Antenas

ANTENAS

Las antenas son dispositivos metálicos usados para la emisión y/o recepción de ondas electromagnéticas.

CLASIFICACIÓN DE LAS ANTENAS

CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A SU APLICACIÓN

Dependiendo del tipo de servicio en el cual se usa la antena, se clasifican en:

a) Radiodifusión

b) Comunicaciones punto a punto

c) Navegación

d) Radar

e) Radioastronomía

f) Telemetría

CLASIFICACIÓN DE LAS ANTENAS DE ACUERDO A LAS CARACTERÍSTICAS DE POLARIZACIÓN

 Linealmente polarizadas

 Circularmente polarizadas

 Elípticamente polarizadas

CLASIFICACIÓN DE LAS ANTENAS DE ACUERDO A LAS CARACTERÍSTICAS DE RADIACIÓN

 Isotrópicas

 Omnidireccionales

 Unidireccionales

 Multidireccionales

CLASIFICACIÓN DE LAS ANTENAS DE ACUERDO A SU GEOMETRÍA

 Monopolos  Log - Periódicas

 Dipolo doblado  Lazo

 Reflector parabólico  Helicoidal

 Reflector de esquina  Bocina

 Antena ranurada  Lente

 Rómbica  Arreglos lineales

 Delta  Arreglos planares

 Yagi  Antenas de microcinta

CLASIFICACIÓN DE LAS ANTENAS DE ACUERDO A LA BANDA DE FRECUENCIA

 VLF  VHF

 LF  UHF

 MF  SHF

 HF  EHF

PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS O FUNDAMENTALES DE LAS ANTENAS

1) DIAGRAMAS DE RADIACIÓN

El diagrama de radiación de una antena se define como la representación gráfica de las características de radiación en función de la dirección angular.

Se utilizará habitualmente un sistema de coordenadas esférico. Las tres variables de un sistema esférico son ( r, q , )f

En un sistema coordenado esférico las superficies r=cte son esferas, q =cte son conos, mientras que f=cte son semiplanos. La intersección de las tres superficies determina la orientación de los tres vectores unitarios, que son perpendiculares a las superficies respectivas.

Se puede representar el campo eléctrico, magnético o la densidad de potencia radiada. Dado que los campos son magnitudes vectoriales se pueden representar el módulo o la fase de sus componentes.

Las formas de representación pueden ser tridimensionales o bidimensionales, en escalas lineal o logarítmica.

La siguiente figura es la representación tridimensional de los campos radiados por una antena.

Dada la dificultad de representar gráficamente el diagrama tridimensional se opta por representar cortes del diagrama en coordenadas polares o cartesianas. Los cortes corresponden a la intersección del diagrama 3D con planos.

Un corte bidimensional en coordenadas polares se representaría como

En coordenadas cartesianas y escala logarítmica

2) POLARIZACIÓN

La polarización de una antena es la polarización de la onda radiada por dicha antena en una dirección dada. Se refiere a la orientación en el tiempo del campo eléctrico radiado con respecto a una dirección dada.

La polarización de una onda es la figura geométrica determinada por el extremo del vector que representa al campo eléctrico en función del tiempo, en una posición dada. Para ondas con variación sinusoidal dicha figura es en general una elipse. Hay una serie de casos particulares.

Si la figura trazada es una recta, la onda se denomina linealmente polarizada, si es un círculo circularmente polarizada.

El sentido de giro del campo eléctrico, para una onda que se aleja del observador, determina si la onda está polarizada circularmente a derechas o a izquierda. Si el sentido de giro coincide con las agujas del reloj, la polarización es circular a derechas. Si el sentido de giro es contrario a las agujas del reloj, la polarización es circular a izquierdas. El mismo convenio aplica a las ondas con polarización elíptica.

Se define la relación axial de una onda polarizada elípticamente, como la relación entre los ejes mayor y menor de la elipse de polarización. La relación axial toma valores comprendidos entre uno e infinito.

Los campos se pueden representar en notación fasorial. Para determinar la variación temporal es suficiente con determinar el valor real de cada una de las componentes. Los ejemplos que se citan a continuación son para ondas planas que se propagan en la dirección del eje z.

Se produce una polarización lineal cuando las fases de dos componentes ortogonales del campo eléctrico difieren un múltiplo entero de p radianes. Se produce polarización circular cuando las amplitudes son iguales y la diferencia de fase entre las componentes es p/2 o 3p/2. La polarización es elíptica en los demás casos.

Cualquier onda se puede descomponer en dos polarizaciones lineales ortogonales, sin más que proyectar el campo eléctrico sobre vectores unitarios orientados según dichas direcciones. Aplicando el mismo principio, cualquier onda se puede descomponer en dos ondas polarizadas circularmente a derechas o izquierdas.

3) DIRECTIVIDAD Y GANANCIA

La Directividad de una antena se define como la relación entre la densidad de potencia radiada en una dirección, a una distancia, y la densidad de potencia que radiaría a la misma distancia una antena isotrópica, a igualdad de potencia total radiada.

Si no se especifica la dirección angular, se sobreentiende que la Directividad se refiere a la dirección de máxima radiación La directividad se puede obtener en general a partir del diagrama de radiación de la antena

GANANCIA

La ganancia de una antena se define como la relación entre la densidad de potencia radiada en una dirección y la densidad de potencia que radiaría una antena isotrópica, a igualdad de distancias y potencias entregadas a la antena.

Si no se especifica la dirección angular, se sobreentiende que la Ganancia se refiere a la dirección de máxima radiación.

En la definición de Directividad se habla de potencia radiada por la antena, mientras que en la definición de ganancia se habla de potencia entregada a la antena. La diferencia entre ambas potencias es la potencia disipada por la antena, debida a pérdidas óhmicas.

La eficiencia se puede definir como la relación entre la potencia radiada por una antena y la potencia entregada a la misma. La eficiencia es un número comprendido entre 0 y 1.

La relación entre la ganancia y la directividad es la eficiencia. Si una antena no tiene pérdidas óhmicas, la Directividad y la Ganancia son iguales.

4) POTENCIA EFECTIVA RADIADA ISOTROPICAMENTE

Es la potencia suministrada a una antena transmisora multiplicada por la ganancia de la antena en una dirección dada con relación a una antena isotrópica.

5) IMPEDANCIA DE ENTRADA

Es la impedancia presente en los terminales de una antena, a través de los cuales se conecta el equipo transmisor o receptor mediante una línea de transmisión o un circuito de acoplamiento.

6) ÁREA EFECTIVA

Se define como la relación entre la potencia absorbida o recibida por la carga disponible en los terminales de la antena y la densidad de potencia incidente sobre la misma. La antena debe estar adaptada a la carga, de forma que la potencia transferida sea la máxima. La onda recibida debe estar adaptada en polarización a la antena.

Representa el área equivalente a través de la cual se extrae o se emite la energía de las ondas electromagnéticas que llegan a la antena.

7) LONGITUD EFECTIVA

La longitud efectiva de una antena linealmente polarizada se define como la relación entre la tensión inducida en una antena en circuito abierto y el campo incidente en la misma.

Representa la efectividad de la antena como radiador o receptor de ondas electromagnéticas.

TIPOS DE ANTENAS

Antena Colectiva: Antena receptora que, mediante la conveniente amplificación y el uso de distribuidores, permite su utilización por diversos usuarios.

Antena de Cuadro: Antena de escasa sensibilidad, formada por una bobina de una o varias espiras arrolladas en un cuadro, cuyo funcionamiento bidireccional la hace útil en radiogoniometría.

Antena de Reflector o Parabólica: Antena provista de un reflector metálico, de forma parabólica, esférica o de bocina, que limita las radiaciones a un cierto espacio, concentrando la potencia de las ondas; se utiliza especialmente para la transmisión y recepción vía satélite.

Antena Lineal: La que está constituida por un conductor rectilíneo, generalmente en posición vertical.

Antena

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