Teoria basica sobre antenas de radio difusion

Consulta sobre Teoría de las Antenas de Radio Difusión

1. Qué es una antena, cuáles son sus principales parámetros?

Una antena es un dispositivo diseñado con el objetivo de emitir o recibir ondas electromagnéticas hacia el espacio libre. Una antena transmisora transforma voltajes en ondas electromagnéticas, y una receptora realiza la función inversa. En el caso que las antenas estén conectadas por medio de ondas guiadas, esta función de transformación se realiza en el propio emisor o receptor.

Parámetros:

Parámetros de una antena

Las antenas se caracterizan eléctricamente por una serie de parámetros, estando los más habituales descritos a continuación:

Diagrama de radiación (Patrón de radiación)

Es la representación gráfica de las características de radiación de una antena. Es habitual representar el módulo del campo eléctrico o la densidad de potencia radiada, aunque también se pueden encontrar diagramas de polarización o de fase.

Diagrama de radiación

Ancho de banda

Es el margen de frecuencias en el cual los parámetros de la antena cumplen unas determinadas características. Se puede definir un ancho de banda de impedancia, de polarización, de ganancia o de otros parámetros.

Directividad

Es la relación entre la densidad de potencia radiada en la dirección de máxima radiación, a una cierta distancia r y la potencia total radiada dividida por el área de la esfera de radio r. La directividad se puede calcular a partir del diagrama de radiación. La ganancia de una antena es igual a la directividad multiplicada por la eficiencia.

Ganancia

Es la relación entre la densidad de potencia radiada en la dirección del máximo a una distancia r y la potencia total entregada a la antena dividida por el área de una esfera de radio r. La eficiencia de una antena es la relación entre la ganancia y la directividad. Dicha relación, coincide con la relación entre la potencia total radiada y la potencia entregada a la antena.

Impedancia de entrada

Es la impedancia de la antena en sus terminales. Es la relación entre la tensión y la corriente de entrada. Z=\frac {V} {I}. La impedancia es compleja. La parte real de la impedancia se denomina Resistencia de Antena y la parte imaginaria es la reactancia. La resistencia de antena es la suma de la resistencia de radiación y la resistencia de pérdidas. Las antenas se denominan resonantes cuando se anula su reactancia de entrada.

Anchura de haz

Es un parámetro de radiación, ligado al diagrama de radiación. Se puede definir el ancho de haz a -3dB, que es el intervalo angular en el que la densidad de potencia radiada es igual a la mitad de la máxima. También se puede definir el ancho de haz entre ceros, que es el intervalo angular del haz principal del diagrama de radiación, entre los dos ceros adyacentes al máximo.

Polarización

Las antenas crean campos electromagnéticos radiados. Se define la polarización electromagnética en una determinada dirección, como la figura geométrica que traza el extremo del vector campo eléctrico a una cierta distancia de la antena, al variar el tiempo. La polarización puede ser lineal, circular y elíptica. La polarización lineal puede tomar distintas orientaciones (horizontal, vertical, +45º, -45º). Las polarizaciones circular o elíptica pueden ser a derechas o izquierdas (dextrógiras o levógiras), según el sentido de giro del campo (observado alejándose desde la antena).

Se llama diagrama copolar al diagrama de radiación con la polarización deseada y diagrama contrapolar (crosspolar, en inglés) al diagrama de radiación con la polarización contraria.

Relación Delante/Atrás

Es la relación entre la potencia radiada en la dirección principal y la potencia radiada en la dirección opuesta. En inglés este parámetro se denomina Front to Back Ratio F/B.

2. Consulte al menos tres tipos de antenas, obtenga un dibujo de cada una

a. Antenas de hilo [editar]

Las antenas de hilo son antenas cuyos elementos radiantes son conductores de hilo que tienen una sección despreciable respecto a la longitud de onda de trabajo. Las dimensiones suelen ser como máximo de una longitud de onda. Se utilizan extensamente en las bandas de MF, HF, VHF y UHF. Se pueden encontrar agrupaciones de antenas de hilo. Ejemplos de antenas de hilo son:

* El monopolo vertical

* El dipolo y su evolución, la antena Yagi

* La antena espira

* La antena hélice

Las antenas de hilo se analizan a partir de las corrientes eléctricas de los conductores.

b. Antenas de apertura [editar]

Las antenas de apertura son aquellas que utilizan superficies o aperturas para direccionar el haz electromagnético de forma que concentran la emisión y recepción de su sistema radiante en una dirección, formando ángulos sólidos. La más conocida y utilizada es la antena parabólica, tanto en enlaces de radio terrestres como satélites. La ganancia de dichas antenas estará relacionada con la superficie de la parábola, a mayor tamaño mayor colimación del haz tendremos y por lo tanto mayor ganancia en una menor apertura angular. El elemento radiante es el alimentador, el cual puede iluminar en forma directa a la parábola o en forma indirecta mediante un subreflector, dependiendo del diseño de la misma. El alimentador está generalmente ubicado en el foco de la parábola. El alimentador, en sí mismo, también es una antena de apertura (se denominan antenas de bocina) que puede utilizarse sin reflector, cuando el objetivo es una cobertura más amplia (e.g. cuando se pretende cubrir la totalidad de la superficie de la tierra desde un satélite en órbita geoestacionaria).

c. Antenas helicoidales [editar]

La antena helicoidal es un tipo especial de antena que se usa principalmente en VHF y UHF. Un conductor describe una hélice, consiguiendo así una polarización circular.

También se puede decir que la antena helicoidal es una evolución del monopolo vertical, en la cual el monopolo vertical ha sido modificado para tomar la forma de un solenoide.

3. Cómo influye la geometría de la antena en la forma como emite señal?

Un círculo, un triángulo (en cuyo caso se la llama antena Delta), un cuadrado e incluso un octógono son las formas mas comunes de antenas, las antenas de geometría circular tienen una ganancia mayor que las de otras formas, ya que la ganancia de la antena es directamente proporcional al área delimitada. Sin embargo, las antenas circulares son difíciles de construir si el conductor no es rígido. Por esa razón, las antenas con geometría de cuadrados o triángulos son comunes. Dada su directividad, las antenas loop (en espiral) son inmunes al ruido. Su sensibilidad máxima se sitúa en el plano de la espira, mientras que la sensibilidad mínima se encuentra en el plano paralelo a la espira.

4. Calcule la longitud de la antena (lambda – longitud de onda) para una frecuencia de 88.9MHz

Ecuación: f / v = λ

88.9/ 3*108 m/s = 3374.57818

5. Por qué puedo usar antenas más cortas que la longitud de onda de la señal?

El tamaño de las antenas está relacionado con la longitud de onda de la señal de radiofrecuencia transmitida o recibida, debiendo ser, en general, un múltiplo o submúltiplo exacto de esta longitud de onda. Por eso, a medida que se van utilizando frecuencias mayores, las antenas disminuyen su tamaño.

6. Qué es un patrón de radiación?

Patrón de Radiación

En algunas circunstancias es necesaria la representación gráfica de la fase del campo eléctrico. Esta representación recibe el nombre de Diagrama de Fase o Patrón de Radiación.

Un patrón de radiación es un diagrama polar o gráfica que representa las intensidades de los campos o las densidades de potencia en varias posiciones angulares en relación con una antena. Si el patrón de radiación se traza en términos de la intensidad del campo eléctrico (E) o de la densidad de potencia (P), se llama patrón de radiación absoluto. Si se traza la intensidad del campo o la densidad de potencia en relación al valor en un punto de referencia, se llama patrón de radiación relativo.

7. Qué es una antena: omnidireccional, unidireccional?

Las antenas Omnidireccionales son buenas para cubrir áreas grandes, la cual la radiación trata de ser pareja para todos lados es decir cubre 360º

Las antenas Unidireccionales o Direccionales son las mejores en una conexión Punto-a-Punto, acoplamientos entre los edificios, o para los Clientes de una Antena Omnidireccional.

8. Obtenga el patrón de radiación para una antena cualquiera, explique el gráfico según su nivel de comprensión.

Patrón de Radiación para una Antena Omnidireccional Dipolo

Según lo entendido, el grafico representa la forma en que la antena hace la difusión de la señal que transmite. Por ejemplo una antena omnidireccional dipolo transmite la señal de la manera en que vemos en el grafico, en forma de globo ensanchado como podemos apreciar.

Extraido de la Wikipedia y enlaces de Google.



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