1_características de las antenas

7/26/2019 1_Características de Las Antenas

http://slidepdf.com/reader/full/1caracteristicas-de-las-antenas 1/43

Propagación y Tratamiento de Señales

Aplicación de las Telecomunicaciones


Características

de lasAntenas





Defnición de Antena

Una antena es un sistema conductor metálicocapaz de RADIAR y CAPTURARRADIAR

y CAPTURAR OndasElectroman!ticas"

#e utilizan para acoplar las se$ales entre lose%uipos y las líneas de transmisión con elespacio li&re'

En el T(T(, la antena convierte le EneríaEneríaEl!ctrica a OE)El!ctrica a OE)* que se emiten al espacio.

En el R(R(* la antena convierte las OE)OE) captadas,en Enería El!ctricaEnería El!ctrica para que el receptor puedaprocesarlas"





+uncionamiento de unaAntena

Una antena funcionacomo una línea detransmisión terminada

en circuito abierto ycuyos conductores hansido separados paraaumentar su eciencia

de radiación. A estetipo de antena se leconoce como DIPO,ODIPO,O (dos polos.(dos polos.

DipoloDipolo





Antena -ertz

#i el dipoloestá cortado ala mitad de la

lonitud deonda .λ/* seconoce comodipolo demedia onda oantena -ertz'

λ / 2

,ínea deTransmisión





Antena )arconi

#i uno de losconductores seaparta en línea

recta a ladistancia de 0 delonitud de onda*la antena se

conoce comomonopolo1ertical o antena)arconi'

λ / 4

Cone(ión aTierra,ínea de

Transmisión





Reciprocidad de las Antenas

Una antena &ásica es un dispositi1orecíproco pasi1o'

Recíproco* por%ue las características

de desempe$o de transmisión yrecepción son id!nticas'!Aunque se preere que las antenas de

transmisión soporten altas potencias y las de

recepción sean conductores del"ados queprodu#can volta$es y corrientes sucientes, sinembar"o muchos sistemas utili#an las mismasantenas para transmitir y recibir, pero es

necesario que se les adapte un diple%or paraaislar la se&al de T% de la de '%.


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Pasi1a* por%ue en realidad noamplifca una se$al* a pesar de %ue sedice %ue tiene una anancia" 2o

contiene componentes acti1os comodiodos* ni transistores"

!uele llamarse antenas activas a la

combinación de una antena pasiva conun amplicador de ba$o ruido ()*A+)o *oise Amplier, est-s no sonrecíprocas+ o transmiten o reciben.



Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones

CAT3,O4O DE A2TE2A#O&ser1ar potencias




Patrón de Radiación

Es una ráfca polar %ue representa lasintensidades de campo o la densidad depotencia %ue irradia la antena en las

di5erentes posiciones anulares* puedenser'!A&solutosA&solutos* se traza en t!rminos de la o P

.distancia 1aria&le* potencia o intensidad f6a/

!Relati1osRelati1os* el E o P se rafcan con respectoa un punto de re5erencia .potencia ointensidad 1aria&le y distancia f6a/




Patrón de radiación A&soluto

/01

23m

43m53m

63m

703m

/01

581

7601

7981

581

01 ('eferencia

7981

,ínea de Tiro

P 7 89 µ:;m<

,ó&ulo +rontal.mayor/

,ó&ulo ,ateral.menor/




Patrón de Radiación Relati1o

7µ:

9µ:

2µ:

5µ:

8µ:

/01

581

7601

7981

581

01 ('eferencia

/01

7981

D 7 89 =m


,ó&ulo ,ateral

.menor/

,ó&ulo Posterior.menor/




Patrón de Radiación Relati1o.en d>?s/

2d;

4d;

5d;

6d;

70d;

/01

581

7601

7981

581

01 ('eferencia

/01

7981



,ó&ulo Posterior.menor/


@d>@d>




Patrón de Radiación de unaAntena Omnidireccional .en

d>?s/

6d;5d;

4d;2d;

0d;

/01

581

7601

7981

581

01 ('eferencia

/01

7981




Patrón de RadiaciónTridimensional




Tridimensionalde una antena

Omnidireccional




PATRB2 DE RADIACIB2E6emplos y e6ercicios Patrones




Anco de -az

Es la separación anular entre los dos puntos demedia potencia .@d>/ en el ló&ulo principal delpatrón de radiación de la antena" Tam&i!n se leconoce como anco de az de d> o anco de azde media potencia"

#e les llama puntos de media potencia por%ue sudensidad de potencia es la mitad de lo %ue es en elpunto de la má(ima dirección'

#i está en :atts* la media potencia será Pmá(;<*

#i está en Folts* la media potencia será el Frms.9"G9GHFmá(/#i está en d>* la media potencia se o&tienerestando d> al 1alor má(imo en d>?s"




Anco de -az

En el siuientee6emplo se puedeo&ser1ar* %ue lamá(ima radiaciónestá en 89d>* sise disminuye lamitad de lapotencia* esdecir* @d>*llearemos a Gd>y es 6ustamenteaí donde de&emedirse el az*%ue para estee6emplo es deapro(imadamente 9J




Anco de -az

E(iste una relación in1ersamenteproporcional entre el anco de

az y la anancia de unaantena* puesto %ue losincrementos de la anancia

reducen el ánulo de dico az*es decir* a mayor anancia@

menor anco de az"




A2C-O DE -AKEn los e6ercicios del patrón




Anco de >anda .>:/

#e defne como el

rano de 5recuencias so&re el cual

la operación de la antena esLsatis5actoriaM* es decir*

tra&a6a sin p!rdidas considera&les"




Anco de >anda .>:/

El >: se mideentre los puntosde media potencia*y tiene una

estreca relacióncon la impedanciade entrada de laantena"

#e utiliza unaráfca de >odepara es%uematizarel >:"




>:* punto N

Otro parámetro %ue se relaciona con el anco de&anda de la antena* es el punto N* %ue es el punto%ue determina el anco de &anda más efciente parauna antena" Cada tipo de antena tiene un punto N

di5erente y se determina'

< = f >?'TE

Ancho de banda

,a 5recuencia de corte es a%uella para la cual5ue dise$ada la antena y es 6ustamente la5recuencia %ue puede radiar con mayorefciencia y sin alterar sus principalescaracterísticas"




Anco de >anda .>:/

,as antenas tam&i!n suelen clasifcarse como' Antenas de &anda estreca .un solo canal decomunicación/ y

Antenas de &anda anca .cu&re 1arios canales eincluso &andas de 5recuencia/

Pero se tiene menor anancia de una antena de&anda anca comparada con una de &anda estreca"

Una opción para incrementar el anco de &anda deuna antena es aumentar la superfcie .o cali&re/ de

los conductores %ue la 5orman"




Anco de >anda .>:/

#i es necesario utilizar la mismaantena para di5erentes 5recuencias*se suelen utilizar arrelos conreactancias inducti1as y capaciti1as*llamados LtrampasM %ue sen la

5recuencia* se comportarán comocircuitos cerrados o a&iertos"

,as trampas se colocan una en cadalado del dipolo y son circuitossintonizados dise$ados para ser

resonantes en las 5recuencias %ue




A2C-O DE >A2DA.>: 7 >A2D :IDT-/E6emplos y e6ercicios >ode




Resistencia deRadiación

Es la resistencia de la antena al paso de lacorriente alterna %ue la alimenta" Una parte de lapotencia %ue se suministra a la antena secon1ierte en calor y se disipa en resistenciase5ecti1as .Re/ y la otra parte se irradia a tra1!s

de la resistencia de radiación .Rr/* %ue tam&i!nse defne como a%uella resistencia %ue* si sereemplazara por la antena* disiparía e(actamentela misma potencia y es iual'

Rr 7 Prad ; i <

Donde' Rr 7 'esistencia de radiación (Ω

Prad 7 @otencia irradia por la antena (: i 7 corriente en el punto de alimentación de antena .A/




"""Resistencia de Radiación

En los sistemas de comunicaciones que mane$anredundancia, se conectan Caras +antasma.Dummy ,oad/ en los transmisores de reserva.

Estos dispositivos tienen una resistencia i"ual a laresistencia de radiación de la antena y su función esacoplar al transmisor para que no da&e su etapa desalida mientras est encendido. Adem-s la >ar"a

Bantasma debe disipar al menos la misma potenciaque disiparía la antena si estuviera conectada (peropor se"uridad se compran para el doble de potenciay debe traba$ar en el mismo ran"o de frecuencias.




"""Resistencia de Radiación

TransmisorTransmisor

de reser1ade reser1a

TransmisorTransmisorPrincipalPrincipal

C)C)

Característas de D, '

'esistencia = 'rad de la Antena

@otencia = Cisipar preferentemente el doble dela potencia de salida

Brecuencia = Traba$ar en el ran"o de la antena




CAR4A# +A2TA#)A.DU)) ,OAD/E6emplos comerciales




Impedancia de entrada

El espacio pe%ue$o entre los conductores %ue 5ormanla antena se llama terminal de entrada de la antena opunto de alimentación" El punto de alimentaciónrepresenta una cara de C"A" para la línea detransmisión* llamada impedancia de entrada de la

antena"

Es necesario %ue la impedancia de salida deltransmisor* la impedancia de la línea de transmisión yla impedancia de entrada de la antena #EA2

I4UA,E#* para %ue se transfera la má(ima potencia ala antena y no se eneren ondas estacionarias en lalínea"





Un medidor de onda estacionarias .#:R/ mide los 1olta6es reQe6ados y o5rece una medidarelati1a de %ue tan &ien están acopladas las impedancias desde la antena asta el transmisor"

Cuando las impedancias noson iuales* una parte de laenería será reQe6ada desdela antena asta el transmisor*lo %ue enera ondasestacionarias en la línea*produciendo %ue los 1olta6esy las corrientes no sean

uni5ormes y se suscitan1arios pro&lemas"





Un acoplamiento per5ecto %uedaríaindicado en este medidor como 8'8* sinem&aro son acepta&les 1alores %uelleuen incluso asta <'8* pero mayores a!ste e(istirán pro&lemas'

en el acoplamiento de las impedanciasel rano de 5recuencias %ue se estáutilizando

o en aln punto 5ísico del sistema"

Una antena -ertz* alimentada por el centro*tiene una impedancia de entrada* %ue esiual a su resistencia de radiación* de

G"<Ω .GΩ apro("/




Efciencia de Radiación.

η

/Es la relación entre la potencia irradiada porla antena y la potencia total de entrada*e(presada en porcenta6e'

η 7 Pr ( 899S 7 Pr ( 899S

PT Pr Pd

Donde' η 7 Efciencia de la antena .S/Prad 7 Potencia radiada .:/

Pd 7 Potencia disipada .:/

PT 7 Potencia total en entrada .:/




Parte de la potencia de entrada se disipaen la resistencia e5ecti1a Re .resistenciadel suelo* diel!ctricos imper5ectos*corrientes parásitas* etc" / y el resto seirradia .resistencia de radiación Rr/ y laefciencia tam&i!n puede ser e(presadaen 5unción de ellas'

η 7 Rr ( 899S Rr Re

"""Efciencia de Radiación




,a anancia directi1a es la relación de ladensidad de potencia irradiada en una direccióndensidad de potencia irradiada en una direcciónparticularparticular entre la densidad de potencia en elmismo punto por una antena de re5erencia.isotrópica/* am&as con la misma potencia dealimentación" ,a má(ima anancia directi1a seconoce como Directi1idad'

D 7 P

Pre5

Directi1idad .D/

D 7 Directi1idad .sinunidades/

P 7 Densidad de potenciaen la antena eleida .:;m</

P re5 7 Densidad de potenciaen la antena isotrópica .:;m</




4anancia de Potencia .Ap/

Es lo mismo %ue la anancia directi1anicamente %ue se considera laefciencia .η/ de la antena" #e supone

%ue la antena dada y la de re5erenciase alimentan con la misma potencia*pero la de re5erencia no tienep!rdidas'

Ap 7 D η

Ap .d>i/ 7 89 lo D η = 89 lo P η

P re5




Directi1idad 4anancia dePotencia

#i la antena dada no tiene p!rdidas* entoncesirradia el 899S de la potencia de entrada .η

7878/ ysu directi1idad será iual a su anancia dedirecti1idad será iual a su anancia depotenciapotencia"

Una antena no amplifcano amplifca la potencia* tan sólo la

concentra acia una determinada direcciónconcentra acia una determinada dirección y lospuntos en esta dirección o&tienen una ananciaaparente en relación con una antena isotrópica"

Como una antena es un dispositi1o recíproco* suanancia es iual de transmisión %ue de recepción"

#e mide simplemente en d>* o d>i si se re5erencióa una antena isotrópica o d>d si se re5erenció a undipolo -ertz"




PIRE' PPotencia IIsotrópica RRadiadaEE5ecti1a

El PIRE *tam&i!n conocido como EIRP* por sussilas en inl!s' EDective Isotropic Radiated Poer*se defne como la potencia e%ui1alente detransmisión y se e(presa como'

ó

ó

Donde'PT 7 Potencia total en la entrada de la antenaAt 7 4anancia de la antena TRA2#)I#ORA

PIRE.:atts/7 PT .:atts/ H At .#;U/

PIRE.d>:/7PT .d>:/ At .d>

PIRE.d>m/7PT .d>m/ At .d>/

PIRE.d>:/789 lo PIRE.:atts/

IRE.d>m/7 89 lo PIRE.:atts/

9"998




""" PIRE

El PIRE es la potencia e%ui1alente %uetendría %ue irradiar una antenaisotrópica para tener la misma densidad

de potencia* en la dirección eleida y enun determinado punto* respecto a unaantena dada"

E6emplo' #i una antena T(* tiene unaanancia de < .d>/ su densidad depotencia sería del do&le comparado conuna antena isotrópica con la mismapotencia de entrada"




,as OE) pro1enientes de la antena T(*cuando inciden en el área de captura de la

antena receptora* inducen corrientes y

1olta6es de R+ %ue producirán unapotencia en las terminales de salida de laantena R(* !sta es la

Potencia Capturada .real/* %ue se puede entrear a una cara* seaesta cara el ca&le %ue &a6a al receptor* elmismo receptor o un circuito de entrada"

Potencia Capturada




,a Potencia Capturada y otros 1alores deinter!s so&re las p!rdidas* anancias y ni1eles

de se$al a tra1!s de un sistema detelecomunicaciones* se resuel1e a tra1!s de un

análisis llamado cálculo de enlace"

Este consiste en una suma ale&raica de las

p!rdidas y anancias del sistema utilizando elsistema loarítmico* es decir* en d>?s tomandocomo re5erencia los ni1eles de potencia de la

se$al"

Cálculo de Enlace



C3,CU,O DE E2,ACEE6emplos

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