dipolos por xe3rlr

7/26/2019 Dipolos Por XE3RLR

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Pruebas con diferentes dipolos:Por XE3RLR Javier Gmez Villalpando.

.!! "ntroduccin a las antenas:

Partiendo de #ue una antena es un elemento construido con un

materiales conductores $ dise%ando de tal manera #ue pueda recibir $ emitir al

espacio se%ales electroma&n'ticas $ ba(o el principio de reciprocidad) de #ueuna antena e*ciente en transmisin lo ser+ en recepcin) podemos encontrar

in*nidad de modelos $ caracter,sticas) cada cual con sus propias cualidades $

caracter,sticas.

-in embar&o a veces vemos a la antena como un elemento comple(o)

donde al construirla no separamos lo #ue es la antena en s,) de otros

elementos fundamentales #ue no son propiamente la antena) sino #ue forman


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parte del sistema) pero aun#ue est'n al lado de la antena) no son parte de la

antena en realidad) me re*ero a la contemplacin de elementos #ue si bien

est+n conectados a la antena) no son parte de ella) $a #ue son dispositivos

#ue se deben analizar cada uno por separado.

no de ellos es el elemento #ue nos a$uda a transformar las

impedancias) #ue aun#ue debe estar lo m+s cerca de la antena no es en s, la

antena misma) otro elemento a tomar en cuenta es la l,nea de alimentacin)

#ue va desde el &enerador /radio0) 1asta el transformador de impedancias) #ue

a su vez 'ste se conecta a la antena.

La antena ideal ser+ a#uella #ue ten&a menos p'rdidas) es decir #ue

irradie toda la potencia entre&ada en sus puntos de alimentacin) para

transformarla en ener&,a radiante. 2 no en p'rdidas #ue &eneran calor)

p'rdidas por eceso de reactancia) o conductores con alta resistencia al paso

de la corriente) o a su vez poner aislantes incorrectos.

L,nea de alimentacin: La l,nea de alimentacin desde el e#uipo 1asta la

ca(a de sinton,a) #ue remarco) /debe estar lo m+s cerca posible de la antena 0)

debe cumplir con el principio se ser de un lar&o tal) #ue nos permita tanto

alcanzar la lon&itud #ue re#uerimos) pero cumpliendo la condicin de tener

45 lon&itud de onda) o m6ltiplos de ella) desde lue&o necesitamos tomar en

cuenta el tipo de aislante #ue tiene la l,nea de alimentacin) pues de ello

depende el 7actor de velocidad) a tomar en cuenta para calcular las medias

lon&itudes de onda) para la frecuencia en la #ue #ueremos #ue traba(e la

antena.

Generalmente vemos a la l,nea como si fueran dos conductoressolamente) $ no consideramos #ue esa l,nea) ten&a una inductancia por metro)

una capacitancia por metro) una resistividad por metro $ el diel'ctrico #ue

separa esos conductores debe de tener al&una conductancia tambi'n por

metro. 8on ello podemos ima&inarnos a la l,nea como si fuera una especie de

circuito comple(o donde cada elemento de los par+metros antes mencionados)

in9u$e acortando o alar&ando) indirectamente nuestra antena.

Para #ue ello no ocurra $ las lecturas en nuestro e#uipo de medicin

vean los par+metros reales #ue tiene nuestra antena es #ue debemos poner

nuestra l,nea a m6ltiplos de medias lon&itudes de onda.

E(emplo. -i conecto una antena en .!;! ; $ #ue tiene un factor de velocidad de !.??.

8alculamos nuestra l,nea.


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@enemos #ue la lon&itudde onda = 300/7.080mhz=42.37 metros

Para media longitud de onda ser igual a 43.37 /2 =21.18 metros

Afectando por el factor de elocidad de la l!nea tenemos 21.18

"0.##=13.$8 metros.

%uestra l!nea de&er tener alores m'ltiplos de 13.$8 metros.

(omo re)uerimos 2* metros de coa"ial luego la distancia )ue

ms se acerca es

13.$8"2= 27.$# metros.

+os 27.$# metros son dos medias ondas de l!nea )ue de&emos

conectar en lugar de los 2* metros )ue necesit&amos

inicialmente para ,sta antena en ,sta frecuencia de 7.08 mhz.

-i hu&i,ramos conectado los 2* en lugar de los 27.$# metros

nuestros e)uipos de medicin no er!an las caracter!sticasreales del la antena generando errores de sinton!a

desplazando la frecuencia de resonancia de la antena. n ello

radica la importancia de realizar estos austes a la l!nea antes de

acortar o alargar nuestra antena para )ue o&seremos el punto

de resonancia.


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Ahora se preguntarn )ue pasa si conectamos m'ltiplos

de un cuarto de onda de la l!nea al conectar con cuartos de

ondas sucede todo lo contrario a las medias ondas no er!amos

los datos espeo de nuestra antena en el punto inicial de la l!nea

se agregar!an eactancias a nuestra antena modicamos su

punto de resonancia.

ecordemos )ue para )ue una antena sea ms eciente

de&emos de cancelar sus reactancias.

Ahora )ue es la reactancia la reactancia de una antena es

la oposicin a la radiacin de la antena a maor reactancia

menos eciencia en antena +as reactancias pueden ser

inductias 5sto indica )ue la antena es ms larga6 +

=A(9A(:A :%;A6 o puede ser de signo negatio

?c=A(9A%(:A (A@A(:9:A +a reactancia capacitia nos

indica )ue nuestra antena es ms corta de lo )ue de&e ser

nuestra antena para la frecuencia de diseo.

l punto de meor resonancia de nuestra antena no es donde

est, corta o est, ms larga es el )ue tenga la longitud correcta

ese punto es donde tiene cancelada tanto la reactancia

inductia reactancia capacitia o sea la A(9A(:A 9B9A+

=0.

(on ello logramos )ue nuestra antena sea una carga puramente

resistia no presente componentes reactias )ue generar!an

p,rdidas en la ecacia de nuestro elemento radiador logrando

disipar toda la energ!a entregada a la antena con ello

mandarla al espacio li&re en forma de un campo

electromagn,tico.


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+a teor!a ondulatoria de la luz indica es una onda electromagn,ticaconsistente en un campo el,ctrico )ue ar!a en el tiempo generando asu ez un campo magn,tico iceersa a )ue los campos el,ctricosaria&les generan campos magn,ticos 5le de Ampere6 los camposmagn,ticos aria&les generan campos el,ctricos 5le de Carada6. ;eesta forma la onda se auto propaga indenidamente a tra,s delespacio con campos magn,ticos el,ctricos generndosecontinuamente. stas ondas electromagn,ticas son sinusoidales con

los campos el,ctrico magn,tico perpendiculares entre s! respecto

a la direccin de propagacin .

+a onda completa o ciclo se a repitiendo continuamenteconforme se propaga en el medio. ;e tal manera )ue anariando sus propiedades el,ctricas a medida )ue trascurre eltiempo. @ara cada cantidad de corriente le corresponder otradiferente de oltae. -i gracamos la onda de oltae eremos

)ue conforme transcurre el tiempo la longitud de la ondapermanece constante lo )ue cam&ia es su amplitud de ondaen otras pala&ras a disminuendo la intensidad de la seal. @orello la estacin receptora captar menos mili olts cuanto ms


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distante est, del punto de origen de la seal.


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Aasta a1ora 1emos 1ablado de la l,nea $ de la antena) pero eiste el elemento

3 #ue vemos en el &r+*co superior #ue llamaremos ca(a de sinton,a) en

diversas antenas parece formar parte de ella) pero es un elemento

independiente) puede ser un balun) un &amma) un circuito de bobinas $condensadores) lo importante de ello es ver #ue 1ace $ para #u' sirve esa ca(a

de sinton,a.

na vez optimizada la l,nea en medias lon&itudes de onda $ la antena a

m,nima reactancia) sucede #ue no #uiere decir #ue ten&amos una R.B.E. CE

cercana a . 2 se pre&untar+n el motivo) es 1abitual decir #ue tienen una

R.B.E. 8ercano a $ #ue su antena $a est+ resonando) eso no es correcto)

p6es podr,amos tener una antena perfectamente resonando en una

frecuencia $ no necesariamente tiene una R.B.E. Ce .


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emploD@enemos un dipolo a mts de alto con respecto al suelo) $ con un

lar&o de !.! mts por lado) lar&o total de la antena 5!.5! mts. Cesde lue&o

$a tomamos en cuenta el factor de acortamiento el'ctrico de acuerdo aldi+metro de los conductores $ ello nos conduce a tener un dipolo resonante

para .!;! m1z) con una reactancia cancelada) J D5.3!F) o sea #ue estar,a

unos cuantos mil,metros m+s lar&a para esta frecuencia) pero $a es correcta la

cancelacin de reactancias tiende a cero.

.> Vemos el Punto de alimentacin eactamente al centro del dipolo) la

corriente representada con la l,nea azul nos dice #ue es m+imo en el centro $

m,nima en las puntas de la antena) $ como la corriente $ el volta(e est+n

desfasados) donde la corriente es m+ima eiste m,nimo volta(e) pero donde

la corriente es m,nima el volta(e es alt,simo. /En la puntas de la antena dipolo0

Para 'sta H@EH tendr+ una impedancia D ra,z / /=!.53=!.530/ 5.

3!F5. 3!F00 D=!.5;3 o1ms

8omo Ven su resistencia de radiacin es de =!.53 o1ms contra =!.5 o1ms

esa diferencia nos da la cantidad de R.B.E. D=!.5;34=! o1ms de la l,nea

coaialD.!= CE R.B.E.

"


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8omo se puede apreciar la R.B.E) no solo depende de de lo lar&o de la antena)

sino #ue el principal elemento a considerar es el desacople de impedancias

entre la l,nea de =! o1ms $ la impedancia de la antena.

Es por ello #ue es necesario para corre&ir esos detalles colocar la ca(a de

sinton,a lo m+s cerca de la antena) por#ue es la zona donde est+ el problema)

el problema no est+ en la l,nea) ni en la antena est+ en el punto de

alimentacin de la antena. Para #ue trasladarlo a otro lu&ar $ tratar de corre&ir

con un tunner cerca del radio) si lo #ue vamos a causar es aumentar las

p'rdidas) nuevamente en el recorrido de la se%al.

8abe tambi'n comentar lo si&uiente) recordemos #ue la antena dipolo es una

antena balanceada $ la l,nea con lo #ue #ueremos alimentar) es una l,nea

coaial) #ue tiene la caracter,stica de ser no balanceada) este es otro motivo

m+s para recalcar #ue la correccin se 1ace en el punto de alimentacin de la

antena.

na l,nea coaial es des balanceada por tener su conductor eterior conectado

a tierra $ al estar conectado a tierra) por la malla no debe de circular nin&una

corriente) solo por el conductor interior) contrario a las l,neas bi*lares #ue por

los dos conductores circula la corriente pero en sentido opuesto en cada uno

de los dos conductores.

El elemento irradiante debe ser la antena) $ cuando provocamos

aterrizando uno de los dos conductores de las l,neas bi*lares autom+ticamente

las volvemos en elementos radiantes) incumpliendo la principal condicin de

#ue las l,neas de alimentacin no deben de &enerar radiacin. -obre sus

conductores) $ esto tambi'n ocurre cuando ponemos l,neas de lon&itudesincorrectas) o de impedancias incorrectas.

emploD ;e transformacin de impedancias incorrecto) tenemos una

antena de di&amos #ue es una delta de onda completa #ue tiene !! o1ms

de impedancia $ cancelada su reactancia XD!

B puede ser cual#uier antena . Lo importante es la frmula.

na forma de transformar impedancias es usar una l,nea de I de onda entre

la l,nea #ue tiene medias lon&itudes de onda /recalco0) $ solo si est+ cancelada

la reactancia en la antena. Pues la l,nea de I de onda solo transformar+

impedancias. -ucede #ue &eneralmente le ponen una l,nea de escalera de

=! o1ms a un cuarto de onda o al&una distancia cual#uiera) como el caso de

la antena G=RV $ en lu&ar de me(orar esa antena lo #ue 1acen es ec1arla a


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perder m+s de los #ue $a est+) pasa i&ual #ue con las delta) las carolina)

bueno es un e(emplo.

-i tenemos !! o1ms de resistencia pura en la antena ) la reactancia

cancelada) por lo tanto la impedancia de la antena es tambi'n !! o1ms)pero la l,nea de alimentacin es una l,nea coaial de =! o1ms des

balanceada) con una antena balanceada. @endremos #ue usar una l,nea #ue

nos permita adaptar esas impedancias.

La impedancia de la l,nea transformadora de "mpedancias D Ra,z/ !! o1ms

=! o1ms0 D!. o1ms. Eso ser,a lo correcto) no usar las l,neas de 3!! o

!! o1ms como sistemas de adaptacin.

Pero como no encontraremos una l,nea de !. o1ms #ue es #ue #ue

ocupamos podr,amos poner una de I de = o1ms $ con ello ba(ar,amos las

estacionarias de 5 a .

Kue era el problema inicial #ue plante+bamos.

impedancia la R.B.E. D !! o1ms 4=!o1ms l,nea coaialD5.! $ con ello

no estamos modi*cando las caracter,sticas de la antena) ni la l,nea de

alimentacin de medias ondas) solo transformamos impedancias. Para ba(ar las

ondas estacionarias.


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Btro problema es #ue a todas las antenas se les #uiere poner un balun a )

cuando el balun de a es para cuando tienes =! o1ms de impedancia en

la antena $ =! o1ms en la l,nea de alimentacin $ es necesario para conectar

una l,nea des>balanceada en una antena balanceada.

Btro situacin incorrecta conectar una antena balanceada $ conectarle

directamente un coaial des balanceado.

Eisten diversas formas transformar impedancias) puede ser mediante

toroides transformadores de impedancia) balun con ferritas) l,neas de I de

onda) &amma matc1) bueno son un tema mu$ interesante $ mu$ completo.

Resumiendo todo esto es importante corre&ir la adaptacin de impedancias en

el punto m+s cercano de la antena $ no cerca del e#uipo de radio) el corre&irondas estacionarias con un tunner si bien saca de apuros en al&unas

ocasiones) por situaciones #ue no podemos cumplir o desconocemos de cmo

funciona todo esto) falta de espacio) improvisaciones) etc. Etc. Lo m+s

importante es saber #ue no es correcto $ estamos desperdiciando la potencia )

muestra de ello es cuando dicen a veces me escuc1an me(or con el dipolo

#ue con la $a&ui.

8orri&e tu estacin $ cuando eistan malas condiciones de propa&acin)

notar+s la diferencia entre tener una buena $ una mala antena de nada sirve

tener una alta potencia si no tienes o,dos para escuc1ar.

.> Cipolo de media onda:

-i observamos los datos anteriores: 7recuencia) resistencia de radiacin)

reactancia) R.B.E.) &anancia) n&ulo de radiacin) altura sobre el suelo. 2

polarizacin de la antena. Esto es para una antena #ue tiene I de onda por

cada brazo $ alimentada en el centro.


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Patrn de radiacin 1orizontal $ patrn de radiacin vertical) observamos #ue

la &anancia de m+ima est+ no en el lbulo 1orizontal sino en el vertical.


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Pero si vemos la &r+*ca esta la &anancia ba(a muc1o conforme disminu$e el

+n&ulo de radiacin vertical en 3= &rados solo tenemos .3 Cbi.


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Lbulo de radiacin en tres dimensiones.

Ganancia en funcin de la frecuencia.


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R.B.E.) H8AB CE HC CE L H@EH) E "


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Primera sorpresa #ue vemos es #ue la corriente es m,nima en el punto dealimentacin)

@ambi'n observamos #ue la impedancia est+ mu$ elevada) la reactancia J no

est+ cercana a cero) por lo tanto tenemos una R.BE. L@"-"


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Lue&o dir,amos #ue la antena #ue es resonante es la #ue tiene m+ima

corriente en su punto de alimentacin /l,nea azul0 $ un m,nimo de volta(e en su

punto de alimentacin /l,nea ro(a0) $ con una reactancia cancelada /l,nea

1orizontal ne&ra0 $ tendr,a un cuarto de onda para cada lado) #ue fue la

primera antena #ue pusimos como e(emplo. l inicio del tema. Pero sucede

#ue si bien es correcto lo a*rmado anteriormente) no me 1a convencido en

totalidad. cu'rdense de la &anancia #ue se incrementaba conforme

alar&amos la antena.


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1ora si vemos la &ra*ca podemos ver #ue si construimos una antena donde

1a&amos m6ltiplos impares de I de onda para cada brazo de la antena se

comporta) correctamente) m+ima corriente en el punto de alimentacin $

m,nimo volta(e en el mismo centro de la antena. Lue&o esto nos da la pauta

para analizar una antena de M de onda por cada lado. @en&o la se&uridad #ue

funcionar+ al i&ual #ue si la 1ici'ramos con = cuartos de onda por cada brazoo cuartos de onda por cada brazo) en *n mientras respetemos #ue sean

m6ltiplos impares esto funcionar+. Por#ue &r+*camente se vuelve repetitivas

las condiciones.

Por lo tanto analizaremos la si&uiente antena para ver #u' pasa.

8.> ntena dipolo de M de onda por

cada brazo.

Esta antena est+ analizada con 3. mts por cada brazo) total ser+ ?5.3 mts

lar&o de la antena para 'sta frecuencia.

Vemos #ue nuestras predicciones son correctas) m+ima corriente en el punto

de alimentacin $ m,nima corriente al *nal de la antena /l,nea azul0) por lo

cual podemos deducir #ue resonar,a.


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B sea #ue tenemos M de onda para cada brazo =N de onda por brazo.

nalizando los datos vemos #ue la impedancia est+ mu$ cercana a los =!o1ms) la reactancia tiende a cero /J0 La R.B.E.


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Lo primero #ue se aprecia es #ue en lu&ar de irradiar en direccin de Las OX)

a1ora irradia en direccin 1acia donde est+n tensado los 1ilos ) mu$ diferente

a los dipolos normales) La &anancia en direccin de 2 es mu$ buena . di

el anc1o del 1az no es tan cerrado) tanto en el plano 1orizontal como en el

vertical) con respecto al primer dipolo se nota muc1a diferencia de la

&anancia) 1ora aun#ue aparentemente un d parece poco) recordemos #ue

con 3d es el e#uivalente a multiplicar la potencia ! veces) es decir si

trasmites con !! Qatts $ tienes una antena de 3d e#uivale a tener una

potencia de !!! Qatts. .


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En el plano vertical es menor la &anancia /?.?di0) #ue en el plano 1orizontal

pero si&ue siendo superior al dipolo inicial) como conclusin podemos suponer

#ue la &anancia de la antena va incrementando conforme se alar&an sus

elementos) en m6ltiplos impares de I de onda.


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La antena presenta buena resonancia.

La &anancia ba(a un poco a medida #ue sube la frecuencia.


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La R.B.E. Est+ en un nivel mu$ correcto. l&o importante #ue notamos es #ue

se 1a reducido el anc1o de banda debido al alto K #ue a1ora est+ presentando

la antena. KD.!;4!.=5D 3?.=


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La reactancia est+ propiamente cancelada a la frecuencia central) La

impedancia cercana tambi'n a la re#uerida por el e#uipo. Ecelente.


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Para realizar el acoplamiento de impedancias) con un acoplamiento L 8 )

lo&ramos una ecelente e*ciencia de radiacin en la antena con un FF.; N

Ciferencias entre dipolo normal de I de onda $ dipolo de M de onda por cada

lado. Vemos una &ran difencia comparativa entre los dia&ramas de radiacin

sobre todo en el e(e 2. En el plano 1orizontal) en el plano vertical se ven mu$

parecidos.

1ora bien) si vemos 'sta tendencia de los m6ltiplos impares de I de onda)

deber,a 1aber una lon&itud en la #ue la &anancia fuera m+ima) ser,aecelente conocer ese punto de e#uilibrio para con ello dise%ar nuestros

dipolos) $ no construirlos de I de onda por cada lado) como &eneralmente se

constru$en) o evitar 1acer antena tan lar&as $ buscar ese punto de inter's.

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En 'sta tabla calculamos los diferentes par+metros en funcin a la lon&itud

total de la antena en metros) partiendo de los = metros 1asta los =F.?3

metros) sector #ue analizamos para ver el comportamiento de la &anancia de

una antena para la frecuencia de .!;


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Para no confundirles muc1o al respecto ese punto es el llamado !.? de las

antenas) lue&o entoses para una antena con brazos de ?N de lon&itud de

onda por cada brazo tendremos la m+ima &anancia entre media onda $ M

de onda por lado de la antena.

C.>ntena !.? por brazo

Esa &anancia no necesariamente est+ donde pens+bamos inicialmente sucede#ue en la comparativa con las tres antenas) se aprecia #ue la antena !.?

tiene m+s &anancia en el lbulo vertical #ue las otras dos $ su sentido de

radiacin est+ en direccin a las X contrario a lo #ue paso con la antena de M

de onda por cada lado) $a #ue en esta su irradiacin est+ perpendicular a los

1ilos de la antenas. -i &iramos la antena de M de onda ver,amos #ue tienen

casi la misma &anancia en plano 1orizontal) no as, en el plano vertical) pero el


31/36

dipolo tiene menor &anancia #ue las dos 6ltimas. Lo importante de estas

comparativas no es la &anancia sino su directividad.

Los lbulos laterales mu$ an&ostos eiste un disco central mu$ elevado

perpendicular a la antena !.?


32/36

3.30 o1ms) nos indicar,a #ue estar,a corta la antena con

respecto a los M de onda por cada brazo.

Por otro lado) la relacin de ondas estacionarias est+ elevad,sima como para

tronar cual#uier e#uipo.

La &anancia me parece ecelente dependiendo para #ue la utilicemos. 8omo

se ve en los dia&ramas.


33/36

8on respecto a la corriente del punto de alimentacin no est+ tan al m+imo

en su punto central de alimentacin) pero tiene solucin.


34/36

En todos estos t'rminos) as, como est+ podr,a resonar e ;.


35/36

-olucin se&unda) con ;;.= N de e*ciencia.

8omplemento de se&unda -olucin) eiste una diferencia en los datos

mostrados) Por acumulacin de decimales.

@ambi'n se podr,a 1acer en el sentido inverso) como se muestra en las

si&uientes *&uras pero aumentar,an las p'rdidas.

ueno) espero le &uste todo 'ste estudio) por#ue lue&o si&ue) en #ue zona

conviene me(or alimentar las antenas. B tal vez a&re&arle bobinas) o 1acerla)

para dos bandas) no importa cmo le llamen a las antenas todo es lo mismo.

Btra comparativa Cipolo de 5 mts de lar&o por lado con bobinas en la base

comparado contra la !.? ambas tambi'n a mts de altura.


36/36

Propiamente 'sta es una antena de M de onda por cada lado) acortada con dos

bobinas) cercanas al punto de alimentacin) no obstante #ue reducimos su

tama%o en m+s de ! mts. Por lado la &anancia me parece ecelente) a la

altura de metros sobre el suelo solo perdimos d aproimadamente) pero

tendr,amos #ue resolver los 53!! o1ms de impedancia #ue muestra la antena)

#ue no ser,a nin&6n problema.

Recuerda #ue aun#ue indica una R.B.E. Ce ? como tiene cancelada su

reactancia) es resonante.

na pe#ue%a muestra de un futuro pro$ecto. Esperando tus comentarios

dudas o su&erencias.

1ttp:44QQQ.#sl.net4e3rl4antenas.1tm

email: e3rlrT&mail.com

-aludos de XE3RLR. Javier Gmez Villalpando.
http://www.qsl.net/xe3rl/antenas.htmmailto:[email protected]://www.qsl.net/xe3rl/antenas.htmmailto:[email protected]

dipolos por xe3rlr

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