ANTENA DE SUELO CON BUCLE QUE RADIA ONDAS KILOMÉTRICAS O HECTOMÉTRICAS.

Antena de suelo, que comprende un plano de masa (1), un bucle de excitación metálico (2) abierto entre dos extremidades (21,

22) y que se extiende sensiblemente paralelamente al plano de masa, y un elemento de unión metálico (3) sensiblemente perpendicular al bucle y que une una (21) de las extremidades del bucle de excitación al plano de masa, caracterizada porque, para radiar una onda de suelo kilométrica o hectométrica, el plano de masa (1) está enterrado sensiblemente horizontalmente en la proximidad y debajo de la superficie del suelo (S), el bucle de excitación (2) se extiende sensiblemente horizontalmente por encima de la superficie del suelo a una altura (H) superior a 2 m aproximadamente con respecto al plano de masa y el bucle de excitación y el elemento de unión están constituidos cada uno por al menos un elemento cilíndrico delgado

La presente invención se refiere especialmente a una antena para emitir en una banda de frecuencia larga o media comprendida entre 10 kHz aproximadamente y 3 MHz aproximadamente, o sea en ondas kilométricas o hectométricas, por ejemplo para la difusión de programa radiofónico digital.

Actualmente, postes radiantes aislados de muy gran altura del orden de 20 a 350 metros, están instalados generalmente lejos de las ciudades para emitir señales en la banda de las ondas hectométricas con una potencia de emisión relativamente elevada. Si se desea instalar un poste radiante en la proximidad de una aglomeración o en ciudad, debe estar disponible un importante perímetro de seguridad para erigir el poste radiante e instalar la red de tierra de cable asociada al poste y colocada sobre el suelo o a una pequeña profundidad en el interior del suelo.

Sin embargo, el futuro de los grandes postes radiantes en la proximidad de las ciudades o en el interior de éstas es comprometido por razones de compatibilidad electromagnética. Los acoplamientos entre la parte erigida del poste y las diversas estructuras metálicas que pueden estar situadas en la proximidad del poste, tales como armaduras metálicas en los edificios, farolas metálicas y postes de líneas de transporte de energía eléctrica constituyen fuentes de corrientes inducidas, difícilmente aceptables por las administraciones que autorizan la instalación de antenas.

Además del aspecto inestético de los grandes postes radiantes, el contesto de exposición del público al campo electromagnético emitido por los grandes postes radiantes necesita obtener un terreno relativamente vasto para el emplazamiento de cada poste. Todos estos inconvenientes son otros tantos obstáculos para la instalación de un poste radiante en zona urbana.

Por consiguiente, puesto que un gran poste radiante es visible desde lejos, y por tanto no se integra en el paisaje urbano y genera esencialmente un campo de onda de espacio que es una fuente de acoplamiento con los edificios y construcciones erigidas en su proximidad, la mayoría de los postes radiantes están instalados fuera de las aglomeraciones. Así, un poste radiante de programas radiofónicos está instalado fuera de una ciudad, y por tanto muy alejado de los receptores de los oyentes, lo que le impide ser eficaz con pequeñas potencias de emisión.

La patente US 2746040 se refiere a una antena omnidireccional en emisión o en recepción de banda de frecuencia ancha del orden de 100 MHz y por tanto en ondas métricas, siendo utilizable la antena, también, con bajas frecuencias por dimensionamiento apropiado. La antena puede estar montada en un avión o en el suelo y comprende conductores radiales coplanarios por encima de una masa, en los cuales unas extremidades están conectadas a un anillo concéntrico conductor exterior y otras extremidades están unidas a conductores verticales para generadores de radiofrecuencia. Conductores de masa, que pueden estar enterrados en el suelo, están unidos a los generadores por hilos conductores verticales de alimentación. Los generadores aseguran una distribución uniforme de potencia con el fin de que la antena radie una onda de espacio cilíndrica entre la superficie del anillo de conductores y los conductores de masa. Esta antena no radia ninguna onda de suelo.

La patente US 6542126 B2 se refiere a una antena que comprende una placa de masa, y un elemento radiante plano dispuesto paralelamente y a una distancia constante de la placa. El elemento radiante es en forma de C, es decir en bucle abierto rectangular, unido por un elemento de unión a la placa de masa. La otra extremidad del bucle abierto está unida a la placa de masa a través de un conmutador que cuando está cerrado hace la función de cortocircuito para aumentar la frecuencia de resonancia. La antena está destinada a un móvil bibanda de tipo GSM 900/1800 y no es una antena de suelo radiante de ondas de suelo.

La presente invención tiene por objetivo facilitar una antena de suelo que esté destinada a radiar en ondas sensiblemente kilométricas o hectométricas, que sea menos cara y no ofrezca las limitaciones precedentes, en particular que sea casi invisible desde su entorno inmediato y se integre bien en el paisaje y que favorezca la propagación de una onda de suelo.

Para lograr este objetivo, una antena de suelo, que comprende un plano de masa, un bucle de excitación metálico abierto entre dos extremidades y que se extiende sensiblemente paralelo al plano de masa, y un elemento de unión metálico sensiblemente perpendicular al bucle y que une una de las extremidades del bucle de excitación al plano de masa, está caracterizada porque, para radiar una onda de suelo kilométrica o hectométrica, el plano de masa está enterrado sensiblemente horizontal en la proximidad y debajo de la superficie del suelo, el bucle de excitación se extiende sensiblemente horizontal por encima de la superficie del suelo a una altura superior a 2 m aproximadamente con respecto al plano de masa y el bucle de excitación y el elemento de unión están constituidos, cada uno, por al menos un elemento cilíndrico delgado.

La discontinuidad entre el aire y el suelo, situada sobre y en el interior del suelo en la periferia de la antena, entre el par suelo y plano de masa metálico, por una parte, y el suelo sin el plano de masa metálico, por otra, favorece únicamente la propagación de una onda de suelo omnidireccional en polarización vertical. La abertura del bucle de excitación es muy pequeña con respecto a la longitud del bucle, en una relación de 1/50 aproximadamente a 1/100 aproximadamente, para eliminar sensiblemente cualquier componente de campo eléctrico horizontal en la superficie del suelo. La onda de suelo es debida a la inyección de corrientes elevadas en el suelo, consecuencia de una baja resistencia óhmica de la antena, sin ninguna radiación lateral de una onda de espacio en comparación con una antena de poste, explotando la antena un modo de radiación magnética y no eléctrica para ondas sensiblemente kilomértricas o hectométricas. Contrariamente a emisiones en modulación de frecuencia, la onda de suelo, y no una onda de espacio, transporta una señal útil digital o analógica hacia los receptores. La casi ausencia de componente de onda de espacio sobre la superficie del suelo resuelve ventajosamente problemas de compatibilidad electromagnética y de exposición de las personas, y de acoplamientos de la antena con estructuras próximas a la antena por encima del suelo.

15 Sin embargo, como se verá en lo que sigue, una onda de espacio explotable particularmente para difusiones ionosféricas nocturnas de un alcance más grande, a partir de aproximadamente una treintena de kilómetros, es generada por la antena de la invención en dirección a un eje cenital central de la antena.

Gracias al plano de masa enterrado en el suelo a algunas decenas de centímetros y al bucle de excitación suspendido de 1 a 3 metros aproximadamente por encima del suelo, la antena de suelo de acuerdo con la invención es muy discreta y así insensible a cualquier viento violento, chorro de aire, rayo, seísmo o explosión. La antena no presenta casi superficie eco-radar (SER).

La antena comprende igualmente un medio de alimentación de potencia que tiene bornes unidos respectivamente al bucle de excitación y al plano de masa a una distancia del elemento de unión a lo largo del bucle de excitación tal que la impedancia del bucle de excitación llevada desde el elemento de unión sea sensiblemente igual a la impedancia característica del medio de alimentación de potencia de manera que la antena se adapte a la impedancia característica del medio de alimentación de potencia. La debilidad de la radiación en onda de espacio a nivel del suelo permite aumentar la potencia del medio de alimentación para aumentar la potencia radiada en onda de suelo por la antena, al tiempo que se respetan las reglamentaciones actuales en materia de propagación de onda de espacio.

Con el fin de confinar la radiación de la antena de suelo según al menos una dirección y así conferir una directividad a la antena, un medio, tal como fosas en el suelo y/o protuberancias sobre el suelo que pueden ser al menos parcialmente metálicas, está colocado sensiblemente en la periferia del plano de masa y en la proximidad del suelo para confinar la radiación electromagnética de la antena respectivamente según al menos una dirección predeterminada a lo largo del suelo.

Otras características y ventajas de la presente invención se pondrán de manifiesto de modo más claro con... [Seguir leyendo]

1. Antena de suelo, que comprende un plano de masa (1), un bucle de excitación metálico (2) abierto entre dos extremidades (21, 22) y que se extiende sensiblemente paralelamente al plano de masa, y un elemento de unión metálico (3) sensiblemente perpendicular al bucle y que une una (21) de las extremidades del bucle de excitación al plano de masa, caracterizada porque, para radiar una onda de suelo kilométrica o hectométrica, el plano de masa (1) está enterrado sensiblemente horizontalmente en la proximidad y debajo de la superficie del suelo (S), el bucle de excitación (2) se extiende sensiblemente horizontalmente por encima de la superficie del suelo a una altura (H) superior a 2 m aproximadamente con respecto al plano de masa y el bucle de excitación y el elemento de unión están constituidos cada uno por al menos un elemento cilíndrico delgado.

2. Antena de acuerdo con la reivindicación 1, en la cual el plano de masa (1) es de chapa.

3. Antena de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en la cual el plano de masa (1) es un enrejado metálico.

4. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende postes aislantes sensiblemente verticales (4) para sostener el bucle de excitación (2) por encima del suelo (S).

5. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la cual el bucle de excitación (2) tiene una longitud (L2) sensiblemente igual al cuarto o múltiplo de cuarto de onda de una longitud de onda útil de la antena.

6. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la cual el bucle de excitación (2) tiene una longitud superior a 25 m aproximadamente.

7. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la cual la abertura del bucle de excitación (2) es muy pequeña con respecto a la longitud del bucle en una relación de 1/50 aproximadamente a 1/100 aproximadamente de la longitud del bucle.

8. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la cual el plano de masa (1) y el bucle de excitación metálico (2) son poligonales regulares o circulares.

9. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la cual la superficie del plano de masa (1) es sensiblemente el cuádruplo de la superficie circunscrita por el bucle de excitación (2).

10. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la cual el bucle de excitación (2) y el elemento de unión (3) son esencialmente de cobre.

11. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la cual el bucle de excitación (2) y el elemento de unión (3) son tubulares.

12. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la cual el bucle de excitación (2) y el elemento de unión (3) son jaulas o capas de hilos metálicos paralelos (23).

13. Antena de acuerdo con las reivindicaciones 11 o 12, en la cual el bucle de excitación (2) y el elemento de unión (3) tienen diámetros de sección transversal (D, d) comprendido entre 5 cm aproximadamente y 25 cm aproximadamente.

14. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la cual el bucle de excitación (2) está constituido por tubos paralelos muy ligeramente diferentes en longitudes y diámetros.

15. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, que comprende una impedancia terminal (Zt) entre la otra (22) de las extremidades del bucle de excitación y el plano de masa (1).

16. Antena de acuerdo con la reivindicación 15, en la cual la impedancia terminal (Zt) es regulable para ajustar una frecuencia de funcionamiento de la antena.

17. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, que comprende un medio de alimentación de potencia que tiene bornes (51, 52) unidos respectivamente al bucle de excitación (2) y al plano de masa (1) a una distancia (l) del elemento de unión (3) a lo largo del bucle

de excitación tal que la impedancia del bucle de excitación llevada desde el elemento de unión (3) es sensiblemente igual a la impedancia característica del medio de alimentación de potencia.

18. Antena de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, que comprende un medio (61, 62) colocado sensiblemente en la periferia del plano de masa (1) y en la proximidad del suelo (S) para confinar la radiación electromagnética de la antena respectivamente según una dirección predeterminada a lo largo del suelo.

19. Antena de acuerdo con la reivindicación 18, en la cual el medio para confinar la radiación electromagnética de la antena comprende fosas (61) en el suelo y/o protuberancias (62) sobre el suelo.