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AntenasSistemas de TelecomunicacionesEL55ALaboratorio de TelecomunicacionesUniversidad de ChileFacultad de Ciencias Fsica y MatemticasDepartamento de Ingeniera Elctrica

Espectro Electro-MagnticoAntenas -Sistemas de Telecomunicaciones EL55AEl espectro electromagntico o espectro de frecuencia. Esta definido por las distinas frecuencias de propagacin.

Bandas de FrecuenciaAntenas -Sistemas de Telecomunicaciones EL55A

Bandas de MicroondasAntenas -Sistemas de Telecomunicaciones EL55A

Qu es una antena?Una antena es el elemento final en toda telecomunicacin de radiofrecuencia. Se puede utilizar tanto para emitir como para recibir aunque. Podemos definir la antena receptora como el elemento que convierte energa electromagntica en energa elctrica. Una antena receptora se puede representar mediante un generador con una impedancia interna

Una antena se define como aquella parte de un sistema transmisor o receptor diseada especficamente para radiar o recibir ondas electromagnticas. Antenas -Sistemas de Telecomunicaciones EL55A

Resea HistoricaLos primeros sistemas de comunicacin elctricos fueron la telegrafa, introducida en 1844, seguida por la telefona, en el ao 1878. Las teora de las antenas surge a partir de los desarrollos matemticos de James C. Maxwell, en 1854, corroborados por los experimentos de Heinrich R. Hertz, en 1887, y los primeros sistemas de radiocomunicaciones de Guglielmo Marconi en 1897.La primera comunicacin transocenica tuvo lugar en 1901, desde Cornualles a Terranova. En 1907 ya existan servicios comerciales de comunicaciones.Desde la invencin de Marconi, hasta los aos 40, la tecnologa de las antenas se centr en elementos radiantes de hilo, a frecuencias hasta UHF. Inicialmente se utilizaban frecuencias de transmisin entre 50 y 100 kHz, por lo que las antenas eran pequeas comparadas con la longitud de onda. Tras el descubrimiento del trodo por De Forest, se puedo empezar a trabajar a frecuencias entre 100 kHz y algunos MHz, con tamaos de antenas comparables a la longitud de onda.A partir de la Segunda Guerra Mundial se desarrollaron nuevos elementos radiantes (como guiaondas, bocinas, reflectores, etc). Una contribucin muy importante fue el desarrollo de los generadores de microondas (como el magnetrn y el klystron) a frecuencias superiores a 1 GHz. En las dcadas de 1960 a 1980 los avances en arquitectura y tecnologa de computadores tuvieron un gran impacto en el desarrollo de la moderna teora de antenas. Se espera un mayor avance a partir del ao 2000. Los mtodos numricos se desarrollaron a partir de 1960 y permitieron el anlisis de estructuras inabordables por mtodos analticos. Se desarrollaron mtodos asintticos de baja frecuencia (mtodo de los momentos, diferencias finitas) y de alta frecuencia (teora geomtrica de la difraccin GTD, teora fsica de la difraccin PTD). En el pasado las antenas eran una parte secundaria en el diseo de un sistema, en la actualidad juegan un papel crtico. Asimismo en la primera mitad del siglo XX se utilizaban mtodos de prueba y error, mientras que en la actualidad se consigue pasar del diseo terico al prototipo final sin necesidad de pruebas intermedias.Antenas -Sistemas de Telecomunicaciones EL55A

Caractersticas de una antena.Existen un conjunto de parmetros que definen una antena entre ellos tenemos:

Densidad de Potencia radiada, Ganancia, Directividad, Relacin Delante/Atrs (D/A), Frecuencia o banda de trabajo, Impedancia, Carga al viento.

DENSIDAD DE POTENCIA RADIADA: Se define como la potencia por unidad de superficie en una determinada direccin. Las unidades son watios por metro cuadrado. Se puede calcular a partir de los valores eficaces de los campos como

GANANCIA: La ganancia de una antena es la relacin entre la tensin mxima captada por la antena y la tensin mxima captada por un dipolo.

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Caractersticas de una antena.DIRECTIVIDAD: La Directividad de una antena se define como la relacin entre la densidad de potencia radiada en una direccin, a una distancia, y la densidad de potencia que radiara a la misma distancia una antena isotrpica,, a igualdad de potencia total radiada. Es la capacidad que tiene una antena para recibir seales solo en ciertas direcciones y sentidos determinados. La directividad es una caracterstica que nos indica el ngulo en que una antena puede recibir. El ngulo de apertura nos indica los puntos en los que la ganancia de la antena disminuye en 3 dB respecto al valor mximo ver fig. En este ngulo la seal captada por la antena es adecuada. Cada parte en el diagrama de radiacin se denomina "lbulo". Antenas -Sistemas de Telecomunicaciones EL55ANOTA:Si no se especfica la direccin angular, se sobreentiende que la Directividad se refiere a la direccin de mxima radiacin

Caractersticas de una antena.DIAGRAMA DE RADIACINDiagrama de radiacin de una antena se define como la representacin grfica de las caractersticas de radiacin en funcin de la direccin angular. IsotrpicoOmnidireccionalDirectivo (Tipo Pincel)Antenas -Sistemas de Telecomunicaciones EL55A

Caractersticas de una antena.POLARIZACINLa polarizacin de una antena es la polarizacin de la onda radiada por dicha antena en una direccin dada

RELACIN DELANTE/ATRS (D/A): Por definicin , es la relacin, expresada en [dB] entre la ganancia mxima del lbulo principal de la antena y la ganancia mxima de cualquier lbulo comprendido entre 90 y 270 respecto al lbulo principal. Sin embargo, los fabricantes suelen suministrar el dato respecto a 180 (por detrs) del lbulo principal.

FRECUENCIA O BANDA DE TRABAJO:El margen de frecuencias sobre el que una antena puede trabajar se denomina "ancho de banda pasante" o banda de trabajo. Las antenas podemos clasificarlas en banda estrecha (un solo canal) o banda ancha (para cubrir una gama de frecuencias UHF o todas las bandas de TV). Como regla general, la ganancia de una antena de banda ancha es inferior en algunos de a la de una de banda estrecha.

IMPEDANCIA: La impedancia de una antena se define como la relacin entre la tensin y la corriente en sus terminales de entrada. Dicha impedancia es en general compleja. La parte real se denomina resistencia de antena y la parte imaginaria, reactancia de antena. (ASOCIAR EFICIENCIA)


Caractersticas de una antena.ADAPTACIN:Se define el coeficiente de adaptacin como la relacin entre la potencia recibida y la potencia que se recibira en el caso de mxima transferencia de potencia. Toma valores entre 0 y 1.

CARGA AL VIENTO: Es el efecto que tiene el viento sobre la antena. El fabricante la suele dar para 120 Km/h y dicha carga se suele calcular en Newton (N).

REA Y LONGITUD EFECTIVASEl rea efectiva se define como la relacin entre la potencia recibida y la densidad depotencia incidente en una antena.

La antena debe estar adaptada a la carga, de forma que la potencia transferidasea la mxima. La onda recibida debe estar adaptada en polarizacin a la antena.La longitud efectiva de una antena linealmente polarizada se define como la relacinentre la tensin inducida en una antena en circuito abierto y el campo incidente en lamisma.


Antenas Yaguis, Monopolo y Dipolo.Antenas -Sistemas de Telecomunicaciones EL55A

Bocinas y Antenas PlanasAntenas -Sistemas de Telecomunicaciones EL55A

Antenas ParablicasLos tipos de antenas parablicas ms importantes que nos encontramos en instalaciones de recepcin de televisin son:

Foco primario. OFFSET. Cassegrain. Antena plana.


Tipos de Antenas ParablicasA) ANTENA PARABLICA DE FOCO PRIMARIOLa superficie de la antena es un paraboloide de revolucin, y el fabricante la calcula y fabrica para tener un rendimiento alto, el mayor posible. Su forma aparece en la fig.Todas las ondas que inciden paralelamente al eje principal se reflejan y van a parar al foco. El foco esta centrado en el paraboloide. Este tipo de antena tiene un rendimiento mximo del 60%. Suelen ser de tamao grande, ( 1.5m de dimetro).Antenas -Sistemas de Telecomunicaciones EL55A

Tipos de Antenas ParablicasB) ANTENA PARABLICA OFFSET Se obtiene recortando de grandes antenas parablicas de forma esfrica, segn se muestra en la fig. estas antenas tienen el Foco desplazado hacia abajo, de tal forma que queda fuera de la superficie de la antena. El rendimiento llega a ser de un 70% o algo ms. Las ondas que llegan a la antena, se reflejan, algunas se dirigen al foco, y el resto se pierde.Antenas -Sistemas de Telecomunicaciones EL55A

Tipos de Antenas ParablicasC) ANTENA PARABLICA CASSEGRAINEs similar a la de foco primario, tiene dos reflectores; el mayor apunta al lugar de recepcin, y las ondas al chocar, se reflejan y van al foco donde esta el reflector menor; al chocar las ondas van al foco ultimo, donde estar colocado el detector.Antenas -Sistemas de Telecomunicaciones EL55A

Tipos de Antenas ParablicasD) ANTENAS PLANASEste tipo de antena no requiere un apuntamiento al satlite tan preciso como las estudiadas anteriormente aunque lgicamente hay que orientarlas hacia el satlite determinado. Se utilizan para satlites de alta potencia como el HISPASAT.Antenas -Sistemas de Telecomunicaciones EL55A

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