Especificaciones adicionales aclaradas por "tman"
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No se espera señal entre 75 grados y 90 grados y también entre 0 grados y -90 grados elevación, y el rechazo en estos sectores no se exige explícitamente. Una antena omnidireccional es una solución aceptable.
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La antena debe utilizarse en una instalación fija en el interior de una vivienda, aproximadamente a la altura del techo.
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Esta antena está diseñada sólo para recepción.
El clásico monopolo
Una simple antena de látigo vertical (el convencional cable recto en el aire sobre tierra) producirá casi exactamente lo que quieres.
Este es mi modelo de radiador dipolar. Consiste en un cable que sale del origen y otro que baja (ergo "di "polo). Si utilizas un monopolo (por ejemplo, un solo cable que sube) puedes eliminar la parte de la gráfica situada por debajo del plano z=0.
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Dibujé el plano transparente en él como referencia para que puedas imaginártelo en 2D. Si piensas en la intersección-curva en mi plano, sin la mitad inferior, obtienes una densidad de potencia de radiación que se parece casi exactamente a tu figura.
A saber, una doble joroba con radiación hacia el exterior y un nulo cuando se mira hacia abajo en la antena directamente desde arriba (90 grados de elevación) y en realidad no muestra mucha fuerza de la señal hasta que esté a algunos grados de distancia de directamente por encima (~ 75 grados, digamos).
El problema con este tipo de antena es que la eficiencia máxima se produce para 1/4 de la longitud de onda. Dado que tu longitud de onda es enorme (3e8/162.5e6*100/2.54/12 = 6 pies) en relación con el tamaño de tu antena (3 pulgadas), ninguna antena de este tipo irradiará bien en el campo lejano. La adaptación será muy pobre.
Se pueden utilizar técnicas propuestas en los comentarios como la "carga inductiva" para mejorar la adaptación, pero lo único que se consigue es que la antena aparece eléctricamente más largo que físicamente. En realidad, no aumenta la proporción de energía irradiada al universo. En cambio, impide que la energía sobrante (la que no se irradia) "rebote" en el extremo de la antena (convirtiéndose en calor en los inductores de carga) y vuelva a dañar el transmisor o corromper la señal recibida. Simplemente no se puede construir una antena práctica de este tipo en este tamaño para su aplicación.
En cuanto a la directividad (y el cumplimiento de su requisito de no transmitir / recibir por debajo de la elevación cero), en general, cuanto mayor es el plano de tierra, menor es la dirección de máxima radiación. A medida que el plano de tierra se aproxima a un tamaño infinito, el diagrama de radiación se aproxima a un máximo en el plano x-y. Si suspende su antena en el aire o utiliza un disco de 6" de diámetro en la base de su antena como plano de tierra (referencia), la cantidad de potencia radiada en línea recta será inferior a la ideal.
Antenas unipolares (monopolares) plegadas
La antena unipolar plegada (FUA) no es más que la antena monopolo descrita anteriormente plegada de forma que adopta una forma teórica de U como la siguiente:
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La parte superior no tiene por qué ser sólo un cable, puedes poner impedancia ahí arriba, y, del mismo modo, puedes hacer lo mismo en la "parte inferior", donde la antena plegada vuelve a tierra.
Esto hace que la situación sea mucho más compleja porque ahora tienes interacciones autoinducidas entre la corriente en ambas piernas verticales. Estas interacciones pueden ser resonantes de una manera que crea una corriente global (modo común) y una diferencia neta de corriente entre las piernas (modo diferencial). Hice este análisis cuando buscaba formas de construir antenas de baja frecuencia más pequeñas para ayudar a las boyas oceánicas a llamar a casa.
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Como puedes ver ahora hay múltiples puntos de operación potenciales y están en ubicaciones poco convencionales para un simple monopolo. Se puede conseguir que irradien eficientemente tanto en longitudes más cortas como más largas que la longitud de 1/4 de onda del monopolo o la longitud de antena de 1/2 longitud de onda del dipolo. Los FUA ofrecen un gran conjunto de perillas que puedes sintonizar, como la impedancia superior e inferior, y la impedancia característica de las patas superiores e inferiores mismas.
Queda mucho espacio por explorar y es muy posible que consigas algo con una variante de la FUA, pero para ello necesitarás un compromiso serio por tu parte. No existe ninguna "calculadora de antenas en línea" que ofrezca una solución instantánea (al menos que yo sepa, obviamente).
Bobinas
Si comprime cada vuelta de la bobina, de forma que queden muy juntas en lugar de parecerse más a un sacacorchos, no excitará el modo TEM de la antena y, por tanto, no obtendrá el tradicional patrón tipo cañón (patrón altamente directivo con el pico de emisión a lo largo del eje de la bobina). En su lugar, se comportará como un monopolo horriblemente sintonizado (con mucha reactancia y baja resistencia a la radiación).
Las bobinas no le ayudarán a obtener más radiación de su volumen simplemente metiendo más cable en el limitado volumen disponible.
Al primer orden
Casi todas las antenas que intenten esta especificación serán malas. Por lo tanto, que sea un poco más mala o menos mala puede no merecer la pena el importante esfuerzo que supondrá diseñarlas y diferenciarlas.
La mayoría de las antenas AM de consumo también son malas, pero son sólo de recepción. Las antenas malas de sólo recepción son necesariamente receptores ineficaces de energía, por lo que no tienen que preocuparse de ser sobrepotenciadas o de sufrir por la mala adaptación de potencia al receptor. El sistema de radiodifusión AM compensa el rendimiento limitado de la antena en el lado de recepción utilizando cantidades increíblemente grandes (¡referencia aleatoria de Apple!) de potencia de transmisión (¡decenas de miles de vatios!).
