Tierras y antenas

Existen otras tierras que nos aparecen en las instalaciones de antenas y que conviene conocer exactamente que son y para que sirven.

- Toma de tierra. Es la que ya conocemos y que sirve para dispersar en el terreno las corrientes no deseadas, o lo que es lo mismo tener un potencial fijo de referencia. A ella se une el mástil o torre de antena vertical, se unirá mediante un descargador (la antena puede estar a un potencial peligroso debido a una fuga de corriente en emisión, la caída de un rayo o por carga electroestática). El descargador es un dispositivo formado por electrodos que se encuentran cercanos; en condiciones normales se comporta como un aislador, pero cuando el potencial de la antena aumenta mas de lo debido respecto al suelo salta entre los electrodos una chispa (uno conectado a la antena y el otro electrodo conectado a tierra) y se descarga. Suelen estar encerrados en un cartucho para evitar que se consuman.

- Red de tierra. (Grounding system). El funcionamiento de las antenas verticales cuya longitud es menor a media longitud de onda, esta basado en que si el suelo es una superficie conductora perfecta, este "reconstruye" el resto de la antena y "parece" que su longitud es de media onda. La superficie conductora perfecta es necesaria para que las líneas del campo se cierren, regresando por dicha superficie las corrientes.

Como el suelo no es ni mucho menos una superficie conductora, y menos todavía perfecta, es necesario mejorar su conductividad, ya que si no todo lo anterior no se cumple.

Para ello se construye una red de tierra consistente en un conjunto de cables radiales igualmente espaciados, que parten de la base de la antena vertical (mástil radiante) y cuyo número oscila de 120 a 180 y sus longitudes van de media longitud de onda a 3/4 longitudes de onda, enterrándose a una profundidad de 0.5 m; una disminución a 115 radiales nos origina unas pérdidas de potencia en la antena del 50% y si estas se hacen de 1/8 de longitud de onda llegamos a pérdidas del 75%.

Cuanto mayor sea la frecuencia a la que se trabaje la antena mejor será su comportamiento, pues la tierra se comportara como mejor conductor. Así pues, la red de tierra de una antena es parte integral de ella y sin ella puede incluso dejar de cumplir con su cometido.

- Contra antena. Sustituye a la red de tierra en aquellos casos en que es imposible su instalación.

La contra antena consiste en una red o malla metálica dispuesta horizontalmente paralela al suelo, muy próxima a este, pero aislada de él. Esta malla forma una capacidad con el suelo; cuanto mayor sea la malla y la frecuencia de trabajo mejor, pues las corrientes de retorno cruzaran la capacidad con mayor facilidad.

La contra antena presenta el problema que es mucho mas cara su instalación al estar aislada del suelo y sus dimensiones son las mismas que la de una red de tierra.

Como cualquier condensador presenta una diferencia de potencial entre las placas, por lo que resulta peligroso moverse cerca de la misma.

- Plano de tierra (Ground-plane). Cuando la frecuencia de trabajo es alta, puede sustituirse la red de tierra por un plano de tierra, con la gran ventaja de independizar la altura de la antena sobre el suelo con el diagrama de radiación.

Para un funcionamiento correcto, las corrientes de retorno deben encontrar mayor facilidad de regreso a través de la estructura del plano de tierra que a través del suelo, y esto ocurrirá así cuando para la frecuencia de trabajo el plano de tierra simule una superficie conductora perfecta.

El plano de tierra puede estar formado por una superficie conductora, una malla metálica o unos conductores radiales, cuyo número puede ir de 4 a 8. En cualquiera de los tres casos, el diámetro del plano de tierra será igual o mayor que media longitud de onda y debe situarse a una altura igual o mayor que un cuarto de longitud de onda. Si esta altura es menor debe incrementarse el número de radiales para evitar que exista retorno de corrientes por el suelo, lo que nos aumentaría las pérdidas.

Las bobinas de carga en los radiales no mejoran el comportamiento del plano de tierra (el plano de tierra no radia), ya que lo que influye son sus dimensiones físicas.

Por otra parte, si disminuimos el número de radiales o su longitud de las dadas anteriormente, el plano de tierra se alejara cada vez mas de la simulación de un conductor perfecto, por lo que la antena perderá su omnidireccionalidad, favoreciendo la radiación en unas direcciones mas que en otras, que en general corresponderán a las posiciones de los radiales, radiando con ángulos negativos, disminuirá el rendimiento de la antena (disminuyendo, por tanto, su ganancia real) y por ultimo el valor de su impedancia.

El plano de tierra puede ser simulado por la carrocería de un automóvil, siempre y cuando este cumpla las condiciones de dimensiones físicas anteriormente señaladas; es, por tanto, conveniente situar la antena en la parte central de la carrocería. Puede ser conveniente dotar al coche de un fleje o pletina con el fin de que la carrocería funciones realmente como un plano de tierra y no como una contra antena y con el fin de evitarnos chispazos al subir o bajar del coche.

Sobre la cuestión de si el plano de tierra debe ir conectado al mástil y, por tanto, a tierra (el mástil siempre debe ir conectado a tierra) teóricamente no hay ningún impedimento, pues si el plano esta bien construido todas las corrientes de retorno regresaran por este y si es deficiente, mediante esta conexión se recobraran las que retornan por el suelo, sin embargo a la hora de ponerlo en practica hay quien afirma que empeora; esto ultimo bien pudiera deberse a un cambio en la impedancia de la antena mas que a una disminución en su rendimiento.

FUENTE: http://www.proteccioncivil.es/es/DGPCE/Informacion_y_documentacion/catalogo/carpeta02/carpeta24/vademecum/vade01.htm

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