INSTITUTO TECNOLOGICO DE CELAYA

INGENIERA ELECTRONICA

INTRODUCCION A LAS TELECOMUNICACIONES

RESUMEN DE ANTENAS

BANDA PATIO ORLANDO LUCIANO

CELAYA, GTO. 21 DE MARZO DE 2012

ITC- Introduccin a las telecomunicaciones

Tipos de Antenas

ANTENASINTRODUCCION Una antena es un sistema conductor metlico capaz de radiar y capturar ondas electromagnticas. Las antenas son para conectar las lneas de transmisin con el espacio libre, el espacio libre a lneas de transmisin, o ambas cosas. En el extremo transmisor de un sistema de radiocomunicaciones con el espacio libre, una antena convierte la energa elctrica que viaja por una lnea de transmisin en ondas electromagnticas que se emiten al espacio. En el extremo receptor, una antena convierte las ondas electromagnticas en el espacio en energa elctrica en una lnea de transmisin. Una gua de onda es un tipo especial de lnea de transmisin formado por un tubo metlico conductor, a travs del cual se propaga energa electromagntica. Esta se usa para conectar eficientemente ondas electromagnticas entre una antena y un transceptor. FUNCIONAMIENTO BASICO DE UNA ANTENA El funcionamiento se puede describir con referencia en las ilustraciones de ondas estacionarias en una lnea de transmisin (figura 1.a). La lnea de transmisin termina en un circuito abierto, que representa una discontinuidad abrupta para la onda incidente de voltaje y tiene la forma de una inversin de fase. La inversin de fase hace que irradie algo de voltaje incidente, sin reflejarse hacia la fuente. La energa irradiada se propaga alejndose de la antena, en forma de ondas electromagnticas transversales. La eficiencia de irradiacin de una lnea de transmisin abierta es extremadamente baja. Es la relacin de la energa irradiada entre la energa reflejada. Para irradiar ms energa tan solo se apartan entre si los conductores. A la antena obtenida se le llama dipolo (que quiere decir dos polos) y se ve en la figura 1.b.

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Tipos de Antenas

Figura 1 Radiacin de una lnea de transmisin: a)radiacin de lnea de transmisin; b) conductores divergentes; c) antena de Marconi; d) antena de Hertz En la figura 1.c los conductores se apartan en una lnea recta a la distancia de un cuarto de onda. Esa antena se llama antena de cuarto de onda o monopolo vertical (a veces se le llama antena de Marconi). Un dipolo de media onda se llama antena de Hertz y se ve en la figura 1.d. SISTEMA DE COORDENANDAS DE LA ANTENA Las caractersticas direccionales de una onda electromagntica, irradiada o recibida por una antena, se describen mejor en trminos de sus coordenada esfricas como se ve en la figura 2, donde la antena es el centro de la esfera. El plano xy se llama plano ecuatorial y cualquier plano en ngulo recto con l se denomina plano meridiano. direccin de -180. Normalmente, los lbulos menores representan radiacin o recepcin no deseada. El lbulo mayor se propaga y recibe la mayor cantidad de energa.

Figura 3 Grafica de radiacin absoluta Una antena omnidireccional o isotrpica, irradia energa en todas direcciones por igual y no cuenta con lbulos frontales, traseros o laterales, porque la radicacin es igual en todas direcciones (figura 4). Este tipo de antena irradia toda la potencia que se le suministra.

Figura 2 Coordenadas esfricas DIAGRAMA DE RADIACION Un diagrama de radiacin es una grfica polar que representa intensidades de campo o densidades de potencia en diversas posiciones angulares en relacin con una antena. En la figura 3, el haz primario est en la direccin de 90, y se llama lbulo mayor o principal. Puede haber ms de un lbulo mayor. Tambin hay un haz secundario o lbulo menor en 2

Figura 4 Grafica de antena omnidireccional

ITC- Introduccin a las telecomunicaciones POLARIZACION ANTENA DE UNA

Tipos de Antenas antena puede estar polarizada linealmente suponiendo que sus elementos estn en un plano horizontal o vertical, elpticamente o circularmente (figura 5).

La polarizacin de una antena no es ms que la orientacin del campo elctrico que se irradia de ella. Una

Figura 5 Polarizaciones de antena: a) lineal; b) elptica; c) circular ANCHO ANTENA DE BANDA DE (diferencia entre las frecuencias mxima y mnima de operacin), pero a veces indica variaciones en la impedancia de entrada de la antena. El ancho de banda se expresa normalmente como un porcentaje de la frecuencia optima de operacin de esa antena.

El ancho de banda de una antena es el intervalo de frecuencias dentro del cual el funcionamiento de la antena es satisfactorio. Se encuentra normalmente entre las frecuencias de media potencia

TIPOS DE ANTENASDOBLETE ELEMENTAL Es un dipolo elctricamente corto al que tambin se le llama dipolo corto, dipolo elemental o dipolo hertziano (figura 6). Elctricamente corto quiere decir que es corto en comparacin con media longitud de onda, pero no necesariamente onda de corriente uniforme; en general cualquier dipolo menor que un dcimo de longitud de onda se considera elctricamente corto. En realidad no se puede obtener un doblete elemental. Un doblete elemental tiene corriente senoidal uniforme en toda su longitud: ( ) ( )

Figura 6 Doblete elemental

Donde I es la amplitud mxima de la corriente de radiofrecuencia. El campo lejano de radiacin para esta antena es: 3

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Tipos de Antenas si fuera un tramo de lnea de transmisin de cuarto de onda. Por lo mismo hay un mximo de voltaje y un mnimo de corriente en los extremos, y un mnimo de voltaje y un mximo de corriente en la parte media.

Dnde: : Intensidad del campo elctrico (v/m) I: Corriente del dipolo (amperes rms) l: longitud del dipolo (metros) R: Distancia al dipolo (metros) : Longitud de onda (metros) : Angulo que forma el eje de la antena con la direccin de radiacin. Al graficar esta ecuacin se obtiene la intensidad relativa del campo elctrico (figura 7).

Figura 8 Distribuciones idealizadas de voltaje y corriente en un dipolo de media onda La figura 9 muestra la pauta de radiacin de un dipolo de media onda montado verticalmente. Dos lbulos irradian en direcciones opuestas, en ngulo recto con la antena. Estos lbulos no son circulares puesto que la corriente no es constante en toda la longitud de la antena, cosa que sera inalcanzable en una antena prctica.

Figura 7 Grafica de radiacin relativa para una doblete elemental DIPOLO DE MEDIA ONDA (ANTENA DE HERTZ) El dipolo de media onda es una clase de antena entre las ms usadas para frecuencias mayores a 2 MHz. A frecuencias menores que 2 MHz, la longitud fsica de una antena de media onda la hace prohibitiva. Una antena de Hertz es una antena resonante. Esto es, tiene un mltiplo de cuartos de longitud de onda de largo, y tiene circuito abierto en los extremos lejanos. La figura 8 muestra las distribuciones idealizadas de corriente y voltaje a lo largo de un dipolo de media onda. Cada polo de la antena se ve como 4 Figura 9 Corte transversal de un dipolo vertical La aplicacin de este tipo de antena es en las bandas MF, HF, VHF y UHF es decir de 300KHz a 3GHz. MONOPOLO VERTICAL El monopolo vertical o antena vertical (figura 10) es una antena constituida de un solo brazo rectilneo irradiante en posicin vertical. El uso en VHF (30 MHz a 300 MHz) es principalmente para las aplicaciones de

ITC- Introduccin a las telecomunicaciones radio mvil en vehculos. En ellas, el cuerpo metlico del vehculo sirve de plano de masa.

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Figura 11 Antena Yagi Figura 10 Monopolo vertical ANTENA ESPIRA Es una antena compuesta de al menos una espira de un conductor. Se la puede considerar como un dipolo cuyos brazos se repliegan hasta formar una espira circular. Todas las antenas de espira son fuertemente direccionales; la direccin privilegiada est en el plano de la espira, mientras que la recepcin es mnima en la direccin perpendicular al plano de la espira. Las antenas de espira, al ser fuertemente direccionales, permite hacer goniometra y radiolocalizacin. Por triangulacin, con dos o tres medidas de ngulos es posible localizar un transmisor. ANTENAS YAGI Estas se componen de un arreglo de elementos independientes de antena, donde solo uno de ellos transmite las ondas de radio. El nmero de elementos (especficamente, el nmero de elementos directores) determina la ganancia y directividad. Las antenas Yagi no son tan direccionales como las antenas parablicas, pero son ms directivas que las antenas panel. Por razones de dimensiones de las antenas, las redes de antenas Yagi se utilizan mucho en VHF y UHF (30MHz a 3GHz). ANTENAS (FLAT PANEL) PANEL PLANO

Las antenas de panel plano como su nombre lo dice son un panel con forma cuadrada o rectangular. y estn configuradas en un formato tipo patch. Las antenas tipo Flat Panel son muy direccionales ya que la mayora de su potencia radiada es una sola direccin ya sea en el plano horizontal o vertical. En el patrn de elevacin (Fig. 11) se puede ver la directividad de la antena Flat Panel. Las antenas Flat Panel pueden ser fabricadas en diferentes valores de ganancia de acuerdo a su construccin. Esto puede proveer excelente directividad y considerable ganancia.

Figura 11 Patrn de elevacin de antena flat panel ANTENAS PARABLICAS Las antenas parablicas usan caractersticas fsicas as como antenas de elementos mltiples para alcanzar muy 5

ITC- Introduccin a las telecomunicaciones alta ganancia y direccionalidad. Estas antenas usan un plato reflector con la forma de una parbola para enfocar las ondas de radio recibidas por la antena a un punto focal. La parbola tambin funciona para capturar la energa radiada por la antena y enfocarla en un haz estrecho al transmitir. Como puede verse en la Figura 12, la antena parablica es muy direccional. Al concentrar toda la potencia que llega a la antena y enfocarla en una sola direccin, este tipo de antena es capaz de proveer muy alta ganancia. Las parablicas se utilizan extensamente en sistemas de comunicaciones en las bandas de UHF a partir de unos 800 MHz y en las de SHF

Tipos de Antenas (3 GHz-30 GHz) y EHF (30 GHz300GHz).

Figura 12 Patrn de elevacin e antena parablica

BIBLIOGRAFIA: Sistemas de comunicaciones electrnicas, Wayne Tomas, 4 Ed, Prentice Hall. http://es.wikipedia.org/wiki/Antena http://www.wni.mx/index.php?option=com_content&view=article&id=62:ant enassoporte&catid=31:general&Itemid=79

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