Antenas y Ondas Electromagnéticas: Parámetros Esenciales, Tipos y Sistemas de Transmisión

Ondas Electromagnéticas: Parámetros Fundamentales

• Longitud de onda: Distancia entre dos puntos consecutivos de una onda con la misma fase.
• Velocidad de propagación: Velocidad a la que se desplaza la onda en un medio.
• Frecuencia: Número de ciclos por unidad de tiempo.
• Potencia: Energía transmitida por la onda por unidad de tiempo.
• Polarización: Orientación del campo eléctrico de la onda.

Antenas: Parámetros Clave y Definiciones

• Frecuencia de resonancia: Frecuencia a la que la antena opera de manera más eficiente.
• Resistencia de radiación: Parte de la resistencia de la antena que disipa potencia en forma de ondas electromagnéticas.
• Resistencia de pérdidas: Parte de la resistencia de la antena que disipa potencia en forma de calor.
• Ancho de banda: Rango de frecuencias en el que la antena mantiene sus características de rendimiento.
• Directividad: Capacidad de la antena para concentrar la energía radiada en una dirección específica.
• Ganancia: Medida de la eficiencia de la antena para convertir la potencia de entrada en ondas radiadas en una dirección específica, comparada con una antena isotrópica.
• Apertura de haz: Ángulo en el que la potencia radiada por la antena es significativa.
• Polarización: Orientación del campo eléctrico de la onda que la antena es capaz de transmitir o recibir.
• Rendimiento: Relación entre la potencia radiada y la potencia de entrada total.
• Carga al viento: Fuerza que el viento ejerce sobre la estructura de la antena.
• Impedancia: Oposición que realiza la antena a la señal aplicada, medida en ohmios (Ω).
• Relación de Onda Estacionaria (ROE): Relación entre la potencia aplicada a la antena y la potencia reflejada hacia el emisor, indicando la eficiencia de la adaptación de impedancias.

Antenas Terrestres para Radio y Televisión

• Dipolo simple o de Hertz: Genera campos electromagnéticos en todas direcciones, excepto en la del eje de la antena. Se emplea tanto en polarización vertical como horizontal y su impedancia es de 75 Ω.
• Dipolo plegado o doblado: Posee un ancho de banda más elevado que el dipolo de Hertz, y su impedancia se incrementa a 300 Ω. Es más robusta y soporta mejor el viento.
• Antena Marconi: Utilizada principalmente para polarización vertical.
• Antena Helicoidal: Diseñada para polarizaciones circulares.
• Antena Yagi: La más utilizada en recepción de TV debido a su alta directividad y ganancia.

Antenas para Televisión Vía Satélite

• Antena de bocina: Sus dimensiones físicas determinarán la ganancia, directividad (vertical u horizontal) y apertura de haz.
• Antena de foco primario: La parábola refleja las señales procedentes de la dirección de su eje hacia un punto fijo llamado foco de la parábola. El rendimiento de estas antenas está entre el 50% y el 65%.
• Antena Cassegrain: Se aplica en antenas de grandes dimensiones, alcanzándose rendimientos del 70%.
• Antena Offset (o de foco desplazado): Coloca el sistema de alimentación fuera de la zona útil del reflector. Recoge señales procedentes de la mitad superior del reflector, logrando un rendimiento del 80%.
• Antena Plana: Utilizada para la recepción de satélites de alta potencia. También puede usarse para recibir señales de polarización circular.
• Antena Multisatélite: Permite recoger, con la misma antena, señales de varios satélites que se encuentren próximos entre sí.

Componentes de Conexión y Adaptación

Cable Coaxial: Estructura y Principio

Está formado por un conductor central y una malla metálica que lo rodea, mantenidos a una distancia fija por un aislante. El conductor central es un hilo de cobre y el segundo hilo es una malla conductora. Esta forma garantiza que, además de transportar la señal, se establezca en su interior una zona libre de radiaciones externas, al tiempo que evita que las ondas que transmite sean radiadas al exterior. Este fenómeno se conoce como Efecto Jaula de Faraday.

Adaptador de Impedancia: El Transformador Balun

El dipolo plegado tiene una impedancia de 300 Ω y el cable coaxial de 75 Ω. Para adaptar estas impedancias se utiliza un transformador balun, que adapta la línea de 300 Ω balanceada del dipolo a la línea de 75 Ω desbalanceada del cable coaxial.

Tipos de Derivadores

• Resistivos
• Inductivos
• Directivos

El Sistema de Transmisión Satelital

Frecuencias de Operación

• Haz ascendente (Uplink): 14 GHz.
• Haz descendente (Downlink): Entre 10 y 13 GHz.

Ventajas del Sistema Satelital

• Cobertura sin zonas de sombra.
• Modulación FM para la señal de vídeo (canal de 32 MHz).
• Capacidad para múltiples portadoras de audio.
• No requiere una red de difusión terrestre.

Conversor Universal (LNB)

Bandas de Frecuencia y Polarización

El conversor universal (LNB) opera en dos bandas principales:

• Banda Baja: 10.7 - 11.9 GHz
• Banda Alta: 11.55 - 12.75 GHz

Los canales que podemos recibir están divididos en cuatro grupos, según la banda y la polarización:

• (H-H) Banda Alta - Polaridad Horizontal
• (H-V) Banda Alta - Polaridad Vertical
• (L-H) Banda Baja - Polaridad Horizontal
• (L-V) Banda Baja - Polaridad Vertical

La conmutación de la polarización se controla por el voltaje que suministra el receptor al LNB: 13V para polarización vertical y 18V para polarización horizontal. Este voltaje también proporciona alimentación al conversor. Además, se utiliza un tono de 22 KHz para la conmutación entre la banda baja y la banda alta.