Antenas: Tipos, Características y Funcionamiento

Introducción

El objetivo principal de una antena es convertir la energía electromagnética del transmisor que viaja por la línea en energía electromagnética que se propaga en el espacio. Para ello, debe:

• Adaptar la impedancia del generador a la impedancia del espacio.
• Captar de nuevo esa energía electromagnética en el espacio, para ser utilizada en el receptor.

Tipos de Antenas

Monopolos y Dipolos

Dipolo simple: Dos conductores colineales alimentados en el centro. 73 Ohm.

Dipolo en V invertida: Es un dipolo cuyos brazos han sido doblados el mismo ángulo respecto del plano de simetría.

Dipolo plegado: Es un dipolo cuyos brazos han sido doblados por la mitad y replegados sobre sí mismos. Los extremos se unen. La impedancia del dipolo doblado es de 300 Ohm.

Dipolo eléctricamente acortado: Sacrifica otras cualidades del dipolo original, como la eficiencia, la impedancia y el ancho de banda.

Dipolo circular: Esta es una antena de tipo circular de doble polarización; penetración, es decir, para cubrir núcleos urbanos donde hay edificios y estructuras metálicas.

Antena monopolo: Se utilizan para la transmisión de frecuencias bajas como son las estaciones de Onda Media (AM), Son de polarización vertical.

• De torre aislada
• De cortina radiante: No tiene el costoso aislador en la base. La torre está a tierra, en caso de impacto de rayo, el equipo está más protegido. Mayor ancho de banda, mejor rendimiento en multiplexado de emisoras. Se puede utilizar la torre como soporte de otras antenas.

Antenas Direccionales

Antenas Yagui: Son muy utilizadas en las bandas de VHF y UHF. El reflector es el elemento parásito trasero, el director o directores, son los elementos que se sitúan delante del elemento excitado. Cuanto mayor número de elementos tenga una Yagui:

• Mayor ganancia directiva (5 - 19 dBi).
• Lóbulo de radiación más estrecho.
• Mejor discriminación.
• Mejor relación frente espalda.

Antenas helicoidales: Este tipo de antenas se utilizan en frecuencias de la banda VHF y superiores, en sistemas de telemetría y en comunicaciones espaciales.

Antenas diédricas: Ganancia entre 7 y 14 dBi. Se utilizan en radioenlaces de UHF (400 - 800 Mhz).

Otros Tipos de Antenas

Antena logarítmico-periódica: La unión de todos estos elementos resonantes a diferentes frecuencias en una disposición logarítmica de antena, hace que se pueda construir un sistema resonante con un gran ancho de banda.

Antena de panel: (dipolos enfasados) por cada dipolo aumentas 3 db su ganancia

Antena disco cono o discono: Omnidireccional, polarizada verticalmente y con ganancia similar a un dipolo, es excepcionalmente de banda ancha, que ofrece una relación de rango de frecuencia de hasta aproximadamente 10: 1. La ganancia calculada de esta antena es de 5 a 6.6 dB.

Antena parabólica: Se utilizan en frecuencias elevadas, normalmente en la banda de las microondas, de 1 Ghz, UHF y micro reemisores de TDT con gap-fillers. Tienen una muy elevada ganancia de 20 a 50 dBi en función de la frecuencia de trabajo y dimensiones. Concentra toda la energía en un punto denominado foco. Se utilizan principalmente para radioenlaces de programa, o canales de datos de alta capacidad.

• Parabólica de foco centrado (LNB) o primario, que se caracteriza por tener el reflector parabólico centrado respecto al foco.
• Parabólica de foco desplazado u offset, que se caracteriza por tener el reflector parabólico desplazado respecto al foco. Rendimiento mayor.
• Parabólica Cassegrain, que se caracteriza por llevar un segundo reflector cerca de su foco, el cual refleja la onda radiada desde el dispositivo radiante hacia el reflector en las antenas transmisoras
• Antena parabólica de bocina: Adaptar así la impedancia de la guía de ondas al espacio libre, sin que esta pierda el modo de transmisión y propiedades de la guía. Hay cónicas, lisas y corrugadas, muy utilizadas en los LNB, domésticos.

Arrays de Dipolos de Antenas

Los arrays lineales tienen los elementos dispuestos sobre una línea. Los arrays planos son agrupaciones bidimensionales cuyos elementos están sobre un plano. Los arrays conformados tienen las antenas sobre una superficie curva, como por ejemplo el fuselaje de un avión.

Funcionamiento de un array de antenas: Se basa en la interacción de las radiaciones de los distintos elementos que forman el array, haciendo que las “interferencias” de los campos radiados por cada elemento nos proporcione el diagrama de radiación deseado.

• La distancia entre elementos del sistema.
• La fase y amplitud de alimentación de cada uno de ellos.

Las agrupaciones más comunes para la difusión de radio y televisión son las agrupaciones lineales. Este tipo de agrupamiento es el denominado Endfire. El ejemplo más conocido, la antena Yagui-Uda. Se denomina Broadside: Cuando la agrupación se alimenta en paralelo, con todos los elementos en fase, la máxima radiación es perpendicular al eje de la agrupación.

Características de las Antenas

Impedancia: Es la oposición que presenta una antena al paso de la corriente de radiofrecuencia.

Polarización: La polarización de una antena es la polarización de la onda radiada por dicha antena en una dirección dada y definida por la orientación del vector campo eléctrico.

Directividad: Se denomina directividad de una antena a la relación entre la densidad de potencia radiada en una dirección y distancia por una antena y la densidad de potencia que radiaría a la misma distancia una antena isotrópica a igualdad de potencia total radiada.

• PIRE: Potencia Radiada Isotrópica Equivalente.
• PARA: Potencia Radiada Aparente: potencia entregada a una antena por su ganancia respecto al dipolo de media onda.

Ganancia y eficiencia: La ganancia de una antena es la relación entre la potencia radiada en una dirección dada y la potencia radiada por una antena isotrópica. La eficiencia es la relación entre la potencia radiada y la potencia entregada a la antena.

Ancho de banda: Es el rango de frecuencias en el que la antena funciona correctamente.