PARAMETROS ELÉCTRICOS DE LAS ANTENAS

PATRON DE RADIACION

Se considera como patrón de radiación de una antena: a la forma geométrica con que sus ondas electromagnéticas son radiadas en el espacio. El tipo de patrón de radiación que general las antenas, se debe esencialmente a la configuración fisico-geometrica de la misma.

Los patrones de radiación de las antenas son de diversas formas, entre los cuales destacan los siguientes:

• PATRÓN DE RADIACIÓN ISOTROPICO
  Corresponde aquel patrón, cuya radiacion se produce en todas las direcciones con igual intensidad. La antena que genera este tipo de radiacion se conoce como: antena isotropica, la cual es ideal, sin perdidas y con una ganancia igual a la unidad (0dB).
• PATRON DE RADIACION DIRECCIONAL
  Corresponde a aquel patron, cuya radiacion se produce con mayor intensidad en una determinada direccion. Las antenas que generan este tipo de radiacion se conocen como: antenas direccionales.
• PATRON DE RADIACION OMNIDIRECCIONAL
  Corresponde a aquel patron de radiacion no direccional en un plano dado, pero direccional en cualquier plano ortogonal al anterior.
  
  "Un patron de Radiación omnidireccional, es un tipo especial de patrón de radiación direccional"
  

• LÓBULO PRINCIPAL
  También conocido como lóbulo mayor: corresponde aquel donde H y E presentan la máxima intensidad de radiación.
• LÓBULOS SECUNDARIOS
  También conocidos como lóbulos menores: corresponden a aquellos donde presentan a H y E una porción, relativamente débil de intensidad de radiación, con respecto a los del lóbulo principal.

Ademas del patrón de Radiación y la polarización, existen otras características de las antenas que resultan igualmente importantes de considerar en su operación. Los parámetros tales como la Ganancia, directividad ,el área efectiva ,la impedancia, el ancho de banda, etc.

• DIRECTIVIDAD
  Según la IEEE: "Equivale a la relación entre la intensidad de radiación en una dirección dada desde la antena y la intensidad promedia radiada en todas las direcciones".
• GANANCIA
  La ganancia de una antena mide la eficiencia de la misma.Está estrechamente relacionada con la directividad.
• EFICIENCIA DE RADIACIÓN
  Es la relación que existe entre la potencia de radiación de la antena y la potencia neta a la entradade los terminales de la antena.
• EFICIENCIA TOTAL
  Para el caso de la eficiencia total de la antena se considera,ademas de las perdidas ohmicas, las perdidas por efectos de reflexión de la señal que incide en los terminales de la antena, cuando no existe un perfecto acople de impedancia entre la antena y la linea de transmisión que la interconecta con el equipo de radio.
• ANCHO DE BANDA
  Es el rango de frecuencias en el cual la antena mantiene sus características o especificaciones técnicas constantes. Todas las antenas , debido a su geometría finita, están limitadas a operar satisfactoriamente en una banda o margen de frecuencias.
  Asi como para todo dispositivo de radiocomunicaciones , la antena a medida que posea mayor ancho de banda podrá manejar mayor cantidad de información simultáneamente.
• POLARIZACION
  
  La polarización de una antena en una dirección dada equivale a la polarización de onda transmitida por la antena:es decir, es una indicación de la orientación del vector de campo eléctrico, respecto a la superficie de la tierra, radiado de la antena en un punto fijo del espacio al transcurrir el tiempo.

FUNDAMENTOS DE ANTENAS

Una antena es un dispositivo de transición o transductor entre una onda guiada y una onda en el espacio libre o viceversa.

Dicho de otra forma es un dispositivo que sirve de enlace o acoplamiento entre un circuito y el espacio.

• TRANSDUCTOR  > convierte un tipo de energía a otra.

La antena esta diseñada para radiar o recibir energía en la forma mas efectiva posible.

• ECUACIONES DE MAXWELL

James Clerk Maxwell publico la primera teoría unificada de la electricidad y el magnetismo, introduciendo, ademas, el concepto de la corriente de desplazamiento y predijo la existencia de las ondas electromagnéticas  (ondas de radio). Maxwell le dio expresión a las leyes del electromagnetismo mediante cuatro ecuaciones, cuyas formas mas generalizadas son las que corresponden a condiciones variables en el tiempo.

A continuación se relacionan las ecuaciones de Maxwell, en función del tiempo, tanto en forma diferencial como en el integral. La forma integral representa las leyes físicas que sirven de fundamento conceptual de teoría electromagnética, mientras que la forma diferencial se emplea en mas frecuencia en la resolución de problemas.

• DIPOLO ELEMENTAL

En términos muy generales, se puede considerar que un dipolo elemental es aquella estructura radiadora de señales electromagnéticas, conformada por dos elementos conductores lineales, alimentados con polaridad inversa entre si.

Dipolo de Hertz, tambien llamado dipolo elemental o dipolo infinitesimal, es aquel dipolo cuya longitud eléctrica es mucho menor que la longitud de onda de la señal a la cual esta operando: (I << lamda), en terminos practicos (I<lamda/50).

El dipolo de Hertz consiste en un trozo l de conductor muy delgado (d<<l),

El dipolo de Hertz consiste en un trozo l de conductor muy delgado (d<<l), con una corriente i senoidal de amplitud uniforme, y una carga puntual q en ambos extremos. Esta carga puntual en los extremos es la que da origen al nombre de dipolo (eléctrico).

Debido a su longitud infinitesimal: (I≪lamda), se puede considerar que para el caso de este dipolo la corriente es constante I0, en toda su longitud , y que corresponde a la corriente máxima de alimentación. Por lo tanto, se puede expresar la distribución de la corriente en el dipolo de hertz de la siguente manera:

Ie(z)=I0az

• DIPOLO CORTO

Las palabras "corto" o "pequeño" en la ingeniería de la antena siempre implica "en relación con una longitud de onda". Así lo absoluto tamaño del dipolo anterior no importa, sólo el tamaño del cable en relación con la longitud de onda de la frecuencia de la operación. Por lo general, un dipolo es corta si su longitud es menor que un décimo de una longitud de onda: lamda/50<I≤lamda/10.

La corriente ene los extremos, tanto superior como inferior: z =±I/2 del dipolo corto, es igual a cero y en sus terminales (z=0) la corriente de entrada es I0.