Antenas para todos

Antenas: El poder de la comunicación

2008-06-19T13:37:00.002+02:00

En un entorno donde la información a tiempo real es imprescindible para la correcta toma de decisiones, las antenas juegan un papel determinante. Gracias a ellas somos capaces de comunicarnos sin necesidad de cables, tenemos acceso a todo tipo de información en cualquier lugar y en cualquier momento.

Desde hace mucho tiempo el ser humano ha tenido la necesidad de comunicarse, y ésta comunicación le ha permitido crear redes sociales, que a su vez, se han comunicado con otras, y siempre lo ha hecho según las posibilidades tecnológicas propias de cada época o situación.

Hoy día es imposible concebir un mundo sin TIC's (es decir, Tecnologías de la Información y la Comunicación) y muy pocas veces nos damos cuenta que uno de los pilares de estas tecnologías son las antenas. En este artículo trataré de mostrar, qué son, cómo funcionan, por qué son tan importantes y cómo están presentes hoy día.

Enrique, un ingeniero civil que trabaja en Construcciones S.A., se acaba de despertar, y con los ojos entrecerrados, ha puesto la televisión para ver cómo van sus acciones en el mercado de valores, sintonizando el canal digital de Economía TV. Se dirige a la cocina para tomarse un buen café, porque como él dice; “No soy persona hasta que tomo café”, y como todas las mañanas, gracias al sistema domótico que tiene en casa el café está recién hecho.

Han pasado 45 minutos desde que Enrique comenzó el día, ya está en el coche, y hoy, antes de ir a la oficina, tiene que pasar a ver una obra que está haciendo en el pueblecito de Villaarriba. Como nunca ha ido enciende el navegador GPS del coche y mientras oye las principales noticias del día en la radio, la chica del navegador - con su educada voz electrónica - le da las indicaciones de qué ruta debe tomar. Cuando llega a la obra se da cuenta de que parte de los obreros no están trabajando y tras poner el rostro serio, le pregunta al jefe de obra. Éste, que ya conocía la naturaleza del problema le indica que no pueden trabajar porque les falta tabiques de tres agujeros, y a pesar de que se avisó al servicio telemático de stock de la obra con veinticuatro horas de antelación, a causa de una caída de los servidores de gestión de materiales, este (el servidor) no dio orden de aviso a la empresa de suministros. Así que Enrique toma aire, coge su PDA, accede vía WIFI a los datos del servidor, rehace el pedido a mano y reenvía desde el servidor a la empresa suministradora, vía 3G, todo el pedido. Inmediatamente recibe un SMS (“Short Message Service”; Servicio de mensajes cortos) dando el ok por parte de la empresa suministradora - todo arreglado -, pero… ha perdido casi una mañana de trabajo y ahora arenga a los obreros para que recuperen el tiempo perdido.

Esta pequeña historia nos demuestra la absoluta importancia de las antenas en la vida de Enrique, sin ellas no podría haber hecho la mayoría de las cosas, pero, vayamos por partes.

Lo primero y fundamental es definir el concepto de antena; una antena es un dispositivo que es capaz de emitir y recibir ondas de radio. A grandes rasgos existen dos grupos, las antenas emisoras o transmisoras y las antenas receptoras.

Cuando se ha levantado, como todos recordaréis, ha encendido la televisión y ha sintonizado el canal de Economía TV que pertenece a una plataforma digital; para que Enrique pueda ver el programa, en el tejado de su casa hay una antena parabólica, o dicho de otra manera, una antena reflectora de tipo Offset, este tipo de antenas tan conocidas por todos se basa en un par de conceptos para funcionar, en primer lugar en el caso de una antena receptora la propiedad por la cual las ondas que inciden paralelamente al eje principal se reflejan y van a parar a un punto denominado foco, que está centrado en el paraboloide (en el plato que todos vemos). Y en segundo lugar, en el caso de una antena emisora, las ondas que surgen del foco (o técnicamente llamado alimentador) se ven reflejadas y abandonan el reflector en forma paralela al eje de la antena.
A parte de la antena Offset que usa Enrique, hay otros dos tipos de antenas reflectoras: los Reflectores de Foco primario, y los Reflectores Cassegrain. Los primeros son los más sencillos, y esto produce que su rendimiento no sea muy efectivo (en torno al 60% de la energía que llega a la antena, llega al foco y el resto se pierde. En el caso de las antenas (o reflectores) Cassegrain, presentan una gran directividad, es decir, son capaces de dirigir su radiación en una dirección concreta, son muy potentes y tienen un receptor con poco ruido, que significa que el receptor genera pocas interferencia en la señal. La forma de los reflectores Cassegrain es hiperbólico y su modo de funcionamiento es diferente al de las antenas Offset y de Foco primario.

Esta primera parte de antenas que hemos visto engloba las llamadas antenas reflectoras, pero en la vida de Enrique hay otros dos tipos de antenas imprescindibles para su forma de vida, las antenas de hilo o dipolo, y las antenas de parche o planas.

Como hemos visto enrique se ha montado en el coche y ha puesto la radio para escuchar las noticias; su coche, como el resto de coches, lleva incorporada una antena (a veces en el techo, a veces en el lateral) denominada Monopolo Vertical, que es un tipo de Antena de Hilo o Dipolo de los más sencillo, compuesto por un brazo rectilíneo que suele estar en posición vertical. Este tipo de antenas se alimenta en su base y tiene una alimentación asimétrica, es decir, cuando un brazo está a cero voltios el otro experimenta el cambio de tensión y se conecta a la radio mediante un cable coaxial.

A parte de los monopolos verticales, otros tipos de antenas de dipolo son los Dipolos Simples, Dipolos Cortados, Dipolos con brazos en V, etc. Todos estos son muy parecidos y se basan en los conceptos que hemos visto anteriormente.

Una de las aplicaciones prácticas más conocidas de las antenas de dipolo son las Antenas Yagi-Uda, que en cristiano, es una antena de televisión de toda la vida, esta se compone de un elemento conductor, unos reflectores y unos directores de guía cuya función es la de dirigir el patrón de radiación en el sentido que queramos.

Por otra parte y ya visto como funciona la radio del coche de Enrique nos centraremos en cómo funciona (desde el punto de vista de las antenas) el GPS portátil que tiene Enrique puesto en el salpicadero.

El GPS (Sistema de posicionamiento Global) es un dispositivo que nos permite saber dónde estamos con absoluta precisión, y además, si está integrado en un mapa, sabemos en qué calle, en qué punto del cielo o del océano estamos. Los sistemas de posicionamiento tienen su origen en la tecnología militar para guiar los misiles a su objetivo, aunque hoy más bien guíen a los 'domingueros' a su restaurante. Por supuesto, las aplicaciones no se quedan ahí. Sin GPS, hoy no serían lo mismo el tráfico aéreo, la navegación marítima, la cartografía, la topografía y muchos deportes de aventura. En un futuro próximo el sistema GPS podrá guiar a los coches sin necesidad de intervención del conductor.

En el caso de Enrique, su GPS portátil dispone de una Antena de Parche o Antena Plana integrada en la circuitería del dispositivo. Estas antenas se diseñan a partir de líneas de transmisión o resonadores sobre substrato dieléctrico, lo que, según el tamaño de la antena tendrá un patrón determinado de radiación. Su fabricación es sencilla y barata, son robustos, combinables con circuitos integrados de microondas, y se pueden diseñar para trabajar a diversas frecuencias y con distintas polarizaciones, pero, también son poco eficientes, tienen una limitada potencia, alto factor de calidad y son de banda estrecha.

Las aplicaciones más importantes para las que están diseñadas estas antenas planas o de parche, a parte de los GPS, son: antenas de móviles, aplicadores de calor en tratamientos de hipertermia, altímetros de aviones, aplicaciones militares y en general todos los sistemas a frecuencias de microondas.

Enrique ya ha llegado a la obra y ahora consulta con su PDA los informes de stock vía WI-FI, que es un sistema de envío de datos sobre redes que utiliza ondas de radio en lugar de cables. Para ello se necesita una antena en la PDA que emita y reciba los datos y otra antena que esté donde se controla el stock de la obra. En este caso, la empresa de Enrique instaló una caseta prefabricada donde se gestionaba todo lo relacionado con la obra y montó una antena Logoperiódica WI-FI de 2,4 GHz que daba cobertura a todo el solar donde iba a construirse para que los jefes de obra pudieran consultar, a tiempo real, el stock de materiales, cuántos trabajadores están en la obra, el tiempo de espera de algunos materiales que estaban por servir, etc.

La Antena Logoperiódica es una antena cuyos parámetros de impedancia o de radiación son una función periódica del logaritmo de la frecuencia de operación. El diseño de estas antenas se realiza a partir de unas ciertas dimensiones como las dimensiones de un dipolo o la separación que se van multiplicando por una constante. Una de los diseños más conocidos es la agrupación logoperiódica de dipolos, usados habitualmente para redes WI-FI o antenas de televisión.

Una vez consultado el stock y solucionado el error de los servidores, envía desde la caseta prefabricada, vía 3G, a la empresa de suministro el nuevo pedido. Para enviar esta información, la caseta dispone de una antena plana GSM (Sistema Global de comunicaciones Móviles) direccional multibanda 3G. El sistema GSM es el medio de comunicaciones que usan todos los teléfonos móviles (a excepción de los teléfonos por satélite) y en este caso específico también envía la información por 3G que es una denominación para tercera-generación de telefonía móvil. Los servicios asociados con la tercera generación proporcionan la posibilidad de transferir tanto voz y datos (una llamada telefónica) y datos no-voz (como el envío de información, la descarga de programas, intercambio de email, mensajería instantánea).

Para permitir este envío de información es imprescindible contar con cobertura GSM y 3G en la zona, que existe gracias a los conjuntos de antenas que los proveedores de servicio móvil tienen por todo el país. Este conjunto de antenas se llaman Arrays de antenas y son torres metálicas con múltiples tipos de antenas (planas, reflectores parabólicos, etc.) cuyo diseño ha sido pensado para permitir la máxima cobertura con el mínimo número de antenas.

Si nos fijamos un poco en la vida de Enrique nos damos cuenta de la importancia tan relevante que tienen las antenas en su mundo. No vería su programa favorito en la tele por las mañanas sino tuviera una parabólica y una antena Yagi-Uda en el tejado de su casa, no escucharía la radio sin el monopolo vertical del coche, no sabría llegar a Villaarriba sin un mapa si no tuviera la antena de parche integrada en el GPS portátil que le indica el camino, no podría consultar el pedido de stock de la obra y ésta, a su vez, no podría realizar los pedidos a la empresa de suministros de forma automática, si no tuviera la antena plana sobre la caseta prefabricada y, además, nada de esto sería posible, como hablar por el teléfono móvil sin la cobertura de GSM y 3G en la zona de la obra de Enrique.

A modo de conclusión Enrique podría hacer parte de su trabajo sin las antenas pero, hoy día, y a la velocidad a la que se mueve el mercado, Enrique y su empresa se encontrarían en la edad de piedra tecnológica, perdiendo una batalla en la que las empresas necesitan tener la información en tiempo real para poder tomar mejores decisiones. Gracias a las antenas el mundo se mueve más rápido, más conectado, desaparecen las barreras de la distancia y obtenemos la información cuando queremos, como queremos y donde queremos.

Y el día para Enrique… no ha hecho más que empezar.

EFECTO DEL DIELÉCTRICO

2008-06-10T02:44:00.003+02:00

Efecto del Dieléctrico

La carga dieléctrica de una antena microstrip afecta tanto a la radiación como a su impedancia de ancho de banda. A medida que incrementa la constante dieléctrica del sustrato,el ancho de banda disminuye lo que hace que disminuya también el factor Q y por lo tanto tambien disminuye la impedancia de ancho de banda. Esto no aparece inmediatamente cuando se utiliza el modelo lineal de transmisión pero si cuando utilizamos el modelo de cavidad. La radiación de una antena microstrip rectangular se puede entender como un par de ranuras equivalentes. Estas ranuras pueden actuar como un array y tener su directividad mas alta cuando la antena tiene como dielectrico el aire y disminuye cuando la antena es cargada con material con incremento relativo de la constante dieléctrica.

RADAR: Synthetic Aperture Radar (SAR) II

2008-06-09T19:08:00.001+02:00

Operaciones Básicas con los radar SAR

Polarimetría

Las ondas de radar tienen una polarización. Diferentes materiales reflejan las ondas de radar con diferentes intensidades, pero los materiales anisotrópicos tales como la hierba frecuentemente reflejan diferentes polarizaciones con diferentes intensidades. Algunos materiales también convierten una polarización en otras. Emitiendo una mezcla de polarizaciones y usando antenas receptoras con una polarización específica, varias imágenes diferentes pueden tomarse de la misma serie de pulsos. Frecuentemente estas tres imágenes se usan para los tres canales de color de la imagen sintetizada. La interpretación de los colores resultantes requieren muestran materiales conocidos.

Los nuevos desarrollos en polarimetría también incluyen la utilización de los cambios en los retornos aleatorios de polarización de algunas superficies (pasto, o arena), entre dos imágenes de la misma locación en diferentes puntos temporales para determinar donde hay cambios no visibles a simple vista. Ejemplos: túneles, caminos de vehículos, etc.

Interferometría

Si dos observaciones del mismo terreno de muy similares posiciones están disponibles, la síntesis de apertura puede formarse para obtener una resolución que podría darse con un sistema de Radar con dimensiones iguales a la separación de las dos mediciones. Esta técnica se llama interferometría SAR o InSAR.

Si las dos muestras se obtienen simultáneamente (quizás porque hay dos antenas en la misma aeronave, con cierta distancia entre ellas), cualquier diferencia de fase contendrá información acerca del ángulo de dónde el eco del radar volvió. Combinando esto con la información de la distancia, se puede determinar la posición en tres dimensiones del píxel de la imagen. En otras palabras, se puede extraer la altitud del terreno como reflectividad del radar, produciendo un modelo digital de elevación(DEM) con una simple pasada de aeroplano.

Si las dos muestras están separadas en el tiempo, quizás dos diferentes vuelos sobre el mismo terreno, haya dos posibles fuentes de deriva de fase. La primera es la altitud del terreno, como se a visto arriba. La segunda es el movimiento del terreno: si el terreno se ha desviado entre observaciones, devolverá una diferente fase. La cantidad de deriva requiere una significativa diferencia de fase del orden de la longitud de onda usada. Esto significa que si las derivas del terreno medidas en cm, podrán ser vistas en la resultante imagen (un mapa de elevación inicial debe estar disponible para poder separar las dos diferencia de fase; un tercer paso puede ser necesario en orden a producir uno).

Este segundo método ofrece una herramienta poderosa en geología y en geografía. Los flujos de glaciares pueden cartearse en dos pasos. Los mapas muestran la deformación del paisaje después de un terremoto menor, o de una erupción volcánica (mostrando la contracción del propio volcán por varios centímetros).

Interferometría diferencial

La interferometría diferencial (D-InSAR) requiere adquirir al menos dos imágenes con adición de un DEM. Ese DEM puede ser obra de una medida GPS o generarse por interferometría, el tiempo entre adquisición de los pares de imágenes es pequeño, con mínimas garantías de distorsión de imágenes de la superficie del blanco. En principio, con tres imágenes del área terrestre, con similar geometría de adquisición de imágenes, es frecuentemente adecuado para D-InSar.

El principio para detectar movimiento en el terreno es simple: el interferograma se crea de las dos primeras imágenes; esto es también llamado "interferograma de referencia" o "interferograma topográfico". Un segundo interferograma se crea para capturar topografía y la distorsión. Restando lo último del "interferograma referencial" pueden revelarse orlas diferenciales, indicando movimiento. Esta descripción de técnica de generar tres imágenes D-InSAR es llamada 3-pasos o "método de la doble diferencia.

Las bandas diferenciales que permanecen como "irregularidades" en el interferograma diferencial son resultado de los cambios en el rango SAR por cualquier desplazamiento de puntos del terreno de un interferograma al siguiente. En el interferograma diferencial, cada orla es directamente proporcional a la longitud de onda del SAR. El desplazamiento de superficie para la dirección de enfoque de un satélite, causa un incremento en la diferencia de paso (traducido a fase). Ya que la señal va de la antena SAR al blanco y retorna de nuevo, el desplazamiento medido es dos veces la unidad de longitud de onda. Esto significa en interferometría diferencial un ciclo de onda -pi a +pi o una longitud de onda que corresponde al desplazamiento relativo de la antena SAR de solo media long. de onda. Más avances con esta técnica es el uso de la interferometría diferencial, del satélite SAR con pasadas ascendentes y descendentes, usadas para estimar movimiento en 3-D del terreno. Los estudios en esta área muestran medidas seguras de movimiento de la superficie 3-D con certezas comparables a las lecturas con GPS.

Ultrabanda ancha SAR

Un radar normal emite pulsos con un muy estrecho rango de frecuencias. Esto coloca un límite más bajo en la longitud del pulso (y por ende, en la resolución en la dirección de la distancia) y simplifica mucho la electrónica. La interpretación de los resultados es también facilitado porque la respuesta material debe conocerse solo en un angosto rango de frecuencias.

El radar de ultra banda ancha emite muy cortos pulsos consistentes de un gran rango de frecuencias, de cero hasta las frecuencias de operación normal del radar. Tales pulsos alcanzan resoluciones de larga distancia, pero mucha de la información se concentra en relativamente bajas frecuencias (con largas longitudes de ondas).

La información a capturar en bajas frecuencias significa que las propiedades materiales más relevantes serán aquellas a más bajas frecuencias que las de la mayoría de los sistemas radar. En particular, tales radares pueden penetrar alguna distancia dentro del follaje y del suelo.

RADAR: Synthetic Aperture Radar (SAR) I

2008-06-09T18:59:00.004+02:00

RADAR DE APERTURA SINTÉTICA

Un Radar de Apertura Sintética (acrónimo SAR, del inglés Synthetic Aperture Radar) es un tipo de sistema radar. Consiste en procesar mediante complicados algoritmos la información capturada por la antena del radar. Este procesado busca combinar la información obtenida en varios barridos de la antena para recrear un solo "barrido virtual". Al final el sistema radar proporciona el mismo rendimiento que daría si estuviese equipado con una antena mucho más grande y directiva que la que tiene en realidad. Su uso se limitaba, en su creación, a casos en los que el radar estaba en movimiento y los blancos relativamente inmóviles (aviones). También se ha usado profusamente en aplicaciones de teledetección y en cartografía.

McDonell Douglas DC-8 Equipado con un radar SAR de la NASA:

Funcionamiento Básico

En una aplicación SAR típica se acopla una antena de radar en un lateral del fuselaje de una aeronave. Debido a los fenómenos de difracción, para obtener un haz de radiación estrecho se necesitaría una antena muy grande, que evidentemente no puede ser instalada en un avión. Por tanto, los pulsos emitidos por el radar del avión serán anchos. El sistema se configura de tal manera que el pulso sea ancho en la dirección vertical: típicamente iluminará el terreno desde inmediatamente debajo del avión hasta el horizonte.

Si el terreno es aproximadamente plano, el tiempo que tardan en llegar los diferentes ecos permite distinguir puntos del terreno situados a diferentes distancias en la línea de trayectoria de la nave: si el eco tarda "t" s en volver a la antena, sabremos que ha sido reflejado por un punto situado aproximadamente a una distancia

donde "c" es la velocidad de la luz. Distinguir puntos a lo largo de la trayectoria del avión es difícil con una antena pequeña. Sin embargo, si se va guardando información de amplitud y fase de cada señal reflejada en un determinado punto del terreno y la nave va emitiendo una ráfaga de pulsos a medida que avanza, entonces será posible combinar los resultados de dichos pulsos.

En resumen: una antena pequeña emite una serie de pulsos consecutivos, recibe una serie de ecos y los combina de modo que parezca que es una sola observación (simultánea) de una antena grande. Se ha creado una "apertura sintética" mucho más grande que la longitud real de la antena y de hecho mucho más grande que el propio avión.

Combinar las series de observaciones es computacionalmente muy costoso. Normalmente no se hace a bordo del avión, sino que las observaciones se mandan a estaciones terrestres y allí se combinan usando técnicas basadas en transformadas de Fourier. El resultado es un "mapa de reflectividad radar". De cada punto del terreno se sabrá cómo distorsiona la amplitud y la fase del pulso. En las aplicaciones más simples la información de fase se desecha. A partir de la información de amplitud se pueden extraer multitud de datos sobre la superficie. Estos mapas no son fáciles de interpretar.

En la actualidad se está recopilando información experimental resultado de sobrevolar con vuelos de prueba terrenos ya conocidos. Antes de que hubiese ordenadores rápidos, el postprocesado se hacía usando técnicas holográficas.

RADAR : Real Aperture Radar (RAR)

2008-06-09T17:53:00.005+02:00

Antes de ver los Radar de Apertura Sintética veamos qué es un RADAR.

RADAR

El radar (RAdio Detection And Ranging) es un sistema activo que emite un haz energético de microondas y registra la energía reflejada tras interactuar con la superficie u objetos. Los radares también son denominados radiómetro activo de microondas y trabajan en banda comprendida entre 0.1cm y 1m del espectro electromagnético.

Gracias a que las longitudes de onda de los radares son mayores al tamaño a la mayoría de las partículas en la atmósfera, éstos puede trabajar en cualquier condición atmosférica, ganando la atención e interés de los científicos para realizar importantes aplicaciones sobre áreas con alta proporción de nubes, como en los países tropicales. También los radares a diferencia de los satélites ópticos registran datos en cualquier momento, tanto en el día como en la noche, debido a que emiten su propia fuente de energía y no tiene que requerir de la energía solar.

Los radares pueden ser instalados sobre aviones (aero transportados) o sobre plataformas espaciales (satélites), éstos poseen una antena que transmite y/o recibe señales generando imágenes a alta resolución, donde pueden observarse características físicas de la superficie de la tierra.

Tipos de radares

Los radares pueden dividirse en dos grandes grupos, radares activos y radares pasivos.

Los radares activos emiten pequeños pulsos de microondas en la dirección de interés y reciben y almacenan la energía dispersada por los objetos dentro de un campo de un captura de la imagen.
Los radares pasivos reciben niveles de radiación de microondas emitidas por los objetos en su ambiente natural.

De acuerdo con el tamaño de la antena, los radares también pueden dividirse en dos grandes grupos:

Real Aperture Radar (RAR)
Synthetic Aperture Radar (SAR)

RAR

Los RAR son equipos donde el tamaño de la antena es controlado por la longitud física de la antena. También son conocidos como radares no coherentes.

La ventaja de los equipos RAR esta en su diseño simple y en el procesamiento de los datos. Sin embargo su resolución es pobre para el rango cercano, misiones de baja altitud y longitudes de onda baja. El uso de estos datos estaría limitado para longitudes de onda mas corta y sería difícil aplicarlos a estudios atmosféricos o de dispersión, debido a que las misiones vuelan a baja altitud y su cobertura es pequeña.

La resolución de la imagen es limitada por la longitud de la antena. La antena necesita tener varias veces el tamaño de la longitud de onda para reducir el ancho de banda de la señal emitida. Sin embargo es poco práctico diseñar una antena suficientemente grande como para producir datos de alta resolución.

Antenas Planas: ANTENAS MICROSTRIP VII

2008-06-09T17:43:00.003+02:00

Parámetros Característicos

Polarización

Las antenas en su modo fundamental equivalen a corrientes magnéticas con polarización lineal

Para conseguir polarización circular es necesario combinar un modo vertical y un modo horizontal en cuadratura.

El desfase se puede conseguir mediante líneas de alimentación de distinta longitud o bien mediante circuitos híbridos que consiguen el mismo efecto.

Antenas Planas: ANTENAS MICROSTRIP VI

2008-06-09T17:38:00.003+02:00

Parámetros Característicos

Factor de calidad y ancho de banda

La potencia consumida por la antena se reparte entre las pérdidas por radiación, las pérdidas en el dieléctrico y las pérdidas por conducción en el metal. El factor de calidad se define como:

El factor de calidad está relacionado con los parámetros de la cavidad, especialmente con el grosor (h) y con la constante dieléctrica (εr).

Para aumentar las pérdidas por radiación es conveniente aumentar el grosor y disminuir la constante dieléctrica. En estas condiciones aumenta el ancho de banda.

Por el contrario, para espesores pequeños o constantes dieléctricas elevadas se favorece el almacenamiento de energía en la cavidad, y el factor de calidad aumenta, disminuyendo el ancho de banda.

Antenas Planas: ANTENAS MICROSTRIP V

2008-06-09T17:31:00.003+02:00

Parámetros Característicos

Resistencia de entrada

Utilizando el modelo de línea de transmisión en la antena rectangular, el circuito equivalente es

A la frecuencia de resonancia

La conductancia de radiación se puede calcular a partir de la potencia total radiada, integrando el diagrama de radiación. Para conseguir una buena adaptación es necesario que coincidan la impedancia característica de la línea de transmisión y la impedancia de entrada de la antena. Esto se puede conseguir teniendo en cuenta que la distribución de tensiones en la antena es proporcional al campo eléctrico vertical V∝Ez.

En el modo fundamental el campo tiene una variación cosenoidal

Realizando un balance de potencias

Se llega a la conclusión de que la impedancia de entrada depende del punto de alimentación

Antenas Planas: ANTENAS CIRCULARES

2008-06-09T15:12:00.004+02:00

Hasta ahora hemos visto las aperturas rectangulares (Antenas Microstrip), Ranuras, y aperturas rectangulares uniformes. Ahora veremos las antenas circulares y su estudio.

ANTENAS CIRCULARES

En el parche circular, los modos de resonancia se obtienen resolviendo la ecuación de onda en coordenadas cilíndricas:

En las antenas no existe variación según el eje z, y el campo eléctrico Ez es máximo en el contorno.

Las resonancias aparecen para aquellos valores que anulan la derivada de la Función de Bessel en el contorno de la antena. El modo fundamental corresponde a:

El campo en el contorno equivale a una espira de corriente magnética con variación angular. Los modos en que podemos encontrar a este tipo de antenas según haber hecho ceros a las derivadas de la misma función son

Para calcular los campos radiados es suficiente el análisis de la espira circular no uniforme. El campo radiado por el modo fundamental tiene el máximo en la dirección perpendicular a la antena. En la siguiente figura se puede observar el diagrama tridimensional y los tres cortes correspondientes a los planos E y H y el plano de la antena.

Antenas Planas: ANTENAS MICROSTRIP IV

2008-06-09T14:56:00.004+02:00

Modelo de Cavidad

Las antenas microstrip se comportan como una cavidad resonante.

En el interior de la “cavidad” se producen ondas estacionarias entre las paredes eléctricas y magnéticas Para analizar los campos en el interior de la cavidad hay que resolver la ecuación de onda, sujeta a las condiciones de contorno de los campos tangenciales.

El parche admite varias distribuciones de campo (modos) de acuerdo con las soluciones de la ecuación de onda homogénea

∇2Ax+k2Ax=0

Junto con las condiciones de contorno para los campos tangenciales en las paredes eléctricas y magnéticas.

El comportamiento de la antena es similar a un circuito resonante con pérdidas.

A la frecuencia de resonancia la potencia se consume en la resistencia de radiación. El modo dominante coincide con la frecuencia de resonancia más baja, que aparece cuando la longitud L equivale a media longitud de onda en el dieléctrico. La frecuencia de resonancia del modo 010 es

La distribución del campo eléctrico en el modo fundamental tiene una variación en la dirección y, siendo constante en la dirección z

Si las dimensiones de W son superiores a media longitud de onda, el modo 001 tiene la frecuencia de resonancia.

La distribución del campo Ez es

Para calcular el diagrama de radiación es necesario considerar las corrientes magnéticas equivalentes en el contorno de la cavidad. Las paredes de la cavidad que contribuyen a la radiación son aquellas en las que las corrientes magnéticas no se cancelan entre sí.

Los diagramas de radiación del modo dominante (TM010) y del primer modo de orden superior (TM020) son:

Antenas Planas: ANTENAS MICROSTRIP III

2008-06-09T14:42:00.004+02:00

Modelo de Línea de Transmisión

La radiación aparece en las discontinuidades y circuitos abiertos de la estructura, especialmente si su tamaño es comparable a la longitud de onda. No obstante el efecto de bordes se manifiesta en el contorno de la estructura y depende del grosor y la permitividad del dieléctrico. El parche equivale a dos ranuras de dimensiones WxΔL. La longitud L se elige para que haya una inversión de fase y la radiación de ambas ranuras se sume en fase. L=λg/2.

La radiación de los flancos laterales del parche se cancela entre sí. El circuito equivalente es una línea de transmisión de longitud L, con dos impedancias que simulan las pérdidas de radiación y la capacidad de la discontinuidad y el circuito abierto.

Desde el punto de vista de la antena el equivalente son dos ranuras con distribución de campos uniformes.

El potencial vector magnético es:

El problema es el dual de una agrupación de dos dipolos paralelos al eje z, en este caso la polarización será horizontal.

Los campos radiados tienen polarización lineal. El plano E es el plano XY, y su diagrama es el debido a la agrupación de dos antenas separadas una distancia inferior a media longitud de onda. El plano H es el ortogonal al anterior, YZ, y el diagrama es el debido a la corriente magnética uniforme de longitud W.

El modelo de línea de transmisión permite analizar las antenas de forma rectangular. Para estudiar otras estructuras o bien los modos superiores de funcionamiento, es necesario un modelo más completo, como es el de cavidad.

Antenas Planas: ANTENAS MICROSTRIP II

2008-06-09T14:29:00.004+02:00

Alimentación

Las antenas se pueden alimentar a través de líneas impresas, o bien a través de ranuras, sondas coaxiales, o bien por acoplamiento a las cavidades. Una de las formas más habituales es la alimentación a través de una línea de transmisión en el mismo plano del parche.

La alimentación a través de un conector coaxial también es bastante frecuente, sobre todo en antenas poco directivas.

Otras formas de alimentación son el acoplamiento por proximidad, en una estructura multicapa

Y finalmente el acoplamiento a través de una ranura

Principios de Funcionamiento

Las antenas microstrip se pueden analizar de muy diversas formas, desde los modelos más simples, basados en líneas de transmisión o cavidades hasta los más complejos, utilizando métodos numéricos o espectrales. La línea de transmisión microstrip consiste en un conductor separado por un dieléctrico sobre un plano de masa.

El modo fundamental es quasi-TEM, estando la mayor parte del campo confinado en el dieléctrico. El dieléctrico es eléctricamente delgado, para evitar fugas y ondas superficiales. La permitividad es a (3< εr <10),>

Antenas Planas: ANTENAS MICROSTRIP I

2008-06-09T14:08:00.004+02:00

ANTENAS MICROSTRIP

Definición

Las antenas impresas, de tipo parche también denominadas antenas microstrip (microtira) se diseñan a partir de líneas de transmisión o resonadores sobre substrato dieléctrico. Las dimensiones se eligen de forma que la estructura disipe la potencia en forma de radiación.

Los primeros diseños datan de la década de los 50, y se empiezan a utilizar en sistemas a partir de los años 70. La estructura consiste en un Parche metálico (dimensiones comparables a λ), sobre un substrato dieléctrico sin pérdidas. El grosor oscila entre 0.003λ y 0.05 λ. La constante dieléctrica (εr) puede tomar valores típicos de 2 a 12. En la parte inferior de la estructura se tiene un plano conductor perfecto.

Ventajas e Inconvenientes

Las ventajas más importantes son su bajo perfil, se pueden adaptar a la forma de la estructura (plana o curvada), su fabricación es sencilla y barata, son robustas, combinables con circuitos integrados de microondas, y se pueden diseñar para trabajar a diversas frecuencias y con distintas polarizaciones. Los inconvenientes más importantes son su baja eficiencia, limitada potencia, alto faltor de calidad, pobre pureza de polarización, son de banda estrecha y además la radiación de las líneas puede modificar los parámetros de las antenas.

Aplicaciones

Las aplicaciones más importantes son para antenas de los sistemas de teledetección (sistemas de radar a bordo de satélites), sistemas de posicionamiento global, antenas de móviles, aplicadores de calor en tratatamientos de hipertermia, altímetros de aviones, aplicaciones militares y en general todos los sistemas a frecuencias de microondas.

Forma de los parches

Se pueden encontrar radiadores de las formas más diversas, aunque las geometrías más habituales son las circulares y rectangulares.

Otras formas menos habituales son las elípticas, triangulares o en forma de anillo.

Antenas Planas: ALIMENTACIÓN DE RANURAS

2008-06-09T13:34:00.004+02:00

ALIMENTACIÓN DE RANURAS

Las ranuras se pueden alimentar a través de guías de onda. Las ranuras normalmente interrumpen el paso de las corrientes siendo el acoplamiento entre la guía y la ranura proporcional a dicho efecto.

Otra forma de alimentación de ranuras es a través de líneas microstrip. La ranura se sitúa en el plano de masa, y la línea tiene un circuito abierto a una distancia λ/4 de la ranura.

Antenas Planas: RANURAS

2008-06-09T13:22:00.004+02:00

RANURAS

Una ranura es una apertura en un plano de masa en la que una de las dos dimensiones es pequeña comparada con la longitud de onda.

El campo en la apertura de la figura, de dimensiones axb es

Las corrientes magnéticas equivalentes serán

El vector de radiación magnético se calcula a partir de la transformada de Fourier bidimensional de los campos en la apertura.

El vector se puede interpretar como la transformada de la distribución de tensiones a lo largo de la ranura.

El problema es el dual del dipolo. La forma de la distribución de tensiones es la de una línea en cortocircuito.

El diagrama de radiación será similar al de los dipolos de longitud equivalente. La polarización es lineal, pero dual del caso de corrientes eléctricas.

La Directividad de la ranura es la misma que el dipolo dual. Las impedancias de las ranuras se pueden calcular a partir del Principio de Babinet, que establece la siguiente relación para antenas duales:

Una ranura de longitud L=λ/2 tendrá unos campos radiados:

La resonancia se consigue para una longitud ligeramente inferior a λ/2 y tiene un comportamiento inductivo para ranuras cortas, frente al comportamiento capacitivo de los dipolos cortos.

Imagen de una agrupación de Ranuras

Antenas planas: APERTURA UNIFORME

2008-06-09T13:14:00.002+02:00

APERTURA UNIFORME

Una apertura con polarización vertical sobre plano de masa tendrá unos campos radiados

Si la apertura es uniforme

Antenas Planas: Aperturas en Plano de Masa

2008-06-09T12:59:00.006+02:00

En este penúltimo bloque estudiaremos las antenas planas; Antenas Microstrip, Aperturas Planas, Ranuras y Antenas de Apertura Sintética (SAR) y al final veremos los efectos del dieléctrico en las antenas planas.

Este post es muy teórico, y nos permite entender como llegamos hasta las antenas Microstrip, que son las que más nos interesan.

APERTURAS EN PLANO DE MASA

La radiación de una apertura en una plano de masa se puede analizar mediante el teorema de equivalencia a partir de las corrientes eléctricas y magnéticas (fuentes de tensión y corriente generalizadas).

La existencia del plano de masa obliga a considerar las corrientes sobre el mismo, por lo que es más conveniente considerar el equivalente con corrientes magnéticas (equivalente a generadores de tensión más un cortocircuito).

Las corrientes eléctricas equivalentes son cero debido al efecto del plano conductor perfecto, mientras que las corrientes magnéticas son el doble.

En una apertura en el plano XY la radiación será proporcional a la transformada de Fourier de los campos eléctricos en la apertura. En el caso considerado sólo será necesario calcular el vector de radiación magnético.

El potencial vector magnético es:
Los campos radiados son:

Esta es la vida del hombre moderno...

2008-06-06T21:52:00.004+02:00

jejejeje, parece que esto va tomando un poco de color... a ver si en un par de días lo medio termino, como sigo haciendo pruebas, buscando ideas etc, me he encontrado con esto:

Qué opinais? es esta la vida que llevamos?, por cierto, sacado de http://desvariandoando.blogspot.com/

Cambios en el diseño del blog

2008-06-06T03:26:00.003+02:00

Hola bloggeros y muy buenas noches, durante este fin de semana quiero actualizar un poco el diseño del blog, así que no os enfadeis mucho si hoy es verde y mañana amarillo fosforito... de lo que no tenéis que preocuparos es que estará online e incluso seguiré actualizando las entradas con las antenas planas o de parche; que es lo que toca ahora ver.

ala un saludo y buenas noches

pd: tanto si os gusta como si no escribidme un comentario y me decís vuestra opinión

LENTES: Tipos de Lentes

2008-06-04T14:18:00.005+02:00

Tipos de Lentes:

Lente dieléctrica (esquema)

Bocina + Lente

Lentes Sectoriales

Lente (multialimentada)

Lente Escalonada

Lente de Luneberg

Esquema de funcionamiento de la Lente de Luneberg

Antenas Multihaz

Agrupación de Lentes de Luneberg

Aplicaciones: Radar de Tráfico

Lente de Rotman

Lente omnidireccional

LENTES: Ecuación de una Lente

2008-06-04T14:03:00.004+02:00

ECUACIÓN DE LA LENTE

Para obtener la ecuación de la lente hay que imponer la condición de igualdad de fase en todos los caminos recorridos. La velocidad de propagación es inferior en el medio más denso, y la longitud de onda es menor.

Es posible diseñar lentes utilizando líneas de transmisión, como cables, guías de onda o placas metálicas paralelas.

En este último caso, los modos de propagación en una línea de placas paralelas tienen una longitud de onda en la guía dependiente con la frecuencia, y la lente es dispersiva, es decir, sus propiedades no son constantes con la frecuencia.

Las lentes se pueden construir de forma escalonada, con el fin de reducir peso y volumen.

En la lente de la figura se podría elminiar el material indicado siempre que la diferencia de fase con respecto a la lente original fuese múltiplo de 2 pi.

El inconveniente de realizar un escalonamiento es la disminución del ancho de banda de la lente, dado que la fase no es constante, sino que sigue una distribución en forma de escalera, con saltos de 2 pi, pero sólo a la frecuencia de diseño.

LENTES

2008-06-04T13:31:00.004+02:00

Bueno bloggeros, ya hemos visto las guías de onda, antenas con reflector, antenas de apertura, bocinas, efecto Spillover y hemos recordado algunos aspectos matemáticos sobre parábolas y paraboloides.

Para terminar con esta parte de las antenas vamos a ver las lentes.

LENTES

Si la superficie de separación entre dos medios de distinta constante dieléctrica tiene forma de una hipérbola se puede conseguir que una onda esférica se transforme en una onda plana.

Para ello es necesario que los camino eléctricos recorridos sean los mismo para cualquier posible trazado de rayos.

Por ejemplo, en la transición desde el aire a un medio de índice de refracción

la representación gráfica de la amplitud de los campos es

Como se puede observar se produce un cambio en la longitud de onda, así como una atenuación de los campos debido a la diferencia de caminos recorridos por la onda esférica.

Si la antena que se sitúa en el foco tiene un diagrama directivo, aparece además el efector de atenuación del diagrama. El análisis de las lentes es similar al de los reflectores parabólicos, y se pueden definir el mismo tipo de eficiencias, como la eficiencia de desbordamiento (Efecto Spillover) y la de iluminación.

En las lentes aparece nuevos factores de pérdidas por atenuación y reflexión en el dieléctrico. Dichos efectos se pueden reducir mediante el uso de recubrimientos de un cuarto de longitud de onda de espesor. Una vez que las ondas son planas se puede introducir una nueva transición al espacio libre. Al igual que en los reflectores se pueden diseñar lentes de diversas formas, con simetría de revolución o lentes cilíndricas.

Con respecto a los reflectores, las lentes funcionan en modo de transmisión, se utilizan a frecuencias más elevadas, son menos sensibles a tolerancias mecánicas y tienen mayor peso y volumen. Desaparecen los efectos de bloqueo, por el contrario se añaden efectos de pérdidas en el dieléctrico y por reflexiones en las discontinuidades.

Y para el próximo post....Ecuación de la lente.

BOCINAS CONICAS

2008-06-04T12:40:00.004+02:00

Bocinas Cónicas

Las guías de onda circulares, que propagan el modo fundamental TE11, alimentan a las bocinas cónicas.

Estas antenas se pueden analizar como aperturas, suponiendo que la distribución de los campos es aproximadamente la misma que los modos de las guías rectangulares o circulares.

Campos de apertura

La distribución de campos en una bocina cónica tiene la misma forma que el modo fundamental en la guía, y al igual que en las bocinas piramidales aparece un error cuadrático de fase debido a la diferencia de caminos recorridos por las ondas.

Para el cálculo del diagrama es necesario determinar el campo en la diagonal

Las funciones transformadas son

En las siguientes gráficas se muestran los diagramas normalizados en función del error máximo de fase para las componente copolar y contrapolar o cruzada, en función del máximo error de fase.

Diagramas de la polarización de referencia a 45º

Diagramas de la polarización cruzada a 45º

Los diagramas copolares y de polarización cruzada, para un error s=1/8 se muestran en las siguientes figuras, en función del parámetro u

La directividad de una apertura circular es

Bocinas Rectangulares: PLANO H, PLANO E y PIRAMIDAL

2008-06-03T21:45:00.006+02:00

Bocinas Rectangulares: PLANO H, PLANO E y PIRAMIDAL

Una bocina electromagnética es una antena que se utiliza de forma generalizada a frecuencias de microondas, por sus características de gran ancho de banda y por su facilidad de construcción y diseño.

Se utiliza como antena individual, en forma de agrupaciones, o como alimentador primario de reflectores o lentes.

Una bocina se alimenta a partir de una guia de onda que propaga uno o varios modos. Las dimensiones van aumentando progresivamente hasta que la apertura equivalente tenga unas dimensiones suficientes para conseguir la directividad deseada.

Las guias de onda rectangulares que propagan el modo fundamental TE10, se pueden abrir en el plano horizontal, dando lugar a bocinas del plano H; en el plano vertical, formando las bocinas del plano E; o bien ambos planos simultáneamente dando lugar a bocinas piramidales

Campos de apertura

La distribución de campos boca de guia rectangular en el modo fundamental TE10 es

En las bocinas de plano E se aumentan las dimensiones verticales de la apertura

Para aumentar la directividad, se puede aumentar las dimensiones verticales de la apertura, apareciendo una diferencia de fase en la bocina de plano E

La diferencia de fase tiene un comportamiento proporcional al cuadrado de la distancia. La distribución de campos en las bocinas de plano E será el mismo que la boca de guía rectangular con un término de fase adicionalSi se aumentan las dimensiones en el plano horizontal, la bocina se denomina de plano H, en este caso el erro de fase cuadrático depende de la posición x. La distribución de amplitudes es la misma del modo fundamental de la guía de ondas.

En una bocina de forma piramidal aumentan las dimensiones horizontales y verticales de la bocina, el error de fase aparece en ambos planos.

En la siguiente tabla se comparan las distribuciones de campos en las bocinas.

Gráficos de los campos de apertura

Diagramas de Radiación de las bocinas (formato de curvas de nivel)

Transformada de los campos en la bocina con errores de fase s=1/8, t=1/8

Transformada de los campos en las bocina con errores de fase t=3/8, s=1/4

Las bocinas sectoriales tienen diagramas en forma de abanico, mientras que las piramidales tienes diagramas tipo pincel

APERTURA CIRCULAR ELEMENTAL

2008-06-03T19:33:00.009+02:00

Bocinas de Apertura Circular Elemental

Los campos radiados por una apertura plana de forma arbitraria, con polarización arbitraria se pueden calcular a partir de las expresiones generales

Las integrales de superficie, si la función de iluminación tiene simetría de revolución se pueden simplificar y expresar en forma de las funciones de Bessel, para una polarización arbitraria

Se han utilizado las siguientes relaciones

Tabla comparativa de aperturas circulares uniformes

Tabla comparativa de distribuciones circulares

Los diagramas de radiación correspondientes a una apertura en la que varia la forma de la distribución son

APERTURA HORIZONTAL ELEMENTAL

2008-06-03T19:01:00.009+02:00

Apertura Horizontal elemental

En una apertura elemental en el espacio libre, con polarización horizontal

Los campos se pueden calcular teniendo en cuenta que los desfases son despreciables

Calculando las integrales y sustituyendo la impedancia de la onda por la del espacio libre, queda

La densidad de potencia radiada es máxima en la dirección perpendicular a la apertura, con un nulo en la dirección opuesta. El diagrama es de tipo cardioide.

La potencial total radiada se calcula a partir de la integral de la densidad de potencia en una esfera que encierre a las fuentes

La directividad, calculada a partir de la densidad de potencia y la potencia total radiada es D=3.

Antenas de Apertura o con Reflector: BOCINAS

2008-06-03T18:27:00.003+02:00

BOCINAS

Las bocinas son utilizadas como alimentador en las antenas, es decir, se utilizan para iluminar el reflector formando lo que se conoce como antena parabólica. La bocina de alimentación se encuentra situada en el foco del paraboloide.

Una única bocina puede utilizarse como una antena de cobertura global en satélites; además se pueden agrupar varias bocinas (alimentándolas con una amplitud y una fase diferentes), para conseguir un determinado diagrama de radiación y dar cobertura a un país o continente. La agrupación de bocinas sería el alimentador del reflector.

En una transmisión la bocina emite energía desde el foco hacia la superficie del reflector, consiguiendo radiar sobre el rango de cobertura deseado, mientras que en una recepción el reflector actúa como un acumulador de energía de la señal, que es concentrada hacia la bocina alimentadora.

Las bocinas pueden transmitir ó recibir dos ondas con polarización distinta, siempre que la polarización sea ortogonal. Esto se consigue con un dispositivo llamado acoplador ortomodo (OMT), que es un sistema de guía de ondas en forma de T, donde por la guía principal se propagan dos modos dominantes ortogonales y cada guía adosada soporta uno de los dos modos anteriores. La polarización ha de ser ortogonal para que no se produzcan interferencias.

Tipos:

Una guía de onda rectangular, que propaga el modo fundamental TE10, si se abre en el plano horizontal se denominará bocinas de plano H, si se abre en el plano vertical se denominará bocinas de plano E, y si se abre simultaneamente en ambos planos se denomina bocina piramidal.

La bocina cónica está formada por una guía de onda circular, que propaga el modo fundamental TE11, que se abre en forma de cono y termina en forma de apertura circular.

Imagen de radiación apertura rectangular (TE10):

Antena de Apertura o con Reflector: ANTENA CASSEGRAIN

2008-06-03T18:14:00.003+02:00

Antena Cassegrain

Este tipo de antenas presentan una gran directividad, una elevada potencia en el transmisor y un receptor de bajo ruido. Utilizar una gran antena reflectora implica grandes distancias del transmisor al foco (y la imposibilidad de colocar equipos en él) por lo que una solución es emplear un segundo reflector o subreflector. En el caso del reflector parabólico Cassegrain el subreflector es hiperbólico.

El reflector principal refleja la radiación incidente hacia el foco primario. El reflector secundario posee un foco en común con el reflector parabólico. El sistema de alimentación está situado en el foco secundario, de manera que el centro de fases del alimentador coincide con el foco secundario del hiperboloide. El paraboloide convierte una onda plana incidente en una esférica dirigida hacia el foco primario, que es entonces reflejada por el subreflector para formar una onda esférica incidente en el alimentador.

Antena de Apertura o con Reflector: ANTENA OFFSET

2008-06-03T17:40:00.003+02:00

Antena Offset

Una antena offset esta formada por una sección de un reflector paraboloide de forma oval. La superficie de la antena ya no es redonda, sino oval y simétrica (elipse). El punto focal no está montado en el centro del plato, sino a un lado del mismo (offset), de tal forma que el foco queda fuera de la superficie de la antena. Debido a esto, el rendimiento es algo mayor que en la de Foco Primario, pudiendo ser de un 70% o algo más.

Efecto SPILLOVER

2008-06-03T17:16:00.006+02:00

El efecto Spillover

El spillover (desbordamiento) es un efecto que se produce en las antenas reflectoras. Las antenas parabólicas se iluminan desde el foco con una antena que se denomina alimentador primario. Las ondas radiadas inciden en el reflector, pero una parte de la potencia se radia en otras direcciones del espacio.

La eficiencia de desbordamiento es la relación entre la potencia que se refleja en el reflector y la potencia total radiada por el alimentador primario.

Dicha eficiciencia depende del valor del angulo beta. En la siguiente gráfica se observa la eficiciencia para la apertura elemental. El ángulo máximo depende de la distancia foca / diámetro. En la gráfica se comparan tres casos de f/2a. Se observa que la eficiciencia del desbordamiento en mayor para valores reducidos de dicha relación.

La eficiciencia del desbordamiento también depende del diagrama de la antena situada en el foco. La eficiencia será mayor si la antena es más directiva.

Antenas de Apertura o con Reflector: ANTENA DE FOCO PRIMARIO

2008-06-03T15:32:00.004+02:00

La manera de producir y recibir ondas electromagnéticas que viajan en el espacio sin hilos, es a través de reflectores parabólicos, también conocidos como antenas. Su utilización radica en una propiedad por la cual las ondas que inciden paralelamente al eje principal se reflejan y van a parar a un punto denominado foco que está centrado en el paraboloide, en el caso de una antena receptora, en cambio si se trata de una antena emisora, las ondas que emanan del foco (dispositivo de emisión) se ven reflejadas y abandonan el reflector en forma paralela al eje de la antena.

Antena Foco Primario

La superficie de estas antenas es un paraboloide de revolución. Las ondas electromagnéticas inciden paralelamente al eje principal, se reflejan y dirigen al foco. El foco está centrado en el paraboloide.

Tienen un rendimiento máximo de aproximadamente el 60%, es decir, de toda la energía que llega a la superficie de la antena, el 60% lo hace al foco y se aprovecha, el resto se pierde debido principalmente a dos efectos, el efecto spillover y el efecto bloqueo.

Su gran superficie implica un menor ángulo de anchura del haz (3 dB), por lo que la antena debe montarse con mayor precisión que una antena offset normal. La lluvia y la nieve pueden acumularse en el plato e interferir en la señal; Además como el LNB va montado centralmente, bloquea muchas señales con su propia sombra sobre la superficie de la antena.

Parábolas y Paraboloides

2008-06-03T14:42:00.003+02:00

Antes de comenzar con el primer tipo de antena de apertura o con reflector, es importante que nos paremos un momento en repasar dos conceptos matemáticos básicos: LA PARÁBOLA Y EL PARABOLOIDE.

LA PARÁBOLA

La parábola es una de las secciones cónicas. Es una curva plana cuya relación a un sistema de coordenadas ortonormales es:

Se trata del lugar geométrico del conjunto de puntos en un plano tales que equidistan de uno fijo, llamado foco (F), a una recta cualquiera, llamada directriz (D).

PARABOLOIDE

En matemáticas, un paraboloide es una cuádrica, un tipo de superficie tridimensional, que se describe mediante las siguientes ecuaciones:

Paraboloide hiperbólico

Al paraboloide hiperbólico también se lo denomina silla de montar por su gráfica. Tiene la peculiaridad de contener rectas en su superficie.

Paraboloide elíptico

Cuando a = b, el paraboloide elíptico es un paraboloide de revolución: una superficie obtenida al girar una parábola respecto de su eje. Es la forma que tienen las llamadas antenas parabólicas.

Antenas de Apertura o con Reflector

2008-06-03T13:57:00.004+02:00

Antenas de apertura o con Reflector

La antenas de apertura son aquellas que utilizan superficies o aperturas para direccionar el haz electromagnético de forma que concentran la emisión y recepción de su sistema radiante en una dirección, formando ángulos sólidos. La más conocida y utilizada es la antena parabólica, tanto en enlaces de radio terrestres como satélites.

La ganancia de dichas antenas estará relacionada con la superficie de la parábola, a mayor tamaño mayor alineación del haz tendremos y por lo tanto mayor ganancia en una menor apertura angular.

El elemento radiante es el alimentador, el cual puede iluminar en forma directa a la parábola o en forma indirecta mediante un subreflector, dependiendo del diseño de la misma. El alimentador está generalmente ubicado en el foco de la parábola. El alimentador, en sí mismo, también es una antena de apertura (se denominan antenas de bocina) que puede utilizarse sin reflector, cuando el objetivo es una cobertura más amplia, por ejemplo, cuando se pretende cubrir la totalidad de la superficie de la tierra desde un satélite en órbita geoestacionaria.

Hay varios tipos de antenas de apertura, como la antena de bocina, la antena parabólica, la antena parabólica del Radar Doppler y superficies reflectoras en general.

Guias de Onda

2008-06-02T19:09:00.005+02:00

Hola bloggeros, tras casi cuatro días con problemas técnicos con el blog y sin haber podido actualizar, hoy, como ya hemos acabado las antenas de hilo o de dipolo comenzaremos con las ANTENAS CON REFLECTOR O DE APERTURA , y antes veremos un concepto que nos es imprescindible entender para comprender como funcionas las antenas de apertura;

LAS GUIAS DE ONDA.

Una guía de onda es cualquier estructura física que guía ondas electromagnéticas. La primera guía de onda fue propuesta por Joseph John Thomson en 1893 y experimentalmente verificada por O. J. Lodge en 1894. El análisis matemático de los modos de propagación de un cilindro metálico hueco fue realizado por primera vez por Lord Rayleigh en 1897.

Dependiendo de la frecuencia, se pueden construir con materiales conductores o dieléctricos. Generalmente, cuanto más baja es la frecuencia, mayor es la guía de onda. Las guías de onda también puede tener dimensiones de pocos centímetros. Un ejemplo puede ser aquellas utilizadas por los satélites de EHF y por los radares.

Las guías de onda electromagnéticas se analizan resolviendo las ecuaciones de Maxwell. Estas ecuaciones tienen soluciones múltiples, o modos, que son los autofunciones del sistema de ecuaciones. Cada modo es pues caracterizado por un autovalor, que corresponde a la velocidad de propagación axial de la onda en la guía.

Los modos de propagación dependen de la longitud de onda, de la polarización y de las dimensiones de la guía. El modo longitudinal de una guía de onda es un tipo particular de onda estacionaria formado por ondas confinadas en la cavidad.

Los modos transversales se clasifican en tipos distintos:

Modos TE (Transversal eléctrico), la componente del campo eléctrico en la dirección de propagación es nula.

Modos TM (Transversal magnético), la componente del campo magnético en la dirección de propagación es nula.

Modos TEM (Transversal electromagnético), la componente tanto del campo eléctrico como del magnético en la dirección de propagación es nula.

Modos híbridos, son los que sí tienen componente en la dirección de propagación tanto en el campo eléctrico como en el magnético.

En guías de onda rectangulares el modo fundamental es el TE1,0 y en guías de onda circulares es el TE1,1. El ancho de banda de una guía de onda viene limitado por la aparición de modos superiores. En una guía rectangular, sería el TE0,1. Para aumentar dicho ancho de banda se utilizan otros tipos de guía, como la llamada "Double Ridge", con sección en forma de "H".

Sus aplicaciones más comunes vienen dadas por que las guías de onda son adecuadas para transmitir señales debido a su bajas pérdidas. Por ello, se usan en microondas, a pesar de su ancho de banda limitado y volumen, mayor que el de líneas coaxiales para la misma frecuencia.
También se realizan distintos dispositivos en guías de onda, como acopladores direccionales, filtros, circuladores y otros.

Actualmente, son especialmente importantes, y lo serán más en el futuro, las guías de onda dieléctricas trabajando a frecuencias de la luz visible e infrarroja, habitualmente llamadas fibra óptica, útiles para transportar información de banda ancha, sustituyendo a los cables coaxiales y enlaces de microondas en las redes telefónicas y, en general, las redes de datos.

Antenas de Hilo o Dipolo: ESPIRA ELEMENTAL

2008-05-29T17:06:00.011+02:00

15. Espira Elemental

Se denomina espira elemental a un conductor de forma arbitraria que se cierra sobre sí mismo y por el que circula una corriente uniforme. Las dimensiones deben ser pequeñas en términos de longitud de onda.

Los campos radiados por una espira elemental se pueden calcular a partir de las siguientes expresiones:

Su diagrama de radiación en coordenadas polares es:

y su diagrama de radiación en 3 dimensiones es:

Los campos radiados tienen una componente, por lo que la polariación es lineal. El diagrama es similar al del dipolo elemental, pero la polarización es ortogonal. Situando la espira en el plano ecuatorial de una esfera el campo eléctrico está orientado en la dirección de los paralelos.

Al contrario que el campo eléctrico en un dipolo que está polarizado linealmente y si encerrasemos al dipolo en una esfera, suponiendo una orientación z, el campo seguiría en los meridianos.

Pero siguiendo con la espira, se produce un nulo de radiación en la dirección perpendicular a la espira y el máximo está en el plano de la misma. Para una espira situada en el plano XY, el plano E es el mismo, y el plano H es cualquier plano que contenga al eje z.

Ejemplo: Espira cuadrada

Condiciones y datos estudiados:

Diagrama de Radiación en polares:

Diagrama de radiación en 3 dimensiones:

Antenas de Hilo o Dipolo: ANTENA HÉLICE

2008-05-29T15:20:00.005+02:00

14. ANTENA HÉLICE

La antena helicoidal o antena hélice es una antena con forma de solenoide. La antena helicoidal es una evolución del monopolo vertical, en la cual el monopolo vertical ha sido modificado para tomar la forma de un solenoide.

Existen varios tipos de antena hélice, entre ellas:

Antenas para walkie-talkies

Las antenas helicoidales son sumamente utilizadas en las radios portátiles de tipo walkie-talkie, como los PMR446. El hecho de enrollar el monopolo en forma de hélice reduce sensiblemente el largo de la antena, reduciéndola a dimensiones razonables; así, una antena monopolo vertical que mediría 17 cm para la banda de radioaficionados de 70 cm, mide apenas cinco o seis en su forma helicoidal. La antena está enrollada en una vaina de caucho, lo que la hace flexible y evita que se rompa fácilmente.

Antenas para recepción satelital

Otras antenas helicoidales son utilizadas en UHF para recibir señales satelitales (1575.42Mhz). La polarización de la antena helicoidal es circular, lo que es sumamente favorable para la recepción de satélites. Estas antenas se fabrican con las espiras separadas un poco menos que el diámetro mismo de la hélice.

Antenas Halo

Caso límite de una antena helicoidal, se usan sobre todo en VHF. Son omnidireccionales y tienen buena ganancia.

Propiedades eléctricas de la antena helicoidal

Polarización: La polarización de la antena helicoidal es de tipo circular (horizontal y vertical por partes iguales).

Impedancia:La impedancia de la antena hélice es baja. Por lo tanto, es preciso adaptarla a los 50 Ohmios de los transmisores con algún tipo de adaptador de impedancia.

Resonancia: La antena hélice es resonante a una frecuencia fundamental.

Diagramas de radiación de una antena helicoidal.

Calculadora para Antenas helicoidales (Requiere SVG): http://www.wireless.org.au/~jhecker/stuff/Helix.php

Antena de Hilo o Dipolo: ANTENA MOXON

2008-05-29T14:16:00.007+02:00

13. ANTENA MOXON

La antena Moxon fue desarrollada por Leslie A. Moxon , para ser usada en comunicaciones en HF durante la primera mitad del siglo 20, con bastante éxito. Su relación costo, ganancia y facilidad de construcción la hacen una opción muy conveniente. Como es una antena específica según las bandas en que queramos operar y sus parámetros vamos a ver un ejemplo de como construirla.

Ejemplo práctico:

ANTENA MOXON ganancia 6dBi en la banda de 2,4 GHz para WIFI.

Usando programas de simulación de antenas, se ha dimensionado para que opere en 2,4 Ghz, obteniendo una ganancia ligeramente superior a los 6 dBi, dentro de todos los canales WIFI, con un ROE inferior a 1,5:1.

En términos generales esta antena tiene una forma correspondiente a dos “C” enfrentadas, alimentada directamente por el cable coaxial que se use como línea de alimentación. Durante el proceso de diseño y simulación se ha tendido a evitar el uso de dimensiones óptimas, por cuanto exigiría precisiones de 1/10 de milímetro, haciendo que su construcción fuese más dificultosa. En todo, caso el aumento de su rendimiento al construirla con medidas mas precisas no es muy significativo.

Materiales:

15 cm de alambre de cobre de 1,5 mm de sección.
Dos aisladores. Se puede utilizar el obtenido de la aislación del conductor central del cable RG-8.

Construcción:

Todas las medias han de tomarse desde el centro de conductor. Se corta a la mitad el trozo de cable y doble ambos extremos en ángulo recto para obtener una forma figura similar a una “C” de forma tal que, el lado mayor sea de 45 mm y los extremos de 8 mm cada uno, cortando el excedente.

Con la otra mitad del cable se construye otra “C”, con el lado mayor de 45 mm, pero con los lados mas pequeños de 5 mm cada uno. En el lado mayor (45mm), se realiza un corte exactamente en la mitad para obtener ahora dos piezas en forma de “L”. Se mide el lado mayor de la “L” obtenida y se recorta, si es necesario, para que ese lado tenga 21 mm.

Se hace lo mismo con la otra mitad. Siguiendo los pasos anteriores se obtendrá tres piezas: una “C” de 45 x 8 x 8 mm que llamaremos reflector, y dos “L” de 21 x 5 mm con las que se armará el elemento irradiante.

Con el aislador del conductor central del cable RG-8, se corta dos trozos de 15 mm cada uno. Con estos aisladores se obtendrá dos piezas que facilitaran el armado de la antena, a su vez que le otorgará rigidez mecánica, para que no se deforme.

Es muy importante mantener la simetría de la antena, manteniendo las piezas que la conforman en un mismo plano.Con el cable coaxial que utilicemos para alimentar la antena, se conectará el conductor central a una de las “L” en el extremo del lado más largo y la malla a la otra “L” de forma tal que, la separación entre extremos sea de 3 mm.

Se Inserta cada lado de 8 mm de la pieza en forma de “C” (reflector) en la perforación del cada aislador y lo mismo con el elemento excitado y se obtendrá la antena con forma de rectángulo. Se alinea todas las piezas y se pega los conductores a los aisladores.

En caso de no contar con el cable RG-8 para fabricar los aisladores, la antena se podría armar sobre un trozo de material aislante, tal como el plástico obtenido de la caja de un CD, o cualquier otro que cumpla la función de soporte de los conductores que conforman la antena, los cuales se pueden afirmar con pegamento. Como alternativa, se puede usar dos tozos de 15 mm del aislante del cable usado para su construcción, en vez de los aisladores que hemos utilizado en la construcción de nuestro prototipo.

Pruebas:

La dirección de la máxima ganancia se obtiene en sentido opuesto al reflector y perpendicular al elemento irradiante. Según la posición con respecto al suelo, horizontal o vertical, será su polarización. Es muy importante que esta coincida con la polarización que se use en la antena del equipo al cual se conecte con esta antena. Lo habitual es que los Puntos de Acceso tengan polarización vertical, por lo tanto la antena Moxon deberá estar vertical, si es este el caso.

Diagrama de Radiación en 3 dimensiones:

Y diagrama de radiación en el plano polar:

Nota: Gracias a los foreros de www.guw.cl por las aclaraciones y la idea sobre la antena Moxon.

Antenas de Hilo o Dipolo: HB9CV

2008-05-29T13:56:00.004+02:00

12. HB9CV

La antena HB9CV está considerada como una antena de dipolo logoperiódica de dos elementos. Fue desarrollada por el radioaficionado suizo Rudolf Baumgartner (HB9CV) en los años cincuenta.

La HB9CV permite una ganancia razonable, una buena relación de ganancia adelante/atrás, y sobre todo: dimensiones razonables. Es principalmente utilizada en las bandas altas de la HF y en la VHF. Se considera que una HB9CV es equivalente a una antena Yagi de tres elementos, incluso ligeramente mejor.

Su construcción se basa en un dipolo con dos elementos activos separados 1/8 de la longitud de onda, entre los cuales un conductor establece un desfasaje de 225 grados para reforzar la ganancia. La HB9CV aporta una mejora a la Antena Yagi porque al no tener elementos parásitos, cuyo rendimiento es bajo, con sólo dos elementos activos se obtiene una buena ganancia. El precio a pagar es una mayor complejidad mecánica de construcción.

La alimentación es en gamma (asimétrica) o en delta (simétrica).

Dibujo en 3 dimensiones de una HB9VC:

Diagrama de radiacion en el plano polar:

Y diagrama de radiación de 3 dimensiones.

Antenas de Hilo o Dipolo: LOGOPERIÓDICAS

2008-05-29T13:15:00.006+02:00

11. Logoperiódicas

Una antena de tipo logoperiódica es una antena cuyos parámetros de impedancia o de radiación son una función periódica del logaritmo de la frecuencia de operación. El diseño de estas antenas se realiza a partir de unas ciertas dimensiones como las dimensiones de un dipolo o la separación que se van multiplicando por una costante. Una de los diseños más conocidos es la agrupación logoperiódica de dipolos.

Diagrama de radiación de una antena logoperiódica Full (como la de la imagen de arriba):

Un ejemplo muy conocido de antena logoperiódica es la SLP-1,7-2,5-11 usada habitualmente para redes WIFI.

Cuyas características eléctricas son las siguientes:

Type: Log periodic dipole array

Frequency range: 1700-2500 MHz for DCS,PCS,DECT,UMTS and WLAN systems

Impedance: 50Ω unbalanced

Radiation (H-plane): beamwidth at -3 dB = 58X frequency independent

Radiation (E-plane): beamwidth at -3 dB = 46X frequency independent

Radiation angle: 0X

Front to back ratio: ≥ 24 dB

Polarization: vertical

Gain: 9 dBd - 11.1 dBi

V.S.W.R. in bandwidth: ≤ 2:1

Max. power: 50 Watts (CW) at 50X C

Feed system / position: direct DC-ground / vertex

Connection: SMA-female

Y con el siguiente diagrama de radiación:

Y para terminar un enlace a un video de como se desmontó con un helicóptero una antena logoperiódica de proporciones gigantes:

http://video.google.es/videoplay?docid=-3492614824845221400

Antenas de Hilo o Dipolo: SpiderBeam

2008-05-29T12:31:00.011+02:00

10. SpiderBeam

La antena SpiderBeam fue desarrollada como una antena ideal para Radio y Televisión. Es una antena Yagi tribanda de muy poco peso pero de gran tamaño, normalmente hecha de fibra de vidrio y alambre.

A pesar de su construcción liviana, la antena posee la misma ganancia y relación Directividad / Adaptación que una antena de 3 elementos y tribanda. La potencia máxima permanente es de 2 KW HF.

Cuanto más alta se instale la antena, mejor resultado dará. Una antena situada a más altura con menos ganancia produce una señal más fuerte que una antena baja con más ganancia. Gracias a su poco peso esto es posible.

Construcción:

La cruz de soporte (araña =spider) está normalmente construida de fibra de vidrio y tiene unida 3 Yagis metálicos, entrelazados para realizar antenas de 20/15/10 metros sin trampas.

Los directores y reflectores están en forma de V, en contraste con la forma tradicional de una Yagi. Los tres elementos se unen en un solo punto de excitación. La impedancia del sistema es es unos 50 ohmios y se alimenta a través de RF (tipo W1JR), no necesita lineas de fase u otras sintonizadoras complejas.

Datos técnicos versión tres bandas:

Datos técnicos para la versión de cinco bandas (20/17/15/12/10 m):

Se puede extender la antena para cubrir 5 bandas, agregando 2 reflectores adicionales y 2 elementos alimentados adicionales para 12 y 17 m. La alimentación sigue siendo posible por un solo cable coaxial.

Ejemplo de Diagrama de Radiación para una SpiderBeam de 20 m. (Con 3 elementos activos en 20m).

y el diagrama a 15 metros del suelo:

Teorema de Reciprocidad

2008-05-29T00:59:00.011+02:00

Antes de ver los últimos ejemplos de antenas de Dipolo, vamos a ver el Teorema de Reciprocidad, imprescindible para comprender el funcionamiento de las Antenas Yagi-Uda, las SpiderBeam, etc...

Los parámetros de las antenas (directividad, ancho de haz, impedancia, resistencia de radiación, etc. ) son idénticos en transmisión y recepción.

Para poder demostrarlo vamos a utilizar el teorema de reciprocidad. Consideremos dos conjuntos de fuentes eléctricas a y b que crean dos conjuntos de campos eléctricos y magnéticos

La frecuencia es la misma y el medio es lineal e isótropo.

El teorema de reciprocidad, que se puede demostrar a partir de las ecuaciones de Maxwell, indica que la reacción de los campos de las fuentes b con las corrientes a es el mismo que la reacción de los campos de las corrientes a con las corrientes b, es decir:

Para demostrar esta relación se puede partir de la divergencia los productos de los campos de las fuentes a y b:

Simplificando los términos idénticos, resulta:

Se han tenido en cuenta las ecuaciones de Maxwell:

Integrando en volumen y aplicando el teorema de la divergencia, resulta:

Si la superficie que encierra a las fuentes se toma muy lejos de las mismas, en campo lejano, los campos radiados no tendrán componente radial, y los productos vectoriales correspondientes a la integral de superficie son:

Por lo tanto el teorema de reciprocidad queda como:

Agradezco a la Universidad Politécnica de Valencia que me haya prestado los apuntes del Teorema de Reprocidad aplicado al electromagnetismo.

Antenas de Hilo o Dipolo: Yagi-Uda

2008-05-29T00:48:00.008+02:00

9. Yagi-Uda

La Antena de Yagi-Uda es una antena direccional creada por el Dr. Hidetsugu Yagi de la Universidad Imperial de Tohoku y su ayudante, el Dr. Shintaro Uda (de ahí al nombre Yagi-Uda).

La característica más importante de esta antena de dipolo es que la tierra ha sido eliminada, su simple estructura de dipolo, combinado con elementos parásitos, conocidos como reflector y directores, son imprescindibles en la construcción de esta antena de muy alto rendimiento. Aunque no tuvo hasta la II Guerra Mundial mucho uso en Japón, fue en Europa y Norteamérica, donde se incorporó a la producción comercial, de los sistemas de difusión, TV y radio.

Los elementos que forma una antena Yagi-Uda son:

Elemento conductor(radiador/captador). Este es el elemento que capta o emite las señales.
Reflectores. Estas dos varillas actúan reflejando las ondas en la dirección del elemento conductor.
Directores o guías de ondas. Estas varillas, de longitud progresivamente menor alejándose del conductor y espaciadas a distancias precisas, hacen que la onda siga el camino correcto hasta llegar al elemento conductor. También influyen sobre la impedancia de la antena.

Como funciona una antena Yagi-Uda:

Gracias al principio de reciprocidad, se puede demostrar que la propiedades (impedancia, ganancia, etc.) de una antena cualquiera son las mismas tanto en emisión como en recepción.

1. Antenas de Emisión:

Como ya se ha mencionado, una antena Yagi-Uda está formada por un elemento alimentado (conectado al emisor o al receptor) formado por un simple dipolo o un dipolo doblado llamado también "radiador". Además de ese elemento, la antena tiene uno o varios elementos aislados llamados, elementos parásitos. La corriente que circula en el elemento alimentado irradia un campo electromagnético, el cual induce corrientes en los "elementos parásitos" de la antena. Las corrientes inducidas en esos elementos irradian también campos electromagnéticos que a su vez inducen corrientes en los demás. Finalmente la corriente que circula en cada uno de los elementos es el resultado de la interacción entre todos los elementos.

La amplitud y la fase de esa corriente dependen de la posición y de las dimensiones de cada elemento. El campo electromagnético irradiado por la antena en cada dirección será la suma de los campos irradiados por cada uno de los elementos. Esta suma es complicada porque la amplitud y la fase de la corriente que circulan en cada elemento son diferentes. Además, como la distancia a cada elemento depende de la dirección del punto de medida del campo, la suma dependerá de la dirección.

El elemento parásito, situado delante el elemento alimentado y que refuerza el campo hacia adelante, se llama director. Los elementos situados detrás y que refuerzan el campo hacia adelante se llaman reflectores. Pero no hay que confundirlos con las superficies o rejas reflectoras utilizadas en otros tipos de antenas.

Generalmente se ponen uno o dos reflectores y uno o varios directores. Se calculan las posiciones y las dimensiones de manera que las fases de las corrientes resultantes sean tales que la adición de los campos sea mínima hacia atrás y máxima hacia adelante.

Eléctricamente, el costo de esta directividad es una disminución de la parte resistiva de la impedancia de la antena. Con una misma corriente de alimentación, el campo radiado es más débil. Se compensa este inconveniente remplazando el dipolo alimentado por un dipolo doblado.

2. Antena en recepción:

Para las antenas receptoras la fase y la amplitud de las corrientes inducidas en los elementos por el campo incidente y los demás elementos hace que la corriente inducida en el elemento alimentado (ahora conectado al receptor) sea máxima para los campos que vienen de delante y mínima para los campos que vienen de detrás.

3. Alimentación de una antena Yagi-Uda

Para respetar la adecuación entre la impedancia de la antena y la impedancia de la línea de transmisión se utilizan distintos tipo de alimentación.

Alimentación asimétrica por cable coaxial: adaptación gamma.
Alimentación simétrica por cable de dos hilos: adaptación delta.

A veces es necesario interponer un simetrizador para asegurar que la antena Yagi esté correctamente alimentada.

4. Evoluciones de antenas Yagi

Red de antenas Yagi

Es un conjunto de antenas Yagi que han sido alineadas apuntando perpendicularmente a un mismo plano. La razón para agregar varias antenas Yagi en paralelo, es que cada antena suplementaria aporta 3 dB a la señal, o sea, la multiplica por dos en potencia, con un límite teórico de 20dB.

Es por eso que las redes de antenas Yagi se utilizan sobre todo en EME (contactos por reflexión lunar), donde las señales recorren 600 000 km entre emisor y receptor y llegan considerablemente atenuadas; cada decibelio de ganancia imprescindible. Existe una distancia mínima entre antenas para minimizar el efecto de cada antena sobre su adyacente.

Las redes de antenas Yagi exigen una interconexión precisa, sobre todo para respetar la impedancia de salida requerida por el transmisor. Por razones de dimensiones de las antenas, las redes de antenas Yagi se utilizan mucho en VHF y UHF.

Antenas Yagi de elementos ahusados

Por razones mecánicas convienen elementos gruesos, mientras que por razones eléctricas convienen elementos lo más finos que sea posible. Un compromiso entre ambos es hacer elementos ahusados, gruesos en el centro y afinándose progresivamente hacia el extremo.

Antenas Yagi de elementos acortados

Sobre todo en las bandas HF (3-30 MHz), los elementos tienen longitudes del orden de las decenas de metros. Eso hace que una antena Yagi sea poco práctica, sea por razones mecánicas, sea por razones de espacio. Una antena Yagi para la banda de 80m tiene un ancho mayor que la envergadura de un Airbus A320.

Es posible construir antenas Yagi más cortas, reemplazando un segmento de cada elemento (por ejemplo, el tercio central de cada mitad de elemento) por un solenoide o bobina. Eso hace que la antena sea más corta, y por lo tanto mecánicamente viable, a costa de otras virtudes: ancho de banda, ganancia, y otras características.

Diagramas de Radiación:

La antena Yagi puede concebirse como una evolución del dipolo, donde los reflectores reducen la emisión hacia atrás, y donde los directores concentran la emisión hacia adelante.
Dependiendo entre otras cosas de la cantidad de elementos directores, y de la longitud de la antena, es posible llegar a ganancias máximas de por ejemplo 15 dB, lo que equivale a multiplicar la señal por 32.

Como la antena Yagi no crea energía, cuanta más ganancia en una dirección, más estrecho será el haz. Para medir esa apertura, la definimos como el ángulo respecto del eje de la Yagi donde la ganancia cae a la mitad, es decir, pierde 3 dB respecto del eje central. Es también importante en las antenas Yagi, cuyo objetivo es el de ser direccional, el coeficiente de ganancia en las direcciones 0°/180° (adelante/atrás). Cuanto mayor sea ese coeficiente, más inmune es la antena a señales provenientes de otras direcciones.

Y por último un diagrama de radiación en 3d y en polares de una antena Yagi de 6 elementos:

Y su representación en el plano polar:

Antena de Hilo o Dipolo: Tabla comparativa

2008-05-27T22:44:00.004+02:00

He encontrado esta tabla con los principales tipos de dipolo y su comportamiento de su diagrama de radiación, según el tipo de dipolo, si es de cuarto de onda o de media onda, etc...

Antena de Hilo o Dipolo: DIPOLOS DOBLADOS

2008-05-27T22:18:00.006+02:00

6. Dipolo doblado

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, mientras que la impedancia del dipolo simple en el vacío es de 73 Ohm.

El dipolo doblado es, en esencia, una antena única formada por dos elementos. Un elemento se alimenta en forma directa, mientras que el otro tiene acoplamiento inductivo en los extremos. Cada elemento tiene media longitud de onda de largo. Sin embargo, como puede pasar corriente por las esquinas, hay una longitud de onda completa de corriente en la antena.

El Dipolo doblado puede descomponerse en el modo par o modo antena, con la misma alimentación en los dos brazos, y el modo impar o modo línea de transmisión , con dos generadores de signos opuestos.

7. Dipolo de brazos plegados

Es un dipolo cuyos brazos tienen una pequeña parte del extremo parcialmente plegada. Eso hace que se economice espacio, a costa de sacrificar parcialmente la eficiencia del dipolo.

8. Dipolo eléctricamente acortado

Es un dipolo en el cual un segmento de cada brazo (por ejemplo, el tercio central) es reemplazado por un solenoide. Eso hace que el dipolo sea mucho más corto, pero a costa de sacrificar otras cualidades del dipolo original, como la eficiencia, la impedancia y el ancho de banda.

Antenas de Hilo o Dipolo: DIPOLO V INVERTIDA

2008-05-27T21:41:00.002+02:00

5. Dipolo de 1/4 de Onda

Cuando el espacio disponible no permite extender el dipolo horizontalmente en toda su longitud, se puede adoptar la configuración de las antenas dipolo en V invertida, que son una buena solución y que presenta incluso algunas ventajas frente al dipolo horizontal. Esta antena se instala utilizando un solo mástil, que la sustenta por su centro o suspendida de una driza. Con un ángulo de 90º entre las ramas en el vértice, esta antena presenta un diagrama de radiación prácticamente omnidireccional, ángulos de salida bajos y una impedancia próxima a los 50 ohmios, que la hace apta para ser alimentada con cable coaxial.

Antenas de Hilo o Dipolo: DIPOLO CORTO

2008-05-27T20:14:00.004+02:00

3. Dipolo corto

Un dipolo corto es un dipolo formado por dos conductores de longitud total inferior a la longitud de onda . Los dos conductores están alimentados en el centro del dipolo. Asumimos que la corriente es máxima en el centro del dipolo (en donde está alimentada) y que decae linealmente hacia cero a las extremidades del dipolo. Hay que notar que la corriente circula en la misma dirección en los dos brazos del dipolo.

Ejemplo de dipolo corto hecho con bobinas para 40 metros.

Diagrama de Radiación del dipolo corto:

Su densidad de radiación es proporcional a este:

Antenas de Hilo o de Dipolo: DIPOLO SIMPLE Y MONOPOLO

2008-05-26T18:41:00.014+02:00

1. Dipolo Simple (Elemental)

Un dipolo es una antena con alimentación central empleada para transmitir o recibir ondas de radiofrecuencia, es decir, es un elemento de corriente de longitud h, recorridos por una corriente uniforme, cuyas dimensiones son pequeñas comparadas con la longitud de onda.

La mayor parte de las antenas con frecuencias inferiores a 1 MHz se comportan como dipolos elementales, dado que a esa frecuencia la longitud de onda es de 300 metros.

La longitud del dipolo es la mitad de la longitud de onda de la frecuencia de resonancia del dipolo, y puede calcularse como 150/frecuencia(MHz). El resultado estará dado en metros. A causa del efecto de bordes la longitud real será algo inferior, del orden del 95% de la longitud calculada.

La siguiente imagen es un dibujo de un dipolo elemental , pintado en rojo esta la el campo eléctrico y en azul el campo magnético.

Y aquí su diagrama de radiación en 3 dimensiones:

2. Monopolo (vertical)

El monopolo vertical o antena vertical es una antena constituida de un solo brazo rectilíneo irradiante en posición vertical.

Se considera que el monopolo no es una antena completa, y que necesita ser completada por un plano de masa para poder funcionar correctamente.

Ese plano de masa puede ser natural (por ejemplo, una superficie de agua salada), o bien artificial (una serie de conductores que se unen en la base del monopolo).

El monopolo se alimenta en la base. La alimentación es asimétrica, es decir, cuando uno de los conductores del monopolo está a masa y el otro experimenta las variaciones de tensión, se dice que la alimentación es asimétrica. y habitualmente se alimenta con cable coaxial.

En la siguiente foto podemos comprobar la similitud entre monopolo y dipolo, los monopolos tienen la misma corriente que los dipolos, los campos radiados son los mismos en el semiplano superior, mientras que el campo es cero en el semiplano inferior del monopolo.

La antena vertical emite en polarización vertical, o sea, el campo eléctrico es perpendicular al plano del suelo.
En la siguiente tabla está la comparación entre los diversos parámetros de radiación.

Y por último un ejemplo de diagrama de radiación de una antena vertical:

Los parámetros usados para la realización del diagrama fueron los siguientes:

Constante dieléctrica del terreno (3-80) : 4

Conductividad de suelo (0.00003-5.0 S/m): 0.001

Frecuencia de Trabajo (2-30 MHz): 8

Altura sobre el suelo (99 m máx.): 12.5

Radio del sistema de tierra (m): 50

Diámetro de los hilos radiales (mm): 3

Número de hilos radiales del sistema de tierra: 12

Y los datos resultantes del estudio (a parte del diagrama):

Elevación de la ganancia máxima (grados): 23º

Ganancia directiva (dBi): 0.4

Mínimo/paso valor(dB): -30/3

Tipos de antenas

2008-05-26T12:41:00.002+02:00

Hemos acabado los ocho principales parámetros básicos para todas las antenas, a saber:

Densidad de Potencia Radiada

Diagramas de Radiación

Directividad

Ganancia

Polarización

Impedancia

Adaptación

Ecuación de Transmisión

Ahora veremos los principales tipos de antenas; como són, cuales són su características principales, como es su diagrama de radiación y en que situaciones se usan.

Los tipos básicos de antenas son:

Antenas de dipolo o de hilo

Monopolo vertical

Dipolo elemental (dipolo simple)

Dipolo corto

Dipolo de media onda

Dipolo doblado

Dipolo en V invertida

Dipolo de brazos plegados

Dipolo con acortamiento eléctrico

Y algunos derivados: Antena Yagui, Antena Moxon, Antena HB9VC, Antena Spiderbeam.

2. Antenas reflectoras o de apertura

Foco primario

Offset

Cassegrain

Alimentadores para antenas con reflector (Bocinas): Piramidal, Cónica, Lente dieléctrica.

3. Antenas planas

Antenas Microstrip

Antenas de apertura sintética (SAR)

Aplicaciones específicas de antenas planas: Radio digital por satélite

Ecuación de Transmisión

2008-05-25T15:41:00.012+02:00

El último parámetro básico en el estudio de las antenas es la ECUACIÓN DE TRANSMISIÓN, que es el estudio de un enlace de telcomunicaciones, es decir, dos antenas, una emisora y una receptora separadas a una distancia r.

Para ello consideramos que si la la antena transmisora fuera isotrópica, es decir si la potencia transmitida se repartiera por igual en todas las direcciones del espacio (esto lo hemos visto en post anteriores), la densidad de potencia en cualquier punto sería:

Ahora bien, en un caso real la antena transmisora es directiva, por lo que para calcular la densidad de potencia hay que tener en cuenta la definición de directividad:

La potencia recibida en una antena, en el caso de tener adaptación será:

Si las antenas, transmisora y receptora, están orientadas en la dirección de los máximos de los diagramas de radiación, la expresión final será:

La relación entre el área efectiva y la directividad de cualquier antena es:

La ecuación de transmisión queda finalmente como:

Sin embargo en el caso de que las antenas no estén orientadas en la dirección de máxima radiación, y además haya desadaptaciones por polarización, la ecuación de transmisión sería:

Y hasta aquí todos los parámetros básicos sobre las antenas.

Área y Longitud efectivas

2008-05-25T15:34:00.004+02:00

El área efectiva se define como la relación entre la potencia recibida y la densidad de potencia incidente en una antena. La antena debe estar adaptada a la carga, de forma que la potencia transferida sea la máxima. La onda recibida debe estar adaptada en polarización a la antena.

La longitud efectiva de una antena linealmente polarizada se define como la relación entre la tensión inducida en una antena en circuito abierto y el campo incidente en la misma.

Adaptación

2008-05-25T15:15:00.005+02:00

Las antenas receptoras tienen un circuito equivalente de Thevenin, con una impedancia de antena y un generador de tensión. La transferencia de potencia entre la antena y la carga es máxima cuando ambas impedancias son complejas conjugadas.

En general, si no hay adaptación, la potencia recibida por una carga RL+ jXL conectada a una antena de impedancia a a R+ jX se puede calcular como:

Se define el coeficiente de adaptación como la relación entre la potencia recibida y la potencia que se recibiría en el caso de máxima transferencia de potencia. Toma valores entre 0 y 1.

Para el próximo post, ÁREA Y LONGITUD EFECTIVA

Impedancia

2008-05-25T15:00:00.006+02:00

La IMPEDANCIA de una antena se define como la relación entre la tensión y la corriente en sus terminales de entrada. Dicha impedancia es en general compleja.

La parte real se denomina resistencia de antena.

La parte imaginaria, reactancia de antena.

Se define la resistencia de radiación como la relación entre la potencia total radiada por una antena y el valor eficaz de la corriente en sus terminales de entrada, elevada al cuadrado.

Se define la resistencia óhmica de una antena como la relación entre la potencia disipada por efecto de pérdidas resistivas y la corriente en sus terminales al cuadrado. Por lo tanto la resistencia de antena la podemos considerar como la suma de la resistencia de radiación y la resistencia óhmica.

La eficiencia de una antena se puede obtener a partir de las resistencias de radiación y óhmicas, teniendo en cuenta que es la relación entre la potencia total radiada y la potencia entregada a la antena.

Nota: η es la letra griega Eta, su mayúscula es H.

Polarización

2008-05-25T14:17:00.012+02:00

La POLARIZACIÓN de una antena es la polarización de la onda radiada por dicha antena en una dirección dada.

Siempre que hablamos de polarización hacemos referencia a polarizar una onda electromagnética como la siguiente:

Una onda electromagnética polarizada. Las oscilaciones de los campos eléctrico y magnético son perpendiculares entre sí y perpendiculares a la dirección de propagación. Las oscilaciones del campo eléctrico sólo se producen en el plano de polarización.

La polarización de una onda es la figura geométrica determinada por el extremo del vector que representa al campo eléctrico en función del tiempo, en una posición dada. Para ondas con variación sinusoidal dicha figura es en general una elipse. Hay una serie de casos particulares.

Si la figura trazada es una recta, la onda se denomina linealmente polarizada, si es un círculo circularmente polarizada y si, por último la figura trazada es una elipse se denomina elípticamente polarizada.

El sentido de giro del campo eléctrico, para una onda que se aleja del observador, determina si la onda está polarizada circularmente a derechas o a izquierda. Si el sentido de giro coincide con las agujas del reloj, la polarización es circular a derechas. Si el sentido de giro es contrario a las agujas del reloj, la polarización es circular a izquierdas. El mismo convenio aplica a las ondas con polarización elíptica.

Se define la relación axial de una onda polarizada elípticamente, como la relación entre los ejes mayor y menor de la elipse de polarización. La relación axial toma valores comprendidos entre 1 e infinito.

Los campos se pueden representar en notación fasorial. Para determinar la variación temporal es suficiente con determinar el valor real de cada una de las componentes. Los ejemplos que se citan a continuación son para ondas planas que se propagan en la dirección del eje z.

Las expresiones siguientes representan campos con polarización lineal:

Las expresiones siguientes representan campos con polarización circular, la primera a izquierdas y la segunda a derechas:

Finalmente los siguientes ejemplos corresponden a polarizaciones elípticas:

Se produce una polarización lineal cuando las fases de dos componentes ortogonales del campo eléctrico difieren un múltiplo entero de p radianes. Se produce polarización circular cuando las amplitudes son iguales y la diferencia de fase entre las componentes es p/2 o 3p/2. La polarización es elíptica en los demás casos.

Cualquier onda se puede descomponer en dos polarizaciones lineales ortogonales, sin más que proyectar el campo eléctrico sobre vectores unitarios orientados según dichas direcciones. Aplicando el mismo principio, cualquier onda se puede descomponer en dos ondas polarizadas circularmente a derechas o izquierdas.

Ejemplo práctico:

La siguiente expresión representa una onda polarizada elípticamente a derechas, con relación axial 3. Se puede descomponer en dos ondas polarizadas linealmente de amplitudes 3 y –1, o bien en dos ondas porlarizadas circularmente a derechas e izquierdas:

Resolviendo el siguiente sistema de ecuaciones se determinan los valores de A y B:

Los valores son A=2, B=1.

Para el próximo post: IMPEDANCIA

Antena Isotrópica

2008-05-24T22:20:00.004+02:00

Antes de ir al quinto parámetro, polarización, vamos a pararnos un momento en conocer que es una ANTENA ISOTRÓPICA:

Para explicar mejor de qué se trata he hecho este esquema que intenta ser un diagrama de radiación de una antena. Si analizamos esta antena veremos que en los planos verticales (x, z) e (y, z) la cantidad de energía radiada es exactamente la misma en todas las direcciones. Tenemos lo mismo para el plano horizontal (x, y). Esto nos indica que esta antena podrá enviar o recibir señal con las mismas condiciones esté en la posición que esté. Esta antena recibe el nombre de antena isotrópica. Es una antena perfecta e ideal.

Sin embargo, por ejemplo, una antena omnidireccional real, su uso habitual hace que una antena omnidireccional no emita exactamente en todas direcciones, sino que tiene una zona donde irradia energía por igual (por ejemplo el plano horizontal).

Por ejemplo no nos puede interesar emitir o recibir señal de la parte que está exactamente encima de la antena, imaginémonos la antena de radio del coche: difícilmente tendremos la fuente de señal exactamente encima de la antena, así que favorecemos la emisión o recepción en otras direcciones (como puede ser el plano horizontal) en detrimento de otras (el plano vertical).

Nos puede parecer una frivolidad despreciar un rango tan grande de direcciones, pero si tenemos en cuenta la distancia entre la antena emisora y nuestra antena receptora nos daremos cuenta que el ángulo respecto al plano horizontal de la antena es muy pequeño. Debemos tener en cuenta también que en el plano horizontal sí que el comportamiento es totalmente omnidireccional.

En el siguiente esquema podemos observar este comportamiento, fijémonos que la cantidad de señal enviada en dirección z es 0, en cambio la que se envía en las direcciones x e y es máxima, y entre los dos límites hay una graduación.

Espero que os haya quedado un poquito más claro, y el próximo post: Polarización, tu gran amiga, jajajaja (agarraos que vienen curvas, es un poco difícil pero... al final sale :P )

saludos

Ganancia

2008-05-24T22:04:00.005+02:00

Cuarto parámetro a estudiar sobre las antenas, la Ganancia.

Se define como la relación entre:

la densidad de potencia radiada en una dirección,
la densidad de potencia que radiaría una antena isotrópica,
a igualdad de distancias y potencias entregadas a la antena.

Si no se especificala dirección angular, se sobreentiende que la Ganancia se refiere a la dirección de máxima radiación.

Os habréis fijado en que la Ganancia y la Directividad son practicamente idénticas, para que no haya error os digo que diferencias hay.

Directividad <--> Potencia Radiada POR la Antena

Ganancia <--> Potencia Entregada A la Antena

La diferencia entre ambas potencias es la potencia disipada por la antena, debida a pérdidas óhmicas.

EFICIENCIA: Se define la Eficiencia como la relación entre la potencia radiada por una antena y la potencia entregada a la misma. Es un número comprendido entre 0 y 1.

Si una antena no tiene pérdidas óhmicas, la Directividad y la Ganancia son iguales.

Directividad

2008-05-24T21:50:00.006+02:00

El tercer parámetro que vamos a ver es la Directividad.

Se define como la relación entre:

la densidad de potencia radiada en una dirección.
a una distancia r.
y la densidad de potencia que radiaría a la misma distancia una antena isotrópica.
a igualdad de potencia total radiada.

Si no se especifica la dirección angular, se sobreentiende que la Directividad se refiere a la dirección de máxima radiación:

Sólo para antenas directivas, con un sólo lóbulo principal y lóbulos secundarios de nivel despreciable, se puede obtener una directividad aproximada considerando que se produce radiación uniforme en el ángulo sólido definido a partir de los anchos de haz a –3dB en los dos planos principales del diagrama de radiación:

Ωe se define como el ángulo sólido equivalente.

Diagramas de Radiación

2008-05-24T21:12:00.008+02:00

En este post hablaré de qué es y para qué sirve un Diagrama de Radiación.

El diagrama de radiación de una antena es la representación gráfica de sus propiedades de radiación en las distintas direcciones del espacio. Lo habitual es representar el campo eléctrico en coordenadas esféricas, con la antena situada en el origen de coordenadas y tomando como referencia el valor máximo de la magnitud. El resto serán valores relativos a él.

Las formas de representación pueden ser tridimensionales o bidimensionales, en escalas lineal o logarítmica.

Aquí tenemos la imagen tridimensional de radiación de una antena:

Y aquí su diagrama de radiación (bidimensional)que se suele hacer en coordenadas polares:

Y por último la representación bidimensional logarítmica:

Otro ejemplo de diagrama de radiación:

Los parámetros más importantes del diagrama de radiación son los siguientes:

Dirección de apuntamiento: Es la de máxima radiación. Directividad y Ganancia.
Lóbulo principal: Es el margen angular en torno a la dirección de máxima radiación. Está comprendido entre dos mínimos relativos.
Lóbulos secundarios: Son el resto de máximos relativos, de valor inferior al principal.
Ancho de haz: Es el margen angular de direcciones en las que el diagrama de radiación de un haz toma el valor de la mitad del máximo.
Relación de lóbulo principal a secundario (SLL): Es el cociente en dB entre el valor máximo del lóbulo principal y el valor máximo del lóbulo secundario.

Relación delante-atrás (FBR): Es el cociente en dB entre el valor de máxima radiación y el de la misma dirección y sentido opuesto.

Y aquí os dejo un último ejemplo:

Densidad de Potencia Radiada

2008-05-24T20:14:00.011+02:00

Empezamos con el primer parámetro básico de las antenas, la DENSIDAD DE POTENCIA RADIADA (a partir de ahora DPR).

DPR: Se define como la potencia por unidad de superficie en una determinada dirección.

Se mide en W/m2 (vatios por metro al cuadrado).
Se puede calcular como los valores eficaces de los campos eléctrico y magnético.
El diagrama es omnidireccional en el plano XY, y tiene un nulo en la dirección del eje z

La Impedancia característica del medio; relación entre el módulo del campo eléctrico y el módulo del campo magnético.

Cálculo de la DPR a partir de los componentes del campo eléctrico:

La potencia total radiada puede calcularse como la integral de la DPR en una esfera que encierre a la antena (dipolo elemental);

Nota: Este estudio proviene de la Ley de Gauss, que evidentemente no os puedo explicar por que me llevaría muuucho tiempo pero si pincháis en el nombre os sale el enlace a la wikipedia que viene fantástico.

Espectro electromagnético, bandas de frecuencia, etc...

2008-05-24T18:09:00.015+02:00

Buenas tardes bloggeros, hoy seguiremos con las consideraciones generales sobre antenas, ayer explicamos que era una onda y que era la longitud de onda, hoy os traigo el siguiente paso, frecuencias, bandas de frecuencias, y ya que nos ponemos pues espectros electromagnéticos y bandas de televisión, pero... por partes.

FRECUENCIA: es una medida de repetición de un suceso, sea el que sea, en un tiempo concreto (unidad de tiempo). Para calcularla se cuentan el número de repeticiones del suceso dentro de un intervalo de tiempo y se dividen por el tiempo transcurrido. Se mide en Hertzios (Hz) y un hertzio hace referencia a una repetición por segundo (segun el sistema internacional de medidas), así, si decimos que un suceso tiene una frecuencia de 5Hz significará que el suceso se ha repetido 5 veces por segundo.

Y aplicandolo a las antenas, la frecuencia tiene una relación inversa con el concepto de longitud de onda, a mayor frecuencia menor longitud de onda y viceversa. La frecuencia f es igual a la velocidad v de la onda dividido por la longitud de onda λ (lambda):

Y tras esto, lo primero es ver el espectro electromagnético, que no es más que una representacion gráfica de los diferentes elementos que irradian dependiendo de su longitud de onda y frecuencia.

El gráfico está muy bien conseguido (gracias Internet), tenemos desde su longitud de onda en metros, con su símil gráfico, después está el nombre que recibe (rayos x, etc...), a qué elemento radiador pertenece (antenta, microondas, etc...), su frecuencia (como hemos visto) en Hz y por último la energía de un protón-electrón dentro de esa radiación.

El siguiente gráfico nos muestra específicamente el espectro electromagnético para las antenas, que es lo que más nos interesa:

y un cuadro explicativo de que significa cada elemento (así no me paso media hora escribiendolo, jejeje):

Como podéis observar el cuadro se divide en la banda, su significado (lógicamente en inglés), su frecuencia mínima y máxima y su longitud de onda mínima y máxima. Si tenéis cualquier duda no dudéis en consultarme.

Y por último las bandas de televisión (ya sé que esto sí os sonará más):

Todo esto que os he contando no es más que una pequeña parte de todo el espectro electromagnético existente, si os interesa las bandas de frecuencia, etc, os dejo unos enlaces que viene muy completos y como son del a Wikipedia pues se entienden bastante bien.

Espectro audible este enlace tiene hasta ejemplos audibles de sonidos en distintas frecuencias.

Espectro de Radifrecuencia incluyen todas las bandas de frecuencia, usos y paises que las usan.

Amplitud modulada (AM) para que sepais un poquito sobre como son las ondas que se usan en la amplitud modulada de la radio.

Frecuencia modulada (FM) lo mismo que el anterio pero esta vez para frecuencia modulada, que todos hemos usado para escuchar la radio.

En el siguiente post subirÉ un poquito el nivel, hablaré sobre el primer parámetro básico de las antenas, LA DENSIDAD DE POTENCIA RADIADA, espero que os guste.

saludetes!!

La onda y la longitud de onda.... esa gran desconocida :)

2008-05-23T21:12:00.007+02:00

Pues, tras escribir esta tarde el post de los tres conceptos principales sobre antenas me di cuenta que no había explicado que es una onda y la longitud de onda, y creo que es fundamental entenderlo para comprender conceptos que han aparecido y aparecerán en este blog muy a menudo, así que ahí va!!

Definimos ONDA como la perturbación de una propiedad de un medio que se propaga a través del espacio transportando energía. No importa el medio perturbado (agua, aire, la superficie del suelo, el vacío), aquí tenéis una de las más típicas, las ondas producidas en el agua:

Tras esta mini definición os dejo una página muuuy bien hecha que os ayudará comprender un poco mejor el mundo de las ondas, que si sigo aquí no acabo, jejejeje :)

http://concurso.cnice.mec.es/cnice2005/56_ondas/index.htm

Definimos LONGITUD DE ONDA como la distancia que hay entre dos crestas consecutivas dentro de una onda (da igual que sean onda electromagnéticas, ondas de aire u ondas de agua en el mar) y sirve para saber cuán larga es la onda, en el sistema internacional la unidad de medida es el metro. La letra que define a la longitud de onda es la letra griega "λ" (lambda).

Os pongo una foto para que quede más claro.

A modo de ejemplo: aquellos que hayáis ido a la playa os habréis dado cuenta que cuando nos adentramos en el mar pasa una cosa muy curiosa... cuando viene una ola esta nos sube y si es grande dejamos de tocar el suelo con los pies y cuando pasa volvemos a bajar...bueno ... pues la longitud de onda es la distancia que hay desde la primera vez que subimos hasta la siguiente vez que subimos.

Y ya está, no os agobio con más conceptos, lo siguiente que explicaré serán los parámetros de una antena, así que me voy a hacer la cena que ya es hora.

taluego!!!

Tres conceptos básicos

2008-05-23T20:32:00.003+02:00

Bueno, vamos a entrar en materia, ¿no?

Lo primero y fundamental:

- ¿Qué es una antena?

Es un dispositivo capaz de emitir o recibir ondas de radio.

-¿Cuántos tipos de antenas hay?

Dos, tenemos las antenas emisoras o transmisoras y antenas receptoras.

Las antenas transmisoras son aquellas que transforman las ondas de radio en líneas de transmisión o las guías de onda en ondas radiadas, siendo estas segundas llamadas repetidoras.

Las antenas receptoras son aquellas capaces de transformar ondas electromagnéticas en ondas guiadas.

-¿Cómo se clasifican, de forma general, a las antenas dependiendo de su longitud de onda?

Atendiendo a la relación entre las dimensiones y la longitud de onda de la señal de radiofrecuencia transmitida o recibida. Se clasifican de tres formas:

1. Antenas Elementales: La dimensión de la antena es mucho más pequeña que la longitud de onda.

2. Antenas Resonantes: La dimensión de la antena es aproximadamente la mitad de la longitud de onda enviada o recibida.

3. Antenas de gran Directividad: Antenas cuya dimensión es de varias longitudes de onda.

Y hasta aquí los tres conceptos básico a tener en cuenta.

Probando diseños

2008-05-23T20:21:00.014+02:00

Hola bloggeros, como veis he estado modificando algunos parámetros del blog, espero ir configurando poco a poco hasta que esté a mi gusto, así que no os extrañéis si un día el blog es blanco y al siguiente negro... estoy de pruebas!! jejeje :P

Para el próximo post tres conceptos sobre antenas:

¿Qué es una antena?
¿Cuántos tipos de antenas hay?
¿Cómo se clasifican, de forma general, a las antenas dependiendo de su longitud de onda?

Un saludo

Bienvenidos a “Antenas para todos”, ¡Manos a la obra!;

2008-05-23T14:52:00.000+02:00

Hola blogeros!! Bienvenidos a mi primer blog “profesional” sobre el maravilloso mundo de las antenas, mi nombre es Rafael, pero llamadme Rafa, soy estudiante de Telecomunicaciones y a partir de hoy, y con toda la frecuencia posible, iré completando aspectos teóricos, técnicos y curiosos sobre las antenas y todo el mundo que las rodea.

Espero que a todos aquellos que como yo, nos estamos adentrando en este mundo, os sirva como referencia a la hora de entender el funcionamiento de todo tipo de antenas.

Antes de cerrar mi primera entrada os invito a todos a que dejéis vuestros comentarios, cuantos más seamos, mejor.

Así que… ¡Manos a la obra!

De regalo os dejo una fotillo de dos antenas prototipo del ALMA (Atacama Large Milimiter/ Submilimiter Array) en Socorro, Nuevo México. Las dos antenas han sido enlazadas como un sistema integrado para la observación de Saturno.

El ALMA es un proyecto de telescopio internacional, que alcanzó un hito principal el 2 de marzo del 2007, cuando dos antenas prototipo ALMA de 12 metros se enlazaron por primera vez como un sistema integrado para observar un objeto astronómico.