia del dipolo de λ/2). En un dipolo plegado esa corriente I circulará por ambas ramas, o sea que en la rama que se aplica la alimentación circulará una corriente I/2 pero se le aplicará la misma energía que si fuera un dipolo de λ/2, o sea:
I2 . Zdipolo λ/2 = (I/2)2 . Zdipolo plegado
despejando:
Zdipolo plegado = 4 . Zdipolo λ/2
Como la impedancia del dipolo de media longitud de onda vale aproximadamente 75Ω (73 Ω realmente), la impedancia del dipolo plegado será de 300 Ω.
Lo dicho es válido siempre y cuando los diámetros de las ramas del dipolo plegado sean iguales ya que si no es así las corrientes por las dos ramas se repartirán en razón inversa de sus diámetros debido al efecto pelicular que se acentúa en alta frecuencia.
En general, para calcular la impedancia que presenta en el centro un dipolo plegado de diámetro distinto de sus ramas, se puede emplear la siguiente fórmula:
Z = 73 (D/d + I)2Ω
donde:
Z = Impedancia resultante del dipolo
D = diámetro de la rama más gruesa
d = diámetro de la rama más fina
Lo que quiere decir que si se tiene la impedancia como dato puede construirse un dipolo plegado haciendo el cálculo de los diámetros.
Ahora bien, las antenas dipolo son de captación bidireccional lo que en TV puede perjudicar la recepción debido a la reflexión de la onda en objetos cercanos a la antena.
Por tal motivo se la debe dotar de características especiales de direccionalidad que a su vez le dará mayor ganancia.
La captación de señales en una sola dirección se consigue colocando por delante y por detrás del dipolo elementos parásitos llamados así por no poseer alimentación. Esos elementos reciben
energía por inducción dada la proximidad entre ellos, los que vuelven a irradiar reforzando la señal captada por el dipolo siempre que se ubiquen a la distancia adecuada.
Cuando el elemento parásito se coloca por detrás del dipolo en la dirección de recepción, recibe el nombre de "reflector" y generalmente tiene mayor longitud que el dipolo. El reflector impide que las señales ingresen directamente a la antena por detrás de la dirección de recepción y aumenta la ganancia si se coloca a una' distancia adecuada porque la corriente inducida en él provocará a su vez un refuerzo de lo captado por el dipolo principal. De más está decir que si no se coloca a la distancia adecuada no sólo no aumentará la energía captada sino que
hasta puede absorberla.
Cuando el parásito se coloca por delante del dipolo en la dirección de recepción recibe el nombre de "director" y es más corto que el dipolo.

En la figura 2 se muestra un dipolo con reflector distanciados a 0,25 de λ. El dipolo
tiene 5% menos longitud (95% de λ /2) por efectos de puntas mientras, que el reflector posee una longitud mayor que el dipolo en 5%.

En la figura 3 se muestra un dipolo con director cuya longitud es 4% menor que
la del irradiante; la separación entre ambos elementos debe ser de 0,20 λ. En la figura siguiente se muestra una antena con director y reflector que combina las características de los dos anteriores. Esta antena recibe el nombre de antena Yagui. En el gráfico se dan las medidas y separaciones obtenidas empíricamente.

En el caso de las figuras 3 y 4 las características de irradiación difieren respecto del dipolo, aun así poseen una pequeña recepción posterior y su directividad no es muy marcada. Con dos directores y un reflector (figura 5) la directividad resulta ser muy buena con una recepción
posterior casi nula.

A la antena de la figura 5 se la suele denominar Yagui de 4 elementos.
La ganancia obtenida respecto del dipolo sólo al agregar un reflector o un director es de 3dB (la ganancia se duplica).
Con un director y un reflector la ganancia es de 6dB y presenta una impedancia de unos 30Ω con dipolo abierto y 120 Ω con dipolo plegado. No conviene explicar aquí las razones de la disminución de la impedancia.
La antena de la figura 5 posee una ganancia de unos 10dB.
La antena Yagi resuena bien a una sola frecuencia por lo cual no puede emplearse como antena multibanda, además su direccionalidad es bastante marcada. Suele emplearse cuando se encuentra a grandes distancias el transmisor o cuando se desean eliminar las reflexiones. |