Antenas y diagramas (patrones de radiacion)

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Antenas y diagramas (patrones) de radiación
Las antenas son un componente muy importante de los sistemas de comunicación. Por definición, una antena es un dispositivo utilizado para transformar una señal de RF que viaja en un conductor, en una onda electromagnética en el espacio abierto. Las antenas exhiben una propiedad conocida como reciprocidad, lo cual significa que una antena va a mantenerlas mismas características sin importar si está transmitiendo o recibiendo. La mayoría de las antenas son dispositivos resonantes, que operan eficientemente sólo en una banda de frecuencia relativamente baja. Una antena debe ser sintonizada en la misma banda que el sistema de radio al que está conectada, para no afectar la recepción y transmisión. Cuando se alimenta la antena con una señal,emitirá radiación distribuida en el espacio de cierta forma. La representación gráfica de la distribución relativa de la potencia radiada en el espacio se llama diagrama o patrón de radiación.

Glosario de términos de las antenas

Antes de hablar de antenas específicas, hay algunos términos que deben ser definidos y explicados:

Impedancia de entrada

Para una transferencia de energía eficiente,la impedancia del radio, la antena, y el cable de transmisión que las conecta debe ser la misma. Las antenas y sus líneas de transmisión generalmente están diseñadas para una impedancia de 50 . Si la antena tiene una impedancia diferente a 50, hay una desadaptación, y se necesita un circuito de acoplamiento de impedancia. Cuando alguno de estos componentes no tiene la misma impedancia, laeficiencia de transmisión se ve afectada.

Pérdida de retorno

La pérdida de retorno es otra forma de expresar la desadaptación. Es una medida logarítmica expresada en dB, que compara la potencia reflejada por la antena con la potencia con la cual la alimentamos desde la línea de transmisión. La relación entre SWR (Standing Wave Ratio –Razón de Onda Estacionaria–) y la pérdida de retorno es lasiguiente:

Pérdida de Retorno (en dB) = 20log10 SWR / SWR-1

Aunque siempre existe cierta cantidad de energía que va a ser reflejada hacia el sistema, una pérdida de retorno elevada implica un funcionamiento inaceptable de la antena.

Ancho de banda

El ancho de banda de una antena se refiere al rango de frecuencias en el cual puede operar de forma correcta. Este ancho de banda es elnúmero de hercios (Hz) para los cuales la antena va a tener una Razón de Onda Estacionaria (SWR) menor que 2:1.

El ancho de banda también puede ser descrito en términos de porcentaje de la frecuencia central de la banda.

Ancho de Banda = 100 FH – FL / FC

…donde FH es la frecuencia más alta en la banda, FL es la frecuencia más baja, y FC es la frecuencia central.

De estaforma, el ancho de banda porcentual es constante respecto a la frecuencia. Si fuera expresado en unidades absolutas, variaría dependiendo de la frecuencia central. Los diferentes tipos de antenas tienen variadas limitaciones de ancho de banda.

Directividad y Ganancia

La Directividad es la habilidad de una antena de transmitir enfocando la energía en una dirección particular, o de recibirla deuna dirección particular. Si un enlace inalámbrico utiliza locaciones fijas para ambos extremos, es posible utilizar la directividad de la antena para concentrar la transmisión de la radiación en la dirección deseada. En una aplicación móvil donde la antena no está fijada a un punto, es imposible predecir dónde va a estar, y por lo tanto la antena debería radiar en todas las direcciones del planohorizontal. En estas aplicaciones se utiliza una antena omnidireccional.

La ganancia no es una cantidad que pueda ser definida en términos de una cantidad física como vatios u ohmios, es un cociente sin dimensión. La ganancia se expresa en referencia a una antena estándar. Las dos referencias más comunes son la antena isotrópica y la antena dipolo resonante de media longitud de onda. La...
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