Falta ahora adquirir datos y correlacionarlos con los datos obtenidos del primer radar en K... y obtener corrientes en 2D. Espero antes de irme tenerlas y te las mando (por si algún día navegas por aquí...)
Esto es todo. Gracias otra vez. Saludos.
Diálogo con J...
Por Miguel R. Ghezzi (LU 6ETJ)
www.solred.com.ar/lu6etj
SOLVEGJ Comunicaciones
www.solred.com.ar/solvegj
He vacilado bastante antes de publicar este diálogo, porque hay razones para creer que puede interpretarse como una pedantería o un modo de alardear (ya verán luego porque), pero la frescura del mismo, especialmente la de J..., (un joven estudiante que estaba participando de un interesante proyecto de ingeniería en una importante universidad estadounidense) me convenció que era una pena desperdiciarlo, especialmente porque en él se comentan varias cosas que puede ser bueno compartir con ustedes.
En primer lugar destacar el hecho de que nuestra actividad aún hoy puede ser útil y profundamente creativa a partir de nuestras experiencias y conocimientos, dejando de lado esa tonta sensación de "ya todo está hecho". También porque nos muestra que nuestros conocimientos pueden ser valorados aún dentro de la humildad de nuestras posibilidades y yo me siento orgulloso de que nuestra radioafición haya llegado con una modestísima contribución a ese proyecto, tal vez eso estimule a otros a perseverar, sabiendo que no es necesario ser una "Prima Donna" para ocupar ese pequeño lugar en el mundo que los dioses han destinado a cada uno de nosotros.
Y, por último advertir que esas complicaciones que habitualmente nos aquejan a aquellos que hemos abrazado el querido hobby de la radio, no solo son similares sino que también suelen ser el quebradero de cabeza de aquellos que son responsables de importantes proyectos; ello nos induce a sonreir y decirnos a nosotros mismos: ¡vamos, adelante! también estamos haciendo camino al andar...
Quiero agradecer a J... y a sus compañeros por la confianza que depositaron en la comunidad que nos reúne.
Pido disculpas a los colegas por no publicar los nombres ni los detalles, pero notarán que nuestro amigo solicita cierta discreción, que me obliga, y creo haber respetado en lo esencial.
También quiero aclarar que se trata de una lectura fundamentalmente técnica que puede resultar aburrida al lector que no sea un entusiasta de la materia, yo he disfrutado mucho de compartir la experiencia y creo que alguno más podrá entretenerse un rato con las aventuras de la instalación de ese radar oceanográfico...
Los resaltados en amarillo son míos y el texto original fue editado para adecuar la ortografía y retirar aquellos párrafos de naturaleza exclusivamente personal. Si alguna vez vuelvo a tener contacto con el amigo J... y me autoriza a publicar su nombre lo haré con mucho gusto...
Buenos Aires, 8 de Enero de 2003
Buenos días,
Mi nombre es J..., estudiante de Ingeniería de Telecomunicación en Barcelona
(España). Actualmente me encuentro en H..., USA, colaborando en un
proyecto del Departamento de Oceanografía de la Universidad de H..., en
colaboración con otras universidades del resto del mundo englobadas en el
proyecto ... (que engloba muchos proyectos como el nuestro para conseguir un
estudio detallado de lo que su nombre indica). El proyecto en cuestión consiste
en la instalación de varios radares alrededor del mundo en la banda HF para
observar las corrientes superficiales y crear un mapa detallado de ellas que
permitirá evaluar la validez de los métodos numéricos desarrollados y generar
nuevos. El proyecto es importante a escala global y tiene un coste de varios
millones de dólares, ya que utilizamos los radares mas potentes y precisos
desarrollados hasta el momento.
Básicamente le escribo porque soy el encargado de todo lo relacionado con la
parte electromagnética: generación de diagramas de radiación, barridos,
propagación, calibración de los radares... y estamos encontrando problemas con
ellos. Los investigadores principales subestimaron la importancia de las antenas
y en los equipos de trabajo no integran especialistas en el tema. En la formación
actual de ingeniería se presta poca atención a las frecuencias bajas y se
centra sobre todo en microondas y óptica, siguiendo el curso de la tecnología,
por lo que cada vez hay menos especialistas en bandas como la HF. Di con su página de casualidad y he encontrado en ella un rigor inesperado y gracias a
ella creo que he dado con los verdaderos especialistas en el tema:
los
radioaficionados.
Así pues, me gustaría plantearle algunas dudas que nos han surgido para poder
optimizar nuestros sistemas y poder alcanzar mayores distancias y precisiones.
Saludos.
Estimado amigo J...:
Con mucho gusto, dentro de mis posibilidades, haré lo posible por hacer algún
aporte al asunto que me comenta.
De todas maneras, tal vez Ud. sea algo optimista respecto de las posibilidades
de los radioaficionados en general y las mías en particular.
Me resulta muy difícil imaginar que en el ámbito universitario y profesional
no abunden personas con mucha más capacidad para enfrentar la tarea que se
proponen.
Sin otro particular y agradeciendo la confianza que me dispensa así como su
elogioso comentario para el sitio web, hago propicia la oportunidad para hacerle
llegar saludos muy cordiales.
Miguel R. Ghezzi
No te subestimes, eres lo que necesito. Tus consejos
serán de buena ayuda. En el ámbito de la investigación hay gente muy experta,
cierto, pero no se donde están porque o se esconden o soy incapaz de
encontrarlos.
Simplemente creo que las bandas hasta la L fueron abandonadas hace mucho tiempo,
ya que actualmente, mirando hacia adelante, no tienen mucha utilidad. Todo lo
desarrollado es viejo, usado y comprobado y en la investigación, donde se
innova se mira hacia tecnología punta de bandas muy superiores en frecuencia. Poca
gente queda con dominio de esas frecuencias salvo los radioaficionados, al ser unas bandas muy
experimentales. No hay soluciones analíticas para los problemas electromagnéticos
que parecen tan sencillos y es la experimentación quien hace el trabajo.
Así que permíteme felicitarte primero por tus artículos que he leído
detenidamente y aprovecharme de tu experiencia después. Si te parece bien en el
siguiente mail te explicare detalladamente que hacemos y como lo hacemos. Espero
que te pique la curiosidad.
Un saludo.
Bueno, J..., mi Ego y el de la colectividad radial acaba de desparramarse en
el sillón. Le leía tu mail a unos amigos (por radio), para que se sonrieran,
ya que como sucede en muchas partes un radioaficionado es una especie
"algo indeseable" sobre todo cuando se televisa algún partido o a la hora de las
"novelas", en fin, al menos en el Radio Club M... ya tienes asegurado
un asadito el día que vengas a pasear por estos lados...
Saludos, Miguel
PD: Pues entonces, cuéntanos de qué se trata...
Ok, dame un día para prepararte un buen mail donde no
olvide nada. Si tus compañeros tienen email me gustaría comunicarme también
con ellos para hacer una especie de foro.
Respóndeme esto antes:
- ¿tienes algún tipo de límite en tu cuenta de correo? es para enviarte fotos de
las entenas y de h...
- cuando estés al tanto de todo me gustaría introducirte al equipo de trabajo.
Los radioaficionados usais el inglés, así que no creo que haya problema con el
idioma.
- cual es la periodicidad habitual con la que lees el correo?
Y te pediría un poco de... confidencialidad, digamos. Es un proyecto importante
y a veces trabajamos con militares. No importa que algunos colegas tuyos estén
al tanto, pero si que lo este toda la comunidad de radioaficionados, ¿comprendes?
De todas formas aunque haya escrito "militar" el proyecto es de
investigación universitaria, ellos solo nos ceden terrenos y permisos y demás.
Saludos.
El correo lo bajo cada par de días más o menos y, si
bien no tengo límite en la casilla no es muy rápida la conexión de manera que cualquier adjunto que pese entorpece la transferencia. si crees que la
info gráfica es relevante envíala.
Respecto del inglés no hay problema para leerlo, en cuanto a escribirlo más o menos...
Sigo pensando que has de ser un gran optimista 8>)
En principio me gustaría conocer más precisamente el sistema de alimentación de las antenas de TX y el método enfasamiento de las antenas
receptoras. Respecto de los principios de funcionamiento del radar tengo que leer tu mail más detenidamente y veré si entre los libros de física
encuentro algo acerca del sistema de Bragg (por lo que recuerdo tuvo que ver con la cristalografía con rayos X, y que una ley recibe su nombre).
Respecto de las antenas verticales, tal vez podría aumentarse su rendimiento
mejorando los planos de tierra, aunque si están en una zona marina, eso los favorece, pero aún en terrenos normales, buenos conductores los radiales han
de ser numerosos (se recomienda un mínimo de unos 32) y de al menos un cuarto de onda (real)
a la frecuencia más baja de trabajo.
Supongo que para ese sistema les conviene bajar lo más posible el diagrama de radiación vertical ¿verdad?
No creo que a las frecuencias consideradas sea muy desesperante el factor de ruido del RX porque el ruido atmosférico en HF es el factor más limitante,
así que por ese lado no hará falta la criogenia... 8>)
Pero es posible que prefieran bajar los lóbulos de radiación verticales para tener más ganancia en recepción y trasmisión ¿no?
Best regards
Miguel LU 6ETJ
PD: Además de "Radio Amateur" también se emplea "HAM", a
la radio afición también se la llama (del inglés) "Ham Radio", Ham es un término sin
traducción que tiene que ver con la historia del Hobby...
Como te comenté, el proyecto consiste en la
instalación de radares (por pares, luego te lo explico) en determinados puntos
estratégicos para la medida de corrientes marinas superficiales, pues los campos
eléctricos no penetran en el agua salada mas de unos pocos centímetros. De momento
estamos instalando un sistema (o sea 2 radares) en O..., y hay en proyecto otro en
I..., otro en la isla de K..., A..., y si todo va saliendo bien se cubrirán todas
las islas del archipiélago ... y vete a saber donde más. El objetivo es medir las corrientes de manera muy precisa para, aparte del
estudio de esas corrientes y todo lo que conlleva al resto de los parámetros
oceánicos y biológicos, para la evaluación de los métodos numéricos desarrollados de
mecánica de fluidos.
Por supuesto no son los primeros radares oceanográficos desarrollados, pero si son los
últimos, mas punteros tecnológicamente y mas precisos.
Han sido desarrollado en Alemania por un profesor de la universidad de H., El
Sr. G..., un reputadísimo ingeniero de telecomunicaciones especializado en radares en la banda de HF. El radar es de onda continua con una
modulación lineal en frecuencia. La frecuencia portadora es ajustable desde 10 MHz hasta 30 MHz y el chirp
(la modulación) tiene anchos de banda ajustables entre los 100 y los 300 kHz. El radar transmite una potencia de unos 30W,
lo que te puede dar ya una idea de como de sensible debe ser el receptor. El radar, pues,
transmite una onda continua modulada hacia el océano que es devuelta hacia el receptor por
reflexión de Bragg, esto es la onda no es devuelta por rebote en un obstáculo (una ola de
más o menos lambda) sino por
reflexión debida a los campos creados en la superficie del mar. Así una onda
electromagnética de longitud de onda lambda será devuelta por olas del mar de longitud de onda lambda/2, sin necesidad de que estas tengan
amplitudes grandes. Una ola de unos pocos cm de amplitud y lambda/2 devolverá una
señal incidente de lambda. Esta teoría fue descubierta por el señor Bragg y por lo tanto lleva su nombre. A esas frecuencias la
propagación por onda de superficie es la mas importante y nos permite obtener
señales de hasta distancias de 120 km. El reflejo ionosférico no nos interesa ya que
confundiría al radar: la distancia se obtiene por retardo ida-vuelta y el reflejo ionosférico nos
daría ambigüedades. Las potencias que recibimos son del orden de -100dBm (o sea, una maldita
miseria) con lo que los receptores deben ser muy precisos y con factores de ruido
mínimos. Para obtener las corrientes medimos el doppler de la señal devuelta, lo que nos
dará la velocidad radial de las corrientes
respecto al radar. Es por ello que necesitamos dos emplazamientos separados unos cuantos
km para poder obtener el mapa de corrientes en 2D.
El investigador principal es el Sr. F..., muy importante oceanógrafo b..., que trabaja en la universidad. Por las
características del océano aquí ... trabajamos con una frecuencia de XX MHz
(lambda=XX m), en I... la frecuencia es de XX MHz (kHz arriba, kHz abajo por los permisos y
demás). Cada radar cubre un ángulo de 120 grados con un radio de unos 120 km. La superposición de las coberturas de cada radar nos da la cobertura total del sistema. Por si quieres
mirártelo en un mapa, en O... instalamos el primer radar en K... y el segundo en
K..., en la costa oeste.
Vamos al sistema de antenas. Las antenas son todas iguales: monopolos. Para interaccionar con el
océano es necesaria polarización vertical. Las antenas son helicoidales para acortar su longitud
física y simular una de lambda/4. Proporcionamos el suelo a las antenas con tres radiales
acortados también mediante una inductancia cerca de la antena. La configuración de
TX es de 4 antenas en forma de rectángulo. El lado largo de lambda/2 es paralelo a la costa y el corto mide
0.015 Lambda. Las antenas de atrás están desfasadas 0.7 PI con lo que en conjunto
obtenemos idealmente nulos hacia atrás y los lados y un importante lóbulo principal hacia adelante. El sistema receptor consta de 16
antenas dispuestas en línea separadas lambda/2 lo mas lejos posible de las TX y alineadas con uno de los nulos a los lados. Te puedes imaginar
el tamaño del conjunto.
El radar captura amplitud y fase en cada antena receptora y mediante post-procesado cambiamos los pesos de cada antena (ie: amplitud y fase
que impone a la señal recibida) para crear un barrido eléctrico en los 120 grados de cobertura. La
resolución máxima del sistema es de 0.3km.
Por el momento tenemos instalado en K... una única antena receptora con lo que evidentemente no podemos hacer barrido y solo obtenemos
información de la integración de las corrientes en un arco de 120 grados y célula de
resolución en distancia.
Antes de seguir agobiándote con más datos, te dejo que digieras esto y que me hagas todas las preguntas que quieras. Te puedo enviar fotos e
información mas precisa. Coméntame lo que pienses sobre el sistema y problemas que puedas intuir a priori. En otro mail te
introducirá la práctica y los problemas que observamos.
Un saludo.
Respuestas:
> El radar transmite una potencia de unos 30W,
lo que te puede dar ya una idea
de como de sensible debe ser el receptor
> Las potencias que recibimos son del orden de -100dBm (o sea, una maldita miseria) con lo que los receptores deben ser muy precisos y con factores de
ruido mínimos.
Trabajar con NF bajos en RX en HF solo es útil con antenas de poco rendimiento en recepción.
> Además, con unos receptores de 140dB de SNR y no optimizar las antenas
es como tener un Ferrari y no hincharle del todo las ruedas.
> Si, pero obtenemos unos resultados buenísimos con 3 radiales acortados con
inductancias que se nos van las ganas de excavar para poner radiales.
Las dos oraciones anteriores ¿no son contradictorias?.
Las antenas que han de ser eficientes en HF son las de trasmisión (si es que no pueden aumentar la potencia por alguna razón), allí conviene poner buenos
radiales...
> El desfasamiento se realiza con un sistema de tecnología punta de... cables
de diferente longitud (concretamente 4.32 m, coef de velocidad en el coax de 0.66).
Mmm... como misterio prefiero el Area 51 8>)
Baires = UTC -3
Buen fin de semana....
Miguel Ghezzi wrote:
> Además, con unos receptores de 140dB de SNR y no optimizar las antenas es
> como tener un Ferrari y no hincharle del todo las ruedas.
>
> Si, pero obtenemos unos resultados buenísimos con 3 radiales acortados con
> inductancias que se nos van las ganas de excavar para poner radiales.
>
> Las dos oraciones anteriores ¿no son contradictorias?.
> Las antenas que han de ser eficientes en HF son las de trasmisión (si es
que
> no pueden aumentar la potencia por alguna razón), allí conviene poner
buenos
> radiales...
Ahiva!, tienes razón.
En TX no hay problemas de potencia, pero hay que pensar lo del rendimiento.
Espera al siguiente mail en el que te comentare cosas mas prácticas del proyecto: lo que hemos hecho y lo que vamos a hacer.
Gracias por tu ayuda. Un saludo.
Lo siguiente es el texto mencionado por J... dónde resume algunas cuestiones sobre antenas a sus colegas. El tema continúa más adelante.
An antenna can be seen as an passive impedance Za. This impedance contains a
resistive part composed by the radiation resistance (Rrad) and the ohmmic
resistance due to the finite conductivity of the antenna (Rohm). Za contains
also a reactive (imaginary, Xa) part that obviously won't disipate energy as it
will return the energy previously stored. So finally our antenna can be seen as
an impedance:
Za = (Rrad + Rohm) + j Xa
In an ideal lambda/2 dipole we find Xa=0 by shortening a little its arms (so
it's not anymore a lambda/2 dipole). In an ideal monopole (Za=41+j24) we can
obtain a Za=35+j0 by shortening a 4% its arm. The importance is in the term Rrad
as the power radiated by the antenna will be Prad=I^2*Rrad, the higher this
value is, the higher power it will radiate with the same current injected. By
eliminating the reactant part, as you say, we haven't yet solved our problem as
we have to make our resistive part (Rrad) equal to Z0, the characteristic
impedance of the cable. By doing that we avoid the antenna to be seen as an
obstacle to the waves propagating inside the coaxial, and all the power "will
pass". So we cannot play with Rrad as we want, because if Rrad differs from
Z0, the current injected will be inferior and the efficiency of the system falls.
Even as Rrad increases, the same happens with Xa and the system goes down. We
need a Za as close as possible to Z0=50 Ohms.
In "real world" where infinite perfect conducting plans do not exist
we have to create them in order to have a good image of our monopole. That is
the reason for the radials, that would simulate the ground. How the electric and
magnetic fields interact with the radials in very close distances (where we
don't have neither a plane wave nor a spherical wave) is not answered
analytically and only experience has driven to the results of a length of
lambda/4 for the radials (or as we do, shortening them by the use of inductances
that simulates the current distribution of a longer wire). However the real
ground exists. Its conductivity is very poor but it will conduct and it will
create a imperfect image of our antenna (monopole+radials). Then the antenna
impedance will be:
Za = Zself + Zmutual
Where Zself is the self-impedance of the antenna and Zmutual is the mutual
impedance between our antenna and its imperfect image on the ground. The
approximation for Zmutual cannot be driven analytically as it is very complex
and only simulation programs can give us an approximation of Za. For ideal
lambda/2 dipoles separated between 0 and 2 lambdas the graphs for Zmutual are
like sinusoids with important amplitudes in function of the separation. In an
non-ideal situation Zmutual is impredictible. That's why I think that we have
obtained the best results for antennas mounted on the ground with the radials on
the ground in order only to improve ground conductivity and avoiding "images
of images" (making Zmutual very little).
Let's return now to the impedance matching between the line and the antenna. We
can define the voltage waves Vf (forward, to the load) and Vb (backward, to the
generator) inside the coaxial. We define also the reflexion coefficient Gamma
as:
Gamma=(Za-Z0)/(Za+Z0)
and Vb=Gamma * Vf. We don't have to forget that Za is a complex quantity, and
Gamma, then, too. Vf and Vb will vary in phase in every point of the coaxial (they
propagate), and they will be added to obtain the final tension value in every
single point. The same happens with the currents and we obtain that the
impedance Zin=V/I is a periodic function (periode lambda_cable/2) that makes
that in each point of the cable we see the antenna as a different impedance.
Similarly we can define the power waves Pf and Pb, and finally the power
dissipated by our antenna (radiated!), Pl, having Pl=Pf-Pb. That drive us to:
Pl=Pf*(1-mod(Gamma)^2)
So we obtain that if Za is different from Z0 (Gamma different from 0) there are
oscillations in the tension, current and impedance inside the cable (called
stationnary waves) with maximums and minimums and with a periode lambda_cable/2.
Moreover the power radiated by our antenna won't be the maximum it can radiate.
As you say in your mail the total matching to the line is not our objective.
Mainly because it's impossible, the antennas are as they are and we cannot have
the impedance we want. We can define the VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) as
the relation between the modulus of the maximum of tension inside the coax and
the minimum ( VSWR=mod(Vmax)/mod(Vmin) ) and operations on it drive us to:
VSWR= (1 + mod(Gamma)) / (1 - mod(Gamma))
So as the VSWR is a relation between two tensions repeated inside the coaxial,
the VSWR does not vary with the lenght of the coaxial and we will always be
measuring indirectly mod(Gamma) of the antenna. Obviously we have to make the
hypothesis that the cable losses are very little, we use short cables only long
enough to permit us be 6-7 meters away from the antenna we are measuring.
We have to make the distinction between the power generated (Pg) by the
tranmitter and the power forward wave Pf. They are not the same, and in ideal
lines Pl will always be equal to Pg, and Pf is in fact a false wave, as it is
higher than Pg. For example if Pg=100W, then Pl=100W and with a SWR=2, Pf=112,36W
and Pb=12,36W. Don't we have to worry, so, about VSWR?. At the beginning, no, as
a high value only shows that we have an "imperfect" antenna (in the
sens that a perfect lambda/4 monopole has a SWR=1,7), but it will radiate the
power the transmitter generates. Additionally we don't work with high powers, so
we don't have to worry about high tensions inside the coax. In lossy coax, as we
will have due to the long cables, VSWR produce additional losses by the voltage
variation inside the coax and with a 4dB lossy cable and SWR=2 we have to add
only 0.4dB due to unmatching. The only reason why perfect matching is desired is
because is the only way to make the transmitter work at the maximum power, as:
Pg=Pmax*(1-mod(Gamma_in)^2)
Where Gamma_in is the reflexion coefficient seen at the transmitter's output (if
Gamma differs from 0, it varies inside the cable), so the equivalent impedance
of the coax+antenna:
Zin=Z0 * (Za + jZ0 tan(Bl)) / (Z0 + jZa tan(Bl))
Where B=2PI/lambda_cable and l is the cable length. To achieve a perfect
Gamma_in equal to 0, we could use matching circuits, that are not difficult to
make but that in a system as ours with so many antennas is very costly. Where is,
so, the problem with VSWR, stationnary waves and reflected power of fictititious
power waves? The problem comes when we turn upside down the system and we think
in receiving antennas. By the reciprocity theorem an antenna works exactly the
same way in transmission and in reception. So, if we have a look to the previous
formula and we change Gamma_in by the actual reflection coefficient of our
antenna (Gamma), we obtain that the power our antenna gives us is inferior to
that it could give us with the same signal received with a perfect matching (the
power not given to the receiver is re-radiated). With a SWR=2 we loose 11% of
power, which makes 0.5dB of losses. with SWR=3 we have a loose of 25%, 1,25dB.
If we think about noise, we have to think about the theorem that says that an
attenuator de L dB has a noise figure of, also, L dB. So with SWR=2 we have an
antenna noise figure of 0.5dB (taking an ohmmic efficiency of 100%) because the
noise power is always the same and the antenna gives us less useful signal power,
and a tranasmission line noise figure augmented 0.4dB (4.4dB in total) that can
degradate the system.
However a VSWR as high as 2 is not very dangerous and is a maximum level often
taken. However a level like that shows an antenna with mod(Gamma)=1/3, and we
don't know more than that. It make me think in how bad matched we are, and the
actual value of Za (I hope have it with the new instrumentation). It makes also
think the amount of different Za we can have within a little margin of SWR.
I want to think now about the arrays. They are a group of antennas correctly
spaced than radiates a total electric field:
Etot=Add(Ei*exp(k*ri))
with Ei the field radiated by the i_th antenna, ri its position vector and k the
wave vector. If we can make the approximation Ej=aj*Ei=aj*E0 then Etot=E0*AF and
we obtain the notion of Array Factor:
AF=Add(ai*exp(k*ri))
ai is a complex coefficient that shows the difference in amplitude and phase
between the antennas. So with the previous hipothesis the final radiation
pattern will be the multiplication of the array factor, which contains
information on how the antennas are feeded and their geographical position, and
the radiation pattern of a single antenna. As monopoles are almost
omnidirectional the final radiation pattern should be almost the AF. As with AF
we have a lot of control (position and feeding of every antenna) we can ideally
create the radiation pattern we want.
However let's see more acurately what happens. The field radiated for one
antenna can be written as:
E0=A0 * exp(-jkr)/r * I0 * t(Theta,Phi) * Theta_vector
Where A0 is a complex constant, exp(-jkr) shows the different phase for
different distances, 1/r shows the attenuation by spherical propagation, I0 is
the maximum complex current in the antenna, t(Theta,Phi) is the radiation
pattern and Theta vector is the unitary vector in the Theta direction. Supposing
that all the antennas are equal the coefficients ai have only information about
the difference of amplitude and phase of the currents in the i_antenna in
relation to I0.
In our transmitting configuration, we have 2 front antennas with (ideally)
currents I0 and 2 rear antennas with (ideally) currents I0*exp(j*0,7*PI). The
phase change has been achieved only by using different cable lengths. With a
left-right separation of lambda/2 and equal fields in left-right we have two
nulls of the total AF to both sides. The front-rear separation and phase creates
a null in the rear direction, but an important principal lobe in the front
direction.
Our transmitting system is composed of a power amplifier followed by a power
splitter (PS) which gives ideally the same power to each antenna. If the
antennas connected to the PS are unmatched and slightly different they will show
differents Zin and the power splitter will give to each antenna a different
power, which means different tensions and currents and which means different ai
to those designed. However that is not the end, and we can think that by having
exact copies of the antennas it will work ok. Unlike until now, we cannot think
that the antennas are isolated, one antenna will see the others and that means
that the field created for one antenna will produce currents and tensions in the
others that will modify its own current and tension. Finally it can be seen as a
different antenna impedance due to the presence of the others, and the final
antenna impedance is:
Za=Z11 + Z12*I2/I1 + Z13*I3/I1 + Z14*I4/I1
Where Z11 is the self-impedance, Z1i are the mutual impedances between the i
antenna and the first antenna, and Ii are the currents in each antenna. The
mutual impedances are, as dicussed before, very impredictible in short distances
and the currents imposed on each antenna are different. So, joining different
antennas with the effect of the mutual impedance we have that the coefficients
ai can be completely different to those designed and then the final radiation
pattern can be impredictible (and of course we loose our pretty nulls).
For the receiving antennas the problem is similar, if every antenna has a
different impedance, it will give a different amplitude and phase and the final
pattern will be distorted.
However we cannot get rid of the mutual impedances, and we have just to try to
have the more similar antennas as possible. So, for me, the final point is that
we must have the antennas with the lowest VSWR possible and the more similar as
possible. That not only refers to the antenna construction itself, but also to
the terrain. The antennas should be equally spaced, equally far from the sea/cliff,
equally mounted... The more care we take when installing them the less problems
we will have. Phase is very sensitive, and we're lucky to work with a
lambda=20m, so we have a few centimetres of error margin. At higher frequencies,
the margin is drastically reduced. As the WERA manual says we should not exceed
1% of errors in distance (20 cm).
I'm using for the simulations the NEC2 free code, that is widely used. It shows
how the radiation pattern is distorted in the transmission antennas, using
perfectly repeated antennas. The two "amplitude" nulls, left and right,
are pretty conserved. However the rear lobe has increased (it is 13 dB under the
maximum, not the 22 designed) and the rear null has disappeared. I did some home-made
simulations with the differents SWR measured for each antenna and the final
pattern was a big potato.
Other question was about the radiation to high angles. As a conducting plane
won't radiate at 0 degrees of elevation (we won't never have radiation in the
direction of the currents) we obtain in simulation a Take-Off Angle (TOA) of
about 33 degrees. We were at the begining worried about that, in Kaena we have
the ocean in the opposite direction!. However more accurate simulations of land
and sea have give the result that the ground turns into a very perfect conductor
on the ocean, and it approaches the final pattern to that on a perfect ground
for low elevations. Let's just explain that the a poor conducting ground as we
have in Kaena makes go down the directivity and rises the TOA. A perfect ground
has a higher directivity and a TOA of 0 degrees. The mixed poor ground and ocean
(almost perfect conductor) gives a mixed pattern. For elevations until 10
degrees there is a very intense lobe that shows the coupling with the ocean. For
the other elevations it is as in poor-ground. So with the ocean near, our
maximum of radiation is in a very low angle. Moreover, I found that NEC2 don't
takes into account the diffraction effects that do happen when we are on a cliff.
Radiation will "go down", so we are really radiating to the ocean as
we checked with the little radio.
The last tests results were not so good. We had a lot of direct coupling from
the transmitting antennas to the receiving antennas that we did not have before.
That happened because we changed the radials configurations and then the
radiation pattern changed. The null can be moved or dissapeared, and I'm really
worried about the front-right antenna which had an SWR moved by the wind and the
rear-right one, that had a bad SWR compared to the others. We attenuated the
direct path by installing improvised parasits very near of the antennas in the
direction of the receiving antennas. However my simulations with NEC2 gave the
result that the rebars have no effect on the radiation pattern (no more than
0.1dB), which leave the question "what happened?" without answer.
Amigo Joel:
Son varios los temas que mencionas en este último mail y te haré comentarios parciales puesto que no dispongo del tiempo necesario para comentarlos
todos.
Tomemos primero lo de los radiales sintonizados y la ROE:
Es preciso separar todo lo que tenga que ver con la adaptación de impedancia antena - línea, de lo que tenga que ver con el rendimiento de la
antena en si. Por ende la ROE no juega ningún papel en el asunto del rendimiento...
El sistema de radiales de los monopolos tiene por objeto "simular" un
plano de tierra uniforme y perfectamente conductor; puesto que un plano de tierra
"uniforme y perfectamente conductor" sería justamente eso y no un
conjunto de alambres ¿no?. (Cumplen la tarea de conducir eficazmente a la línea de
trasmisión las corrientes de desplazamiento producidas en la tierra). En esas condiciones el monopolo de 1/4 de onda tendrá esos 35 o 36 Ohms
teóricos que serán menos si su longitud es menor que 1/4, como parece ser el caso de las antenas de Uds (lo que de paso hace disminuir aun más la
eficiencia).
Cualquier otro sistema de radiales de menor calidad bajará el rendimiento de la antena. Para un monopolo de 1/4 de onda el radio de cada radial debería
tener una longitud cercana a 1/2 onda (1/2, no 1/4). Longitudes menores o cantidades pequeñas de radiales
implicarán pérdidas. De acuerdo a estudios
publicados en 1937 por Brown, Lewis y Epstein, un sistema de tierra de 120
alambres cada uno de al menos 1/2 onda que se extienden radialmente desde la base de la antena y espaciados igualmente para formar un círculo es
prácticamente equivalente a una tierra perfectamente conductora para las corrientes del campo reactivo. Los alambres pueden estar sobre la superficie
o algunos centímetros debajo (mejor en la superficie).
Si redujéramos el número de radiales a unos 15 o 16, las mediciones indican una eficiencia cercana al 50% debida a las pérdidas para una vertical de 1/4
de onda. Ya ves que la cosa es medio crítica, en este aspecto aunque no quiere decir que la antena no sirva, ni mucho menos.
La sintonía de los radiales, como en vuestro caso, cumple únicamente funciones de cancelación de reactancias en la entrada de la antena y no
implica aumento del rendimiento, así que a todos los efectos prácticos les podría convenirles instalar más alambres sobre la
superficie (no hace falta que caven, y recuerden que el día de mañana esos extraños surcos,
producto de sus radiales, podrían servir para que algún Von Daniken del futuro especule acerca de las curiosas inscripciones de los "ancient
aliens"...). Los radiales pueden ser más cortos que 1/2 onda si su antena
es más corta que 1/4, puesto que creo que es así, pueden hacerlos tranquilamente de 1/4).
Ahora bien, si la tierra no es "perfecta" (es decir que los radiales
no son adecuados), la resistencia de pérdidas se sumará a la de radiación y el
efecto será disminuir la ROE de los 1,4:1 teóricos al 1:1, pero si la resistencia de pérdidas totales aumentan a más de 14 o 15 Ohms, nuevamente
subirá la ROE por encima del 1:1 para la antena de un cuarto.
Entonces. Primero realicen el mejor sistema de radiales que puedan o quieran porque eso es lo que interesa y luego, cualquiera sea la ROE que esto les
de, procedan, si es necesario a adaptar la impedancia mediante una simple red "L" a la
de la línea. Tampoco es importante que esa antena sea "resonante" o que la "hagan resonar". Una vez que su
longitud física ha sido establecida en 1/4 o menos (a los efectos de producir el diagrama de
radiación previsto), ya fijaron las características de radiación del sistema y lo que queda es adaptar impedancias que es harina de otro costal...
Solo si las pérdidas adicionales por ROE en esa línea son importantes puede ser necesario adaptar la Z de las antenas a la de las líneas, si no,
no debería haber problemas conectando los cables directamente y adaptando la impedancia de entrada del/los cables al trasmisor si este lo requiriese. La
ventaja es que no tendrán que construir adaptadores de Z ni calcular o medir sus cambios de fase (que por supuesto producirán).
Vale la pena aclarar que a medida que la antena está más alejada de la tierra, los requerimientos del sistema de radiales
son menores, al punto que a algunas pocas "lambdas" alcanza con 3 o 4 de 1/4 como habrás visto
en cualquier antena de VHF o CB.
Otro asunto:
El "Far Field" es el que resulta de la composición de la onda directa
con la reflejada en tierra, y la tierra, aunque sea "mala" es un buen
reflector cuando el ángulo crítico alcanza el valor necesario para que se produzca la
reflexión (tal como sucede con cualquier vidrio no espejado), de manera que el diagrama de radiación tiene que ver con esto. Entiendo que tu estás
pensando cuando hablas acerca de la "onda de superficie" en la
"onda terrestre", en HF la onda terrestre no tiene mucha importancia pues se
atenúa muy rápidamente. En tu caso, probablemente obtengas resultados parecidos a la realidad si simplemente consideras a la tierra como la que
corresponde al océano, ya que los puntos "receptores" (las olas) están
justamente allí recibiendo una onda directa y una onda reflejada en el agua como surge de trazar los rayos como el principio de Huygens nos permite
hacer. Si vuestro trasmisor estuviera muy "tierra adentro" esto ya no
sería tan cierto pues la onda reflejada bien podría estar siéndolo en la tierra de
la isla (haz el dibujito para visualizarlo mejor).
Por ahora te dejo pues la situación económica por estos lares no es muy buena y es menester ir a "empujar la carretilla" como suelen decir los
radioaficionados de estas latitudes...
73's de Miguel
El siguiente párrafo es una presentación que J... hace a su equipo en el que destaca nuestra actividad...
I'd like to introduce you to Miguel Ghezzi who is helping me to
understand what we are doing with the antennas and to modelize them. He is an argentine radio
amateur with a wide range of knowledgements in the field of radio broadcasting, and particularly in the HF band. He has
also solid practical experience in antennas. I contacted him throug his web page http://www.solred.com.ar/lu6etj/index.htm
(sorry, only in spanish) that is full of interesting articles about antennas and radio
propagation.
He has been answering my boring emails very kindly and with generous interest. I will continue in contact with him so that we can have an
optimized system.
Greetings
El software que utilizo se llama 4NEC2 y no es mas que un interface
gráfico y algunas sorpresas mas para el conjunto de códigos electromagnéticos NEC que ya tiene doble
precisión, NEC2. Lo puedes encontrar junto a un montón de cosas mas (cuidado no te pierdas) en
http://www.qsl.net/wb6tpu/swindex.html
Funciona bajo windows y aparte de las típicas opciones de representarte los diagramas y
demás tiene, por ejemplo, una función de optimización realmente sorprendente. Si tienes cualquier duda al utilizarlo o al
instalarlo pregúntame, no te pases las horas que me he pasado yo para adivinar su funcionamiento. Mas info del
código en www.nec2.org
Y paso a las preguntas.
Me gustaría estimar la Rrad de nuestras antenas. Tienen una longitud de 1,85 m que es 0,1*lambda. Como te comente tiene un bobinado a lo largo
de todo el cuerpo para modificar la distribución de corrientes y tener resonancia con una antena menor de 0,25*lambda. Ahora bien, la Rrad teórica es la de una antena de lambda/4 o de 0.1lambda? Me dices en tu
mail que será menor de los 35 Ohms teóricos.
Me dices que los radiales hacen función únicamente de cancelación de reactancias. La imagen del monopolo es entonces creada por el suelo
real?
En el caso de que instaláramos 60 radiales lambda/2 sobre el suelo, teniendo en cuenta la proximidad de las antenas entre si (las
más cercanas distan 0.15 lambda), deben tocarse entre si? Si pueden o deben tocarse, es lo mismo colocar una rejilla
metálica como las vallas de cualquier propiedad del tamaño adecuado (y perder entonces la
simetría radial)?
Si el monopolo tiene una Rrad de 35 Ohm y medimos SWR=1 entonces Rpérdidas=15 y eff=70%. Considero entonces que
deberíamos obtener un SWR de 1,5 para decir que nuestra eff es cercana al 100%. Entonces, si con
los 3 radios sobre el suelo y la antena también en el suelo medimos SWR=1 y con la antena elevada mas o menos 1 metro y los radiales a 120 grados
del monopolo medimos SWR=1,2 esta claro que es mejor la segunda configuración.
¿Es por el hecho de elevar la antena del suelo? Cuanto más altas mejor, me comentas.
¿Puedes dirigirme a bibliografía donde comenten este fenómeno de la altura de la antena sobre el suelo?
En cuanto a las antenas funcionando como parásitos. Me comentas que deben estar cortocircuitadas a tierra. Esto es conectar la antena
físicamente a tierra? Las simulaciones dan un muy buen resultado con antenas que simplemente cortocircuitan los radiales con el
monopolo. G... comenta que deben estar terminadas a 50 Ohms. ¿Puedes poner algo
de orden en este berenjenal?
El array receptor son 16 antenas separadas xx metros, lo que hace xxx metros de
tamaño total. En esta longitud el terreno es irregular y hay que plantearse lo siguiente:
¿las antenas deben estar todas a la misma
altura sobre el suelo o todas a la misma altura absoluta? En mi opinión es mejor que todas las antenas
estén a la misma altura sobre el suelo para que todas tengan la misma impedancia y propiedades y el diagrama
sea el esperado. Sin embargo G... prefiere la segunda opción para minimizar los errores de desfase (ya que el procesado no tiene en cuenta
el desplazamiento vertical de las antenas). Dime algo.
Dispongo de abundante bibliografía, destacando el ARRL antenna book y el Antenna engineering Handbook de
Jasik. Pásame la que tu consideres realmente buena. Amo las ecuaciones.
Mr G... esta realmente interesado en tus conocimientos. Le he hablado bien de ti ;)
Un saludo.
Respuestas:
> Debemos reducir al máximo el camino directo
TX-RX para disminuir el
ruido en recepción. Por ello los nulos en dirección a la recepción. Las simulaciones ponen de manifiesto la impedancia mutua entre antenas y aun
siendo estas exactas no conseguimos anular toda la potencia en esa dirección. Lo mismo ocurre con el
lóbulo trasero. No queremos recibir ecos y ruido de las montañas ni, sobre todo, del mar al otro lado de la isla. Para reducir estos efectos hemos pensado en los
parásitos. Las simulaciones salen bastante bien, y para evitar tener que poner cables
de 6 metros de alto podemos usar otras antenas sin alimentar. De todas formas las simulaciones no tienen nada que ver con los datos que
encuentras en los libros de separación de 0.15 lambdas y demás cosas.
> ¿Cómo puedo colocar parásitos y saber que lo hago bien? Por supuesto las antenas usadas como
parásitos deberán llevar radiales
también.
Por lo que dices en este párrafo, pareciera que lo que están precisando es un sistema
direccional; de hecho un radar común opera
así barriendo porque normalmente su blanco es puntual, pero aun así si Uds. no desean ecos
provenientes de los costados o de atrás, tendrían que buscar un diagrama de radiación lo más "limpio" posible, sin lóbulos laterales y con una
relación frente espalda adecuada. Respecto de los ecos provenientes de objetos fijos,
no deberían tener problemas pues su eco supongo que puede ser identificado en el proceso.
Si, podrían emplear otras antenas sin alimentar (aunque cortocircuitadas a tierra, desde luego) siempre y cuando las hagan resonar como corresponda a
su efecto. Si son monopolos precisan del plano de tierra para producir la imagen. El software de simulación
debería darte resultados consistentes, no veo porque no habría de ser así. Recuerda que puedes obtener diagramas
directivos mediante antenas alimentadas con la fase conveniente para el caso.
Yo no poseo el NEC2 así que no puedo comparar tus resultados.
> Los resultados del software son que para ángulos de elevación bajos la antena "ve" el
océano y se comporta como un monopolo casi perfecto radiando mucho. Para elevaciones
superiores a 10 grados la influencia del océano desaparece y tenemos el lóbulo elevado a 30 grados habitual con suelos imperfectos. Esto sumado
al hecho que el soft de simulación no contempla los efectos de difracción que si ocurren cuando estamos sobre un acantilado hace que
crea haberme quitado un miedo de encima: radiamos mucha potencia hacia el océano y poca hacia el cielo.
Aquí vienen las primeras preguntas.
> ¿Estoy en lo cierto? Al propagar casi todo por onda de superficie, hasta que
punto es válido el estudio del diagrama de radiación a largas distancias? La onda de superficie se forma en el llamado "campo
cercano" y no en el lejano?
Yo tengo alguna duda respecto de que no haya energía radiándose en lóbulos adicionales más elevados, pues si están sobre un acantilado, la antena está
elevada respecto de la "tierra" (que en ese caso es el mar en esa
dirección) ¿no? de todas maneras, si estuvieran sobre la playa el diagrama debería parecerse
bastante al de la tierra perfecta (creo que el llamado ángulo de Brewster (o pseudo ángulo), es muy bajo en ese caso) Yo he
leído en un handbook de la ARRL que hay un software que contempla la difracción, pero creo que es medio un secreto de la US
Navy.
> Nos puede ayudar en algo un balun? Unas veces leo que si, otras veces que
no...
No veo la necesidad de un balun siendo el sistema desbalanceado. ¿Dónde sugieren eso?
> Sobre los radiales enterrados hasta lambda/2. Es lo que he leído que es
lo mejor. Sin embargo con solo 3 obtenemos SWRs tan buenos que se nos van las ganas de cavar.
Además según experiencias previas con los mismos radares, los 3 radiales eran usados y el sistema funcionaba bien.
Yo nunca he oído acerca de enterrar los radiales en HF, pero eso no
quiere decir nada, no veo la necesidad yo tampoco y, como te conté en el anterior, el tema de la ROE hay que
dejarlo afuera porque no tiene relación y complica todo el asunto...
> Za = (Rrad + Rohm) + j Xa.
Mejor -> Za = (Rrad + Rtlosses) + JXa (tlosses = total losses)
> We need a Za as close as possible to Zo=50 Ohms.
(Traducción: Necesitamos una Za tan cercana como sea posible a Zo=50Ohms.)
No, lo que se necesita es una Rrad >> Rtlosses. La transferencia de
energía desde la línea se resuelve adaptando impedancias en la antena si fuera
necesario o a la entrada del cable coaxil si las pérdidas adicionales por ROE lo permiten. Si no fuera
así, que pasaría si Rrad = 0 y Rtlosses (o
Rohm, si quieres) = 50 ???
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> So we obtain that if Za is different from Zo (Gamma different from 0) there
are oscillations in the tension, current and impedance inside the cable (called stationnary waves) with maximums and minimums and with a periode
lambda_cable/2. Moreover the power radiated by our antenna won't be the maximum it can
radiate.
(Traducción: Asi
encontramos que si Za es diferente de Zo (Gamma diferente de 0) hay oscilaciones
en la tensión, corriente e impedancia dentro del cable (llamadas ondas
estacionarias) con máximos y mínimos y con un período lmbda_cable/2. Por otra
parte la potencia radiada por nuestra antena no será la máxima que puede
radiar)
No, aunque Za distinto de Zo se puede radiar totalmente la energía producida por el trasmisor, siempre que la impedancia de entrada al cable sea adaptada
a la de salida del trasmisor y las pérdidas adicionales por ROE (habitualmente bajas con
buenas líneas y longitudes cortas) sean pequeñas (de hecho es lo que dices más abajo en el texto). Lo anterior no es cierto
si entre la línea y el trasmisor existiera un dispositivo atenuador resistivo.
> Pf is in fact a false wave, as it is higher than Pg. For example if Pg=100W,
then Pl=100W and with a SWR=2, Pf=112,36W and Pb=12,36W
(Traducción: Pf es de
hecho una falsa onda en la medida que es mayor que Pg. Por ejemplo si Pg=100W
entonces Pl=100W y con una ROE=2:1 Pf=112,36W y Pb=12.36W)
No. Pf es una onda "muy verdadera", tal como lo es Pb. Si una vez establecido el régimen permanente (en las condiciones dadas), en una línea
muy larga (pero no infinita) supuesta sin pérdidas, cambiamos la carga por una cuya R sea igual a Zo, encontraríamos que la potencia sobre esa carga es
efectivamente 112,36W, hasta que se agote la energía que la línea está transportando. Si no hubiéramos desconectado el generador, encontraríamos que al cabo de un tiempo la potencia en la
nueva carga pasa de 112,36 a 100, súbitamente.
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Saludos de Miguel LU 6ETJ
Miguel, has conseguido impresionarme. De hecho ya sabia que eras bueno
en esto al leer tus artículos, pero la precisión, concisión y rigor de tus mails han superado mis expectativas. Tus mails estan
siéndome de inestimable ayuda para poner en orden el berenjenal que aquí tenemos. No
te subestimes otra vez, como hiciste al principio, pues has demostrado un dominio absoluto del tema que tratamos.
No voy a seguir molestándote mucho, aunque tengo todavía dudas que plantearte en un futuro mail. Por el momento tus
enseñanzas me permiten avanzar un poco con mi propio pie. Ahora me gustaría que me hablaras un
poco de ti y que me dieras tu numero de teléfono para llamarte un día y hablar contigo en persona. De paso te presento al resto del equipo que
trabaja conmigo (bueno, yo con ellos).
Saludos.
PD: que significa el 73 que pones al despedirte?
Bueno, bueno, no es para tanto. Lo que pueda saber, que no es mucho, se debe
fundamentalmente a que alguien me lo ha enseñado, de un modo u otro, así que vayan para ellos los elogios. Por lo que vi que has escrito para tus
compañeros, noto que te has interiorizado en el tema y estoy convencido pronto serás un experto en él,
así que cuando creas que ha llegado el momento, volcarás algo de ese conocimiento a tu gente y con eso quedará
cerrado el círculo (o mejor dicho la espiral que empezó allá, por el fin del Pleistoceno, cuando nuestros
antepasados bajaron de los árboles..)
"73" significa "saludos" (o "best regards"). Data
de la época de la telegrafía alámbrica y es costumbre entre los aficionados saludarse
así en código Morse y a veces en fonía o por escrito.
73's de Miguel
Amigo J...:
Muy linda la foto que me enviaste. Realmente da la idea de que no ha de ser tan malo instalar antenas en
H...
¿Asi que Don G... es quien ha pergeñado el engendro maléfico?, mire Ud. que cosa. Y, a todo esto, ¿sirvió para algo la info que le envié? Como por
ejemplo para: "Las antenas siguen teniendo ROE, pero ya no me importa..."
Veo que no se priva de nada. Recorre el mundo, retoza con lindas jovencitas, estudia naves espaciales, bueno, aproveche antes que una de ellas le ponga
la soga al cuello, lo cargue con dos o tres críos, y lo haga trabajar más que Mister
G... con sus antenas...
¿Así que lo suyo es la ingeniería aero espacial?. Que interesante; evidentemente ha de ser apasionante estar tan cerca de esas cosas que de
niños nos hacían abrir la boca. Recuerdo cuando terminé la escuela secundaria,
y hacía una beca de trabajo en IBM y pude estar cerca de una de las "supercomputadores" de aquellos tiempos, era emocionante. Me imagino
cuando viajes en alguna nave a la que le hayas diseñado alguna parte.
A todo esto : ¿Cómo ve eso de los OVNIS=, ¿como "competencia
desleal"?
Un saludo y buenos vientos...
Miguel
No, no, la ROE no es ya un problema. Tu has sido quien ha limpiado el
cristal con el que miraba las antenas. Ahora todo esta claro. Salvo una cosa, si
tuviéramos unas antenas con un ground perfecto
mediríamos un SWR de 10 con lo que entonces habría un problema de conexión a la
línea (no creo que el amplificador admitiese ese valor, a veces me escupe algunas antenas con SWR de 4). Podría usar entonces la parte reactiva de la antena para adaptarla? Quiero decir, variando la longitud de la
antena pierdo la resonancia, pero podría servirme para disminuir el SWR?
Y otra cuestión. Si tenemos 5 Ohmios de Rrad y medimos una Ra de 50, la eficiencia es de un 10%, con lo que perdemos 10 dB en
TX. ¿Ocurre lo mismo en RX? ¿Pierdo 20 dB en total?
Tenemos un radar recién instalado y funciona bastante bien. Llegamos a mas de 100
km de distancia. Te mando la componente radial de las corrientes medidas desde K.... Para la siguiente semana tendremos el
otro site instalado y te mandare corrientes marinas en 2D.
Un abrazo.
PD: Mr G..., que está aquí conmigo, te pregunta por medio de mi cuál es el efecto de tener
las antenas un metro por encima del plano conductor. En K... las antenas están conectadas al suelo mediante una barra
metálica clavada un metro. Es roca fea pero al final del agujero hay una arcilla
húmeda por el océano, donde se crea el plano conductor. He intentado explicárselo
por mis medios pero no parece confiar en mi (como buen alemán es también tozudo) y te prefiere a ti. Anda, que si te sale un trabajillo a
distancia como consultor antenero...
Hola J...:
Me alegro que lo de la ROE ya no sea problema.
Que una antena presente una impedancia diferente de la de los
alimentadores es la situación normal y la adaptación se hace necesaria casi siempre.
Justamente eso que vos pensás es lo que habitualmente hacemos con las antenas móviles con bobina de carga y whip ajustable: Se deja el whip más
largo para que la Zin en la base sea inductiva y se instala en ella un capacitor en derivación a masa para constituir una red adaptadora tipo
"L".
Si la señal trasmitida se refleja y vuelve a la misma antena receptora a las pérdidas totales del path tendrás que agregarle las pérdidas de la antena
dos veces puesto que en un enlace normal aparece tanto la ganancia de la antena trasmisora como la de la receptora que en este casos son la misma. Yo
escribo pérdidas porque tu lo expresas en esos términos, para normalizar los cálculos convendría operar simplemente con la ganancia de la antena que ya
incluiría las pérdidas.
Respecto de la antena separada del plano conductor; desde el punto de vista eléctrico hay que considerar el efecto del conductor que conecta el monopolo
con ese plano conductor y desde el punto de vista de la radiación lo anterior más las consecuencias que tiene esa configuración en el campo
irradiado ya que la antena imagen se encuentra ahora separada por una distancia igual al doble de la que hay entre el plano y el
monopolo. Esto último es fácil de modelar en algún NEC. En el "Radio Engineering
Handbook" de Terman hay ejemplos de eso. Pero todo esto es válido si realmente se
puede considerar al suelo como un aislador bueno, porque si no, el efecto pelicular se encargará forzar a las corrientes hacia la
superficie mala
conductora. Creo que si pueden conseguir una versión con motor NEC4, en el se podría modelar con radiales enterrados para simular el efecto.
Yo no tengo NEC4, para mi uso como aficionado me ha bastado el ELNEC que es un Mini NEC. El NEC2 que me comentaste lo tengo de ese
mismo sitio que me pasaste, lo que no pude encontrar es un pequeño .exe que venía con el NEC
WIN PLUS Demo que permitía emplear elementos con diámetros variables.
Tampoco pude dar nunca con un "Micro Smith" de la ARRL que es medio
estándar para sacar resultados sobre el ábaco. En fin, esas son las cosas que SI
compra el dinero...
Saludos
Miguel Ghezzi LU 6ETJ
Muchas gracias por este ultimo mail. Mi estancia
aquí llega a su fin, y
el próximo jueves 5 vuelo de vuelta para España y de ahí a Francia a empezar el curso. El segundo radar funciona
después de mucho trabajo. Te mando unas fotos de la ultima instalación:
9: Detalle del radar W... en plena celebración por haber terminado la instalación.
67: Foto del array receptor desde las antenas transmisoras. Al fondo pueden verse algunas de las instalaciones militares, radares de alta
potencia (hasta 2 GW) para detección de basura orbital, de control de satélites y otros objetivos de dudosa moral como bien procede a los
militares (Nota de MG: Esta foto no la incluí).
73: Detalle del array receptor desde el contenedor.
74: Yo ajustando la ultima antena (después de muchas horas de trabajo)
63: Foto de G... y yo hablando frente el contenedor que contiene el radar.
64: Haciendo el idiota en el array de transmisión.
Falta ahora adquirir datos y correlacionarlos con los datos obtenidos del primer radar en
K... y obtener corrientes en 2D. Espero antes de irme tenerlas y te las mando (por si
algún día navegas por aquí...)
Esto es todo. Gracias otra vez. Saludos.