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ANTENAS LOOP

INTRODUCCIN

La utilizacin de estas antenas en principio fue de uso militar, dado el carcter

portable de las mismas y su directividad hicieron de estas un elemento bastanteatractivo. Las ventajas frente a otras antenas de tipo vertical es su inmunidad aruidos, al tratarse en s de un circuito sintonizado (por medio de una bobina-condensador) ue hace de filtro para se!ales indeseables, pues deja pasar solo lafrecuencia en uso, rechazando las adyacentes.

" su vez en transmisin act#a limpiando de armnicos nuestra portadora, haciendoue nuestra modulacin sea ms clara a la estacin ue nos oye. La $anancia vieneser como un dipolo con la ventaja antes descrita, poco espacio, y ecol$icamentehablando no provoca %&'.

DESARROLLO

na antena loop es una antena de radioue consiste en lazos o bucles de cables,tubos y otros conductores elctricos, con sus e*tremos conectados a unaeuilibrada lnea de transmisin . +entro de esta descripcin fsica hay dos dise!osde antena muy distintos el loop peue!o o loop ma$ntico, con un tama!omucho ms peue!o ue la lon$itud de onda, y la antena de loop de resonancia

con una circunferencia de apro*imadamente i$ual a la lon$itud de onda.s unaantena sobre todo para la radiodifusin de " y las bandas de onda lar$a.

Los loops peue!os tienen un pobre rendimientoy se utilizan principalmente comoantenas de recepcin en las frecuencias bajas. /or ejemplo en los en la mayora delos radios de los carros, los receptores " vienen con una antena incorporada

dentro de ella o directamente se le atribuye.

Las antenas de loop resonante son ms $randes. 0e suelen utilizar en frecuenciasms altas, especialmente '12 y 12, donde su tama!o es manejable. /ueden servistos como una forma de dipolo ple$ado y tienen caractersticas un tanto similares,es decir su eficiencia de radiacin tambin es alta y similar a la del dipolo.

La antena loop esta formada por una espira conductora, aunue podran ser ms,formando una circunferencia, cuadrado, he*$ono u oct$ono, cuyas dimensionesfsicas pueden variar desde 34 o 54 cm de dimetro, hasta varios metros, se$#n lafrecuencia y el rendimiento esperado. La inductancia de la espira habitualmenteest sintonizada por un condensador variable. La antena se acopla a la lnea de

transmisin por medio de un eslabn o un acoplamiento capacitivo tal como semuestra en la fi$ura.

http://en.wikipedia.org/wiki/Antenna_(radio)http://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_conductorhttp://en.wikipedia.org/wiki/Balanced_linehttp://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_linehttp://en.wikipedia.org/wiki/Electrically_shorthttp://en.wikipedia.org/wiki/Resonanthttp://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_conductorhttp://en.wikipedia.org/wiki/Balanced_linehttp://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_linehttp://en.wikipedia.org/wiki/Electrically_shorthttp://en.wikipedia.org/wiki/Resonanthttp://en.wikipedia.org/wiki/Antenna_(radio)

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"unue pueda parecer ue el loop forma un cortocircuito entre las dos terminalesdel euipo de radio, en realidad lo ue ocurre es ue la corriente al encontrarse unconductor resonante empieza a irradiar, dando el funcionamiento a la antena.6uando el loop se ubica en posicin vertical, la irradiacin ocurre con mayordireccionalidad en un plano perpendicular al del alambre. Los loops son ideales paratrabajar bandas de mayor lon$itud, y pueden resultar especialmente #tiles en 784 y94 metros cuando no se tiene suficiente terreno para colocar una antena dipolo o

un alambre lar$o de un cuarto de lon$itud de onda.

6ontrario a la creencia popular, los loops y sus antenas derivadas tienen el mismoreuisito de altura de media lon$itud de onda sobre el suelo ue tiene cualuierotra antena horizontal. n los loops el efecto de una altura baja es li$eramentemenos pronunciado sin embar$o.

/ara una frecuencia dada, entre un loop trian$ular y un loop cuadran$ular, el loopcuadran$ular es superior debido a ue encierra mayor rea. n $eneral entre mayorrea encierre un loop, ms efectivo ser. l loop ideal sera circular, sin embar$oeste resulta bastante difcil (o imposible) de construir con alambre.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE USAR ANTENAS LOOP

Las principales ventajas de ste tipo de antena son

:o reuiere una altura mnima de 4,7; de onda, como los dipolos de < onda. :o reuiere el espacio ocupado por los radiales. s ms o menos portable y de fcil instalacin. "l ser de banda ancha, puede ser utilizada para ms de una banda /or todo lo anterior, resulta una antena ideal cuando hay restricciones de

espacio o para operar en las salidas al campo o campin$ especialmente enlas frecuencias ms bajas de 12.

0us principales desventajas son

l reducido ancho de banda operativo, ue reuiere la resintonia delcondensador cuando se cambia de frecuencia.

:o se puede emplear en potencias altas, pues su altsimo =>= hace ue enbornes del condensador aparezcan tensiones muy altas.

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+ebe cuidarse mucho su construccin desde el punto de vista elctrico,(uniones, soldaduras, etc.) o su rendimiento puede lle$ar a ser totalmenteinaceptable.

RENDIMIENTO

"l ser una antena de polarizacin vertical, la refle*in en tierra esta en fase con laproducida por la antena de forma ue ambos campos se suman. /recisamente poresto la podemos instalar tan baja como ueramos sin ue se re$istren perdidasconsiderables. n las antenas dipolo (en polarizacin horizontal) al estar encontrafase ambos campos se anulan, por eso reuieren ser colocadas relativamentealtas respecto al suelo.

"ntena de +ipolo

&eniendo en cuenta ue el rendimiento de una antena viene determinado por laresistencia de radiacin respecto a la resistencia de perdidas (conductores,dielctricos, tierra, etc.) y ue en la antena ma$ntica dependen de la resistividadde su conductor y de su condensador de sintona, es relativamente fcil unrendimiento similar al de un dipolo y ue adems puede instalarse a baja altura.

/ara conse$uir minimizar las perdidas resistivas es necesario emplear un materialue sea muy buen conductor, como el cobre, l aluminio ya se considera unasolucin de compromiso. l conductor deber tener un dimetro mnimo de ?; o34mm. Las uniones, si las hay, tienen ue ser elctricamente perfectas,preferentemente soldadas (con plata, a ser posible) y las cone*iones alcondensador variable mediante cinta.

0i la antena ha de emplearse solo en recepcin, su realizacin no ser tan e*i$entey podr emplearse un condensador normal de bajo aislamiento, ya ue una prdidade 74 o 7; d@ no ser tan importante.

TIPOS DE ANTENAS

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Las antenas de lazo se suelen clasificar en dos cate$oras, elctricamente peue!asy elctricamente $randes. Las antenas elctricamente peue!as son las de unalon$itud total (circunferencia) suele ser inferiores a una dcima parte de unalon$itud de onda (6 ABC74). 0in embar$o, los lazos elctricamente $randes sonauellos cuya circunferencia es de una lon$itud de onda en el espacio libre (6 D B).La mayora de las aplicaciones de las antenas de bucle son en el 12 (3-34 1z),

'12 (34-344 1z) y 12 (344-3,444 1z).

ntonces tenemos ? tipos de antenas

Loop peue!o o loop ma$ntico La antena de loop de resonancia

ANTENAS DE LOOP RESONANTE

La antena de loop de resonancia o antena loop de $ran tama!o o de caja, puede servisto como un dipolo dobladoue ha sido reformada en un crculo (o cuadrado,etc.) esta antena loop tiene una circunferencia de apro*imadamente i$ual a una

lon$itud de onda. n comparacin con el dipolo, transmite menos hacia el cielo o latierra, lo ue supone una $anancia mayor (apro*imadamente un 74E ms alto) enla direccin horizontal.

6ontrariamente a la antena de cuadro peue!o, este dise!o se irradia en ladireccin normal al plano del circuito. /or tanto, estos loops se instalannormalmente con en direccin vertical, y puede ser rotativa. +ireccionalidad sepuede obtener ms mediante el uso de un loop cuya circunferencia no es uno, sinotres o de ; lon$itudes de onda. 0in embar$o es ms com#n para aumentar la$anancia mediante una serie de loops.

http://en.wikipedia.org/wiki/Resonanthttp://en.wikipedia.org/wiki/Folded_dipolehttp://en.wikipedia.org/wiki/Resonanthttp://en.wikipedia.org/wiki/Folded_dipole

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La polarizacinde la antena no es evidente al observar la misma, esta depende delpunto de alimentacin es decir donde se conecta la lnea de transmisin. 0i seconecta la alimentacin en la parte inferior ser de polarizacin horizontal, y si seconecta la alimentacin desde un lado la polarizacin ser vertical. La polarizacinvertical es usada ms frecuentemente cuando se desea irradiar una se!al de radioen todas las direcciones como en las bases de telefona mvilo las ondas de

radio ".

ANTENA DE LOOP PEQUEO O LOOP MAGNTICO

stas antenas de lazo son ms peue!as ue el tama!o la lon$itud de onda, y sonprincipalmente usadas pero no siempre como antenas de recepcin frecuenciasmuy bajas.

La antena de cuadro peue!o es tambin conocida como loop ma$ntico, ya ue secomporta elctricamente como una bobina ( inductor) con una peue!a pero nodespreciable, resistencia a la radiacindebido a su tama!o finito.+ebido a este hecho es al$o inmune al ruido ue afectan al campo elctrico

(esttica) $enerado en el campo cercano. +ado ue en las frecuencias bajas, comola banda de ", la re$in de campo cercano se encuentra fsicamente bastante$rande, esto proporciona una ventaja considerable con respecto a los dispositivosde $eneracin de esttica cercanos.

Las antenas ma$nticas son antenas silenciosas, y con un ancho de bandareducido, es decir ue cada pocos Fhz necesitar un retoue en el condensador,tienen un alto >. Las antenas de aro son direccionales, radian en el plano uecontiene la espira mayor, por lo tanto podemos discriminar una se!al interferentecolocando la antena perpendicularmente a dicha se!al. 0i colocamos la antenahorizontalmente radiar en todas direcciones. La podemos hacer funcionar en elbalcn o en la buhardilla, no le molestan las estructuras cercanas distantes ? o 3

veces su dimetro.

LOOP CIRCULAR PEQUENA

Campo Radiado

Las 6omponentes de campo elctrico pueden ser escritas como

http://en.wikipedia.org/wiki/Polarizationhttp://es.wikipedia.org/wiki/Telefon%C3%ADa_m%C3%B3vilhttp://es.wikipedia.org/wiki/AMhttp://en.wikipedia.org/wiki/Inductorhttp://en.wikipedia.org/wiki/Radiation_resistancehttp://en.wikipedia.org/wiki/Near_and_far_fieldhttp://en.wikipedia.org/wiki/Polarizationhttp://es.wikipedia.org/wiki/Telefon%C3%ADa_m%C3%B3vilhttp://es.wikipedia.org/wiki/AMhttp://en.wikipedia.org/wiki/Inductorhttp://en.wikipedia.org/wiki/Radiation_resistancehttp://en.wikipedia.org/wiki/Near_and_far_field

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Resise!"ia a #a $adia"i%!

La resistencia a la radiacin de la loop esta dada por

+onde 0GHr? es el rea y 6G?Ha es la circunferencia de la loop.

La resistencia a la radiacin dada por ecuacin anterior es slo para un circuito deuna sola vuelta. 0i la antena tiene : vueltas entonces el campo ma$ntico pasa atravs de todos los lazos, la resistencia a la radiacin es i$ual de una sola vez,multiplicado por :?, es decir

" pesar de ue el valor de la resistencia a la radiacin de una loop de una solavuelta puede ser peue!o, este valor se puede incrementar mediante la inclusinde muchas vueltas en la antena.

E&emp#o'

/odemos calcular la eficiencia de radiacin, se define por

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+onde IL es la radiacin perdida

+onde / es el permetro de la seccin transversal la varilla (/ G 6 G ?Hb de unalambre circular de radio b), Ises la resistencia de la superficie del conductor, J es

la frecuencia an$ular, K4 es la permeabilidad del espacio libre, y es laconductividad del metal.

I!e!sidad de Radia"i%! ( Di$e"i)idad

La directividad de una loop se puede escribir como

+onde ma* es la %ntensidad de radiacin m*ima y /rad es la potencia radiada

&ambin podemos calcular la m*ima Mrea efectiva

ANTENAS LOOP POLIGONALES

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Las antenas de loop poli$onal ms atractivos son la trian$ular, cuadrada,rectan$ular, y la de rombo, estas antenas se puede utilizar para aplicacionesprcticas, tales como los aviones, misiles y sistemas de comunicaciones.

0in embar$o, debido a su estructura ms compleja, los anlisis tericos parecen notener *ito. "s, la aplicacin de estas antenas ha recibido mucha menos atencin.

/or lo $eneral, el loop circular se ha utilizado en la banda de 12, debido a su altadirectividad, mientras ue los bucles trian$ulares y cuadradas han sido aplicados enlas bandas 12 y 12 debido a las ventajas en su construccin mecnica. 0e puedenobtener diferentes caractersticas de banda ancha, de impedancia de loopspoli$onales diferentes.

LOOPS TRIANGULAR* RECTANGULAR* Y RM+ICO

Los loops poli$onales ue se muestran en la si$uiente fi$ura. 0on el loop trian$ular,loop rectan$ular, y un loop de rombo. 6omo podemos observar el loop trian$ularsuperior es impulsada por una fuente en la esuina superior del trin$ulo issceles,mientras ue en la confi$uracin bsica del loop trian$ular es impulsada por una

fuente la base. La loop rectan$ular tiene su respectiva alimentacin en el centro deuno de sus lados, mientras ue la confi$uracin del rombo tiene sus terminales enuna de sus esuinas.

n donde el parmetro N define el n$ulo de la esuina superior del trin$uloissceles de los lazos trian$ulares y rmbicos, mientras ue O G P C 1 se utilizapara identificar las dimensiones relativas del lado del circuito rectan$ular. lpermetro de cada loop est dada por /, para el circuito rectan$ular, / G ? (1 Q P)y para todas las confi$uraciones, el radio del alambre es b.

Las variaciones de impedancia de las antenas de poli$onales en funcin deldimetro del alambre son similares a las del dipolo. +ependen de los parmetros Ny O. ientras ue las caractersticas de frecuencia de un loop poli$onal se puedeestimar mediante la inspeccin de la distribucin de su corriente.

LOOP DE ,ERRITA

+ebido a ue la resistencia prdidas es comparable a la resistencia a la radiacin,los loops peuenos son muy pobres radiadores y rara vez se utilizan en el modo de

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transmisin. 0in embar$o, a menudo se utilizan para la recepcin de se!ales, comoen las radios y localizadores, donde la relacin se!al-ruido es mucho msimportante ue la eficiencia.

Resise!"ia a #a Radia"i%!

La resistencia a la radiacin, y su vez la eficiencia de la antena, puede sermejoradas por el incremento de la circunferencia del loop. Rtra manera deaumentar la resistencia a la radiacin, sin aumentar las dimensiones de la antenaelctrica, sera la de insertar dentro de su circunferencia un n#cleo de ferrita uetiene una tendencia a aumentar el flujo ma$ntico, el campo ma$ntico, la tensinen circuito, y a su vez la resistencia a la radiacin del loop. ste es el loopdenominado ferrita y el material de ferrita puede ser una varilla de muy pocoscentmetros de lon$itud. La resistencia a la radiacin del loop de ferrita est dadapor

+onde

IfG resistencia a la radiacin del loop de ferrita6G?Ha es la circunferencia de la loopKce G permeabilidad efectiva del n#cleo de ferritaKcer G permeabilidad relativa efectiva de n#cleo de ferritaK4 G permeabilidad del espacio libre

Iesistencia a la radiacin del loop de ferrita para : vueltas est dada por

Loop de Re"ep"i%! de ,e$$ia Ca$-ado

+ebido a su peue!o tama!o, las antenas loop de unas cuantas vueltas alrededorde una peue!a varilla de ferrita se utilizan como antenas, especialmente en lasradios a transistores de bolsillo. La antena se conecta normalmente en paralelo conel capacitor de sintonizacin y adems de actuar como una antena, proporciona lainductancia necesaria para formar un circuito sintonizado. +ebido a ue lainductancia se obtiene con slo unas pocas vueltas, la prdida de resistencia semantiene en un valor peue!o, as el > es $eneralmente muy alto.

APLICACIONES

Radiodi./si%! de AM a $a)0s de a!e!as #oop

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Iadios " y al$unos otros receptores utilizados en las frecuencias bajas, suelenutilizar peue!as antenas de lazo. n las radios de mayor edad (y fsicamente$randes) ", este puede consistir en docenas de vueltas de alambre en un loop enla parte trasera de la radio. 0in embar$o en los radios modernos de " suelenutilizar una antena loop alrededor de una barra de ferrita para aumentar suinductancia sin necesidad de un tama!o tan $rande, la bobina resultante se llama

una antena loopsticS.

Las antenas loopsticS son ms prcticos en frecuencias ms bajas como la de ondamedia (banda de " ;?4-7874 S1z) y las bandas de onda lar$a (;4 a ;44 S1z)T ali$ual ue con todas las antenas de lazo o loop peue!o, las antenas loopsticS soninmunes al ruido elctrico.

Loops "omo a!e!as de $a!smisi%!

Los peue!os loops tambin se utilizan en las de radios mviles terrestres (en sumayora militares) a frecuencias entre 3 y U 1z, debido a su capacidad para diri$irener$a hacia arriba, a diferencia de la convencional antena de lti$o. sto permite

una comunicacin de hasta 344 Sm en las re$iones monta!osas. n uso militar loselementos de antena son de ?-3 pul$adas de dimetro.

CONSTRUCCION DE UNA ANTENA LOOP

/ara el dise!o partimos de los reuerimientos ue nosotros mismos hicimos acercade los parmetros ms importantes para sta antena, como son la frecuencia detrabajo (541z) y el radio de la loop (a G SC ?;). 6on estos valoresdeterminados se procedi a calcular el dimetro fsico ue tendr la loop ue se vaa realizar

" la hora de la fabricacin se opto por realizar una circunferencia de ;3 cms, ya uepor clculos y pruebas posteriores se concluyo ue se ajustaba ms para obtener lafrecuencia deseada. "hora determinamos el rea fsica de la antena paracompararla con el rea efectiva y as determinar la eficiencia de apertura ($).

http://en.wikipedia.org/wiki/Ferrite_(magnet)http://en.wikipedia.org/wiki/Whip_antennahttp://en.wikipedia.org/wiki/Ferrite_(magnet)http://en.wikipedia.org/wiki/Whip_antenna

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La resistencia de radiacin del cuadro de la antena ma$ntica puede calcularse conla ecuacin

0i tomamos para nuestro caso : G7 espira de + G4.;3m de dimetro para unafrecuencia de 54 1z, el resultado de la ecuacin nos da ue II G 4.5UVP. sdecir ue obtenemos un valor bajsimo de resistencia de radiacin. "s ue para ueel rendimiento de esta antena sea bueno, su resistencia de prdidas ha de sernecesariamente muy baja.

/ara ue pueda sintonizarse mediante un condensador, evidentemente la loopdeber ser inductiva a la frecuencia de trabajo, esto limita su tama!o, pero

justamente esta es una ventaja ue deseamos aprovechar. 6omo re$la prctica se

calcula de manera ue su permetro no e*ceda 7C5 de onda a la frecuencia detrabajo ms alta y de all se obtiene, su dimetro (o dia$onal).

"s para operar en S G U.; m. el dimetro sea

7C5 de onda G 7.9U; m+imetro G 7.9U; m C p G ;3,79 cm.

6on dimetros muy $randes, en $eneral la inductancia ser tal, ue no ser posiblesintonizarlo mediante un condensador variable debido a la capacidad distribuida./ara saber la inductancia apro*imada de una loop circular se puede usar lasi$uiente formula

,

+onde p G /ermetro de la espira medido a travs del centro del conductor en mT dG dimetro del conductor en mm. Iemplazando valores para nuestro caso,obtenemos ue L G35.?4m16onociendo ya la inductancia es sencillo calcular la capacidad mnima necesariapara la frecuencia ms baja de operacin, de la si$uiente manera

, estando 6 en p2, f en 1z, L en m1.

"s para el caso ue estamos tratando 6 G 38;p2

ste condensador de sintona reuiere una cuidadosa consideracin ya ue estarsujeto a tensiones de I2 muy elevadas aun con potencias peue!as.

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CONSTRUCCIN

'eremos au la construccin de la antena loop dise!ada, usando un cable de losue se usan para telefona. ste tipo de cable telefnico viene con 9 cables internosidentificados con colores.

La antena consiste en un aro de apro*imadamente 7C? metro de dimetro, el ue serealizo con alambre r$ido. /osteriormente se mont el cable sobre este aro,si$uiendo la misma forma de crculo, y se sujetaron los cables internos con cintaaisladora. Lue$o se pelaron los e*tremos de cada uno de los cables internos del

cable telefnico. 0e debe tener en cuenta ue lo ue se intenta hacer es una $ranbobina, con bobinado primario y secundario.

/rimero ele$imos el color del cable para el secundario, el marrn. 0e$uidamente seempez por la punta izuierda y se eli$i un color para el primario, el blancoT lue$ose tom al e*tremo blanco en la punta derecha y se uni con otro color de la puntaizuierda, y as se fueron conectando los cables consecutivamente (bien soldados)hasta terminar con todos los colores.

:os uedaron dos puntas de este primario, formando una bobina continua hecha deU cables diferentes, en este ejemplo la punta izuierda ser de color @L":6R y laderecha con el #ltimo color ue nos uedo, el amarillo. se ser todo el bobinado

primario, ue va conectado a un condensador variable de 38; 574 p2 (dial deradios viejas). Los dos e*tremos del cable marrones (bobinado secundario) irndirectamente al receptor.

0e tuvo en cuenta ue la lon$itud del cable comprado se calculo en base alpermetro de la circunferencia del aro, entonces

/erimtro G 3,75 * ;3 cms. G 7,88 metros de cable.

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CONCLUSIONES

n conclusin podemos decir ue la fama de este tipo de antenas viene dada por subajo nivel de >I ya sea natural o artificial, al ser tambin directivas permiten por

movimientos de direccin reducir mucho un >I natural sobre todo estticas, porejemplo el $enerado por tormentas, son muy compactas no necesitan radiales nitampoco influye su distancia con el suelo.

1asta au lo mas destacable o virtuoso de estas antenas, pero veamos su $randesventaja es su limitadoancho de banda, realmente apenas de unos pocos Fhz. /ero los cuales sonsuficientes para permitirnos comunicarnos en re$iones inhspitas como por ejemploen las zonas monta!osas, para lo cual nos ofrecen un fcil transporte de un lu$ar aotro.