Antena tipo J

Principalmente un dipolo, la antena J-pole exhibe un patrón mayormente omnidireccional en el plano horizontal (H) con una ganancia promedio en espacio libre cercana a 2.2 dBi (0.1 dBd) . ^{[ 7 ]} Las mediciones y simulaciones confirman que el stub de cuarto de onda modifica la forma del patrón circular del plano H aumentando ligeramente la ganancia en el lado del  elemento J stub y reduciéndola ligeramente en el lado opuesto al elemento J stub. ^{[ 7 ] [ 8 ]} En ángulo recto al J-stub, la ganancia está más cerca del promedio general: alrededor de 2.2  dBi (0.1  dBd). ^{[ 7 ]} El ligero aumento sobre la ganancia de 2.15  dBi (0  dBd) de un dipolo representa la pequeña contribución al patrón hecha por el desequilibrio de corriente en la sección de adaptación. ^{[ 7 ]} El patrón en la elevación (o plano E ) revela una ligera elevación del patrón en la dirección del  elemento J, mientras que el patrón opuesto al  elemento J es mayormente de frente. ^{[ 8 ]} El efecto neto de la perturbación causada por el stub de cuarto de onda es una ganancia aproximada en el plano H de 1,5 a 2,6  dBi (-0,6  dBd a 0,5  dBd). ^{[ 8 ]}

Como todas las antenas, la antena J-pole es sensible a los objetos conductores de electricidad en sus campos de inducción ^{[ 9 ]} (también conocida como región de campo cercano reactivo ^{[ 10 ]} ) y debe mantener una separación suficiente para minimizar estas interacciones de campo cercano como parte de las consideraciones típicas de instalación del sistema. ^{[ 11 ]} El segmento de línea de transmisión paralela de un cuarto de onda tiene un campo electromagnético externo con una fuerza y ​​un tamaño proporcionales al espaciado entre los conductores paralelos. ^{[ 12 ]} Los conductores paralelos deben mantenerse libres de humedad, nieve y hielo, y deben mantenerse alejados de otros conductores, incluidos bajantes, marcos de ventanas metálicos, láminas impermeabilizantes, etc., a una distancia de dos a tres veces el espaciado entre los conductores del segmento paralelo. ^{[ 4 ]} La antena J-pole es muy sensible a las estructuras de soporte conductoras y logrará el mejor rendimiento sin conexión eléctrica entre los conductores de la antena y la estructura de montaje. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

Una variante de la antena J-pole es la antena Slim Jim , también conocida como 2BCX Slim Jim , ^{[ 22 ]} que se relaciona con la J-pole de forma similar a como un dipolo plegado se relaciona con un dipolo . ^{[ 23 ]} La Slim Jim es una de las muchas maneras de formar una J-Pole. ^{[ 23 ]} Introducida por Fred Judd (G2BCX) en 1978, su nombre deriva de su construcción delgada y del stub de adaptación  tipo J ( J Integrated Matching ). ^{[ 22 ]}

La variante Slim Jim de la antena J-pole tiene características y rendimiento similares a una antena de media onda simple o plegada e idéntica a la construcción J-pole convencional. ^{[ 23 ]} Judd informó que la Slim Jim produce un ángulo de elevación más bajo y un mejor rendimiento eléctrico que una antena de plano de tierra de 5/8 de longitud de onda, [ 22 ] sin ^{embargo , otras} pruebas y análisis muestran que las antenas Slim Jim no tienen ninguna ventaja de rendimiento sobre una antena J-pole convencional de un solo hilo. ^{[ 8 ] [ 23 ]} Las antenas Slim Jim hechas de línea de transmisión en escalera utilizan el conductor paralelo existente para el elemento dipolo plegado, ^{[ 8 ]} pero en la variante de tubo de cobre, la Slim Jim requiere casi el doble de material, para lo cual no ofrece ningún beneficio de rendimiento. ^{[ 8 ]}

La ganancia aproximada en el plano H del Slim Jim es de 1,5 a 2,6  dBi (−0,6  dBd a 0,5  dBd). ^{[ 8 ]}

La variante Super-J de la antena J-pole añade otro radiador de media onda colineal por encima de la J convencional y conecta ambos con un stub de fase para asegurar que ambas secciones verticales de media onda irradien en fase de corriente. ^{[ 24 ]} El stub de fase entre las dos secciones de media onda suele ser del tipo Franklin . ^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]}

La antena Super-J comprime el ancho del haz vertical y tiene mayor ganancia que el diseño convencional de J-pole. ^{[ 27 ]} Ambas secciones radiantes tienen una separación insuficiente para lograr los máximos beneficios de los arreglos colineales, lo que resulta en una ganancia ligeramente inferior a los 3  dB óptimos sobre una antena J-pole o de media onda convencional. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

La ganancia aproximada en el plano H de la antena Super-J es de 4,6 a 5,2  dBi (2,4 dBd a 3,1  dBd). ^{[ 28 ]}

La antena J colineal mejora la Super-J al separar las dos secciones radiantes de media onda para optimizar la ganancia mediante una bobina de fase. ^{[ 28 ]} La ganancia resultante se acerca más al óptimo de 3  dB sobre una antena J-pole o de media onda convencional. ^{[ 28 ]}

La ganancia aproximada en el plano H de la antena J colineal es de 4,6 a 5,2  dBi (2,4 dBd a 3,1  dBd). ^{[ 28 ]}

El gráfico compara la ganancia en el plano E de las tres variantes anteriores con la de la  antena J convencional.

La antena J convencional y la variante SlimJIM presentan una ganancia y un patrón de radiación prácticamente idénticos. La Super-J demuestra la ventaja de una correcta faseación y orientación de un segundo radiador sobre el primero. La antena  J colineal ofrece un rendimiento ligeramente superior al de la Super-J.

La antena J básica resuena en el tercer armónico de su frecuencia de diseño más baja. [ ^{29 ] Operar} de esta manera a 3/2 longitudes de onda produce un patrón de antena desfavorable para la operación terrestre . ^{[ 30 ]}

Para abordar el cambio de patrón, existen diversas técnicas que supuestamente limitan una antena J que opera en o cerca del tercer armónico, de modo que solo una media onda esté activa en el radiador por encima del stub. Todas implican el uso de un choque de alta impedancia en el primer bucle de voltaje. ^{[ 30 ]} Estos métodos no alcanzan el objetivo, ya que bloquear un punto de alta impedancia con otra de alta impedancia permite que la energía pase a través del choque. ^{[ 30 ] [ 31 ]}