antenas en ingenieria y la tecnologia en el siglo 21 con aplicacion directa en ciencias exactas

7/26/2019 Antenas en Ingenieria y la tecnologia en el siglo 21 con aplicacion directa en ciencias exactas

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Ancho de banda[editar]

Es el margen de frecuencias en el cual los parmetros de la antena cumplen unas

determinadas caractersticas. Se puede definir un ancho de banda de impedancia, de

polarizacin, de ganancia o de otros parmetros.

Apertura de haz[editar]

Es un parmetro de radiacin, ligado al diagrama de radiacin. Se puede definir el ancho

de haz a -3d, !ue es el inter"alo angular en el !ue la densidad de potencia radiada es

igual a la mitad de la potencia m#ima $en la direccin principal de radiacin%. &ambi'n se

puede definir el ancho de haz entre ceros, !ue es el inter"alo angular del haz principal del

diagrama de radiacin, entre los dos ceros ad(acentes al m#imo.

Polarizacin[editar]

)as antenas crean campos electromagn'ticos radiados. Se define la polarizacin

electromagn'ticaen una determinada direccin, como la figura geom'trica !ue traza el

e#tremo del "ector campo el'ctrico a una cierta distancia de la antena, al "ariar el tiempo.

)a polarizacin puede ser lineal, circular ( elptica. )a polarizacin lineal puede tomar

distintas orientaciones $horizontal, "ertical, *+, -+%. )as polarizaciones circular o

elptica pueden ser a derechas o iz!uierdas $de#trgiras o le"giras%, segn el sentido de

giro del campo $obser"ado ale/ndose desde la antena%.

En el marco de antenas se define un coeficiente de desacoplo por polarizacin. Este

mide la cantidad de potencia !ue es capaz de recibir una antena polarizada de una formacon una longitud efecti"a de un campo el'ctrico incidente con una determinada

polarizacin . 0e este modo, el coeficiente de desacoplo por polarizacin se define como1

En antenas profesionales de comunicaciones por sat'lite, es habitual !ue una misma

antena traba/e con ambas polarizaciones ortogonales a la "ez, de modo !ue se dupli!ue el

ancho de banda disponible para la se2al en el enlace. ara ello, se coloca /unto al

alimentador un transductor ortomodo, !ue dispone de un puerto de guiaondas circular

conectado a la bocina ( dos puertos de guiaondas rectangulares ortogonales, cada uno de

los cuales traba/a en una polarizacin distinta. Si, en cada uno de estos puertos, se coloca

un diple#or, !ue separe las bandas de frecuencia de emisin ( recepcin, se tratar de un

alimentador de cuatro puertos con el !ue una misma antena ser capaz de emitir ( recibir

en ambas polarizaciones simultneamente. En otras ocasiones, estas antenas disponen

de solo dos puertos, uno para emitir en una polarizacin ( el otro para recibir en la

polarizacin opuesta.

Relacin Delante/Atrs

Este parmetro se define como la relacin e#istente entre la m#ima potencia radiada en

una direccin geom'trica ( la potencia radiada en el sentido opuesto.
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4uando esta relacin es refle/ada en una grfico con escala en d, el ratio 56

$5ront6ac7% es la diferencia en d entre el ni"el de la m#ima radiacin ( el ni"el de

radiacin a 89: grados. Este parmetro es especialmente til cuando la interferencia hacia

atrs es crtica en la eleccin de la antena !ue "amos a utilizar.

Esta relacin, adems lo podemos "er desde otro punto de "ista, indicando lo buena !ue

es la antena en el rechazo de las se2ales pro"enientes de la parte trasera. ;ara "ez es

"erdaderamente importante, (a !ue la interferencias por la parte trasera no ocurren

habitualmente, pero puede suceder.

)a relacin 5 6 no es un nmero mu( til, (a !ue a menudo "ara enormemente de un

Resistencia de radiacin[editar]

4uando se le suministra potencia a una antena, parte de ella se irradia ( otra parte se

con"ierte en calor disipndose. 4uando se habla de resistencia de radiacin, se hace

teniendo en cuenta !ue no se puede medir de forma directa.

Si se reemplaza la antena por la resistencia de radiacin, esta, hara su traba/o, es decir,

disipara la misma cantidad de potencia !ue la irradiara la antena. )a resistencia de

radiacin es igual a la relacin de la potencia radiada por la antena di"idida por el

cuadrado de la corriente en su punto de alimentacin.

En donde1

Rr = Resistencia de radiacin (Ohms)

P = Potencia radiada por la antena (Watts)i = Corriente de la antena en el punto de alimentacin (Amperes)

Se podra obtener la eficiencia de una antena, dado !ue es la relacin de la potencia

radiada ( la potencia disipada.

Arras lineales1 )os elementos estn dispuestos sobre una lnea.

Arras planos1 )os elementos estn dispuestos bidimensionalmente sobre un

plano.

Arras conformados1 )os elementos estn dispuestos sobre una superficie cur"a.

< ni"el de aplicacin los arra(s de antenas se utilizan para la construccin de antenas

inteligentes. =na definicin bsica de un sistema de antenas inteligentes es cual!uier

configuracin adaptati"a de mltiples antenas !ue me/oran el rendimiento de un sistema

de comunicaciones inalmbricas.

)as caractersticas de las antenas inteligentes con unos haces de radiacin con una ma(or

directi"idad $es decir, ma(or ganancia ( ma(or selecti"idad angular%, proporcionan

mltiples "enta/as1
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!ncremento de la zona de cobertura1 0ado !ue la ganancia es ma(or !ue en el

caso de antenas omnidireccionales o sectorizadas.

!ncremento de la potencia de transmisin1 )a ma(or ganancia de la antena

permite incrementar la sensibilidad.

Reduccin del ni"el de interferencia1 )a me/or selecti"idad espacial de la antena

permitir al receptor discriminar las se2ales de usuarios interferentes a fa"or de la

se2al del usuario deseado. >ncluso se pueden utilizar antenas inteligentes con

configuracin antena principal ( secundarias donde las secundarias anulan las

interferencias.

Reduccin de la propa#acin multitraecto10ebido a la menor dispersin

angular de la potencia radiada, se reduce el nmero de tra(ectorias !ue debe seguir lase2al antes de llegar al receptor.

$e%ora de la se#uridad1 ?racias a !ue la transmisin es direccional, ha( una

probabilidad mu( ba/a de !ue un e!uipo a/eno intercepte la comunicacin.

!ntroduccin de nue"os ser"icios1


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$dispositi"o de emisin% se "en refle/adas ( abandonan el reflector en forma paralela al e/e

de la antena.

4uando se desea la m#ima directi"idad de una antena, la forma del reflector

generalmente es parablica, con la fuente primaria localizada en el foco ( dirigida hacia el

reflector.

)as antenas con reflector parablico, o simplemente antenas parablicas se utilizan

e#tensamente en sistemas de comunicaciones en las bandas de =A5 a partir de unos 9::

CAz ( en las de SA5 ( EA5. Entre sus caractersticas principales se encuentran la

sencillez de construccin ( ele"ada direccionalidad. )a forma ms habitual del reflector es

la de un paraboloide de re"olucin, e#citado por un alimentador situado en el foco.

&ipos bsicos de antenas con reflector[editar]

5oco primario

Alimentadores para antenas con reflector (bocinas)[editar]

)as bocinas son utilizadas como alimentador en las antenas, es decir, se utilizan para

iluminar el reflector formando lo !ue se conoce como antena parablica. )a bocina de

alimentacin se encuentra situada en el focodel paraboloide.

=na nica bocina puede utilizarse como una antena de cobertura global en sat'lites

adems se pueden agrupar "arias bocinas $alimentndolas con una amplitud ( una fase

diferentes%, para conseguir un determinado diagrama de radiacin ( dar cobertura a un

pas o continente. )a agrupacin de bocinas sera el alimentador del reflector.

En una transmisin la bocina emite energa desde el foco hacia la superficie del reflector,

consiguiendo radiar sobre el rango de cobertura deseado, mientras !ue en una recepcin

el reflector acta como un acumulador de energa de la se2al, !ue es concentrada hacia la

bocina alimentadora.

)as bocinas pueden transmitir recibir dos ondas con polarizacindistinta, siempre !ue la

polarizacin seaortogonal. Esto se consigue con un dispositi"o llamado acoplador

ortomodo $FC&%, !ue es un sistema de gua de ondas en forma de &, donde por la gua

principal se propagan dos modos dominantes ortogonales ( cada gua adosada soporta

uno de los dos modos anteriores.

)a polarizacin ha de ser ortogonal para !ue no se produzcan interferencias.

0e acuerdo con la forma de la apertura, las bocinas pueden ser de dos tipos1 piramidal (

cnica.

'ocina piramidal
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ocina iramidal

Es un tipo de bocina rectangular. Se ensancha tanto en el plano E como en el A, lo !ue

permite radiar haces estrechos en ambos planos. Este tipo de bocinas son adecuadas

para sistemas de polarizacinlineal. Su ganancia puede calcularse e#actamente a partir

de sus dimensiones fsicas por ello se suelen utilizar como patrones de comparacin en las

medidas de ganancia. El dise2o de una bocina piramidal re!uiere !ue su garganta coincida

con la gua rectangular de alimentacin.

anancia en estas antenas

)a ganancia se puede calcular como1 =

0imetro reflector

Eficiencia global

)a eficiencia total es debida a las siguientes eficiencias parciales1

;endimiento de radiacin $tpicamente el del alimentador%.

Eficiencia de iluminacin $o de apertura%.

Eficiencia de spillo"er.

Eficiencia por contrapolar.

Eficiencia por error en la superficie.

Eficiencia por blo!ueo.

'rdidas por desplazamientos del alimentador.
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Eficiencia de >luminacin aplicando el modelo de iluminacin parablica sobre pedestal $nGH%

ficiencia de !luminacin1

Son las p'rdidas de ganancia relacionadas con la iluminacin no uniforme de la apertura.

ficiencia de *pillo"er1

Es la p'rdida de ganancia debida a la radiacin del alimentador fuera del ngulo !ue

contiene el reflector.

< medida !ue la ilumnacin del borde crece aumenta la eficiencia de iluminacin perodisminu(e la eficiencia de spillo"er.

El punto ptimo para la eficiencia Combinada$>luminacin ( Spillo"er%, se sita

tpicamente en torno a 4G-8:d,-8Hd.

Eficiencia combinada
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ficiencia por Contrapolar1

Es la medida de la p'rdida de energa en la !ue el componente contrapolar radiada.

En los sistemas centrados !ue no introducen componente contrapolar, esta eficiencia mide

las caractersticas del alimentador.

ficiencia por error en la superficie1

Esta relacionada con las des"iaciones del frente de fase en la apertura respecto a la onda

planaideal, debidas a las distorsiones de la superficie de los reflectores.

ficiencia por 'lo+ueo1


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Sistema Fffset1 K: al KJ

Sistema doble con superficies conformadas para m#ima ganancia1 9 al L:J

.so de cada tipo de reflector[editar]


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elementos radiadores alrededor del foco, se debe tener en cuenta el blo!ueo !ue

producen los radiadores dispuestos en torno a 'ste. or este moti"o es ms til el

empleo de configuraciones Fffset.

Antenas dipolos[editar]

Artculo principal:0ipolo $antena%

=n dipoloes una antena con alimentacin central empleada

para transmitiro recibirondas de radiofrecuencia. Estas antenas son las ms simples

desde el punto de "ista terico.

&ipos bsicos de antenas de dipolo[editar]

Dipolo corto[editar]

=n dipolo corto $o tambi'n llamado dipolo elemental% es un dipolo con una longitud

mucho menor !ue la longitud de onda con polarizacin lineal horizontal o "ertical

< 8 CAzde frecuencia la longitud de onda es de 3:: m. or tanto, la ma(ora de las

antenas se comportan como dipolo corto a frecuencias menores de 8 CAz.


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=naantena Oagi consiste en una antena de dipolo a la cual se le a2aden unos

elementos llamados MparsitosM para hacerlo direccional. Estos elementos pueden ser

directores o reflectores.

)os elementos directores se colocan delante del dipolo ( refuerzan la se2al en el

sentido de emisin.

)os elementos reflectores se colocan detrs del dipolo ( blo!uean la captacin de

se2ales en la direccin opuesta al receptor.

1o# peridica[editar]


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=na antena de tipo logartmica peridica es una antena cu(os parmetros de

impedancia o de radiacin son una funcin peridica del logaritmo de la frecuencia de

operacin. 4on una construccin similar a la de la antena Oagui, solo !ue las

diferencias de longitudes entre los elementos ( sus separaciones siguen una "ariacin

logartmica en "ez de lineal.

)a "enta/a de la antena logartmica sobre la Oagui es !ue a!u'lla no tiene un elemento

e#citado, sino !ue recibe alimentacin en todos sus elementos. 4on esto se consigue

un ancho de banda ma(or ( una impedancia pare/a dentro de todas las frecuencias de

traba/o de esta antena.

5uncionamiento1 )a receptora de la se2al o su regin acti"a cambia continuamente

dependiendo de la frecuencia, donde en la frecuencia ms ba/a de operacin, el

elemento largo es el resonante ( el resto de elementos actan como directores. En la

frecuencia ms alta, el elemento ms corto resuena ( los otros elementos $ms largos%actan como reflectores en el centro de la banda de frecuencia.


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Antena 0a#i 2445

Esta antena tiene un ancho de banda ( una ganancia mu( similar al e/emplo anterior.

Est compuesta por un arrayangular de dos con/untos de elementos directores

dispuestos en N. 0e la misma manera !ue la antena descrita anteriormente, esta

tambi'n tiene una reducidas dimensiones.

Antena 0a#i 2367

Este tipo de antena, al tener muchos menos directores ( tener un nico reflector, tiene

una ganancia mucho menor !ue las antenas anteriores. En este caso la ganancia es

de L, di. 0e esta manera se puede apreciar cul es la funcin de los reflectores (

directores en las antenas de dipolo ( cmo estos modifican la ganancia de las mismas.

Dipolo doblado[editar]

< la hora de estudiar este tipo de dipolos, la corriente !ue los alimenta se sueledescomponer en dos modos1 par $o modo antena%, e impar $o modo lnea de

transmisin%.

El anlisis en modo par es el !ue se realiza cuando se tiene en cuenta !ue en ambos

brazos ha( la misma alimentacin ( en el mismo sentido. El anlisis en modo impar,

sin embargo, es el !ue se hace teniendo en cuenta un sentido contrario de la corriente

en cada brazo $dos generadores con signos opuestos%. )as corrientes totales sern

por tanto la suma de las corrientes halladas en cada modo.

Anlisis del modo impar

El modo impar e!ui"ale a dos lneas de transmisin en cortocircuito, alimentadas en

serie. )a impedancia de una lnea de transmisin de longitud A, terminada en

cortocircuito es

)a corriente del modo impar del dipolo doblado es

Anlisis del modo par

< partir de la siguiente frmula se halla la corriente del modo par1

Siendo la impedancia de un dipolo aislado, (a !ue la impedancia mutua de dosdipolos cercanos tiende a la impedancia de un dipolo aislado.

=na "ez halladas las corrientes tanto en modo par como impar, se sumarn para hallar

la corriente total. )a frmula resultante ser la siguiente1

El ancho de banda del dipolo doblado es superior a la del dipolo simple, debido a !ue

las reactancias se compensan. &ambi'n ha( !ue tener en cuenta !ue la relacin entre

las corrientes del dipolo doblado ( del dipolo aislado es , ( !ue la potencia a la

entrada de los dos dipolos es id'ntica, se deduce !ue
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En conclusin, un dipolo doblado e!ui"ale a un dipolo simple con corriente de "alor

doble, e impedancia + "eces. El diagrama de radiacin, sin embargo, ser igual al del

dipolo simple.

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