Antena de dipolos enfasados

3k     30k    300K   3M     30M    300M   3G    30G

3K    30K   300  3M   30  300M    3G     30G    300G

1G     2G     4G     8G    12.4   18    26.5    40

 2G    4G     8G    12.4    18    26.5   40     300G

Modelado Matemático

1.  Ecuaciones Maxwell en 1854
2.  Relaciona los fenómenos eléctricos y magnéticos

Hertz

Primeros experimentos con antenas en 1887

El vector de Poynting apunta en la dirección de propagación de la OEM

Campos de Radiación de una Antena

1. Regíón de Campo Próximo Reactivo (r):>
   • Es aquella regíón junto a la antena donde el campo reactivo predomina (campo complejo).
2.  Regíón de Campo Próximo Radiante (Zona de Fresnel):
   • Regíón intermedia entre la de Campo Reactivo y la de Campo Lejano. Predominan los campos de radiación pero la distribución angular es función de la distancia a la antena.
3. Regíón de Campo Lejano (Zona de Radiación, Zona de Fraunhofer):
   • La distribución angular del campo es independiente de la distancia r a la antena.
   • 
4. 

Plano Eléctrico y Magnético

Plano E: contiene el vector E en la dirección de máxima radiación

Plano H: contiene el vector H en la dirección de máxima radiación

Diagramas de Radiación

Diagramas Absolutos

Se representan los diagramas para una potencia y una distancia constante.

Diagramas Relativos

Normalizados respecto al máximo valor de la función representada.

Atendiendo al servicio que da la antena se clasifican en

1. Isotrópicos (cuasi-isotrópico)
2. 
   

   Direccionales

   Concentra la radiación fundamentalmente en un pequeño cono angular:

   • Pincel

     
     Haz cónico (p.E. Para comunicaciones punto a punto)
   • 
     Abanico (p.E. Antenas sectoriales de estaciones base de sist. Móviles)
   • 
     Haz contorneado, típicos para dar cobertura ajustada en servicios DBS
   • Haz conformado, típicos de radar de vigilancia (csc2)
   • 
     Multihaz (varios lóbulos principales)
3.  

   Omnidireccionales

   
   Direccionales en un plano e isotrópicos en el otro.
4.  
   

   Multidiagrama

   Varios diagramas simultáneos.
5.  Antenas de Haz Reconfigurable

La Cámara Anecoica

Una cámara anecóica es, por definición, aquel recinto que absorbe toda la energía

Ganancia directiva: D(θ, Φ)

 Se define como el cociente entre la intensidad de radiación de una antena en una dirección y la intensidad de radiación de un antena isotrópica que radiase la misma potencia total

Directividad: D0

Ganancia directiva en la dirección de máxima radiación.

Siempre mayor o igual que 1 (0 dBi).,   Expresada en dBi vale: 10 log D0

Ganancia: G0

Ganancia de Potencia en la dirección de máxima radiación.

Puede ser menor que 1               Expresada en dBi : 10 log G₀

Eficiencia

Es la relación entre la potencia radiada y la potencia entregada a la antena o relación entre ganancia y directividad

Polarización

Es la “figura que traza en función del tiempo, para una dirección fija, el extremo del vector del campo radiado y su sentido de giro

Tipos de Polarización

Polarización Lineal  -   Polarización Circular  -  Polarización elíptica

Componentes:  Copolar(La Deseada)  y Contrapolar(No Deseada)

Antena en Transmisión

Alimentada por una tensión V₀ o (corriente de entrada I₀).  
Se genera una distribución de corriente I(l), que está fijada por las Ecuaciones de Maxwell y sus condiciones de contorno.

I(l)

radia unos campos lejanos E, H que localmente  presentan propiedades de onda plana.

Antena en Recepción

Si sobre la misma antena incide una onda localmente plana (sobre el volumen que ocupa la antena), producida por otra antena transmisora alejada, con unos campos Ei y Hi.
Se inducen en los conductores unas corrientes Ii(l), responsables de un campo dispersado E_s que cumple las  condiciónes de contorno de Maxwell

Fórmula de Friis

Permite calcular las pérdidas de inserción de un radio enlace en función de parámetros de transmisión de ambas antenas asociados a las direcciones en que cada una de ellas ve a la otra

Factores de Pérdidas

Pérdidas por desacoplo de polarización – Pérdidas por desadaptación de impedancias – Pérdidas de propagación de espacio libre – Ganancias de Potencia.

Área Equivalente

La relación entre la potencia entregada a la carga y la densidad de potencia de la onda incidente

Sistema Radar

Biestatico y Monoestatico

Sección Recta Radar

Es el área de intercepción de potencia incidente que dispersada isotrópicamente en todas las direcciones del espacio produce sobre el receptor una densidad de potencia igual a la proveniente del blanco real

Temperatura de Ruido de Antena

Todos los cuerpos con una temperatura diferente de ºK desprenden radiación incoherente (ruido), la antena capta esa radiación de todos los cuerpos que la rodean, mejor conocida como la temperatura de brillo TB

Antenas para radioenlaces

Para conseguir haces directivos tipo pincel en las bandas de UHF y superiores, se utilizan habitualmente antenas de apertura: bocinas y reflectores, y arrays.

-El término apertura proviene de la óptica y se aplica a las antenas en que la radiación sale hacia el espacio exterior a través de una embocadura. El ejemplo que mejor se ajusta a la definición es el de las bocinas cónicas y piramidales-Para los reflectores también se puede definir una apertura plana en frente del mismo como la superficie proyectada del casquete reflector que contiene los rayos reflejados.

- Su radiación se puede analizar aplicando óptica geométrica y el principio de Huygens.

- Finalmente, los arrays se pueden considerar como estructuras lineales muestreadas, o bien como aperturas muestreadas (arrays planos). Como casos particulares de arrays se pueden estudiar las antenas Yagi y log-periódicas. Su radiación se estudia sumando los campos radiados por los distintos elementos

Bocinas:

Son estructuras muy bien adaptadas en banda ancha a la guía de entrada, que  consiguen haces directivos según el eje con ganancias medias (10-25 dBi).

Bocinas Rectangulares

Las bocinas piramidales son la prolongación natural de una guía rectangular de dimensiones a x b, siendo a la dimensión de la cara ancha. La apertura tiene un ancho A en el plano H y una altura B en el plano E.
- Se supone que en la guía de entrada se propaga el modo fundamental TE10

Conclusiones

Las bocinas piramidales permiten obtener diagramas directivos en ambos planos, controlando sus anchuras de haz de forma independiente
. -Las bocinas piramidales deben cumplir la condición de realizabilidad RE = RH, para poder realizar una correcta uníón con la guía de entrada.
-Las bocinas piramidales de bajo error de fase son (s,t<0.15) suelen="" ser="" muy="" largas="" y="" poseen="" eficiencias="" de="" apertura="" del="" orden="" de="">0.15)>
-Se definen como bocinas óptimas aquéllas que dan una determinadaganancia con una longitud mínima. Para conseguirlas, los errores de fase son t=3/8 y s=1/4. Su eficiencia de apertura es de 0.5
-Las ganancias típicas que se pueden obtener con las bocinas van desde 8 dBi para guías abiertas hasta unos 30 dBi para aperturas de unas 10λ x 10λ

Bocinas Cónicas

Son la prolongación natural de una guía circular. El campo en la apertura se aproxima por la distribución de amplitud del modo fundamental (TE11) de la guía expandido sobre el radio de la apertura, y una distribución esférica de fase, como si el campo emanase del vértice del cono

Bocinas Cónicas Corrugadas

El campo en la apertura que se consigue es un modo hibrido equilibrado HE11

Reflectores

Se caracterizan por utilizar espejo reflector metálico continuo, o de rejilla para concentrar la radiación

Sistema Cassegrain Centrado

Utiliza como subreflector un casquete de hiperboloide de revolución con un foco común al del reflector parabólico principal. Se utilizan como antenas de estaciones terrena de alta capacidad, comunicaciones de espacio profundo y radiotelescopios. Cuando apuntan al cielo captan menos ruido de la Tierra, y su temperatura de antena se hace menor

Sistemas gregorianos de doble eje

Antena para comunicaciones por satélite desde trenes de alta velocidad

Reflector Parabólico Descentrado

Son antenas sin bloqueo que son muy utilizadas a bordo de satélites

Reflectores parabólicos de rejilla

Funcionan en UHF y sólo con polarización lineal, tienen poca resistencia al viento

Control de Lóbulos Secundarios

Con excitaciones de amplitud simétricas y decrecientes del centro al borde se consigue reducir el nivel de los lóbulos secundarios a expensas de ensanchar el lóbulo principal y reducir la directividad Do

Posibilidad de apuntamiento de los arrays

Se diseñan 3 tipos de arrays, atendiendo a la distribución de fase –Arrays Broadside, cuyo máximo está en la dirección perpenticular al array –Array endfire cuyo máximo está en la dirección del eje del array (teta)=0 –Arrays de exploración, cuyo máximo se ajusta electrónicamente, modificando la fase progresiva (alfa) entre elementos

Antenas Yagi

Son antenas construidas con dipolos paralelos, en las que solo se alimenta uno de forma directa.

GUÍAS DE ONDA

Definición:

Medios de transmisión formados por un solo conductor hueco por cuyo interior se propaga la energía electromagnética.

ventajas: Mayor capacidad para soportar potencia.
Menores pérdidas por unidad de longitud.
Estructura mecánica más simple y de menor coste.
Las reflexiones producidas al conectar secciones de guía son menores.

desventajas: Mayores dimensiones transversales.
Menor ancho de banda.

Guías de onda Rectangulares

Los modos TEM no son posibles.Por tanto, sólo se propagarán modos TE o TM, se logra un modo cuando a = 2b

Ancho de banda útil de la guía: Típicamente la frecuencia límite superior está un 5% por debajo de la frecuencia del modo siguiente.
La frecuencia límite inferior está un 25% por encima de la frecuencia de corte del dominante.

Los elementos circuitales en las guías tienen propiedades que dependen del modo