Antenas

Contenido. Introducción. Parámetros

Introducción. Una antena es un dispositivo capaz de radiar y recibir ondas de radio, que adapta la entrada/salida del receptor/transmisor al medio.

Introducción Radiador isotrópico. –Es aquel que radia con la misma intensidad en todas direcciones. Intensidad de radiación. –Es la potencia radiada por unidad de ángulo sólido. –Para el radiador isotrópico: Densidad de potencia. –Es la potencia radiada por unidad de área.

Parámetros de una antena. Ganancia directiva. –Capacidad de una antena para concentrar la energía electromagnética en una región del espacio. –La distribución angular de la energía radiada se conoce como patrón de radiación. Directividad. Es la ganancia directiva máxima.

Parámetros de una antena. Reexpresando la intensidad de radiación y la densidad de potencia en términos de la ganancia directiva: Observe que en esta última expresión, el numerador lo podemos ver como la potencia de una antena isotrópica en una dirección específica. –Para la directividad máxima: –PEIRP=Potencia radiada efectiva isotrópica

Parámetros de una antena Ganancia de potencia (Ganancia) –Se define en términos de la potencia alimentada a la antena. –La diferencia con la potencia radiada es por las pérdidas de la antena. Eficiencia de una antena:

Parámetros de una antena Relación de Ganancia con Ganancia directiva. La ganancia máxima es: Por lo que la potencia efectiva radiada es: Si se define una ganancia normalizada: Entonces:

Parámetros de una antena. Patrón de radiación: –Diagrama de la ganancia normalizada tridimensional o por cortes transversales. –Para un radiador isotrópico.

Área Efectiva Cuando una antena opera en modo recepción, extrae cierta cantidad de potencia de la onda electromagnética incidente. Si la densidad de potencia electromagnética es: Entonces la potencia recibida es: En donde A es el área efectiva, la cual depende de la orientación de la antena y de su estructura física. Sin embargo no es igual al área física de la antena.

Área Efectiva En términos de la orientación de máxima ganancia se tiene: Ejemplo: una antena de disco de diámetro d: Antenas lineales:

Circuito equivalente. Los campos cercanos son de carácter reactivo. Los campos lejanos son de carácter resistivo, al igual que las pérdidas de la antena. Por lo tanto podemos expresar: En donde Za es la impedancia de la antena, Zg del generador en el transmisor y Zl de la carga en el receptor.

Parámetros de una antena. Ángulo sólido del haz. La directividad también se puede expresar como: Por lo que el ancho o ángulo del haz es:

Antenas lineales.

Dipolos. Dipolo corto (Hertz) Dipolo de ½ onda (antena de Marconi)

Dipolo Elemental (Antena de Hertz) Se considera un dipolo de longitud pequeña L << Potencial Vectorial Cte de fase ó Núm. De onda Sus campos lejanos son:

Dipolo Elemental (Antena de Hertz) Flujo de potencia (Vector de Poynting): Potencia radiada: Por lo que el vector de Poynting Se puede expresar como:

Dipolo Elemental (Antena de Hertz) Resistencia de radiación. Se iguala la potencia radiada con la potencia en una resistencia eléctrica Se suele expresar en dimensiones de la antena en relación a la longitud de onda

Dipolo Elemental (Antena de Hertz) Ganancia directiva:

Dipolo ½ onda Campos electromagnéticos. Vector de Poynting

Dipolo ½ onda Potencia total radiada: Resistencia de radiación

Dipolo ½ onda

Dipolo ½ onda. Diagrama de radiación.

Otros dipolos

Impedancia

Antena de Lazo Intensidad de radiación: Similar al dipolo.

Antena monopolo

Otras antenas

Enlace de antenas. La densidad de potencia a una distancia r está dada por: La potencia extraída por la receptora es: La cual se puede escribir como: (Válido para un enlace espacial)

Arreglos de antenas. Los arreglos de antenas se utilizan para dirigir la energía radiada hacia un determinado sector.

Arreglo de antenas.

Arreglos de antenas (uniformes).

Arreglos de antenas (uniformes, broadside).

Arreglos de antenas (uniformes, endfire).

Arreglos de antenas.

Dipolo doble

Yagi-Uda

Antenas de Bocina

Antenas Parabólicas

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