antenas 2 capítulo 10 tomasi iisemestre 09

8/9/2019 Antenas 2 Capítulo 10 Tomasi IISemestre 09

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Carga de la AntenaCarga: técnica que se utiliza para aumentar la longitudeléctrica de una antena.

Cuando se carga una antena, su longitud física permaneceinalterada, aunque su longitud eléctrica efectiva aumenta.

• Bobinas de carga

Una bobina (inductor) es conectada en serie con unaantena dipolo, lo cual ace que aumente efectivamente lalongitud eléctrica de la misma.

!e le conoce como bobina de carga.

"a bobina anula # elimina la componente capacitiva de la

impedancia de entrada de la antena.

$ntena % circuito resonante % resistivo % absorbe &'' dela potencia incidente.

!e coloca en la parte inferior de la antena.

Antenas

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Antenas

Carga de la Antena

• Carga por el extremo superior

Conunto met*lico parecido a unarueda con ra#os

Colocado en el e+tremo superior de la

antena $umenta la capacitancia en paralelo

con el suelo educe la capacitancia general de la

antena $umento considerable de la

resistencia de radiaci-n # la eficiencia

de radiaci-n educe el voltae de la onda

estacionaria en la base de la antena o pr*ctico para aplicaciones m-viles

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Antenas

Conjunto de Antenas

Conunto o red de antenas % cuando secombinan dos o m*s elementos oantenas para formar una sola.

"os elementos son colocadosfísicamente de tal forma que suscampos interact/an # producen unadistribuci-n total de radiaci-n que es lasuma vectorial de los camposindividuales.

0betivo: aumentar la directividad #concentrar la potencia irradiada dentrode un *rea geogr*fica menor.

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Antenas

Conjunto de Antenas

1ipos de elementos:

• Excitados: se conectan en formadirecta a la "1 # reciben la potencia(e+citados por una fuente)

• Parásitos: no se conectan a la "1.eciben energía mediante inducci-nmutua con un elemento e+citado u otropar*sito.

2lemento par*sito m*s largo que elelemento e+citado se llama

reflector .

2lemento par*sito que es m*s corto que elelemento e+citado asociado se llamadirector .

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Antenas

Conjunto de Antenas

Red de Radiación lateral

2s el tipo m*s sencillo de redes de antenas.

Consiste de varios dipolos resonantes de igual tama3o(longitud # di*metro), en paralelo # colineales.

1odos los elementos se alimentan en fase desde la mismafuente.

4rradia en *ngulo recto respecto al plano del conunto #mu# poco en direcci-n del plano.

"as se3ales se irradian defasadas &5'6.

$l poner la "1 en zigzag se produce un corrimientoadicional de fase de &5'6.

7ebido a ello las corrientes en todos los elementos est*nenfasadas # las se3ales irradiadas est*n enfasadas enforma aditiva en un plano que forma angulo recto con elplano de la red.

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Antenas

Conjunto de Antenas

Red de Radiación longitudinal

8isma configuraci-n de los elementos que lared anterior, sin embargo la "1 no se

conecta en zigzag entre los elementos.

"os campos son aditivos # alineados con elplano del conunto.



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Antenas

Conjunto de Antenas

Red de Radiación longitudinal

Conjunto no resonante: la antena rómbica

9unciona en forma satisfactoria con unanco de banda relativamente grande. 4dealpara 9 (; a ;' 8z).

9ormada por < elementos no resonantes,cada uno de varias longitudes de onda delargo.

!e termina en un resistor si se desea teneroperaci-n unidireccional.

1iene => de eficiencia m*+ima.



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Antenas

Antenas de Uso Especial

Dipolo Doblado

$ntena /nica formada por doselementos.

Cada elemento tiene media longitud deonda de largo. Como pasa corriente

por las esquinas, a# una longitud deonda de corriente en la antena.

a!or anc"o de banda#$e puede aumentar "aciendo ma!or eldiámetro de los elementos dipolo grueso

o gordo#

$in embargo% &ar'an tambi(n lascaracter'sticas de impedancia#


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Antenas


Dipolo Doblado

Un elemento se alimenta en formadirecta, mientras que el otro tieneacoplamiento inductivo en lose+tremos.

"a corriente es la mitad de la de undipolo b*sico # la impedancia es <veces ma#or (< ? >@)

4mpedancia de entrada A impedanciade media onda multiplicada por lacantidad de alambres doblados,elevada al cuadrado.


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Antenas


Antenas )agi * Uda

Es muy usada. En

ocasiones con dipolo

doblado.

Suele llamársele Yai

solamen!e.

"on#un!o lineal

$ormado por un

dipolo %elemen!oe&ci!ado' y dos o

más elemen!os

parási!os( un

re$lec!or y uno o más

direc!ores.

)e$lec!or * barra de

aluminio+ 5, más laro

-ue el dipolo. El direc!or

5, más cor!o -ue el

dipolo.

Se puede aumen!ar el

anco de banda usando

un dipolo doblado o

/arios con dimensiones

dis!in!as.

Se usa para y

por su ran anco

de banda. En /a de

54 a 216 .



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Antenas


Antena de +orni,uete

!e forma colocando dos dipolos en*ngulo recto entre sí, defasados B'6.

adiaci-n casi omnidireccional.

anancias de &' o m*s dDEs.

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Antenas


Antena log*periódica

Fentaa principal: independencia de la resistenciade radiaci-n # de la distribuci-n de la radiaci-n conrelaci-n a la frecuencia.

"a estructura física es repetitiva, lo cual causa

comportamiento repetitivo de sus característicaseléctricas.

)elaciones de anco de banda 10(1 %$recuencia

má&ima en!re $recuencia mnima de operacin'.

or !ener !ipos dis!in!os+ es una clase de an!enas.

ueden ser unidireccionales o bidireccionales.

:anancia direc!i/a de ba#a a moderada.

Se puede alcanar al!as anancias usando arrelos de

an!enas.

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Antenas



Consiste en:

Farios dipolos de distinta longitud #distancia

$limentados de una sola fuente en ele+tremo peque3o

"1 est* en zigzag entre paresad#acentes

adiaci-n m*+ima ale*ndose dele+tremo peque3o

elaci-n constante entre laslongitudes

# distancias de los dipolos

2+tremos de los dipolos en línea recta,forman un *ngulo ;

7ise3o típico G A '.> # ; < 30=

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Antenas



Consiste en:

>mpedancia de en!rada /ara en $orma

repe!i!i/a en $uncin de la $recuencia

En $uncin del loari!mo de la $recuencia/ara en $orma peridica

?s mismo la pa!rn de radiacin+ anancia+

direc!i/idad y anco del a

Se usan en y

ara son de al!a anancia o al!o

rendimien!o

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Antenas


Antena de cuadro

2s una bobina de una vuelta de alambre.

8*s corto que una longitud de onda, conducecorriente de 9.

2s como si la espira estuviera formada por mucosdipolos polígono m*s que círculo.

7ipolos mu# cortos círculo apro+imado.

2n general, las espiras son circulares, sin embargosirve cualquier forma.

Hara frecuencias baas se acen con m*s de unaespira.

Holarizaci-n es lineal. 2spira vertical verticalmente, espira orizontal orizontalmente.

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Antenas


Antena de conjunto enfasado

!on arreglos de antenas queconectadas entre sí forman una solaantena.

2l anco de banda # la radiaci-n vancambiando de acuerdo a laintroducci-n de elementosadicionales.

2liminan la necesidad de elementos

giratorios.

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Antenas


Antena -elicoidal

Holarizaci-n circular.

Hara F9 o U9.

!e puede utilizar individual o en un arreglo o pila

de varios elementos.

2lemento e+citado: élice rígida. Con espirasespaciadas.

"ongitud: cantidad de vueltas por la distancia(paso) entre las vueltas.

!e monta en un plano de tierra, puede ser metal

macizo o malla met*lica.

8odos de propagaci-n: a+ial # normal.

7irectividad de @I # abertura de az de B'6.

anancia depende de: di*metro de la élice,cantidad de vueltas, paso entre vueltas #frecuencia de operaci-n.

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Antenas

$ntenas para U9 ('.; a ; z) #microondas (& a &'' z) deben ser mu#direccionales.

"a abertura del az disminu#e al aumentar laganancia de la antena.

$berturas de az a mitad de potencia delorden de &6 o menos.

az angosto % minimizaci-n de interferencias(fuentes e+ternas o antenas ad#acentes).

Hara transmisi-n en línea de vista con un az

angosto, se impone estabilidad mec*nica #desvanecimiento en el alineamiento.

"a energía electromagnética se irradia,proporcionalmente, por los l-bulos. Huedenser fuentes de interferencias.

De UHF y de Microondas

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Antenas

1oda la energía electromagnéticaemitida por una antena demicroondas no se irradia en ladirecci-n del lóbulo principal .

$lgo de ella, proporcionalmentese irradia por los lóbuloslaterales, que pueden serfuentes de interferencia acia odesde otras tra#ectorias de se3alde microondas.



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Antenas

Antena de Reflector Parabólico

Hroporcionan ganancias # directividadese+tremadamente altas.

Usadas en sistemas de comunicaciones porradio # satélite.

Consiste de dos partes principales:

• Reflector parabólico (elementopasivo), reflea la energía que le llegadel mecanismo de alimentaci-n • ecanismo de alimentación (elemento activo % dipolo o conunto de

dipolos)



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Antenas


Reflectores Parabólicos

Componente m*s fundamental de una antenaparab-lica.

1ambién llamadas, debido a su forma, plato parab-lico

o simplemente plato.

Har*bola: curva en el plano que se describe como # Aa+J.

Es el lugar geom(trico de un punto ,ue se mue&een forma tal ,ue su distancia a otro punto .foco/%

sumada a su distancia a una recta .directri0/ es

una longitud constante#



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Antenas



"a relaci-n de la distancia focal al di*metro dela boca de la par*bola (9?KLM) se llamarelación de abertura o abertura de la

parábola#

Una antena parab-lica consiste:

&. 2n un reflector paraboloideiluminado por energía de microondas.

@. 4rradiada por un sistemaalimentador ubicado en el foco.



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Antenas



!i la energía electromagnética se irradia delfoco acia el reflector parab-lico, todas lasondas irradiadas recorrerán la mismadistancia cuando lleguen a la directri0#

"a radiaci-n se concentra a lo largo o en lamisma direcci-n que el ee ?N # se anula enotras direcciones.

!e cumple el principio de reciprocidad enlas antenas parabólicas#



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Antenas



2l plato puede ser una superficie metálicamaci0a (reflea o recibe las se3ales coneficiencia) o malla (se comporta como la

anterior si el espaciamiento es '.&O).

Fentaas de la antena de malla:

@ Hesa menos,@ !on m*s f*ciles de austar,@ !e afectan menos por el viento #,@ 2n general, es una estructura

muco m*s estable.



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Antenas


Abertura del "a0 de una antena parabólica

"a abertura de az de P; dD para una antenaparab-lica en grados es:

Q A (>'RO)K 7

- Q A (>'Rc)K (fR7)

7onde:

S A abertura del az entre puntos de mitad de potencia

(grados)O A longitud de onda (metros)c A velocidad de la luz7 A di*metro de la boca de la antena (metros)f A frecuencia (ertz)



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Antenas


Eficiencia de la antena parabólica .1/

@"a reflectancia de la superficie del plato no es perfecta,una pe,ue2a parte de la se2al es absorbida#

@"a energía cercana a las orillas del plato no se reflea,sino m*s bien se refracta en torno a la orilla, conocido

como fuga o derrame#

@7ebido a ello s-lo se reflea en el paraboloide del 34 al536 de la energ'a que emite el mecanismo dealimentaci-n.

@$dem*s, el alimentador no es una fuente puntual Tocupa un *rea finita frente al reflector # obstru#e un *rea

peque3a en el centro del plato. 9orma una zona desombra frente a la antena.

"a eficiencia normal de una antena parab-lica es de A'.II. !-lo el II de la energía irradiada se propaga.



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7anancia de potencia de una antena parabólica

8a ganancia de potencia de una antena parabólicaes in&ersamente proporcional a la longitud de ondaele&ada al cuadrado#

Hor lo que el *rea del plato es un factor importante en eldise3o de estas antenas.

8ientras ma#or el *rea, la relaci-n de *rea a longitud deonda es ma#or, # ma#or es la ganancia de potencia.

2n la recepci-n el *rea se llama de captura # siempre esmenor que el *rea real de la boca.



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ecanismos alimentadores

2s el que irradia la energíaelectromagnética, por lo cual se le llamaantena primaria.

!u funci-n: irradiar la energ'a "acia elreflector .

Un mecanismo ideal de alimentaci-ndeber* dirigir toda su energía acia elreflector parab-lico, sin tener efecto desombra.



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ecanismos alimentadores Alimentación Central

"a antena primaria se coloca en el foco.

"a energía irradiada acia el reflector se reflea

acia fuera, en forma de un az concentrado.

$unque el reflector esférico adicionalcontribu#e a concentrar m*s energía en ladirecci-n deseada, también tiene la tendenciade bloquear algunas de las refle+ionesiniciales.

"a ventaa que logra se anula debido a supropio efecto de sombra.

!u eficiencia general s-lo es un poco meorque cuando no se agrega el reflector esférico.


E&perimen!o en E&plora


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ecanismos alimentadores Alimentación por bocina

Conocida también como alimentación porcuerno.

"a antena primaria no es un dipolo, sino unaantena peque3a c-nica o de embudo.

"a bocina es una guía de onda que fue abocadam*s en el e+tremo, que se coloca en el foco.

4rradia una distribuci-n algo direccional, acia elreflector parab-lico.

Un campo electromagnético que se propaga llegaa la boca del cuerno, contin/a propag*ndose enla misma direcci-n, pero el frente de onda seace esférico.



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ecanismos alimentadores Alimentación de Cassegrain

"a fuente de radiaci-n primaria est* enKo ustoatr*s de una peque3a abertura en el vértice delparaboloide, # no en el foco.

"a antena primaria se apunta acia un peque3oreflector secundario que est* entre el vértice # elfoco.

"os ra#os emitidos se reflean en el subreflector eiluminan el reflector parab-lico principal, como sise ubieran originado en el foco.

!e utiliza para recibir se3ales e+tremadamentedébiles, o cuando se requieren "1 o tramos deguías de ondas e+tremadamente largos. 2n estoscasos se colocan preamplificadores tan cerca dela antena como sea posible.



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ecanismos alimentadores Alimentación 9ffset

Antena parabólica OFFSET

2l foco est* descentrado, situ*ndose en un brazopor debao del reflector, con lo cual no pro#ectasombra sobre el mismo.

7ebido a esto, el rendimiento es algo ma#or queen la antena de 9oco Hrimario, llegando a ser deun >' o algo m*s, siendo su tama3o menor( no e+cede de B' cm. de di*metro ).

0bservando la figura, vemos que las ondas quellegan a la antena de 9oco Hrimario, se reflean #se dirigen al 9oco, pero bastante de ellas sepierden. Hor el contrario, la gran ma#oría de lasondas que inciden sobre la antena de offset, sonrefleadas # recogidas por el 9oco.



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