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Antena Monopolo - Monopolo Vertical, Usos tecnológicos del monopolo vertical



Antena Monopolo
Monopolo Vertical
El monopolo vertical o antena vertical es una antena constituida de un solo brazo rectilíneo irradiante en posición vertical.
Se considera que el monopolo no es una antena completa, y que necesita ser completada por un plano de masa para poder funcionar correctamente. Realmente la antena funciona correctamente sin este plano de masa, pero la eficiencia es mucho menor.
Ese plano de masa puede ser natural (por ejemplo, una superficie de agua salada), o bien artificial (una serie de conductores que se unen en la base del monopolo). Lo que se hace normalmente es crear un plano metalico ficticio, enterrando conductores por debajo de la antena, lo que hace subir la conductividad, y con ello decrecen las pérdidas (aumenta la eficiencia).



Algunas personas aseguran poder hacer funcionar el monopolo supuestamente sin plano de masa. En realidad, en ausencia del plano de masa éste es reemplazado por todo objeto circundante, incluyendo la tierra. Eso hace que si los objetos circundantes son malos conductores, habra grandes pérdidas y la antena no sera eficiente.
El monopolo se alimenta en la base. La alimentación es asimétrica, es decir, cuando uno de los conductores del monopolo esta a masa y el otro experimenta las variaciones de tensión, se dice que la alimentación es asimétrica. y habitualmente se alimenta con cable coaxial.
En Monopolos de ¼ de onda: la impedanciade la antena es de 36 ohmios.
En la siguiente foto podemos comprobar la similitud entre monopolo y dipolo, los monopolos tienen la misma corriente que los dipolos, los campos radiados son los mismos en el semiplano superior, mientras que el campo es cero en el semiplano inferior del monopolo.


La antena vertical emite en polarización vertical, o sea, el campo eléctrico es perpendicular al plano del suelo.

En la siguiente tabla esta la comparación entre los diversos parametros de radiación.




Y por último un ejemplo de diagrama de radiación de una antena vertical:



Los parametros usados para la realización del diagrama fueron los siguientes:

• Constante dieléctrica del terreno (3-80) : 4
• Conductividad de suelo (0.00003-5.0 S/m): 0.001
• Frecuencia de Trabajo (2-30 MHz): 8
• Altura sobre el suelo (99 m max.): 12.5
• Radio del sistema de tierra (m): 50
• Diametro de los hilos radiales (mm): 3
• Número de hilos radiales del sistema de tierra: 12
• Y los datos resultantes del estudio (a parte del diagrama):
• Elevación de la ganancia maxima (grados): 23º
• Ganancia directiva (dBi): 0.4
• Mínimo/paso valor(dB): -30/3

¿Por qué surgen los monopolos?
A 1 MHz de frecuencia central, la longitud de onda es de 300m, por lo que un dipolo en λ/2 debera medir 150m. Esto es bastante complicado de conseguir. Y por si fuera poco, nos encontramos con otro problema, el suelo.
Parasolucionar esto, es decir, utilizar antenas mas pequeñas, se utilizan los monopolos. Siguiendo con el ejemplo anterior, si colocamos el dipolo de 150m en el suelo, este se comportara como una antena de 300m en el espacio libre.

Usos tecnológicos del monopolo vertical
• El uso en VHF es principalmente para las aplicaciones de radio móvil en vehículos. En ellas, el cuerpo metalico del vehículo sirve de plano de masa.
• A causa de la popularidad de la VHF móvil en la banda de 2m, la antena mas común es el monopolo vertical. Eso explica a su vez que en la banda de 2m la polarización en la clase de emisión F3E (Frecuencia Modulada o FM) sea la polarización vertical.
o El vehículo utiliza las cuatro llantas como condensador para conducir la HF de regreso a la antena.
• El monopolo vertical es muy usado en las expediciones de radioaficionados, sobre todo desde islas o costas. El diagrama de emisión del monopolo vertical muestra emisiones sumamente rasantes, lo que garantiza que la energía esté concentrada a pocos grados por encima del horizonte, favoreciendo así el alcance maximo por reflexión en la ionosfera; las extensiones de agua salada son espejos ideales para las ondas HF, que les sirven de plano de masa.
Comparación con el dipolo
Tenemos la misma configuración que con un dipolo largo, pero radiando sólo en la mitad del espacio, por lo que la potencia que radia el monopolo es la mitad que laradiada por el dipolo largo.
Prad mono = Prad dipolo/2
Consecuentemente, la resistencia de radiación del monopolo es la mitad del dipolo largo.
Rrad mono = Rrad dipolo / 2
Y la directividad sera el doble.
Dmono = 2 * Ddipolo

Monopolo Plegado
Se trata de la antena de AM para ondas medias, en la versión de 6 cables colgantes. Entre sus cualidades mas importantes, podemos citar las siguientes:
Montaje sobre un mastil con base a masa.
El ancho de banda no depende de las dimensiones de la estructura de la torre, sino de la estructura estructura del monopolo.
Sobre una torre de gran altura pueden montarse antenas de FM, TV y en la parte inferior armarse un monopolo. Operando todo el conjunto sin interferencia entre ellos.
En un mismo Monopolo de 6 cables, pueden adaptarse 3 para operar en una frecuencia y los otros 3 en otra. Por supuesto, en el caso de 2 transmisores en la misma estructura, habra que colocar los filtros necesarios para que no se interfieran entre sí.
La altura óptima es de 0 de onda. No obstante, con alturas menores hasta 1/8 de onda, su rendimiento es eficiente comparado con el clasico Monopolo Abierto aislado, de la misma talla.


Esta antena es omnidireccional.
Su impedancia puede ajustarse a los valores deseados, modificando apropiadamente las dimen-siones de ancho y altura.
Se provee el conjunto de armado con toda la ferretería necesaria.





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