Què és una antena en V?
Una antena AV és una antena de fil direccional formada per dos elements conductors que s'estenen cap a l'exterior des d'un punt d'alimentació comú. Quan es veu des de dalt, les dues potes de l'antena formen una estructura clara en forma de V.
L'antena en V es pot considerar com una disposició millorada de dos radiadors de cable llarg. Seleccionant una longitud de pota adequada i un angle inclòs, la radiació produïda pels dos cables es pot reforçar en direccions seleccionades, proporcionant una directivitat més gran que una sola antena de cable llarg recte.
Les antenes en V s'associen habitualment amb sistemes de comunicació d'alta freqüència, particularment en el rang HF. Tanmateix, la seva freqüència de funcionament no està determinada només per una banda fixa. El rendiment real depèn de la longitud elèctrica de cada pota, l'angle de l'àpex, el mètode d'alimentació, l'alçada d'instal·lació, les condicions del terreny circumdant i si els extrems del cable estan oberts o acabats.
Estructura i principi de funcionament
Una antena V típica consta de dos elements de fil llarg connectats a un punt d'alimentació equilibrat a l'àpex de la V. Els corrents de les dues potes s'exciten diferencialment, és a dir, tenen magnituds iguals i direccions instantànies oposades al punt d'alimentació.
Cada cable produeix el seu propi patró de radiació. Quan la geometria de l'antena es selecciona correctament, els principals lòbuls de radiació generats per les dues potes se superposen i es combinen al llarg de l'eix central de la V. Aquesta addició de camp augmenta la intensitat de la radiació en la direcció desitjada i millora la directivitat de l'antena.
Sovint s'utilitzen dos angles per descriure l'estructura:
- L'angle entre les dues potes de l'antena és l'angle inclòs o àpex.
- L'angle entre una cama i l'eix central és la meitat de l'angle inclòs.
L'angle òptim no és un valor fix universal. Canvia amb la longitud elèctrica de les potes de l'antena i la freqüència de funcionament prevista.
Estructura d'antena en V amb dos elements de cable llarg i angle d'àpex
Antenes ressonants i terminades en V
Les antenes en V generalment es poden dividir en dues configuracions.
Una antena V ressonant o d'extrem obert reflecteix part de l'ona de corrent dels extrems dels seus conductors. Aquestes reflexions creen ones estacionàries al llarg de les potes de l'antena. Aquest tipus d'antena normalment produeix un patró de radiació bidireccional, amb una radiació forta en dues direccions oposades al llarg de l'eix de l'antena.
Una antena terminada en V utilitza càrregues resistives als extrems dels dos cables. Les càrregues redueixen les reflexions de corrent i ajuden a mantenir el funcionament d'ona viatgera. Això pot suprimir la radiació en la direcció inversa i crear un patró de foc final més direccional.
El disseny terminat normalment proporciona un comportament direccional més consistent en un rang de freqüències més ampli, però part de la potència de RF es dissipa a les resistències terminadores. Per tant, el dissenyador d'antenes ha d'equilibrar l'amplada de banda, la directivitat, l'eficiència i els requisits de gestió de potència.
Rang de freqüència i longitud elèctrica
Les antenes V tradicionals s'utilitzen àmpliament en el rang HF d'aproximadament 3 a 30 MHz, ja que les llargues longituds d'ona d'aquesta banda fan que les estructures d'antenes basades en cable siguin pràctiques per a instal·lacions de comunicació fixes.
Tanmateix, l'antena V es defineix per la seva geometria i longitud elèctrica en lloc de per un rang de freqüències obligatori. Cada pota pot tenir mitja longitud d'ona, una longitud d'ona o diverses longituds d'ona, depenent del patró de radiació i el guany requerits.
A mesura que augmenta la longitud elèctrica de les potes, la directivitat de l'antena generalment pot millorar. Al mateix temps, poden aparèixer lòbuls laterals addicionals i el patró de radiació pot esdevenir més sensible a la freqüència, l'alçada de la instal·lació, la conductivitat del terreny i les toleràncies de construcció.
Patró de radiació i directivitat
El patró de radiació d'una antena V ressonant sol ser bidireccional. Els camps generats pels dos elements de filferro es combinen per formar lòbuls principals aproximadament alineats amb l'eix central de la V.
El patró de radiació final ve determinat per diversos factors:
- Longitud de cada pota d'antena
- Angle inclòs entre les cames
- Freqüència de funcionament
- Impedància i adaptació del punt d'alimentació
- Alçada d'instal·lació sobre el terra
- Diàmetre del cable i pèrdues del conductor
- Configuració oberta o acabada
Augmentar la longitud de la pota pot produir una directivitat més alta, però també pot crear lòbuls laterals més forts. Per aquest motiu, el guany de l'antena no s'ha de considerar independentment de l'amplada del feix, el nivell dels lòbuls laterals, la relació frontal-posterior i el rendiment de la impedància.
Patró de radiació bidireccional d'una antena ressonant en V
Alimentació i ajust d'impedància
Com que l'antena en V normalment té una estructura de cable balancejat, normalment s'alimenta amb una línia de transmissió balancejada. Si s'utilitza cable coaxial, pot ser necessari un balun o una xarxa d'adaptació adequada per reduir el corrent de mode comú al cable i mantenir un patró de radiació simètric.
La impedància d'entrada canvia amb la longitud de la pota, l'angle de l'àpex, la freqüència de funcionament, l'alçada de la instal·lació i les estructures properes. Una adaptació d'impedància adequada és important per reduir la potència reflectida i aconseguir un rendiment estable del sistema.
En el desenvolupament pràctic d'antenes, els enginyers normalment avaluen la pèrdua de retorn, la ROE, el patró de radiació, el guany, la polarització i l'eficiència abans de finalitzar la geometria de l'antena.
Avantatges de les antenes en V
L'antena V ofereix diversos avantatges pràctics:
- Construcció senzilla a base de filferro
- Directivitat més alta que un únic element de fil llarg
- Cost de fabricació relativament baix
- Apte per a grans instal·lacions fixes d'alta freqüència
- Disseny flexible de longitud de cama i angle d'àpex
- Disponible en configuracions d'ona ressonant i viatgera
Limitacions de disseny
Les antenes en V també tenen diverses limitacions:
- Requereixen un espai d'instal·lació considerable a freqüències més baixes.
- Les versions ressonants poden produir ones estacionàries fortes.
- Les potes llargues de l'antena poden generar lòbuls laterals significatius.
- El rendiment pot canviar notablement amb la freqüència.
- Les condicions del terreny i l'alçada de la instal·lació poden afectar el patró de radiació.
- Les versions terminades sacrifiquen part de l'eficiència perquè les càrregues absorbeixen la potència.
Aplicacions típiques
Les antenes en V s'han utilitzat tradicionalment en:
- Comunicació per ràdio punt a punt d'alta freqüència (HF)
- Estacions transmissores i receptores d'ona curta
- Enllaços de comunicació fixos de llarga distància
- Sistemes de monitorització i recepció de senyals de ràdio
- Recerca en comunicacions i educació en antenes
- Experiments amb antenes de filferro direccionals
- Sistemes de comunicació d'emergència i zones remotes
Importància de l'enginyeria
Tot i que els sistemes de comunicació moderns utilitzen cada cop més matrius compactes, antenes de trompeta, antenes de banda ampla i sistemes d'antenes controlades electrònicament, l'antena en V continua sent un model important en la teoria d'antenes.
Demostra clarament com la longitud del conductor, la fase del corrent, la geometria de l'antena i la superposició del camp influeixen en el guany i la direcció de la radiació. Comprendre aquestes relacions és valuós a l'hora d'estudiar estructures d'antenes més avançades, com ara matrius en fase, antenes de mesura de banda ampla, antenes de microones direccionals i sistemes de prova d'antenes.
RF MISO desenvolupa solucions d'antenes i microones per a aplicacions de proves, mesurament, comunicació, radar i integració de sistemes de RF. Una sòlida comprensió de les estructures fonamentals de les antenes ajuda els enginyers a seleccionar productes adequats i avaluar paràmetres clau com ara el guany, la polarització, l'amplada del feix, la impedància i el patró de radiació.
Per a més informació sobre les antenes, visiteu:
Data de publicació: 10 de juliol de 2026
