Introducción a las antenas

Introducción a las antenas

1. ¿Qué son?

   • Una antena es un sistema conductor metálico capaz de radiar y recibir ondas. Son dispositivos que adaptan ondas guiadas, desde conductores o guías libres

2. La antena como adaptador

   • Se puede ver como un adaptador de impedancias de la guía al espacio libre, cumpliendo con el teorema de máxima transferencia de potencia

3. Campos en una antena genérica

   • * Calcular adecuadamente los tiempos
   • *Optimizar diseños

4. Radiador isotrópico

   • Es una antena puntual, que no se puede realizar en la práctica y que radia de igual manera en todas las direcciones

5. Impedancia de Entrada

   • *Es la razón entre el voltaje y la corriente en los terminales de la antena.
     • *Aquí se representan las perdidas propias del conductor y la resistencia a radiar de la antena.
       • *Representa el campo reactivo de la antena producido por el campo cercano.

6. Voltage Standig Wave Ratio (VSWR)

   • *Es la medida de desadaptación entre la impedancia del transmisor y la antena.
     • Para tener una buena transmisión de potencia entre el transmisor y la antena, es necesario que la impedancia del transmisor sea el conjugado complejo de la impedancia de la antena.
       • *A mayor VSWR, es peor la adaptación.
         • *VSWR = 1 Æ Adaptación perfecta.
           • Cuando no hay onda reflejada (| Γ|=0) hay una adaptación perfecta y VSWR=1.

7. Directividad y ganancia

   • Ambos parámetros vienen dados por cuánto concentra una antena su radiación hacia una dirección preferente.
     • *La ganancia se relaciona con la potencia de alimentación.
     • Ambas difieren en un factor de eficiencia : G = N * D
     • *La directividad se relaciona con la potencia de radiación.

8. Polarización

   • *Se le llama polarización de la antena a la polarización del campo eléctrico respecto a un plano de tierra dado.
   • *Ésta puede ser lineal, vertical o elíptica.
   • *CPL (Cross- Polarization Level) Es la medida de polarizaciones no deseadas.

9. Ancho de Banda

   • Es el rango de frecuencias a los cuales los parámetros de antena son similares a las que tendría si operara en la frecuencia central

10. Lóbulos

    • Son direcciones preferenciales de radiación.
      • *HPBW (Half Power Beamwidth) Es el ángulo al cual el lóbulo principal tiene la mitad de su potencia
      • *Front to Back: Es la relación entre el lóbulo principal y el lóbulo trasero.

11. Teorema de Reciprocidad

    • Permite medir de forma más sencilla los parámetros de las antenas
      • Todos los parámetros vistos son validos en recepción como en transmisión.
        • *Forma
        • *Ganancia
        • *Forma del patter
        • *Ancho de banda, precio, etc
        • *Según la aplicación habrá una antena con mejores características según las necesidades.

12. Antenas de cable

    • *Dipolo: Su uso principal es la radiodifusión
      • *Ganancia: 2dB,Bw : 10%, HPBW : 78°
      • *Directividad: 2.15 dB
    • *Monopolo: Usada en radiodifución
    • *Zin: 36.5 Ohm
      • *Ganancia: -2 a 3 dB, BW: 10%
      • *Directividd: 3.28 dB
    • *Loop: Usada en recepción
      • *Ganancia: -2 a 3 dB, BW: 10% (mejorable con núcleo de ferrita)

13. Hélice

    • *Normal: El diámetro de la vuelta es pequeño comparado con el largo de la onda,
      • *Radia en forma omnidireccional
    • *Axial: El diámetro de la vuelta es cmparable.
      • *Gran directividad ly aumenta con el número de vueltas y estpaelectricamente polarizado.
        • *Aplicaciones Satelitales

14. Reflectores

    • Son elementos usados para mejorar las características de radiación y ancho de banda.. *Superficies planas, parabólicas, hiperbólicas o lineales
      • *Ventajas: Livianas y ocupan poco volumen. Adaptables. Económicos. Fácil fabricación en serie. Polarización lineal y circular. Integrable a MICs. Distintas frecuencias.
      • *Desventajas: Ancho de banda bajo.. Baja potencia, ganancia, pureza de polarización. La radiación de los bordes pudiera afectar los parámetros de las antenas.

15. Técnicas de alimentación

    • *Por contacto: ^Alimentación por línea de microstrip ^Alimentación coaxial
    • *Sin Contacto: ^Alimentación por acoplamiento de apertura bajo CPL ^Alimentación por acoplamiento de proximidad

16. Simuladores

    • Antena microstrip: Se simula la magnitud y el vector de campos mágneticos y eleátricos, corrientes y parámetros de antenas VSWR, S, etc.
    • *Optimización de parámetros: antena microstrip, podemos ver su desempeño a distintas frecuencias y modos de alimentación.
    • *Distintas estructuras: Con un diseño apropiado se pueden simular una alta variedad de estructuras (bocinas,dipolos,filtros)