Antena omnidireccional

En comunicación por radio, una antena omnidireccional es una clase de antena que irradia la misma potencia de radio en todas las direcciones perpendiculares a un eje (direcciones azimutales), con potencia que varía con el ángulo del eje (ángulo de elevación), declinando a cero en el eje. Cuando se grafica en tres dimensiones (ver gráfico), este patrón de radiación a menudo se describe como en forma de rosquilla. Esto es diferente de una antena isotrópica, que irradia la misma potencia en todas direcciones, con un patrón de radiación esférico. Las antenas omnidireccionales orientadas verticalmente se usan ampliamente para antenas no direccionales en la superficie de la Tierra porque irradian por igual en todas las direcciones horizontales, mientras que la potencia radiada disminuye con el ángulo de elevación, por lo que se dirige poca energía de radio hacia el cielo o hacia la tierra y se desperdicia.. Las antenas omnidireccionales son ampliamente utilizadas para antenas de transmisión de radio y en dispositivos móviles que usan radio como teléfonos celulares, radios FM, walkie-talkies, redes informáticas inalámbricas, teléfonos inalámbricos, GPS, así como para estaciones base que se comunican con radios móviles, tales como policía y despachadores de taxis y comunicaciones aéreas.

El patrón de radiación de una simple antena omnidireccional, una antena vertical de media onda. En este gráfico la antena está en el centro de la "duana", o torus. La distancia radial del centro representa el poder irradiado en esa dirección. La potencia radiada es máxima en direcciones horizontales, bajando a cero directamente por encima y debajo de la antena.

Animación de una antena dipole de media onda omnidireccional que transmite ondas de radio. La antena en el centro es dos barras metálicas verticales, con una corriente alterna aplicada en su centro desde un transmisor de radio (no se muestra). Bucles de campo eléctrico (líneas negras) dejar la antena y alejarse a la velocidad de la luz; estas son las ondas de radio. Este diagrama sólo muestra la radiación en un solo plano a través del eje, la radiación es simétrica sobre el eje vertical de la antena.

Tipos

Los diseños de antena omnidireccional más comunes son la antena monopolista, que consiste en un conductor vertical montado sobre un plano de tierra conductor, y antena de dipolo vertical, compuesta por dos barras verticales collineales. El monopolio de onda trimestral y el dipolo de media onda tienen patrones de radiación verticales consistentes en un único lóbulo amplio con radiación máxima en direcciones horizontales, por lo que son populares. El monopolio de onda trimestral, la antena resonante más compacta, puede ser la antena más utilizada en el mundo. El cinco octavo monopolio de onda, con una longitud 5/8=.625{displaystyle 5/8=.625} de una longitud de onda, también es popular porque a esa longitud un monopolio irradia el máximo poder en direcciones horizontales.

Los tipos comunes de antenas omnidireccionales de baja ganancia son la antena de látigo, "Rubber Ducky" antena, antena de plano de tierra, antena dipolo orientada verticalmente, antena de disco, radiador de mástil, antena de cuadro horizontal (a veces conocida coloquialmente como "antena circular" debido a la forma) y la antena de halo.

También se pueden construir antenas omnidireccionales de mayor ganancia. "Mayor ganancia" en este caso significa que la antena irradia menos energía en ángulos de elevación más altos y más bajos y más en las direcciones horizontales. Las antenas omnidireccionales de alta ganancia generalmente se realizan utilizando conjuntos de dipolos colineales. Estos consisten en múltiples dipolos de media onda montados colinealmente (en una línea), alimentados en fase. La antena coaxial colineal (COCO) utiliza secciones coaxiales transpuestas para producir radiadores de media longitud de onda en fase. Un Franklin Array utiliza secciones cortas de media longitud de onda en forma de U cuya radiación se cancela en el campo lejano para llevar cada sección de dipolo de media longitud de onda a la misma fase. Otro tipo es la Antena Omnidireccional Microstrip (OMA).

Análisis

Los patrones de radiación omnidireccional son producidos por las antenas prácticas más simples, monopolios y antenas dipoles, que consisten en uno o dos conductores de varillas rectas en un eje común. Ganancia de antena (G) se define como eficiencia de antena (e) multiplicada por la directividad de antena (D) que se expresa matemáticamente como: G=eD{displaystyle G=eD}. Una relación útil entre la directividad del patrón de radiación omnidireccional (D) en los decibeles y el ancho de haz de media potencia (HPBW) basado en la suposición of a pecado⁡ ⁡ ()bSilencio Silencio )/bSilencio Silencio {displaystyle sin(btheta)/{btheta } la forma del patrón es:

D.. 10log10⁡ ⁡ ()101,5HPBW− − 0,00272HPBW2)dB.{displaystyle Dapprox 10log _{10}left({frac {101.5}{text{HPBW}}}-0.00272,{text{HPBW}}}}right) {text{ dB}}