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TIPOS DE ANTENAS Y SUS CARACTERISTICAS.

Cintya Elizabeth Quezada Solano e-mail: cintya_77_67@hotmail.com

RESUMEN: En este artículo se describirá los

tipos más comunes de antenas, clasificados según su longitud eléctrica, el ancho de banda de frecuencias en el que operan y su inteligencia. Todos los tipos más comunes de antenas que emplea la industria de comunicaciones se basan en un dipolo básico y la mayor parte de ellos son alguna forma modificada de un dipolo de media longitud de onda. Las antenas se clasificaran en:

Antenas pequeñas y antenas resonantes

Antenas de banda ancha e independiente de la frecuencia.

Grandes antenas. Reflectores.

Agrupaciones de antenas.

PALABRAS CLAVE: Antenas Parabólicas,

Clasificación de antenas, Monopolo, Tipos de antenas, yagi.

1 INTRODUCCIÓN

La definición formal de una 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 y en este artículo se hace una descripción de los diferentes tipos de antenas clasificándolas de acuerdo a cada una de sus características como es ancho de banda, lóbulos de radiación, patrón de radiación, etc.

2 TIPOS DE ANTENAS

2.1 ANTENAS OMNIDIRECCIONALES

Las antenas que constan de un dipolo simple se

han utilizado desde los primeros días de las comunicaciones inalámbricas para irradiar y recibir de igual manera en todas las direcciones. Sin embargo, lo que parecía ser suficiente en entornos RF simples ya no es eficaz en los sistemas actuales. La dispersión incontrolada de la energía en una antena omnidireccional conduce a los usuarios que accedan al sistema con un pequeño porcentaje de la energía radiada, y al mismo tiempo tener que desafiar otros efectos perjudiciales para el medio ambiente como varias rutas de acceso o la interferencia cocanal, esto limita la reutilización de frecuencias y la capacidad de los usuarios.

Figura 1. Patrón de radiación de una antena

omnidireccional

2.1.1 EJEMPLOS DE ANTENAS OMNIDIRECCIONALES

MONOPOLO VERTICAL

Figura 2. Monopolo vertical

Es una antena constituida de un solo brazo

rectilíneo irradiante en posición vertical. Podemos ver una antena vertical con ganancias de

3 hasta 17dBi. -El uso en VHF es principalmente para las

aplicaciones de radio móvil en vehículos. -En Monopolos de ¼ de onda: la impedancia de la

antena es de 36 ohmios.

DIPOLO

Figura 3. Dipolo

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Todas las antenas de dipolo tienen un patrón de radiación generalizado. Primero el patrón de elevación muestra que una antena de dipolo es mejor utilizada para transmitir y recibir desde el lado amplio de la antena. Es sensible a cualquier movimiento fuera de la posición perfectamente vertical. Se puede mover alrededor de 45 grados de la verticalidad antes que el desempeño de la antena se degrade más de la mitad..

- Usada en frecuencias arriba de 2MHz - Ganancia baja: 2.2 dBi - Angulo de radiación ancho - En el espacio ideal, la impedancia del dipolo

simple es de 73 Ohm.

2.2 ANTENAS DIRECCIONALES

La ineficiencia de las antenas omnidireccionales pronto dio lugar a la utilización de antenas direccionales. Las antenas direccionales intentan controlar la dispersión de la energía por radiación de un sector de al menos 120° en un sistema de antenas sectorizadas, es decir de 360° de la celda se divide en tres sectores de 120° con cada sector tratado como una celda individual. Esto provee mayor alcance utilizando la misma cantidad de potencia de transmisión usada en una antena omnidireccional, la señal transmitida puede viajar más lejos en el sector, aumentar la eficiencia espectral y la capacidad del usuario. Desafortunadamente, la potencia radiada en otras direcciones distintas a la de usuarios previstos todavía se refleja como interferencia en otros usuarios.

Figura 4. Patrón de radiación de una antena sectorial.

2.2.1 EJEMPLOS DE ANTENAS DIRECCIONALES

YAGI

Figura 5. Construcción de una antena Yagi

Figura 6. Yagi

Figura 7. Patrón de Radiación en Elevación Yagi

Antena constituida por varios elementos paralelos y

coplanarios, directores, activos y reflectores. -Utilizada ampliamente en la recepción de señales

televisivas, comúnmente en frecuencias de 30Mhz y 3Ghz, (canal 2 al canal 6 de 50MHz a 86 MHz).

-Ganancia elevada: 8 -15dBi. -Para el servicio 802.11 pueden tener ganancias

entre 12 y 18dBi. Manejan una impedancia de 50 a 75 Ohms.

PARABÓLICA

Figura 8. Parabólica

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Figura 9. Patrón de Elevación de Plato Parabólico

Antena provista de un reflector metálico, de forma

parabólica, esférica o de bocina, que limita las radiaciones a un cierto espacio, concentrando la potencia de las ondas.

-Se utiliza especialmente para la transmisión y recepción vía satélite.

- Ganancia alta: 12 - 25 dBi - Directividad alta - Ángulo de radiación bajo

ANTENAS DE TELEFONÍA MÓVIL (ANTENA

DOWN TILT) La antena “down tilt” sirve como método de

enfoque de la radiación, con el cual se puede dirigir hacia abajo la radiación que fluye de la antena, con el objetivo de reducir o concentrar la radiación excesiva en el área de cobertura que está siendo abarcada por la misma, buscando optimizar el “handoff”, corrigiendo problemas de interferencia con celdas pequeñas por la consecuencia del aumento de capacidad de tráfico.

El método más simple de efectuar el “down tilt” es el “down tilt” mecánico, Esto es inclinar la antena hacia abajo, utilizando unos ejes de la antena que permiten este tipo de ajuste.

ANTENAS PANEL PLANO (FLAT PANEL): Las antenas de panel plano como su nombre lo

dice son un panel con forma cuadrada o rectangular. y están configuradas en un formato tipo patch. Las antenas tipo Flat Panel son muy direccionales ya que la mayoría de su potencia radiada es una sola dirección ya sea en el plano horizontal o vertical. Las antenas Flat Panel pueden ser fabricadas en diferentes valores de ganancia de acuerdo a su construcción. Esto puede proveer excelente directividad y considerable ganancia.

Figura 10. Patrón de Elevación Flat Panel de Alta Ganancia

LOG PERIÓDICA

Una antena de tipo logarítmica periódica es una antena cuyos parámetros de impedancia o de radiación son una función periódica del logaritmo de la frecuencia de operación. Con una construcción similar a la de la antena Yagui, solo que las diferencias de longitudes entre los elementos y sus separaciones siguen una variación logarítmica en vez de lineal.

La ventaja de la antena logarítmica sobre la Yagui es que aquélla no tiene un elemento excitado, sino que recibe alimentación en todos sus elementos. Con esto se consigue un ancho de banda mayor y una impedancia pareja dentro de todas las frecuencias de trabajo de esta antena.

Figura 11. Patrón de radiación de la antena Log periódica

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Figura 12. Antena Log periódica

2.3 ANTENAS BOCINA (HORN)

Figura 13. Antenas tipo bocina

- Son antenas comúnmente utilizadas a frecuencia de microondas

- Generalmente usadas como alimentadores de reflectores parabólicos

- Tienen alta ganancia, bajo VSWR, relativamente alto ancho de banda y fácil construcción y diseño.

2.4 ANTENA IMPRESA O ANTENA MICROSTRIP

- Se diseñan a partir de líneas de transmisión. La idea es que la estructura resuene y disipe energía en forma de radiación

- Se compone de un parche radiador sobre un sustrato dieléctrico y bajo éste un plano a tierra

Figura 14. Construcción de una antena Microstrip

Figura 15. Antena Microstrip Estas antenas pueden ser hechas para emular

cualquiera de los diferentes tipos de antenas antes mencionados. Las antenas microstrip ofrecen varios detalles que deben de ser considerados. Debido a que son manufacturadas con pistas en circuito impreso, pueden ser muy pequeñas y livianas. Esto tiene como costo no poder manejar mucha potencia como es el caso de otras antenas, además están hechas para rangos de frecuencia muy específicos. En muchos casos, esta limitación de frecuencia de operación puede ser benéfica para el desempeño del radio. Debido a sus características las antenas microstrip no son muy adecuadas para equipos de comunicación de banda amplia.

3 REFERENCIAS [1]Capitulo1; 22-04-2013; [En línea]. Disponible en: http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/15/8/Capitulo1.pdf

[2]Tipos de antenas; 22-04-2013; [En línea]. Disponible en: http://www.wni.mx/index.php?option=com_content&view=article&id

=62:antenassoporte&catid=31:general&Itemid=79

[3]Antena Log periódica; 22-04-2013; [En línea]. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Antena#Log_peri.C3.B3dica