Resistencia de radiación

Hola Ángel. 

Yo no sé si estoy interpretándolo igual o es que no he entendido bien la pregunta.

Es la resistencia que si ponemos en el circuito sustituyendo a la antena, disiparía en forma de calor la misma potencia que la antena en forma de radiación. 

No es equivalente a la parte que la antena pueda disipar en calor en vez de en energía transmitida en forma de onda.

Por eso equivale a la potencia entregada entre el cuadrado de la corriente, que sería la fórmula que viene en el texto y que estudiamos alguna vez.

Resumiendo: es la forma de explicar el comportamiento de la antena para alguien que no entiende bien eso de que la antena convierte la potencia eléctrica en energía radiada como por arte de magia al aire.

En el ejemplo del dipolo, serían esos 72 Ohm, de forma íntegra, no 72 Ohm que disipan calor y otros que disipan energía en forma de onda.

Publicado por: @ea2et

Esto nos aclara algo más, para empezar dice que es virtual, no es una resistencia real, es la equivalente a la que convertiría en calor la potencia radiada por la antena, que seguimos con dificultad para conocerla.

 

Pero ahora va mi pregunta, cuya respuesta no recuerdo haber leído en ningún artículo sobre antenas.

Cúal es la resistencia de radiación de un hilo de 1/2 longitud de onda aislado en el espacio?, influye la impedancia de la línea de transmisión?, y el punto de alimentación?

Podemos medir la resistencia de radiación? 

Bueno, la clave es el Principio de Conservación de la Energía, o sea, la Termodinámica. 

Si pones un medidor en la salida de antena y determinas que estás suministrando una potencia P, restando la reflejada que iría a parar a calentar el paso final tendrías la potencia neta que suministras a la antena.

Ahí tocaría medir el aumento de  temperatura de la antena. Que, bueno, tiene su miga porque meter una antena en un calorímetro...

Pero vamos, el método a grosso modo sería ése. Si puedes determinar cuánta de la potencia que suministras a la antena se convierte en calor, ya sabes que el resto se irradia.

Éste es el argumento clave para defender que las antenas de aro son mejores de lo que predicen los modelos. Si su eficiencia fuera tan sumamente baja se calentarían una burrada. Y eso no ocurre.

Solamente he visto calentarse una antena de aro por un defecto de diseño; se calentaba la ferrita usada como núcleo de transformador para acoplar el coaxial con el aro. La ferrita no era del material apropiado.  Y por si fuera poco al alcanzar la temperatura de Curie perdía propiedades magnéticas 🙂

hola, a modo general seria igual a impedancia de antena,segun el enlace  Z=Rr+Rp donde Rp es la resistencia ohmica ,como la antena siempre la diseñamos sobrada entonces en teoria  es cero ,con lo que Rr=Z ,al menos en antenas resonantes.un saludo

IMPEDANCIA (upv.es)

Publicado por: @ea2ekh

Éste es el argumento clave para defender que las antenas de aro son mejores de lo que predicen los modelos. Si su eficiencia fuera tan sumamente baja se calentarían una burrada. Y eso no ocurre.

Solamente he visto calentarse una antena de aro por un defecto de diseño; se calentaba la ferrita usada como núcleo de transformador para acoplar el coaxial con el aro. La ferrita no era del material apropiado.  Y por si fuera poco al alcanzar la temperatura de Curie perdía propiedades magnéticas 🙂

Bueno, no todo el mundo está de acuerdo con esto. Esta afirmación está principalmente apoyada por Mike Underhill (G3LHZ) y por Mark Harper. Este último tiene una tesis doctoral al respecto, tesis que yo he leído, y me parece carente de rigor científico, y no aporta ninguna medida concluyente del hecho que mencionas. Ni siquiera un set de medidas para sostener su afirmación.

Por otra parte hay otras pérdidas que no se pueden medir con un calorímetro, como las pérdidas de tierra y las pérdidas por objetos cercanos, teniendo en cuenta que normalmente la medida que pueda hacerse suele ser con la antena a muy baja altura, y en un entorno de laboratorio con bastantes elementos que la rodean

En cualquier caso, no puede haber una diferencia de 30 dB (a frecuencias bajas) tal y como afirman los señores que he mencionado anteriormente, entre la teoría de antenas loop "magnéticas" tradicional, y las medidas que ellos dicen haber realizado, pero que si miras sus documentos no dan set de medidas, sólo comentan las conclusiones, sin aportar datos numéricos de las mismas.

Es recomendable para todos leer el artículo: "Performance of a small loop antenna in the 3-10 MHz band" de Alan Boswell, Andrew J. Tyler y Adam White, publicado en IEEE Xplore (está en la red)

También recientemente hice una presentación al respecto de este tipo de antenas, que creo que puede aportar algunos datos interesantes, y que podéis encontrar en la página del EA-QRP Club siguiendo el siguiente enlace

http://www.eaqrp.com/images/guadarrama/Guadarrama_2022/Ponencia_EA4BPG.pdf

Recibid todos un cordial saludo

José Mª, EA4BPG

Complementando lo anterior, añado la definición del IEEE:
Radiation resistance. The ratio of the power radiated by an antenna to the square of the rms antenna current referred to a specified point.
NOTE 1—The total power radiated is equal to the power accepted by the antenna minus the power dissipated in the antenna.
NOTE 2—This term is of limited utility for antennas in lossy media.

Con eso se pueden plantear las respuestas:
- ¿Cuál es la resistencia de radiación de un hilo de 1/2 longitud de onda aislado en el espacio? Depende del punto de alimentación (el "specified point" de la definición)
- ¿Influye la impedancia de la línea de transmisión? No (sólo lo que hay tras el punto de alimentación)
- ¿Y el punto de alimentación? Sí (el "specified point" de la definición)
- ¿Podemos medir la resistencia de radiación? Sí (indirectamente: a partir de la impedancia de entrada, la potencia radiada, las pérdidas, etc.)

Antonio, 

Es la resistencia que si ponemos en el circuito sustituyendo a la antena, disiparía en forma de calor la misma potencia que la antena en forma de radiación. 

 

No es equivalente a la parte que la antena pueda disipar en calor en vez de en energía transmitida en forma de onda.

Creo que decimos lo mismo, y de hecho, en mi comprensión lectora esos 2 párrafos que pones dicen lo mismo.

Por eso equivale a la potencia entregada entre el cuadrado de la corriente, que sería la fórmula que viene en el texto y que estudiamos alguna vez.

La fórmula no habla de potencia entregada sino potencia radiada.

 Francisco,

hola, a modo general seria igual a impedancia de antena,segun el enlace Z=Rr+Rp donde Rp es la resistencia ohmica ,como la antena siempre la diseñamos sobrada entonces en teoria es cero ,con lo que Rr=Z ,al menos en antenas resonantes.un saludo

Me parece una afirmación muy optimista, creo qué cuando montamos una antena no somos demasiado conscientes de las pérdidas de tierra y del entorno, no vemos que nada se caliente, pero no somos conscientes de que el incremento de temperatura depende de la capacidad de disipación, y esta es enorme.

Manolo

Radiation resistance. The ratio of the power radiated by an antenna to the square of the rms antenna current referred to a specified point.
NOTE 1—The total power radiated is equal to the power accepted by the antenna minus the power dissipated in the antenna.
NOTE 2—This term is of limited utility for antennas in lossy media.

Ese es el documento que debía haber leído desde el principio, muchas gracias.

Quedan perfectamente resueltas las 3 primeras cuestiones, la cuarta sigue planteando dudas.

- ¿Podemos medir la resistencia de radiación? Sí (indirectamente: a partir de la impedancia de entrada, la potencia radiada, las pérdidas, etc.)

Eso es sobre el papel, pero cómo podemos pasarlo a la práctica los pobres mortales (radioaficionados).

Creo que en aquellos "Informes de actividades realizadas en 500 kHz" ( https://www.ure.es/informes-de-actividades-realizadas-en-500-khz/ ) se comenta como hicieron las medidas para calcular la eficiencia radiada.

Publicado por: @ea4bpg

Publicado por: @ea2ekh

Éste es el argumento clave para defender que las antenas de aro son mejores de lo que predicen los modelos. Si su eficiencia fuera tan sumamente baja se calentarían una burrada. Y eso no ocurre.

Solamente he visto calentarse una antena de aro por un defecto de diseño; se calentaba la ferrita usada como núcleo de transformador para acoplar el coaxial con el aro. La ferrita no era del material apropiado.  Y por si fuera poco al alcanzar la temperatura de Curie perdía propiedades magnéticas 🙂

Bueno, no todo el mundo está de acuerdo con esto. Esta afirmación está principalmente apoyada por Mike Underhill (G3LHZ) y por Mark Harper. Este último tiene una tesis doctoral al respecto, tesis que yo he leído, y me parece carente de rigor científico, y no aporta ninguna medida concluyente del hecho que mencionas. Ni siquiera un set de medidas para sostener su afirmación.

Hombre, el Primer Principio de la Termodinámica es indiscutible, me temo. Si alguien lo consigue desmentir le cae no un Nobel de Física, sino unos 100 o más.

Dicho eso. Entiendo que para hacer una medición decente deberás tener despejado el campo cercano de la antena. E insisto. Si no hay otras pérdidas, lo que no se haya disipado en forma de calor se habrá radiado de alguna manera.

Por otra parte hay otras pérdidas que no se pueden medir con un calorímetro, como las pérdidas de tierra y las pérdidas por objetos cercanos, teniendo en cuenta que normalmente la medida que pueda hacerse suele ser con la antena a muy baja altura, y en un entorno de laboratorio con bastantes elementos que la rodean

En cualquier caso, no puede haber una diferencia de 30 dB (a frecuencias bajas) tal y como afirman los señores que he mencionado anteriormente, entre la teoría de antenas loop "magnéticas" tradicional, y las medidas que ellos dicen haber realizado, pero que si miras sus documentos no dan set de medidas, sólo comentan las conclusiones, sin aportar datos numéricos de las mismas.

Es recomendable para todos leer el artículo: "Performance of a small loop antenna in the 3-10 MHz band" de Alan Boswell, Andrew J. Tyler y Adam White, publicado en IEEE Xplore (está en la red)

También recientemente hice una presentación al respecto de este tipo de antenas, que creo que puede aportar algunos datos interesantes, y que podéis encontrar en la página del EA-QRP Club siguiendo el siguiente enlace

http://www.eaqrp.com/images/guadarrama/Guadarrama_2022/Ponencia_EA4BPG.pdf

Pues me lo leo. Muchas gracias 🙂

Hombre, el Primer Principio de la Termodinámica es indiscutible, me temo. Si alguien lo consigue desmentir le cae no un Nobel de Física, sino unos 100 o más.

Dicho eso. Entiendo que para hacer una medición decente deberás tener despejado el campo cercano de la antena. E insisto. Si no hay otras pérdidas, lo que no se haya disipado en forma de calor se habrá radiado de alguna manera.

Sin duda que así es, el principio de la termodinámica es indiscutible, y yo no lo he discutido. Ahora, que se puede medir bien o se puede medir mal, incluso se puede medir de forma que salgan los resultados que uno quiere, a veces esto último de forma inconsciente. El error es fácil de cometer, porque ya me dirás cómo integras los valores de temperatura que te da una cámara termográfica en una antena, que es una superficie irregular y que no todos los puntos están a la misma temperatura, para determinar la cantidad de calor que se está generando, y por tanto la potencia consumida en generarlo. Desde luego esta gente ni en sus publicaciones ni en la tesis doctoral mencionada, especifican el método de medida, que cuando menos es lo mínimo que requiere una tesis doctoral. Además si quieres, de los métodos de medida que proponen es el más difícil de llevar a cabo, el más difícil de evaluar, y el menos exacto, además de como ya he comentado las pérdidas de tierra y por obstáculos circundantes, no son fáciles de medir. Y son pérdidas asociadas a la antena porque estás calentando el suelo y todos los objetos que rodean a la antena. Al respecto de esto último hay un artículo muy interesante:

"Loss mechanisms in electrically small loop antenna" de Tom Milligan (también está en red) de muy recomendable lectura

De todas formas el asunto de la Eficiencia de las antenas loop sobre todo a frecuencias bajas, estuvo muy candente hasta principios del 2000, con un debate muy fuerte entre Mike Underhill G3LHZ y John S. Belrose VE2CV.  Varios autores y publicaciones , como la mencionada de IEEE Xplore en mi post anterior fueron cerrando este debate.

Es también interesante leer los artículos "The Truth about Loops" de G3LHZ y "The Truth and untruth about Electrically Small Antennas" de VE2CV, donde cada uno de ellos expone sus puntos de vista. Los argumentos dados por ambos son bastante esclarecedores.

Es un tema muy entretenido

73s para todos

José Mª, EA4BPG

Hola,

Ya sé que lo que voy a decir puede parecer una perogrullada, pero pienso en el sentido práctico de nuestras antenas.

La resistencia de radiación R_R está perfectamente definida por el IEEE:

Resistencia a la radiación: La relación entre la potencia radiada por una antena y el cuadrado de la corriente rms de la antena referida a un punto específico.

R_R= P_R / I²_RMS

Pero no perdamos de vista que la Resistencia de radiación es un tanto “etérea”, en cuanto a que no se puede medir directamente de manera sencilla y fiable, y obtener simplemente un valor aproximado resulta más complicado de que lo que a primera vista pueda parecer.

Por otra parte, teniendo en cuenta que la impedancia de la antena viene dada por la expresión Z= R_R + R_P  y que en una antena bien diseñada y construida el valor de la resistencia de pérdidas R_P, constituida principalmente por la propia resistencia óhmica del radiante, tiene un valor bastante pequeño frente a la R_R, puede despreciarse y considerar que a efectos prácticos el valor de la Impedancia es básicamente la propia R_R.

Es interesante la discusión y aclaración teórica del tema, pero no debe preocuparnos en exceso su incidencia para el buen funcionamiento de nuestras queridas antenas, que en muchas ocasiones ven más influenciado y afectado su funcionamiento por cuestiones del emplazamiento, su entorno, altura de instalación, tierra, etc.

Saludos.

Publicado por: @ea4bpg

 

Sin duda que así es, el principio de la termodinámica es indiscutible, y yo no lo he discutido. Ahora, que se puede medir bien o se puede medir mal, incluso se puede medir de forma que salgan los resultados que uno quiere, a veces esto último de forma inconsciente. El error es fácil de cometer, porque ya me dirás cómo integras los valores de temperatura que te da una cámara termográfica en una antena, que es una superficie irregular y que no todos los puntos están a la misma temperatura, para determinar la cantidad de calor que se está generando, y por tanto la potencia consumida en generarlo.

Hmm. Aun así, si hablamos de que el modelo predice un 0,1% de eficiencia para un bucle de 1 m en 7 MHz... Y 100 W calentarían *algo* de manera considerable. Creo yo.

Desde luego esta gente ni en sus publicaciones ni en la tesis doctoral mencionada, especifican el método de medida, que cuando menos es lo mínimo que requiere una tesis doctoral. Además si quieres, de los métodos de medida que proponen es el más difícil de llevar a cabo, el más difícil de evaluar, y el menos exacto, además de como ya he comentado las pérdidas de tierra y por obstáculos circundantes, no son fáciles de medir. Y son pérdidas asociadas a la antena porque estás calentando el suelo y todos los objetos que rodean a la antena. Al respecto de esto último hay un artículo muy interesante:

"Loss mechanisms in electrically small loop antenna" de Tom Milligan (también está en red) de muy recomendable lectura

De todas formas el asunto de la Eficiencia de las antenas loop sobre todo a frecuencias bajas, estuvo muy candente hasta principios del 2000, con un debate muy fuerte entre Mike Underhill G3LHZ y John S. Belrose VE2CV.  Varios autores y publicaciones , como la mencionada de IEEE Xplore en mi post anterior fueron cerrando este debate.

Es también interesante leer los artículos "The Truth about Loops" de G3LHZ y "The Truth and untruth about Electrically Small Antennas" de VE2CV, donde cada uno de ellos expone sus puntos de vista. Los argumentos dados por ambos son bastante esclarecedores.

Es un tema muy entretenido

Eso desde luego. Y la cosa es que el funcionamiento de un bucle sigue siendo sorprendente. También es verdad que es sorprendente la capacidad de la ionosfera para pelotear las transmisiones. 

No he hecho medidas, por supuesto, pero parece que algo se escapa. 

Muchas gracias por las referencias, habrá que echarles un vistazo 😉

Hmm. Aun así, si hablamos de que el modelo predice un 0,1% de eficiencia para un bucle de 1 m en 7 MHz... Y 100 W calentarían *algo* de manera considerable. Creo yo.

Mira la masa de un bucle de cobre de estas características, por ejemplo de 1/2 pulgada, y calcula la potencia necesaria para elevar su temperatura 1ºC. Verás cómo 100 W no hacen tanto. ah y el ratito que hay que tener el transmisor encendido para vencer la inercia térmica. Aparte de que sigues sin poder calibrar otras pérdidas que no calientan el bucle

No se escapa nada, en recepción todo parece ir muy bien, porque puedes situar las antenas en un emplazamiento con bajo ruido, también estas antenas tienen relativa inmunidad al ruido, y hoy los receptores son muy sensibles. Aunque pierdas 10 ó 15 dB de señal (y también de ruido), si la relación S/N es buena, el receptor recibe bien la señal. Es la misma historia que con las antenas miniwhip para RX. El problema de las antenas loop está en transmisión, si pierdes 10 o 15 dB, pues ya me dirás.

Es curioso ver los videos de estas antenas, algunas de ellas muy caras y hechas con un simple coaxial, que muestran que la antena va muy bien, y se recibe muy bien al corresponsal. Lo que no suele aparecer en el video es cómo está recibiendo el corresponsal al que se transmite con la loop. Curiosamente, suelen ser contactos donde las señales recibidas en la loop son señales fuertes, lo cual hace que en el sentido contrario se compense de alguna manera las pérdidas del loop, y se reciba la señal al otro lado

Por otra parte, teniendo en cuenta que la impedancia de la antena viene dada por la expresión Z= R_R + R_P  y que en una antena bien diseñada y construida el valor de la resistencia de pérdidas R_P, constituida principalmente por la propia resistencia óhmica del radiante, tiene un valor bastante pequeño frente a la R_R, puede despreciarse y considerar que a efectos prácticos el valor de la Impedancia es básicamente la propia R_R

En  estas antenas lo que suele pasar es todo lo contrario a lo que dices. La Rr suele  estar  decenas  de veces por debajo de la resistencia de pérdidas Rp. Echa una ojeada a los diversos cálculos que hay por la red.

Estas antenas pueden funcionar bien si están muy bien hechas, y usan condensadores de calidad

Y para mi este tema queda cerrado. No quiero andar dando siempre vueltas al mismo asunto

Un saludo para todos

José Mª, EA4BPG

En  estas antenas lo que suele pasar es todo lo contrario a lo que dices. La Rr suele  estar  decenas  de veces por debajo de la resistencia de pérdidas Rp. Echa una ojeada a los diversos cálculos que hay por la red.

Esto es lógico y conocido cuando se trata de antenas de aro sintonizadas.

Pero en mi comentario:

Por otra parte, teniendo en cuenta que la impedancia de la antena viene dada por la expresión Z= R_R + R_P  y que en una antena bien diseñada y construida el valor de la resistencia de pérdidas R_P, constituida principalmente por la propia resistencia óhmica del radiante, tiene un valor bastante pequeño frente a la R_R, puede despreciarse y considerar que a efectos prácticos el valor de la Impedancia es básicamente la propia R_R.

No me refería a las antenas de aro, que no he mencionado en ningún momento, sino a la R_R y R_P de la antena dipolo de ½ longitud de onda y la vertical de ¼ de longitud de onda consideradas al inicio de este hilo, como antenas resonantes.

Aunque particularmente, sólo utilizo antenas de banda ancha no resonantes en las que la R_R y la la R_P, que conforman la impedancia de la antena, adquieren diversos valores al variar la Z de la antena considerablemente dependiendo de la frecuencia utilizada.

Saludos   

no tiene que ver nada las magneticas loop,es un LC paralelo al aire,(simetrico) ,pero si tu habres el aro para poner alli la bajada se convierte en un LC serie con lo que su impedancia y resistencia de radiacion es cero, por eso en ese punto colocamos la malla y el vivo con otro loop o adaptacion en una toma de esa bobina que es el loop,

Por otra parte, teniendo en cuenta que la impedancia de la antena viene dada por la expresión Z= R_R + R_P  y que en una antena bien diseñada y construida el valor de la resistencia de pérdidas R_P, constituida principalmente por la propia resistencia óhmica del radiante, tiene un valor bastante pequeño frente a la R_R, puede despreciarse y considerar que a efectos prácticos el valor de la Impedancia es básicamente la propia R_R.

En una antena en configuración vertical de 1/4, donde el plano de tierra es una pica sobre un verde prado del Cantábrico en una colina frente al mar que se utiliza como pasto para caballos (mucho estiércol y salitre), la antena de tubo de aluminio con bobina de acorte (un elemento de una Yagi), funcionando estupendamente en TX y RX, la resistencia de pérdidas R_P medida resultó ser superior a 100 Ω.

La resistencia óhmica del radiante tiene un valor despreciable con respecto a la Rr (estimada sobre 30 Ω), con lo que a mí me queda muy claro que

la resistencia de pérdidas R_P,constituida principalmente por la propia resistencia óhmica del radiante

no es una afirmación válida.

y como mediste esas perdidas de 100ohms?

me imagino por donde van los tiros:

el prado verde, con caballos, florecitas de colores ,es muy muy bonito pero resulta ser un plano de tierra muy muy malo

las raices de la hierba con la mierda de los caballos producen un suelo muy esponjoso,con aire por medio,tierra mala conductora aunque parezca al reves

seguramente medirias  con el analizador y daria una Z alta con lo que si aplicas la formula dada y supones el monopolo como 30ohms pues la rp es alta,perooo

lo que no tienes en cuenta que esa medida seguro la hiciste con cable de bajada al ser la tierra mala y seguro que sin choque en la base del monopolo ,la bajada hizo de contraantena con lo que formaste un dipolo asimetrico (tipo windom) con lo que te daba alta impedancia, pero no por perdidas sino por el propio montaje de la antena mas cable,

no se... me lo imajino asi

Te imaginas mal, medido con analizador directamente en el punto de alimentación, el radiante vertical a ras de suelo , la RR calculada por soft de simulación, y con uno de los 2 métodos descritos en los documentos referenciados por Manolo (  https://www.ure.es/informes-de-actividades-realizadas-en-500-khz/  ),

el único a mi alcance por no disponer de helicoptero o dron.

En mi opinión, la mala calidad de la tierra no corresponde con tus deducciones sino con lo que hay debajo del manto fértil, roca.