7/26/2019 1_Características de Las Antenas
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Propagación y Tratamiento de Señales
Aplicación de las Telecomunicaciones
Aplicación de las Telecomunicaciones
Características
de lasAntenas
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Propagación y Tratamiento de Señales
Aplicación de las Telecomunicaciones
Defnición de Antena
Una antena es un sistema conductor metálicocapaz de RADIAR y CAPTURARRADIAR
y CAPTURAR OndasElectroman!ticas"
#e utilizan para acoplar las se$ales entre lose%uipos y las líneas de transmisión con elespacio li&re'
En el T(T(, la antena convierte le EneríaEneríaEl!ctrica a OE)El!ctrica a OE)* que se emiten al espacio.
En el R(R(* la antena convierte las OE)OE) captadas,en Enería El!ctricaEnería El!ctrica para que el receptor puedaprocesarlas"
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Propagación y Tratamiento de Señales
Aplicación de las Telecomunicaciones
+uncionamiento de unaAntena
Una antena funcionacomo una línea detransmisión terminada
en circuito abierto ycuyos conductores hansido separados paraaumentar su eciencia
de radiación. A estetipo de antena se leconoce como DIPO,ODIPO,O (dos polos.(dos polos.
DipoloDipolo
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Propagación y Tratamiento de Señales
Aplicación de las Telecomunicaciones
Antena -ertz
#i el dipoloestá cortado ala mitad de la
lonitud deonda .λ/* seconoce comodipolo demedia onda oantena -ertz'
λ / 2
,ínea deTransmisión
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Propagación y Tratamiento de Señales
Aplicación de las Telecomunicaciones
Antena )arconi
#i uno de losconductores seaparta en línea
recta a ladistancia de 0 delonitud de onda*la antena se
conoce comomonopolo1ertical o antena)arconi'
λ / 4
Cone(ión aTierra,ínea de
Transmisión
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Propagación y Tratamiento de Señales
Aplicación de las Telecomunicaciones
Reciprocidad de las Antenas
Una antena &ásica es un dispositi1orecíproco pasi1o'
Recíproco* por%ue las características
de desempe$o de transmisión yrecepción son id!nticas'!Aunque se preere que las antenas de
transmisión soporten altas potencias y las de
recepción sean conductores del"ados queprodu#can volta$es y corrientes sucientes, sinembar"o muchos sistemas utili#an las mismasantenas para transmitir y recibir, pero es
necesario que se les adapte un diple%or paraaislar la se&al de T% de la de '%.
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Pasi1a* por%ue en realidad noamplifca una se$al* a pesar de %ue sedice %ue tiene una anancia" 2o
contiene componentes acti1os comodiodos* ni transistores"
!uele llamarse antenas activas a la
combinación de una antena pasiva conun amplicador de ba$o ruido ()*A+)o *oise Amplier, est-s no sonrecíprocas+ o transmiten o reciben.
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
CAT3,O4O DE A2TE2A#O&ser1ar potencias
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Patrón de Radiación
Es una ráfca polar %ue representa lasintensidades de campo o la densidad depotencia %ue irradia la antena en las
di5erentes posiciones anulares* puedenser'!A&solutosA&solutos* se traza en t!rminos de la o P
.distancia 1aria&le* potencia o intensidad f6a/
!Relati1osRelati1os* el E o P se rafcan con respectoa un punto de re5erencia .potencia ointensidad 1aria&le y distancia f6a/
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Patrón de radiación A&soluto
/01
23m
43m53m
63m
703m
/01
581
7601
7981
581
01 ('eferencia
7981
,ínea de Tiro
P 7 89 µ:;m<
,ó&ulo +rontal.mayor/
,ó&ulo ,ateral.menor/
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Patrón de Radiación Relati1o
7µ:
9µ:
2µ:
5µ:
8µ:
/01
581
7601
7981
581
01 ('eferencia
/01
7981
D 7 89 =m
,ó&ulo +rontal.mayor/
,ó&ulo ,ateral
.menor/
,ó&ulo Posterior.menor/
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Patrón de Radiación Relati1o.en d>?s/
2d;
4d;
5d;
6d;
70d;
/01
581
7601
7981
581
01 ('eferencia
/01
7981
,ó&ulo +rontal.mayor/
,ó&ulo ,ateral.menor/
,ó&ulo Posterior.menor/
,ó&ulo ,ateral.menor/
@d>@d>
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Patrón de Radiación de unaAntena Omnidireccional .en
d>?s/
6d;5d;
4d;2d;
0d;
/01
581
7601
7981
581
01 ('eferencia
/01
7981
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Patrón de RadiaciónTridimensional
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Tridimensionalde una antena
Omnidireccional
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
PATRB2 DE RADIACIB2E6emplos y e6ercicios Patrones
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Anco de -az
Es la separación anular entre los dos puntos demedia potencia .@d>/ en el ló&ulo principal delpatrón de radiación de la antena" Tam&i!n se leconoce como anco de az de d> o anco de azde media potencia"
#e les llama puntos de media potencia por%ue sudensidad de potencia es la mitad de lo %ue es en elpunto de la má(ima dirección'
#i está en :atts* la media potencia será Pmá(;<*
#i está en Folts* la media potencia será el Frms.9"G9GHFmá(/#i está en d>* la media potencia se o&tienerestando d> al 1alor má(imo en d>?s"
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Anco de -az
En el siuientee6emplo se puedeo&ser1ar* %ue lamá(ima radiaciónestá en 89d>* sise disminuye lamitad de lapotencia* esdecir* @d>*llearemos a Gd>y es 6ustamenteaí donde de&emedirse el az*%ue para estee6emplo es deapro(imadamente 9J
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Anco de -az
E(iste una relación in1ersamenteproporcional entre el anco de
az y la anancia de unaantena* puesto %ue losincrementos de la anancia
reducen el ánulo de dico az*es decir* a mayor anancia@
menor anco de az"
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
A2C-O DE -AKEn los e6ercicios del patrón
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Anco de >anda .>:/
#e defne como el
rano de 5recuencias so&re el cual
la operación de la antena esLsatis5actoriaM* es decir*
tra&a6a sin p!rdidas considera&les"
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Anco de >anda .>:/
El >: se mideentre los puntosde media potencia*y tiene una
estreca relacióncon la impedanciade entrada de laantena"
#e utiliza unaráfca de >odepara es%uematizarel >:"
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
>:* punto N
Otro parámetro %ue se relaciona con el anco de&anda de la antena* es el punto N* %ue es el punto%ue determina el anco de &anda más efciente parauna antena" Cada tipo de antena tiene un punto N
di5erente y se determina'
< = f >?'TE
Ancho de banda
,a 5recuencia de corte es a%uella para la cual5ue dise$ada la antena y es 6ustamente la5recuencia %ue puede radiar con mayorefciencia y sin alterar sus principalescaracterísticas"
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Anco de >anda .>:/
,as antenas tam&i!n suelen clasifcarse como' Antenas de &anda estreca .un solo canal decomunicación/ y
Antenas de &anda anca .cu&re 1arios canales eincluso &andas de 5recuencia/
Pero se tiene menor anancia de una antena de&anda anca comparada con una de &anda estreca"
Una opción para incrementar el anco de &anda deuna antena es aumentar la superfcie .o cali&re/ de
los conductores %ue la 5orman"
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Anco de >anda .>:/
#i es necesario utilizar la mismaantena para di5erentes 5recuencias*se suelen utilizar arrelos conreactancias inducti1as y capaciti1as*llamados LtrampasM %ue sen la
5recuencia* se comportarán comocircuitos cerrados o a&iertos"
,as trampas se colocan una en cadalado del dipolo y son circuitossintonizados dise$ados para ser
resonantes en las 5recuencias %ue
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
A2C-O DE >A2DA.>: 7 >A2D :IDT-/E6emplos y e6ercicios >ode
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Resistencia deRadiación
Es la resistencia de la antena al paso de lacorriente alterna %ue la alimenta" Una parte de lapotencia %ue se suministra a la antena secon1ierte en calor y se disipa en resistenciase5ecti1as .Re/ y la otra parte se irradia a tra1!s
de la resistencia de radiación .Rr/* %ue tam&i!nse defne como a%uella resistencia %ue* si sereemplazara por la antena* disiparía e(actamentela misma potencia y es iual'
Rr 7 Prad ; i <
Donde' Rr 7 'esistencia de radiación (Ω
Prad 7 @otencia irradia por la antena (: i 7 corriente en el punto de alimentación de antena .A/
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
"""Resistencia de Radiación
En los sistemas de comunicaciones que mane$anredundancia, se conectan Caras +antasma.Dummy ,oad/ en los transmisores de reserva.
Estos dispositivos tienen una resistencia i"ual a laresistencia de radiación de la antena y su función esacoplar al transmisor para que no da&e su etapa desalida mientras est encendido. Adem-s la >ar"a
Bantasma debe disipar al menos la misma potenciaque disiparía la antena si estuviera conectada (peropor se"uridad se compran para el doble de potenciay debe traba$ar en el mismo ran"o de frecuencias.
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
"""Resistencia de Radiación
TransmisorTransmisor
de reser1ade reser1a
TransmisorTransmisorPrincipalPrincipal
C)C)
Característas de D, '
'esistencia = 'rad de la Antena
@otencia = Cisipar preferentemente el doble dela potencia de salida
Brecuencia = Traba$ar en el ran"o de la antena
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
CAR4A# +A2TA#)A.DU)) ,OAD/E6emplos comerciales
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Impedancia de entrada
El espacio pe%ue$o entre los conductores %ue 5ormanla antena se llama terminal de entrada de la antena opunto de alimentación" El punto de alimentaciónrepresenta una cara de C"A" para la línea detransmisión* llamada impedancia de entrada de la
antena"
Es necesario %ue la impedancia de salida deltransmisor* la impedancia de la línea de transmisión yla impedancia de entrada de la antena #EA2
I4UA,E#* para %ue se transfera la má(ima potencia ala antena y no se eneren ondas estacionarias en lalínea"
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Impedancia de entrada
Un medidor de onda estacionarias .#:R/ mide los 1olta6es reQe6ados y o5rece una medidarelati1a de %ue tan &ien están acopladas las impedancias desde la antena asta el transmisor"
Cuando las impedancias noson iuales* una parte de laenería será reQe6ada desdela antena asta el transmisor*lo %ue enera ondasestacionarias en la línea*produciendo %ue los 1olta6esy las corrientes no sean
uni5ormes y se suscitan1arios pro&lemas"
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Impedancia de entrada
Un acoplamiento per5ecto %uedaríaindicado en este medidor como 8'8* sinem&aro son acepta&les 1alores %uelleuen incluso asta <'8* pero mayores a!ste e(istirán pro&lemas'
en el acoplamiento de las impedanciasel rano de 5recuencias %ue se estáutilizando
o en aln punto 5ísico del sistema"
Una antena -ertz* alimentada por el centro*tiene una impedancia de entrada* %ue esiual a su resistencia de radiación* de
G"<Ω .GΩ apro("/
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Efciencia de Radiación.
η
/Es la relación entre la potencia irradiada porla antena y la potencia total de entrada*e(presada en porcenta6e'
η 7 Pr ( 899S 7 Pr ( 899S
PT Pr Pd
Donde' η 7 Efciencia de la antena .S/Prad 7 Potencia radiada .:/
Pd 7 Potencia disipada .:/
PT 7 Potencia total en entrada .:/
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Parte de la potencia de entrada se disipaen la resistencia e5ecti1a Re .resistenciadel suelo* diel!ctricos imper5ectos*corrientes parásitas* etc" / y el resto seirradia .resistencia de radiación Rr/ y laefciencia tam&i!n puede ser e(presadaen 5unción de ellas'
η 7 Rr ( 899S Rr Re
"""Efciencia de Radiación
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
,a anancia directi1a es la relación de ladensidad de potencia irradiada en una direccióndensidad de potencia irradiada en una direcciónparticularparticular entre la densidad de potencia en elmismo punto por una antena de re5erencia.isotrópica/* am&as con la misma potencia dealimentación" ,a má(ima anancia directi1a seconoce como Directi1idad'
D 7 P
Pre5
Directi1idad .D/
D 7 Directi1idad .sinunidades/
P 7 Densidad de potenciaen la antena eleida .:;m</
P re5 7 Densidad de potenciaen la antena isotrópica .:;m</
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
4anancia de Potencia .Ap/
Es lo mismo %ue la anancia directi1anicamente %ue se considera laefciencia .η/ de la antena" #e supone
%ue la antena dada y la de re5erenciase alimentan con la misma potencia*pero la de re5erencia no tienep!rdidas'
Ap 7 D η
Ap .d>i/ 7 89 lo D η = 89 lo P η
P re5
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
Directi1idad 4anancia dePotencia
#i la antena dada no tiene p!rdidas* entoncesirradia el 899S de la potencia de entrada .η
7878/ ysu directi1idad será iual a su anancia dedirecti1idad será iual a su anancia depotenciapotencia"
Una antena no amplifcano amplifca la potencia* tan sólo la
concentra acia una determinada direcciónconcentra acia una determinada dirección y lospuntos en esta dirección o&tienen una ananciaaparente en relación con una antena isotrópica"
Como una antena es un dispositi1o recíproco* suanancia es iual de transmisión %ue de recepción"
#e mide simplemente en d>* o d>i si se re5erencióa una antena isotrópica o d>d si se re5erenció a undipolo -ertz"
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
PIRE' PPotencia IIsotrópica RRadiadaEE5ecti1a
El PIRE *tam&i!n conocido como EIRP* por sussilas en inl!s' EDective Isotropic Radiated Poer*se defne como la potencia e%ui1alente detransmisión y se e(presa como'
ó
ó
Donde'PT 7 Potencia total en la entrada de la antenaAt 7 4anancia de la antena TRA2#)I#ORA
PIRE.:atts/7 PT .:atts/ H At .#;U/
PIRE.d>:/7PT .d>:/ At .d>
PIRE.d>m/7PT .d>m/ At .d>/
PIRE.d>:/789 lo PIRE.:atts/
IRE.d>m/7 89 lo PIRE.:atts/
9"998
7/26/2019 1_Características de Las Antenas
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
""" PIRE
El PIRE es la potencia e%ui1alente %uetendría %ue irradiar una antenaisotrópica para tener la misma densidad
de potencia* en la dirección eleida y enun determinado punto* respecto a unaantena dada"
E6emplo' #i una antena T(* tiene unaanancia de < .d>/ su densidad depotencia sería del do&le comparado conuna antena isotrópica con la mismapotencia de entrada"
7/26/2019 1_Características de Las Antenas
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
,as OE) pro1enientes de la antena T(*cuando inciden en el área de captura de la
antena receptora* inducen corrientes y
1olta6es de R+ %ue producirán unapotencia en las terminales de salida de laantena R(* !sta es la
Potencia Capturada .real/* %ue se puede entrear a una cara* seaesta cara el ca&le %ue &a6a al receptor* elmismo receptor o un circuito de entrada"
Potencia Capturada
7/26/2019 1_Características de Las Antenas
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Propagación y Tratamiento de SeñalesAplicación de las Telecomunicaciones
,a Potencia Capturada y otros 1alores deinter!s so&re las p!rdidas* anancias y ni1eles
de se$al a tra1!s de un sistema detelecomunicaciones* se resuel1e a tra1!s de un
análisis llamado cálculo de enlace"
Este consiste en una suma ale&raica de las
p!rdidas y anancias del sistema utilizando elsistema loarítmico* es decir* en d>?s tomandocomo re5erencia los ni1eles de potencia de la
se$al"
Cálculo de Enlace