Antena rómbica

Una antena rómbica está formada por cuatro secciones de cable suspendidas paralelas al suelo en forma de diamante o "rombo" forma. Cada uno de los cuatro lados tiene la misma longitud (alrededor de un cuarto de longitud de onda a una longitud de onda por sección) y converge pero no se toca en un ángulo de aproximadamente 42° en el extremo alimentado y en el otro extremo. La longitud no es crítica, normalmente de una a dos longitudes de onda (λ), pero existe un ángulo óptimo para cualquier longitud y frecuencia determinadas. Una antena rómbica horizontal irradia ondas de radio polarizadas horizontalmente en un ángulo de elevación bajo desde los extremos puntiagudos de la antena.

Si las secciones están unidas por una resistencia en cualquiera de los extremos agudos (puntiagudos), entonces la antena recibirá y transmitirá solo en la dirección a la que apunta el extremo con la resistencia. Sus principales ventajas sobre otros tipos de antena son su simplicidad, alta ganancia directa, amplio ancho de banda y la capacidad de operar en una amplia gama de frecuencias.

Descripción

Una antena rómbica consta de uno o varios cables paralelos suspendidos sobre el suelo en forma de "rombo" (forma de diamante. Las versiones largas suelen estar sostenidas por un poste o torre en cada vértice al que se unen los cables mediante aisladores. Cada uno de los cuatro lados tiene la misma longitud. La longitud no es crítica, normalmente de una a dos longitudes de onda (λ) de un extremo a otro, pero para cualquier longitud y frecuencia dadas, existe un ángulo agudo óptimo en el que deben encontrarse las secciones.

Una antena rómbica horizontal irradia ondas de radio polarizadas horizontalmente en un ángulo de elevación bajo desde el extremo agudo de la antena opuesto a la línea de alimentación. Sus principales ventajas sobre otros tipos de antena son su simplicidad, alta ganancia directa y amplio ancho de banda, y la capacidad de operar en una amplia gama de frecuencias.

Por lo general, se alimenta en uno de los dos vértices agudos (ángulo más agudo) a través de una línea de transmisión balanceada o, alternativamente, un cable coaxial con un transformador balun. El extremo de los cables que se encuentran en el vértice opuesto se deja abierto (desconectado) o se termina con una resistencia no inductiva. Cuando está terminado en una resistencia, el patrón de radiación es unidireccional, con el lóbulo principal fuera del extremo terminado, por lo que este extremo de la antena está orientado hacia la estación o región receptora deseada. Cuando no está terminado, el rómbico es bidireccional con dos lóbulos opuestos en los dos extremos agudos, pero no es perfectamente bidireccional.

La antena rómbica puede irradiar en ángulos de elevación cercanos al horizonte o en ángulos más altos, dependiendo de su altura sobre el suelo en relación con la frecuencia de operación y su construcción física. Asimismo, su haz puede ser estrecho o amplio, dependiendo principalmente de su longitud. El ángulo de radiación poco profundo lo hace útil para la propagación de ondas ionosféricas, el modo de onda corta de mayor distancia, en el que las ondas de radio dirigidas hacia el cielo en el horizonte se reflejan en las capas de la ionosfera y regresan a la Tierra mucho más allá del horizonte.

Es posible mejorar la baja eficiencia y ganancia de los rómbicos unidireccionales reemplazando la resistencia de terminación por una línea de transmisión corta resonante balanceada de baja pérdida. Esto refleja la potencia que se habría desperdiciado en la resistencia de terminación y regresa a la antena con la fase correcta para reforzar la excitación del transmisor. Este circuito puede aumentar la eficiencia de radiación de las antenas transmisoras hasta un rango del 70-80%, a costa de una mayor complejidad.

Historia

La antena rómbica fue diseñada en 1931 por Edmond Bruce y Harald Friis. Se usaba principalmente en la banda de alta frecuencia (HF) o de onda corta como antena direccional de banda ancha.

Antes de la Segunda Guerra Mundial, el rómbico era uno de los conjuntos de antenas de alta frecuencia punto a punto más populares. Después de la Segunda Guerra Mundial, el rómbico cayó en gran medida en desgracia para la transmisión de onda corta y el trabajo de comunicaciones punto a punto, siendo reemplazado por antenas logarítmicas periódicas y conjuntos de cortinas. Las periodicidades logarítmicas más grandes proporcionan una cobertura de frecuencia más amplia con una ganancia comparable a la de los rómbicos. Las cortinas de alimentación distribuida o conjuntos de cortinas HRS proporcionaron un patrón más limpio, capacidad para dirigir el patrón en elevación y azimut, una eficiencia mucho mayor y una ganancia significativamente mayor en menos espacio. Sin embargo, las antenas rómbicas se utilizan en casos donde la combinación de alta ganancia directa (a pesar de las pérdidas descritas anteriormente) y un gran ancho de banda operativo no se puede lograr por otros medios, o cuando se necesita una antena direccional, pero los costos de construcción e instalación deben mantenerse bajos..

Además de su uso como antena transmisora simple y eficaz (como se describe anteriormente), la rómbica también se puede utilizar como antena receptora de HF con buena ganancia y directividad. Por ejemplo, la estación receptora Crowsley Park de BBC Monitoring tiene tres antenas rómbicas alineadas para la recepción en acimutes de 37, 57 y 77 grados.

Ventajas y desventajas

The rhombic ' low cost, simplicity, reliability, and ease of construction sometimes outweighs performance advantages offered by other more complex arrays.

Ventajas

• La impedancia de entrada de Rhombics " patrón de radiación son relativamente constantes sobre una gama de frecuencias 2:1. Su impedancia se puede hacer relativamente constante a lo largo de un rango de frecuencias 4:1 o más, con la ganancia avanzada aumentando a 6 dB por octava.
• Múltiples antenas rhombic se pueden conectar de forma de extremo a extremo para formar MUSA (Multiple Unit Steerable Antenna). Los arrays MUSA pueden recibir larga distancia, onda corta, ondas descendentes horizontalmente polarizadas.
• El rhombic sigue siendo una de las opciones de ganancia media menos complejas para comunicaciones de larga distancia sostenidas sobre circuitos punto a punto.
• Los Rhombics también manejan una potencia de transmisor considerable, ya que tienen un voltaje esencialmente uniforme y una distribución actual.

Desventajas

• Un rhombic requiere una gran superficie de tierra – especialmente si se instalan varias antenas para servir a una variedad de regiones geográficas a diferentes distancias o direcciones o para cubrir frecuencias muy diferentes.
• El rhombic sufre de problemas de eficiencia debido a las pérdidas terrestres por debajo de la antena, los lóbulos espurios de pérdida de potencia significativa, las pérdidas de terminación, y la incapacidad de mantener la corriente constante a lo largo de los conductores. La eficiencia típica de la radiación es de 40 a 50 %.
• La baja eficiencia reduce significativamente la ganancia para un ancho de haz de lóbulo principal dado en comparación con otros arrays del mismo ancho de haz.