EL ABC DE LAS ANTENAS

 

8. Diagramas de radiación

 

por Luis a. del Molino EA3OG (ea3og@ure.es)

 

Directividad y antena isotrópica

 

La directividad es la capacidad de una antena para concentrar la energía electromagnética radiada hacia unas determinadas direcciones del espacio que la rodea. La directividad se mide comparando en decibelios la potencia por metro cuadrado que emite la antena en una dirección determinada, en comparación con la que emitiría una antena ficticia llamada antena isotrópica, que emite exactamente por igual en todas direcciones, como si fuera el punto central de una esfera.

 

La antena isotrópica es una antena ficticia, irreal, inexistente, en la que suponemos que toda la energía generada se radia desde un punto único del espacio (figura 1a). Desde ese punto central de una esfera,  la energía radiada se expande uniformemente en todas direcciones del espacio como si fuera el centro de una esfera de radio r = d, siendo d  la distancia del receptor hasta el punto central.

 

Como la superficie de una esfera es S = 4πr², en cualquier punto del espacio situado a una distancia “d”, la densidad de potencia P radiada por una antena isotrópica, o sea la potencia por unidad de superficie,  será igual a P/4πd² en W/m². Si conseguimos concentrar la energía radiada hacia ciertas direcciones preferentes, conseguiremos aumentar la densidad de potencia,  o sea los W/m^2, en esas direccines y deberíamos poder trazar una gráfica que nos muestre  la mejora en cada dirección del espacio expresado en decibelios, de modo que obtendríamos lo que llamamos diagrama de radiación (figura 1b), tanto acimutal, como de elevación.

 

Figura 1a: Radiación antena isotrópica	Figura 1b: Diagrama de radiación acimutal

 

La ganancia de una antena

 

La ganancia de una antena de dimensiones cercanas a media onda no es exactamente igual a la directividad, pero en la práctica se parece mucho, porque obtenemos una cifra casi igual a su directividad, pues solo se diferencian en la eficiencia de la antena. Esta eficiencia es muy alta (mayor del 95%) en la mayoría de las antenas de dimensiones físicas cercanas a la media longitud de onda, por lo que se puede considerar en estas antenas con un error despreciable, que directividad y ganancia dan cifras prácticamente iguales.

 

Esta equivalencia NO es de aplicación a las antenas de tamaño reducido, como por ejemplo las antenas de aro de pequeño diámetro en relación a la media longitud de onda, cuya resistencia de pérdidas es muy considerable, comparada con su más pequeña resistencia de radiación y, por tanto, su eficiencia es muy baja, disminuyendo su ganancia respecto a su directividad.

 

Las  antenas reducidas son muy directivas, pero su ganancia es penosa, pues se encuentra en valores muy negativos, porque su baja eficiencia (pérdidas elevadas) desmerece la gran directividad de la antena y el resultado final de la ganancia incluso puede ser un valor negativo.

 

Esto tampoco se cumple con las antenas de dimensiones muy superiores a la media onda, como por ejemplo las antenas de hilo largo de verdad, o sea larguísimo, como las Beverage, que también disponen de una gran directividad, aunque de una ganancia negativa, por su baja eficiencia radiante. Siempre tendremos pues que:

 

G (Ganancia) = D (directividad) x Eficiencia (en factores o porcentajes)

 

 G  (dB) = D (dB) – Eficiencia (dB)   (en decibelios un porcentaje siempre es una resta)

 

Ganancia sobre dipolo y ganancia isotrópica

 

En los cálculos para verificar la comunicación entre dos puntos, siempre nos interesa utilizar la ganancia de una antena relativa a la antena isotrópica, puesto que esto nos proporciona la densidad de potencia en cualquier dirección del espacio lejano y nos permite comparar las antenas con objetividad. Esta ganancia la denominamos con las siglas dBi. Fijaos en la cola con la letra “i”.

 

Pero como la antena isotrópica no existe en la realidad, solo es una ficción, en la práctica nos vemos obligados a medir la ganancia de una antena, comparándola con la ganancia  de un dipolo real resonante de media onda, lo que nos  permite obtener una medida en dBd, que serían decibelios de ganancia respecto al dipolo. Fijaos que ahora la cola es una letra “d”.

 

Figura 2: Ganancia de un dipolo en el espacio libre

 

Afortunadamente sabemos por cálculos matemáticos que un dipolo en el espacio libre, en dirección perpendicular al dipolo, tiene una ganancia máxima sobre la antena isotrópica de 2,17  dBi (Figura 2). Gracias a esto, si queremos saber la ganancia máxima de una antena real, nos basta con compararla con un dipolo patrón (terminado en “d” o sea  dBd)  y luego sumarle 2,1 dB (olvidémonos para siempre del “7” de la centésima) para obtener la ganancia máxima isotrópica en dBi, de modo que: 

 

G (dBi) = G (dBd) + 2,1 dB

 

En la práctica, la antena a medir la colocamos en una cámara anecoica, con paredes absorbentes y no reflectantes, y de ese modo podremos medir la radiación de una antena a su alrededor y compararla con la del dipolo patrón y, entonces, sabremos su ganancia G (dBd) en todas direcciones y, por tanto, trazar el diagrama de radiación, al que le sumaremos los 2,1 dB de la ganancia máxima del dipolo y obtendremos también fácilmente el valor y la dirección de la ganancia isotrópica máxima en dBi.

 

Diagramas de elevación y acimutal

 

Normalmente para caracterizar una antena, nos apañamos bien con tan solo dos gráficas que corresponden a dos planos perpendiculares entre sí: el diagrama acimutal que muestra la ganancia horizontal alrededor de la antena en un horizonte de 360º (Figura 3a)  y el diagrama de elevación en el que consideramos cómo varia la radiación a cada ángulo de elevación entre 0º y 180º (pasando por el cenit o 90º).  Este diagrama nos interesa mucho para la práctica del DX. (Figuras 3b), pues las mayores distancias se consiguen con los ángulos bajos de radiación.  

 

El diagrama de elevación en principio lo obtenemos como si la antena se encontrara en el espacio vacío (Free Space), es decir muy, pero que muy alejada de objetos y de cualquier suelo reflector que pudiera afectarla.

 

Para comparar antenas, debemos utilizar siempre los diagramas en el espacio vacío, porque si la colocamos en un mundo real sobre un suelo, las reflexiones en esta superficie modifican su ganancia y esta varía considerablemente al cambiar su altura sobre el suelo, por lo que habría que colocar todas las antenas exactamente en la misma posición y altura, cosa que por su diferente estructura normalmente no es posible y, por tanto, nos vemos obligados a hacer las comparaciones en un espacio vacío virtual para que sean válidas.

 

Figura 3a: Diagrama acimutal Yagi 3 el.	Figura 3b: Diagrama elevación de Yagi 3 elem.

 

La altura de la antena horizontal y su diagrama de elevación

 

Los diagramas de elevación y acimutal de todas las antenas de polarización horizontal varían cuando tenemos en cuenta la reflexión sobre un suelo real y, además, depende mucho de su altura sobre ese suelo. La onda electromagnética de polarización horizontal se refleja muy bien en un suelo alejado (Figura 4a), sea buena o mala su conductividad, de forma que el diagrama de radiación vertical, al que llamamos “diagrama de elevación”, varía considerablemente con la altura de la antena sobre el suelo y también varía la ganancia máxima que obtenemos en el lóbulo de radiación acimutal y de elevación.

 

El diagrama de elevación de una antena horizontal depende del ángulo de incidencia (α) sobre el suelo de la onda directa (figura 4a), ángulo que siempre es igual al de reflexión (ángulo de elevación). El campo electromagnético finalmente radiado hacia el espacio lejano, suma de la onda directa y de la reflejada, depende de la diferencia de caminos seguidos por la onda directa y la onda reflejada. Según sea el ángulo de elevación, puede que se sumen la directa y la reflejada en fase, o todo lo contrario, y esto depende de su altura sobre el suelo h.

 

Figura 4a: Campo directo y campo reflejado.	Figura 4b: Ganancia del dipolo sobre suelo.

 

Si los caminos recorridos por la directa y la reflejada difieren en un múltiplo impar de la media longitud de onda, ambas ondas se sumarán, reforzándose entre sí (porque hay un cambio de fase adicional de 180º adicional en la reflexión en el suelo). Pero si la diferencia de caminos recorridos es múltiplo par de media longitud de onda, cuando añadimos los 180º de la reflexión en el suelo, ambas ondas se juntan en contrafase y se cancelan mutuamente, disminuyendo la radiación para este ángulo de elevación en concreto.

 

Hay que recordar siempre que, en estas sumas y restas, en toda reflexión en el suelo, hay que añadir además el cambio de fase de 180º de la onda reflejada, pequeño detalle que tenemos que tener en cuenta, si estamos fuertes en trigonometría y queremos hacer los cálculos a mano para determinar los ángulos más favorecidos y los más desfavorecidos por las reflexiones.

 

  Efecto suelo en un dipolo sobre tierra real

 

Sorpresa. Gracias al efecto reflector en el suelo, la ganancia real máxima de un dipolo horizontal en la dirección perpendicular al cable es muy superior a la del dipolo en el espacio vacío (Figura 4b). Si nos fijamos en el detalle de las cifras (recordemos que en el espacio vacío la ganancia máxima de un dipolo era de 2,1 dBi), pero ahora veremos que aparece una ganancia máxima algo superior a 6 dBi con un ángulo de elevación de 27º, gracias a la reflexión en el suelo.

 

Incluso con suelos de conductividad pobre, la ganancia máxima de un dipolo sobre tierra real es siempre superior a 6 dBi, algo sorprendente si tenemos en cuenta que la ganancia oficial del dipolo en el espacio libre es  de 2,1 dBi. Pero si el terreno es  de una conductividad mejor, incluso podemos llegar a superar los 7 dBi en determinados ángulos de elevación, como veremos más adelante.

 

  La ganancia máxima varía con la altura

 

En la figura 5 mostramos los diferentes diagramas de elevación resultantes de un dipolo según su altura, medida en forma de fracción de la longitud de onda λ, a la que se encuentra colocada horizontalmente sobre el suelo. En todos ellos se observa que las alturas múltiplos de cuarto de onda (1/4 λ y ¾ λ)  presentan una fuerte radiación hacia el cenit (o la vertical) y muy inferior hacia ángulos bajos de radiación, mientras que si está situado a alturas que son múltiplos de media longitud de onda (1/2 λ y 1λ), la radiación hacia el cenit o la vertical se anula más o menos y ese lóbulo centrado hacia los 90º de elevación desaparece, para dar paso a lóbulos con bajos ángulos de elevación. Una gran ventaja para el DX.

 

Figura 5: Diagrama de elevación de un dipolo horizontal según la altura.

 

 El ángulo de radiación vertical (ángulo de elevación) es muy importante porque no solamente tenemos que tenerlo en cuenta en la transmisión para alcanzar la máxima distancia posible (DX), sino que también afecta mucho a nuestra recepción.  

 

Como ciertas alturas son perfectas para comunicaciones NVIS (Near Vertical Incidence Skywave) a distancias inferiores a 500 km, si la antena tiene un lóbulo importante dirigido hacia el cenit (60º-90º), eso significa también que en recepción también recibiremos muy bien el ruido reflejado procedente de ángulos altos de elevación, procedente de lugares relativamente cercanos, y eso disminuirá nuestras posibilidades de recibir señales débiles lejanas de DX, que llegan por ángulos bajos de radiación y que se verán fácilmente superadas por el ruido captado por la antena por ángulos altos.

 

Alturas mejores y peores para el DX 

 

Teniendo en cuenta el condicionante de la altura, podemos concluir que existen alturas mejores y alturas peores para colocar un dipolo para trabajar óptimamente los DX, o sea para contactar con estaciones muy lejanas que nos llegan por ángulos muy bajos de radiación, especialmente entre 5º y 15º. Y también hay alturas mejores para la operación en NVIS o sea contactos a mediana distancia entre 300 y 500 km, en que es mejor disponer de una antena con ángulos altos de radiación, superiores a 45º.

Para cada banda, podemos realizar una tabla en la que nos aparecen las alturas mejores (en  azul), que son las más aconsejables para trabajar el DX con un dipolo horizontal en esa banda, y las más desaconsejables (en rojo), porque no permiten una buena operación en DX. Veamos los cálculos en la Tabla I.

 

 

Comentarios al cuadro de alturas

 

80 m

Lo ideal para el DX en la banda de 3,5 MHz sería poder poner la antena a 40 metros de altura, cosa difícil y que no está al alcance del radioaficionado normal, aunque he oído contar que un radioaficionado de Terrassa ha conseguido una torreta de 40 metros de altura, pero la usa especialmente para operar en 40 metros (1λ), donde es el rey de los DX, porque escucha lo que nadie oye (y además le oyen).

 

40 m

La altura óptima para una antena de 7 MHz es como mínimo una torreta de 20 metros de altura si queremos hacer  buenos DX en esta banda, algo que ya está al alcance de más bolsillos, pero no deja de ser cara y difícil. Si la tenemos elevada a tan solo 10-12 metros, como es lo más habitual, pues está colocada a la peor altura para trabajar los DX. No es de extrañar que no rasquemos apenas ni un DX en esta banda con esta altura.

 

20 m

Un mástil o una torreta de 9-10 metros son perfectos para la banda de 14 MHz, pero no es de extrañar que la pifiemos si  ponemos un dipolo a una altura de 15 metros, una altura muy adecuada para 21 MHz, pero nefasta para la banda de 14 MHz. Así que mejores son las alturas de 10 o 20 metros y evitemos los 15 metros de altura, a menos que se trate de una Yagi, en la que todo funciona algo mejor.

 

15 m

En esta banda de 21 MHz, la altura ideal serían los 15 metros de altura que es toda una longitud de onda, pero debemos evitar en lo posible los 10 metros de altura,, aunque esta banda está actualmente con muy poca propagación, así que pongamos una vela a nuestro amigo Sol a ver si nos obsequia pronto con algunas manchitas solares más.

 

¿La altura afecta por igual a una directiva?

 

Efectivamente, le afecta algo también, aunque muchísimo menos que a un dipolo porque una Yagi concentra su emisión más hacia el horizonte ya antes de la reflexión, aunque también se producen exactamente igual  las mismas sumas y restas entre la onda directa y la reflejada en el suelo alejado, solo que la onda reflejada en el suelo es de menor intensidad. En consecuencia, las mismas alturas más adecuadas para un dipolo serían también las más convenientes para una Yagi y, a la recíproca, las alturas nefastas para un dipolo serían más desfavorables también para una Yagi. Pero  para la Yagi no son tan desfavorables las consecuencias, porque la Yagi radia más hacia adelante horizontalmente y emite mucha menos hacia el cenit y hacia el suelo, por lo que su ganancia máxima depende mucho menos  de la reflexión en éste.

 

De todos modos, si no colocamos una antena directiva a la altura óptima, perdemos la oportunidad de anular mucho más (-20 dBi) el lóbulo que radia (y recibe) hacia el cenit. Y eso tiene una cierta influencia en la excesiva recepción de ruido procedente de ángulos altos, como ya hemos comentado.

 

De todas modos, veamos exactamente cuál es la  diferencia de lóbulos entre un dipolo y una Yagi de 3 elementos para 14 MHz, ambas situadas exactamente a las mismas altura de 10, 15 y 20 metros y comprobemos cómo la Yagi no se ve apenas afectada por esa altura desfavorable como sí le ocurre a un simple dipolo.

 

Figura 6a: Dipolo 20; h=10m	Figura 6b: Dipolo 20;  h=15m	Figura 6c: Dipolo 20m h=20m
Figura 7a: Yagi 20 m; h=10m	Figura 7b: Yagi 20m; h=15m	Figura 7c: Yagi 20m; h=20m

 

Si colocamos la Yagi para 14 MHz m a 15 metros de altura tal como se muestra en la figura 7b, el enorme  lóbulo que dispara hacia el cenit del dipolo a esa altura (Figura 6b), ahora en la Yagi  se ha reducido considerablemente (Figura 7b), aunque no deja de estar presente, pero ya bastante atenuado (-10 dB). No olvidemos que el problema más grave de los lóbulos hacia el cielo se presenta en recepción, porque estos lóbulos de radiación hacia ángulos altos permiten la entrada en nuestra antena de ruido procedente de ángulos elevados, aunque con la Yagi la situación ha mejorado notablemente, porque recibe con una atenuación de -10 dB desde el zenit y son muchos dBs.

 

Efecto de la ganancia en la recepción de HF

 

Damos por supuesto, pues eso dicen todos los libros de texto, que la ganancia en recepción de una antena es exactamente la misma en recepción que en transmisión. Pero esto no es del todo cierto en HF.

 

La directividad que nos proporciona una antena en HF sobre la antena isotrópica mejora la relación señal/ruido de la recepción en por lo menos el valor de la ganancia G de la antena, pero a veces puede mejorarla algo más.

 

En HF hay una pequeña diferencia en la recepción con una antena muy directiva. En efecto, la ganancia en la señal recibida por una antena directiva en relación a la de un dipolo es exactamente la misma en recepción que en transmisión, pero no nos olvidemos de que el ruido exterior es el dominante en HF. Al ser el ruido externo captado por la antena el factor limitador de la recepción, las cosas cambian porque, gracias a la directividad, aparece un efecto muy interesante.

 

Si el ruido exterior está distribuido uniformemente por todo el espacio circundante, es decir, por una semiesfera centrada en la antena receptora, la antena directiva se podría decir que no sólo recibe la señal deseada, sino todo el ruido que procede de la misma dirección, pero sólo la porción de ruido de esa semiesfera que se correspondería más o menos con la mitad de su ángulo de apertura a -3 dB.  El resto del ruido exterior procedente del resto de direcciones de la semiesfera queda atenuado normalmente por un valor superior a su ganancia.

 

Sin embargo, a veces es muy posible que el ruido exterior captado por la antena receptora proceda de ángulos más altos que el lóbulo de radiación de una antena directiva colocada a una altura adecuada para obtener un bajo ángulo de radiación y recibir señales DX muy distantes procedentes de ángulos de radiación más bajos. El ruido exterior procedente de ángulos más altos no solo llegará a ser atenuado en mayor proporción que la ganancia G de la antena, sino que,  más exactamente, puede quedar reducido en el valor que en el diagrama de radiación nos indica la reducción de captación por otros lóbulos secundarios, o sea por el valor de la relación Frontal/Lateral (Front/side).

 

Relación Frental/lateral

 

Si el ruido exterior procede por igual de todas las direcciones del espacio, nosotros podremos garantizar que la captación del ruido procedente de otras direcciones fuera del lóbulo principal, estará por debajo de la señal captada por este lóbulo por lo menos en una magnitud que nos calculan los programas de modelado y esa cifra es precisamente la relación entre el lóbulo delantero y los lóbulos secundarios o laterales o sea la llamada relación Front-to-side, que podemos traducir como relación Frontal/Lateral .

 

Eso da como resultado que la mejora en la relación señal/ruido de una señal en HF recibida con una directiva puede llegar a ser de una magnitud igual  o mayor a la ganancia G de la antena. Por una parte, aumenta el nivel  de la señal recibida en G decibelios, pero al mismo tiempo puede llegar a disminuir el ruido exterior captado en una magnitud que depende de la reducción de ganancia de los lóbulos secundarios respecto al lóbulo principal..

 

Este efecto de poder llegar a mejorar la relación señal/ruido en un valor superior a G y es equivalente a disponer de más ganancia en recepción que en transmisión, una ganancia hipotética que solo existe sobre el papel, pero que muchas veces se hace muy evidente en la relación señal/ruido de las señales recibidas.

 

Hay que tener en cuenta también que en HF esta mejora NO siempre se produce, porque todo depende de que el ruido proceda de direcciones del espacio con mayor elevación que el lóbulo principal de nuestra antena. Si el ruido exterior también procede de la misma dirección a la que apunta la antena, esta mejora no se produce en absoluto. Y por tanto solo podemos decir que la mejora de la recepción en HF “puede llegar” a ser superior a la ganancia de la antena, pero no siempre es así, sino en circunstancias adecuadas.

 

En VHF no ocurre lo mismo

 

En VHF el ruido que limita la recepción no es el externo, sino que nos limita la recepción el ruido interno generado por el propio receptor, porque el ruido exterior es generalmente mucho más bajo que en HF, y este efecto de mejora de ls sensibilidad NO se produce igual en VHF y bandas superiores.

 

Esto sólo seguirá siendo  válido mientras el ruido exterior en 144 se mantenga en niveles aceptables, algo que ya no está tan clara porque en algunas ciudades densamente pobladas ya aparecen en VHF innumerables ruidos digitales y ruidos de fase de transmisores de FM y repetidores mal filtrados, que afectan a toda la banda de 144 MHz. Se considera que el ruido local en estas ciudades ha aumentado por lo menos en un valor superior a 10 dB.

 

El amplificador lineal para compensar la ganancia

 

Con una antena directiva, nuestra estación está algo desequilibrada en cuanto a cuanto a que somos capaces de recibir más señales que superan el ruido exterior que los que disponen de instalaciones medias de radioaficionado, en las que se suele usar un equipo de 100 W y una antena dipolo en V invertida o una G5RV, o una vertical.

 

Si disponemos de una buena antena directiva, nos encontraremos con la frustrante situación de que escucharemos muchas estaciones débiles de DX, equipadas con antenas con poca ganancia, a las que escucharemos perfectamente, pero ellas no nos oirán, pues no disponen de la misma ventaja en recepción de una antena directiva que reduzca el ruido y mejore su sensibilidad.

 

De ahí que sea muy adecuado intentar mejorar el alcance de nuestra transmisión en HF con unos cuantos dB, empleando un amplificador lineal para compensar la mejora de la recepción. De este modo, si queremos volver a equilibrar nuestra estación por el uso de una antena directiva de buena ganancia sobre un dipolo, será muy aconsejable que utilicemos un amplificador lineal de la misma ganancia que nuestra antena directiva en dBd respecto a un dipolo (normalmente unos +6 dB) para volver a equilibrar nuestra estación.

 

Esto representa que la potencia del amplificador lineal más aconsejable para un equipo medio de 100 W, sería un lineal con una potencia de unos 400-600 W para volver a reequilibrar esta situación. Si en lugar de 400-600 W utilizamos un lineal de 1500 o 2 KW, habremos añadido algunos dB en exceso y ahora habremos desequilibrado nuevamente nuestra estación en cuanto a la transmisión, pues ahora nos oirán más estaciones de nivel medio de las que nosotros podremos escuchar.

 

Antenas NVIS:  Near Vertical Incident Skywave

 

La traducción sería antenas de incidencia casi vertical. Son antenas horizontales en las que se aprovecha que radian más hacia el cenit que hacia el horizonte para comunicar a corta distancia por rebote en la ionosfera, concretamente a distancias mayores que la visual de 30-40 km, concretamente entre 100 y 500 km., una situación muy frecuente en 80 y 40 m.

 

En 3,5 y 7MHz,  si queremos optimizar las comunicaciones en un radio inferior a 500 km , teniendo en cuenta que la capa F reflectora está normalmente a una altura media de 300 km, debemos prestar atención a nuestra ganancia en ángulos de elevación superiores a  45º, exactamente lo contrario de lo que buscamos para comunicar con estaciones de DX.

 

La altura ideal teórica para optimizar la ganancia hacia el cenit de una antena NVIS sobre un suelo perfectamente conductor sería  un poco menos de λ/4, tal como se puede observar en las figuras 8a y 8b. Allí se muestra que la señal emitida por una antena elevada λ/4 hacia el cenit se ve reforzada óptimamente por la reflexión hacia el suelo, puesto que llega allí con 90º de retraso  donde la reflexión le añade 180º de cambio de fase y la devuelve reflejada hacia arriba, a donde llega, después de recorrer otro cuarto de onda, con la fase cambiada unos 360º en total, justo a tiempo para sumarse en fase perfectamente con el siguiente ciclo emitido y reforzarlo.

 

Figura 8a: Dipolo colocado a λ/4, altura perfecta para NVIS.	Figura 8b: Dipolo NVIS con 6,19 dBi hacia el cenit o sea los 90º.

 

En la práctica, no hace falta llegar a esa altura y basta con un 80% para optimizar las propiedades de un dipolo  NVIS para operar en portable, porque lo más probable es que montemos el dipolo de media onda para 40 metros en V invertida con un solo mástil central (Figura 9a). La seguridad nos obliga a que la antena quede con sus puntas a unos 2,5-3 metros del suelo como mínimo, de modo que  la parte central debe alcanzar por lo menos unos 8 o 9 m de altura con un mástil telescópico adecuado. Entonces obtenemos una ganancia hacia el cenit de hasta unos 6 dB como máximo (figura 9b).

 

Figura 9a: NVIS en V invertida para 40 m.	Figura 9b: Ganancia en V invertida a 9 m.

 

La conductividad del suelo y la ganancia

 

 La conductividad del suelo tiene relativamente poca influencia en las antenas de polarización horizontal, pues el reflejo de la onda polarizada horizontalmente se produce aunque tenga poca conductividad, a diferencia de las antenas con polarización vertical que ganan y pierden mucho con la buena conductividad de un suelo, como  por ejemplo el mar. Veamos la Tabla II de conductividades de distintos suelos.

 

 

Apliquemos todas estas propiedades de conductividad al modelado de un dipolo para 40 metros situado a una altura muy buena de media longitud de onda o sea 20 metros de altura y veamos las diferencias en ganancia que se producen con diferentes conductividades:

 

Figura 10a: Suelo muy bueno	Figura 10B: Suelo pobre	Figura 10c: Suelo muy pobre

 

El resultado  del modelado nos muestra que la ganancia máxima de la antena se produce en suelos muy buenos (Figura 10a) a 32º de elevación con un valor de 7,94 dBi, empeorando ligeramente para suelos pobres  (Figura10b) con un máximo de 7,25 dBi a 29º de elevación y que empeora un poco más con suelo muy pobre (figura 10c) para proporcionar solamente una ganancia máxima de 6,46 dBi centrada en un ángulo de 27º.

 

La conclusión es que la mala calidad del suelo para una antena de polarización horizontal no nos perjudica excesivamente, pues solamente hemos  perdido 1,5 dB pasando de un suelo de excelente conductividad a uno muy pobre. Pero en cambio el ángulo máximo del lóbulo nos ha bajado de 32º de elevación a 27º, por lo que podemos decir que lo que hemos perdido por un lado, lo hemos ganado por otro.

 

Por tanto, está claro que la conductividad del suelo en el entorno de una antena horizontal es algo que no afecta apenas al diagrama de elevación y más o menos se mantiene la ganancia de una antena horizontal, a pesar de estar colocada sobre un terreno mal conductor.

 

Y en un próximo capítulo pasaremos revisión a las antenas de polarización vertical en las que veremos que las verticales sí se ven mucho muy afectadas por la conductividad del suelo que las rodea y qué podremos hacer para mejorar su eficiencia y ganancia.

 

73 Luis EA3OG