ING. JUAN PABLO LÓPEZ PÁEZ ANTENAS ING. JUAN PABLO LÓPEZ PÁEZ
DEFINICION DE ANTENA: Es un dispositivo que sirve para transmitir y recibir ondas de radio. Convierte la onda guiada por la línea de transmisión (el cable o guía de onda) en ondas electromagnéticas que se pueden transmitir por el espacio libre. En realidad una antena es un trozo de material conductor al cual se le aplica una señal y esta es radiada por el espacio libre. Las antenas deben de dotar a la onda radiada con un aspecto de dirección. Es decir, deben acentuar un solo aspecto de dirección y anular o mermar los demás. Esto es necesario ya que solo nos interesa radiar hacia una dirección determinada.
GANANCIA: La característica mas importante de una antena es la ganancia. Esto viene a ser la potencia de amplificación de la señal. La ganancia representa la relación entre la intensidad de campo que produce una antena en un punto determinado, y la intensidad de campo que produce una antena omnidireccional (llamada isotrópica), en el mismo punto y en las mismas condiciones. Cuanto mayor es la ganancia, mejor es la antena. La unidad que sirve para medir esta ganancia es el decibelio (dB).
DIRECTIVIDAD: La directividad de una antena es una medida de sus propiedades direccionales o de su capacidad de concentrar la potencia radiada en distintas direcciones. Por lo general la directividad se especifica respecto a un radiador isotrópico, que es una antena hipotética que radia uniformemente en todas direcciones Aun cuando la directividad puede especificarse en cualquier dirección, se acostumbra hacer referencia al valor de cresta asociado con la dirección del haz principal radiado por la antena.
ANCHO DE BANDA: Este término se utiliza para describir el intervalo de frecuencias sobre el cual una antena funcionará satisfactoriamente. No existe una definición única para el rendimiento satisfactorio, ya que tal rendimiento depende de la aplicación de la antena. Por lo general es posible distinguir entre un ancho de banda determinado por consideraciones de características de radiación y un ancho de banda determinado por consideraciones de impedancia. Asociados con el primer caso están características como la ganancia, nivel del lóbulo lateral, ancho del haz, polarización y dirección del haz, mientras que con el segundo caso se asocian la impedancia de entrada y eficiencia de radiación.
POLARIZACION: La polarización en una onda electromagnética a una sola frecuencia describe la forma del lugar geométrico del extremo del vector de campo eléctrico instantáneo como función del tiempo en una ubicación fija en el espacio, y el sentido en que se traza el lugar geométrico según se observa a lo largo de la dirección de propagación.
IMPEDANCIA: Una antena debe estar conectada a un transmisor por medio de una línea de transmisión o guía de ondas, a fin de ser excitada y producir radiación. La impedancia de entrada de la antena presentada a la línea de alimentación constituye un parámetro importante, cuyo valor es necesario para el diseño de redes (circuitos) de acoplamiento eficientes que aseguren la máxima transferencia de potencia. La impedancia de entrada de la antena tiene en general una componente resistiva y una componente reactiva. La componente reactiva se debe a los campos de inducción de la región próxima, debido a que tales campos producen un almacenamiento de energía reactiva en la región que rodea a la antena. La componente resistiva de la impedancia de entrada tiene contribuciones de todos los diversos elementos que provocan una pérdida de energía de la antena.
RESISTENCIA: Se define como la resistencia equivalente que disiparía una potencia igual a la potencia radiada cuando la corriente a través de la resistencia es igual a la corriente en las terminales de entrada de la antena. La resistencia óhmica explica las pérdidas debidas a una conductividad finita en la estructura de la antena. Para una antena eficaz, la resistencia de radiación debe ser mucho mayor que la resistencia óhmica. La medición de la impedancia de entrada a altas frecuencias suele efectuarse midiendo el coeficiente de reflexión y la razón de voltajes de ondas estacionarias (VSWR: voltage standing wave ratio).
DIAGRAMAS DE RADIACION El diagrama de radiación de una antena es la representación gráfica de sus propiedades de radiación en las distintas direcciones del espacio. Lo habitual es representar el campo eléctrico en coordenadas esféricas, con la antena situada en el origen de coordenadas y tomando como referencia el valor máximo de la magnitud. El resto serán valores relativos a él
LOS PARAMETROS MAS IMPORTANTES DEL DIAGRAMA DE RADIACIÓN SON: •Dirección de apuntamiento: Es la de máxima radiación. Directividad y Ganancia. •Lóbulo principal: Es el margen angular en torno a la dirección de máxima radiación. Está comprendido entre dos mínimos relativos. •Lóbulos secundarios: Son el resto de máximos relativos, de valor inferior al principal. •Ancho de haz: Es el margen angular de direcciones en las que el diagrama de radiación de un haz toma el valor de la mitad del máximo. •Relación de lóbulo principal a secundario (SLL): Es el cociente en dB entre el valor máximo del lóbulo principal y el valor máximo del lóbulo secundario. •Relación delante-atrás (FBR): Es el cociente en dB entre el valor de máxima radiación y el de la misma dirección y sentido opuesto.
DIPOLOS ELECTRICOS: Un dipolo eléctrico es un sistema de dos cargas de signo opuesto e igual magnitud cercanas entre sí. Está formado por dos cargas, una positiva +Q y otra negativa -Q del mismo valor, separadas una distancia d. Los dipolos aparecen en cuerpos aislantes o dieléctricos
ANTENA YAGI Una antena yagi tiene un reflector y uno o mas directores. La antena propaga la energía del campo electromagnético en la dirección que va desde el elemento activo hacia los directores y es mas sensible a la energía electromagnética entrante en esta misma dirección. Antena constituida por varios elementos paralelos y coplanarios, directores, activos y reflectores, utilizada ampliamente en la recepción de señales televisivas. Los elementos directores dirigen el campo eléctrico, los activos radian el campo y los reflectores lo reflejan. (figura siguiente) Los elementos no activados se denominan parásitos, la antena yagi puede tener varios elementos activos y varios parásitos
ANTENAS DE BOCINAS: La antena de bocina es en general un dispositivo que realiza una transición entre las ondas propagándose en una línea de transmisión, generalmente una guía de onda, y ondas propagándose en un medio ilimitado como el espacio libre. Son construidas en una variedad de formas con el propósito de controlar una o más de las propiedades fundamentales: ganancia, patrón de radiación e impedancia.
ANTENAS IMPRESAS: Las antenas impresas, también denominadas antenas microstrip (microtira) se diseñan a partir de líneas de transmisión o resonadores sobre substrato dieléctrico. Las dimensiones se eligen de forma que la estructura disipe la potencia en forma de radiación. Existen varios tipos de antenas microstrip, la más común es la antena parche. Esta antena es de banda estrecha y está fabricada cubriendo los elementos de la antena en un metal con sustrato dieléctrico formando una superficie plana. Las formas más comunes de los parches son cuadrados, rectangulares, circulares y elípticas pero es posible cualquier forma. Estas antenas suelen estar montadas en aviones ,naves espaciales o incorporadas a radios de comunicaciones móviles.
REFLECTORES: A medida que subimos en frecuencia es posible ir consiguiendo elevadas dimensiones eléctricas de las antenas, y por lo tanto, directividades importantes. Aumentar la directividad significa disponer de geométricas capaces de focalizar la energía en regiones angulares cada vez menores. Ésta es la finalidad que se persigue con las distintas formas de reflector y de lente: concentrar la radiación de fuentes primarias, en general poco directivas, en una determinada dirección o región del espacio . Los reflectores y las lentes se colocan en frente de un radiador primario (dipolo, bocina ), para convertir las ondas cilíndricas o esféricas en ondas planas , concentrando la radiación en una dirección del espacio y obtener así directividades elevadas.
REFLECTORES PARABOLICOS: Las antenas reflectoras parabólicas proporcionan una ganancia y una directividad extremadamente altas y son muy populares para los radios de microondas y el enlace de comunicaciones por satélite. Una antena parabólica se compone de dos partes principales: un reflector parabólico y elemento activo llamado mecanismo de alimentación. En esencia, el mecanismo de alimentación aloja la antena principal (por lo general un dipolo o una tabla de dipolo), que irradia ondas electromagnéticas hacia el reflector. El reflector es un dispositivo pasivo que solo refleja la energía irradiada por el mecanismo de alimentación en una emisión concentrada altamente direccional donde las ondas individuales están todas en fase entre sí (un frente de ondas en fase).