Conceptos Fundamentales Sobre Antenas1-1

I. CONCEPTOS FUNDAMENTALES 1.1 GENERALIDADES SOBRE ANTENAS 1.2 FUNDAMENTOS ELECTROMAGNETICOS DE LA RADIACION 1.3 PROPIEDADES DEL CAMPO DE RADIACIÓN 1.4 PARÁMETROS DE LA ANTENA EN TRANSMISIÓN 1.5 PARÁMETROS DE LA ANTENA EN RECEPCIÓN 1.6 LA ANTENA EN UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN

1.1 GENERALIDADES ANTENAS

SOBRE

1.1.1 Conceptos de radiación y antena 1.1.2 Nociones históricas y tendencias actuales 1.1.3 Tipos de antenas 1.1.4 Radiación como transformada lineal

1.1.1 Conceptos de radiación y antena Radiación es la generación de campo electromagnético en regiones alejadas Antena es aquella parte del sistema transmisor o receptor, diseñada específicamente para radiar o recibir ondas electromagnéticas La antena es un elemento de transición entre la zona de onda guiada y la zona de espacio libre, con ciertas características de direccionalidad (filtrado espacial)

Antena Transmisora Una ANTENA TRANSMISORA es un dispositivo que permite la transición de la energía electromagnética desde un transmisor hacia el espacio libre Espacio Libre

Línea o guía

Transmisor Antena

Antena Receptora Una ANTENA RECEPTORA realiza el proceso inverso, permitiendo la transición de la energía electromagnética desde el exterior hacia un receptor Espacio Libre

Línea o guía

Receptor Antena

Comunicación por Radio: Ventajas e Inconvenientes La combinación de una antena transmisora y una receptora permite el establecimiento de un RADIOENLACE VENTAJAS de un radioenlace frente a un enlace mediante línea de transmisión o fibra óptica: z z z

Permite enlaces “punto a multipunto” de forma muy sencilla No precisa tendido de líneas Los terminales pueden ser portátiles o móviles

INCONVENIENTES z

z z

La señal sufre una fuerte atenuación con la distancia y atenuaciones adicionales por la propagación en la atmósfera La antena transmisora “contamina” electromagnéticamente su entorno La antena receptora recoge ruido e interferencias presentes en su entorno, aparte de la señal deseada

Radiación de una antena Según las leyes de electromagnetismo (ecuaciones de Maxwell), una corriente eléctrica variable con el tiempo produce una onda electromagnética en el espacio que la rodea Al alejarse de la fuente, la onda es ESFERICA y se propaga hacia el infinito Es una onda NO HOMOGENEA, siendo la propagación de la energía más intensa en unas direcciones que en otras

Direccionalidad de las antenas transmisora y receptora

Tx

Rx T

R

1.1.2 Nociones históricas Los Comienzos Maxwell (1873) Hertz (1886) Marconi (1901) Teoría Experimento Aplicación Desarrollo de antenas de hilo hasta UHF WWII, Radar y Radiocomunicaciones: Antenas reflectoras y de bocina, Arrays de ranuras. Radioastronomía y Comunicaciones Vía Satélite: Desarrollo de reflectores y arrays. Comunicaciones móviles y personales: Tecnologías impresas.

1.1.2 Tendencias actuales Antenas reconfigurables para comunicaciones vía satélite. Miniaturización e integración de elementos radiantes. Tecnología impresa. Antena activa. Arrays adaptativos: procesamiento de las señales individuales de los elementos sensores.

1.1.3 Tipos de Antenas ANTENAS DE HILO. Los generadores provocan distribuciones de corriente que actúan como fuentes de radiación

ANTENAS DE APERTURA. La terminación o discontinuidad de una estructura guiada deja una superficie abierta sobre la que se produce una distribución de campo. Esta distribución produce radiación en todo el espacio por el principio de Huygens

ARRAYS. Un conjunto de elementos iguales produce un campo de radiación que es la combinación coherente de todos sus componentes ponderados por sus excitaciones. Las excitaciones vienen dadas por una red de distribución adecuada.

1.1.4 Radiación como transformada lineal Dipolos

Aperturas

Arrays 5

0.2

4

1

Excitación

z λ

Ea

0

x λ

i

0

3 2

-1

1

0.2 0

Diagrama (transformada)

I(z)

1

E(x)

1 Ai