Que é unha antena en V?
Unha antena AV é unha antena de fío direccional formada por dous elementos condutores que se estenden cara a fóra desde un punto de alimentación común. Vista desde arriba, as dúas patas da antena forman unha estrutura clara en forma de V.
A antena en V pódese considerar como unha disposición mellorada de dous radiadores de fío longo. Ao seleccionar unha lonxitude de perna e un ángulo incluído axeitados, a radiación producida polos dous fíos pode reforzarse en direccións seleccionadas, proporcionando unha maior directividade que unha única antena de fío longo recto.
As antenas en V adoitan asociarse a sistemas de comunicación de alta frecuencia, especialmente no rango de HF. Non obstante, a súa frecuencia de funcionamento non está determinada unicamente por unha banda fixa. O rendemento real depende da lonxitude eléctrica de cada pata, o ángulo do vértice, o método de alimentación, a altura da instalación, as condicións do terreo circundante e se os extremos dos cables están abertos ou terminados.
Estrutura e principio de funcionamento
Unha antena en V típica consta de dous elementos de fío longo conectados a un punto de alimentación equilibrado no vértice da V. As correntes nas dúas patas excítanse diferencialmente, o que significa que teñen magnitudes iguais e direccións instantáneas opostas no punto de alimentación.
Cada fío produce o seu propio patrón de radiación. Cando a xeometría da antena se selecciona correctamente, os principais lóbulos de radiación xerados polas dúas patas solapanse e combínanse ao longo do eixe central da V. Esta adición de campo aumenta a intensidade da radiación na dirección desexada e mellora a directividade da antena.
Ao describir a estrutura, adoitan empregarse dous ángulos:
- O ángulo entre as dúas patas da antena é o ángulo incluído ou o ángulo do vértice.
- O ángulo entre unha das catetas e o eixe central é a metade do ángulo incluído.
O ángulo óptimo non é un valor fixo universal. Varía coa lonxitude eléctrica das patas da antena e a frecuencia de funcionamento prevista.
Estrutura de antena en V con dous elementos de fío longo e ángulo de vértice
Antenas resonantes e terminadas en V
As antenas en V pódense dividir xeralmente en dúas configuracións.
Unha antena en V de extremo aberto ou resonante reflicte parte da onda de corrente desde os extremos dos seus condutores. Estas reflexións crean ondas estacionarias ao longo das patas da antena. Este tipo de antena normalmente produce un patrón de radiación bidireccional, con radiación forte en dúas direccións opostas ao longo do eixe da antena.
Unha antena terminada en V usa cargas resistivas nos extremos dos dous cables. As cargas reducen as reflexións de corrente e axudan a manter o funcionamento da onda viaxante. Isto pode suprimir a radiación na dirección inversa e crear un patrón de disparo final máis direccional.
O deseño terminado adoita proporcionar un comportamento direccional máis consistente nun rango de frecuencias máis amplo, pero parte da potencia de RF disípase nas resistencias de terminación. Polo tanto, o deseñador da antena debe equilibrar o ancho de banda, a directividade, a eficiencia e os requisitos de manexo de potencia.
Rango de frecuencia e lonxitude eléctrica
As antenas tradicionais en V úsanse amplamente no rango de HF de aproximadamente 3 a 30 MHz porque as longas lonxitudes de onda desta banda fan que as estruturas de antenas baseadas en fíos sexan prácticas para instalacións de comunicacións fixas.
Non obstante, a antena en V defínese pola súa xeometría e lonxitude eléctrica en lugar de por un rango de frecuencia obrigatorio. Cada pata pode ter media lonxitude de onda, unha lonxitude de onda ou varias lonxitudes de onda, dependendo do patrón de radiación e a ganancia requiridos.
A medida que aumenta a lonxitude eléctrica das patas, a directividade da antena pode mellorar en xeral. Ao mesmo tempo, poden aparecer lóbulos laterais adicionais e o patrón de radiación pode volverse máis sensible á frecuencia, á altura da instalación, á condutividade do terreo e ás tolerancias de construción.
Patrón de radiación e directividade
O patrón de radiación dunha antena resonante en V adoita ser bidireccional. Os campos xerados polos dous elementos de fío combínanse para formar lóbulos principais aproximadamente aliñados co eixe central da V.
O patrón de radiación final está determinado por varios factores:
- Lonxitude de cada pata da antena
- Ángulo incluído entre as pernas
- Frecuencia de funcionamento
- Impedancia e adaptación do punto de alimentación
- Altura de instalación sobre o chan
- Diámetro do fío e perda do condutor
- Configuración aberta ou terminada
Aumentar a lonxitude da perna pode producir unha maior directividade, pero tamén pode crear lóbulos laterais máis fortes. Por este motivo, a ganancia da antena non se debe considerar independentemente do ancho do feixe, o nivel dos lóbulos laterais, a relación dianteira-traseira e o rendemento da impedancia.
Patrón de radiación bidireccional dunha antena resonante en V
Alimentación e axuste de impedancia
Dado que a antena en V adoita ser unha estrutura de fío balanceado, adoita alimentarse cunha liña de transmisión balanceada. Se se usa cable coaxial, pode ser necesario un balun ou unha rede de adaptación axeitados para reducir a corrente de modo común no cable e manter un patrón de radiación simétrico.
A impedancia de entrada cambia coa lonxitude da perna, o ángulo do vértice, a frecuencia de funcionamento, a altura da instalación e as estruturas próximas. Unha adaptación de impedancia axeitada é importante para reducir a potencia reflectida e lograr un rendemento estable do sistema.
No desenvolvemento práctico de antenas, os enxeñeiros normalmente avalían a perda de retorno, a ROE, o patrón de radiación, a ganancia, a polarización e a eficiencia antes de finalizar a xeometría da antena.
Vantaxes das antenas en V
A antena en V ofrece varias vantaxes prácticas:
- Construción sinxela baseada en arame
- Maior directividade que un único elemento de fío longo
- Custo de fabricación relativamente baixo
- Apto para grandes instalacións fixas de HF
- Lonxitude de perna flexible e deseño de ángulo de vértice
- Dispoñible en configuracións de onda resonante e de onda viaxeira
Limitacións de deseño
As antenas en V tamén teñen varias limitacións:
- Requiren un espazo de instalación considerable a frecuencias máis baixas.
- As versións resonantes poden producir ondas estacionarias fortes.
- As patas longas da antena poden xerar lóbulos laterais significativos.
- O rendemento pode cambiar notablemente coa frecuencia.
- As condicións do terreo e a altura da instalación poden afectar o patrón de radiación.
- As versións terminadas sacrifican algo de eficiencia porque a potencia é absorbida polas cargas.
Aplicacións típicas
As antenas en V empregáronse tradicionalmente en:
- Comunicación por radio punto a punto de alta frecuencia
- Estacións transmisoras e receptoras de onda curta
- Ligazóns de comunicación fixas de longa distancia
- Sistemas de monitorización e recepción de sinais de radio
- Investigación en comunicacións e educación en antenas
- Experimentos con antenas de cable direccionais
- Sistemas de comunicación de emerxencia e áreas remotas
Importancia da enxeñaría
Aínda que os sistemas de comunicación modernos empregan cada vez máis matrices compactas, antenas de corno, antenas de banda ancha e sistemas de antenas controlados electronicamente, a antena en V segue a ser un modelo importante na teoría de antenas.
Demostra claramente como a lonxitude do condutor, a fase da corrente, a xeometría da antena e a superposición do campo inflúen na ganancia e na dirección da radiación. Comprender estas relacións é valioso ao estudar estruturas de antenas máis avanzadas, incluíndo matrices en fase, antenas de medición de banda ancha, antenas de microondas direccionais e sistemas de proba de antenas.
RF MISO desenvolve solucións de antenas e microondas para aplicacións de probas, medición, comunicación, radar e integración de sistemas de RF. Un sólido coñecemento das estruturas fundamentais das antenas axuda aos enxeñeiros a seleccionar produtos axeitados e a avaliar parámetros clave como a ganancia, a polarización, o ancho do feixe, a impedancia e o patrón de radiación.
Para saber máis sobre antenas, visita:
Data de publicación: 10 de xullo de 2026
