Antecedentes: Cuando los cables de antena actúan como antenas

Los cables coaxiales se supone que son líneas de alimentación pasivas, transportando señales de RF entre equipos y antenas sin irradiar energía por sí solos. En un escenario ideal, toda la corriente de RF fluye por el conductor interno del cable, con corriente de retorno igual y opuesta en el interior del blindaje, de modo que los campos se cancelan y no se radia energía del coaxial. Sin embargo, bajo ciertas condiciones, un cable coaxial puede empezar a comportarse como una antena. Esto suele ocurrir cuando hay un desequilibrio o fallo en el sistema que hace que la corriente RF fluya por el exterior del blindaje coaxial (la llamada corriente de modo común) en lugar de estar confinada en el interior. Cuando eso ocurre, la energía irradiará desde el coaxial e incluso alterará el patrón general de radiación de la antena.

En resumen, un cable que irradia suele ser un síntoma de un sistema de antena imperfecto, no es algo que queramos que ocurra. Una buena práctica de ingeniería RF pretende mantener el cable "solo un cable", no un elemento radiante.

Diseños de antenas que utilizan el cable como parte del radiador

Aunque la radiación coaxial suele ser no intencionada, algunos diseños de antena dependen efectivamente del cable de alimentación como parte de la antena, ya sea por necesidad o por compromiso de diseño. Un ejemplo clásico es un monopolo de cuarto de onda simple (como muchas antenas de "puck" o vehículos): es esencialmente un látigo de un cuarto de longitud de onda que normalmente necesita un plano de tierra conductor (o radiales) para servir como la otra mitad de la antena. Si no hay un plano de tierra adecuado, la antena suele "reclutar" el escudo coaxial como el contrapeso ausente. En otras palabras, la antena intenta usar el exterior del coaxial para completar el camino de retorno de RF y ayudar a irradiar.

Este fenómeno está bien documentado en la literatura RF. Como dice una discusión técnica: para antenas eléctricamente cortas o dependientes del plano de masa, la línea de alimentación coaxial puede formar parte del sistema de radiación si no se proporciona un contrapeso adecuado. De hecho, el ROS medido "bueno" de algunas antenas compactas puede ser engañoso: el bajo ROS puede provenir del sistema combinado de la antena pequeña más varios pies de coaxial que actúa como radiador no intencionado. Si pusieras un estrangulador RF adecuado en el cable (o aislaras el coaxial), tal antena podría dejar de funcionar de repente o el ROS se dispararía, porque la antena sola no hacía toda la radiación, sino que el cable hacía parte de ella. Esto es esencialmente lo que observaste en tus pruebas: cuando el exceso de cable se metió dentro de la carcasa metálica (impidiendo efectivamente que irradiara), el rendimiento de la antena cayó significativamente, lo que indica que el diseño probablemente dependía de la radiación de ese cable.

Existen ejemplos de productos reales. Por ejemplo, algunas antenas compactas VHF/GPS o AIS "puck" requieren explícitamente una cierta longitud de coaxial y la utilizan como plano de tierra improvisado. La documentación de una antena marina AIS incluso indicaba que todo el coaxial de 20 m "actúa como plano de tierra" para la antena, advirtiendo a los usuarios que no acorten el cable. En estos diseños, el fabricante utiliza esencialmente la línea de alimentación como parte del circuito de la antena. Este tipo de diseño puede ser un compromiso necesario para ciertos formatos, pero obviamente no es ideal en un entorno metálico completamente cerrado como tus taquillas.

Cómo identificar antenas que dependen de la radiación de cables

Identificar si una antena utiliza el cable como parte de su sistema de radiación puede ser complicado, ya que los proveedores rara vez lo anuncian abiertamente. Sin embargo, hay varias pistas y métodos que puedes utilizar:

• Consulta la hoja de especificaciones y el tipo de diseño de la antena: Si la hoja de datos o la descripción del producto menciona "requiere plano de tierra" o se probó en un plano de tierra grande (por ejemplo, "rendimiento medido en un plano de masa de 30 cm × 30 cm"), eso indica que la antena es un monopolo que necesita un contrapeso. En ausencia de un plano de tierra adecuado, tal antena probablemente intentará usar el escudo coaxial como contrapeso. En cambio, las antenas comercializadas como "no requiere plano de tierra (NGP)" o "independientes del plano de tierra" están diseñadas para no necesitar el chasis del vehículo ni el cable para la resonancia: normalmente tienen dos elementos (formando un dipolo) o una referencia interna de tierra. (Ten en cuenta: en algunos contextos de antenas CB, los "kits NGP" simplemente ocultan el contrapeso en una configuración coaxial especial, pero para antenas de puck de alta frecuencia, el NGP suele implicar un diseño autónomo).
• Busca diseños integrados de plano de tierra o dipolo: Muchas antenas combinadas de alta calidad incluyen un disco de plano de tierra metálico interno u otro blindaje en la base (data-alliance.net). Esto es una buena señal: significa que el fabricante ha incorporado un contrapeso para que la antena pueda funcionar de forma independiente. Por ejemplo, Data Alliance señala que en sus antenas de puck multielemento, "los planos de tierra están integrados en el diseño de la antena como un escudo metálico en la base de la antena." Una antena con un plano de tierra integrado o una estructura dipolar es menos probable que dependa del coaxial para la radiación. Por el contrario, un látigo simple de un solo elemento que sale de un disco, especialmente si es de un cuarto de onda, es más sospechoso a menos que la base de montaje (o el circuito interno) proporcione claramente una masa.
• Requisitos de longitud fija del cable: Si una antena viene con un cable de longitud fija que el proveedor dice que no se acorte, o si especifican que el cable forma parte del sistema sintonizado (como en el ejemplo anterior, eso es una señal de alerta). Esto implica que la resonancia/impedancia de la antena depende de esa longitud particular de cable, lo que a menudo significa que el cable actúa como un elemento sintonizado. Para una flexibilidad óptima, preferirías una antena que pueda usar cualquier longitud de cable adecuada sin cambios de rendimiento (salvo la pérdida normal).
• Prueba empírica – Uso de un estrangulador RF o filtro de modo común: Una forma práctica de saber si una antena utiliza el coaxial como radiador es aislar el coaxial y comprobar si cambia el rendimiento. Por ejemplo, puedes colocar un estrangulador de ferrita (estrangulador de modo común) cerca del punto de alimentación de la antena para suprimir cualquier corriente de RF en el exterior del cable. Si la ROS o la intensidad de la señal de la antena cambia drásticamente al añadir el estrangulador, indica que la línea de alimentación efectivamente llevaba una corriente significativa (es decir, que formaba parte del sistema de antena). Una antena bien diseñada no debería ser tan sensible a añadir un estrangulador; idealmente funcionaría igual, mientras que una antena que necesita el coaxial "parecerá dejar de funcionar" cuando el estrangulador bloquee la contribución del coaxial. En tu caso, pasar el cable dentro de una carcasa metálica funciona de forma similar a un estrangulador eliminando la radiación externa, y el hecho de que hayas visto una gran caída de rendimiento refuerza la conclusión de que la antena dependía de la radiación del cable.
• Herramientas de laboratorio: Si están disponibles, mediciones más directas pueden ayudar. El uso de una sonda de corriente RF de pinza en el coaxial puede detectar corriente de modo común en la pantalla. De manera similar, una sonda de detección RF de campo cercano desplazada a lo largo del cable puede revelar si el cable está emitiendo campos RF. Picos no intencionados en un SWR o barrido por pérdida de retorno también pueden indicar que partes de la línea de alimentación actúan como radiadores resonantes. Estos son métodos diagnósticos más avanzados, pero pueden confirmar si un cable es "silencioso" o está radiando.

En resumen, las antenas que usan únicamente el cable para transferir señal no serán sensibles a la longitud del cable (más allá de la pérdida normal) y especificarán una línea de alimentación solo como accesorio. Las antenas que dependen implícitamente del cable suelen venir con advertencias o notas específicas de instalación, o pertenecen a tipos de diseño conocidos por necesitar masa o contrapeso. En caso de duda, contacta con el soporte técnico del fabricante; en algunos casos pueden confirmar si la antena depende del plano de tierra o si existen buenas prácticas para el enrutamiento de cables.

En última instancia, el objetivo es elegir una antena que funcione eficientemente, siendo el cable solo un cable – suministrando potencia RF al elemento de la antena y no actuando como antena en sí misma. Al usar un diseño que tenga su propia tierra o contrapeso adecuado, eliminas la "paradoja" de necesitar un cable expuesto. Esto te dará un rendimiento más consistente, reducirá el riesgo de problemas de interferencias y se alineará con las mejores prácticas (mantener la energía coaxial confinada al cable hasta que llegue a la antena real).

Conclusión: Mantén el cable como cable, elige un diseño de antena mejor

En resumen: Algunas antenas (especialmente ciertos estilos compactos tipo "puck") dependen del coaxial como parte de su sistema de radiación, aunque sea de forma involuntaria. Identificar esos diseños implica buscar señales de dependencia del plano de tierra o realizar pruebas como las que has hecho. Para una aplicación completamente cubierta de metal, es crucial seleccionar una antena diseñada para ser independiente de su coaxial para la radiación. Eso significa preferir modelos con planos de tierra incorporados o configuraciones de dipolo, y montarlos externamente en tu caja metálica.

Al hacerlo, te aseguras de que, cuando la carcasa está cerrada, la propia antena haga todo el trabajo para enviar y recibir señales RF, y no pierdas rendimiento porque una parte "oculta" del sistema (el cable) haya sido cortada por las paredes metálicas. Este enfoque, combinado con una instalación adecuada y quizás usando estranguladores de ferrita como seguro, te dará los mejores resultados. La conclusión clave es precisamente lo que destaca el artículo de George: mantén el cable de la antena como un cable pasivo y deja que una antena debidamente diseñada maneje la RF. Esto evitará la situación peculiar de una antena que solo brilla cuando su línea de alimentación está extrañamente expuesta.