Antenas

Capitulo 3: Fundamentos de Antenas.

3.1 Consideraciones generales sobre antenas.
El “Institute of Electrical and Electronics Engineers” (IEEE) define una antena como “aquella parte de un sistema transmisor o receptor diseñada específicamente para radiar o recibir ondas electromagnéticas” (IEEE Std. 145-1983). Las antenas tienen en común el echo de ser una región de transición entre la zonadonde existe una onda electromagnética guiada y una onda en espacio libre, a la cual se le puede asignar un carácter direccional. La representación de una onda se realiza por tensiones y corrientes (hilos conductores) o por campos (guías de onda) en espacio libre mediante campos. La misión de la antena es la de radiar la potencia que se le suministra con las características de direccionalidadadecuadas para la aplicación. Por aplicación se entiende la función que desarrollara la antena, como por ejemplo para la transmisión de canales de TV, se transmite de manera omnidireccional para que llegue al máximo número de usuarios. En cada aplicación se impondrán unos requisitos sobre la zona en la que se quiere concentrar la energía, para así poder captar en algún punto del espacio la onda radiada.Es por ello que las dos funciones básicas de una antena es: la transmitir y recibir, imponiendo en cada caso las condiciones particulares sobre la direcionalidad de la antena, los niveles de potencia que se deben soportar, las frecuencias de trabajo y otros parámetros que definiré mas adelante. La banda de frecuencia de trabajo va a definir el tipo de antena, e incluso sus propiedades másimportantes, porque estas propiedades van a depender del tamaño eléctrico de las antenas, es decir, de la relación entre su longitud ( l ) y la longitud de onda ( λ=c/f, siendo c la velocidad de la luz en el vacío 3 ·108 m/s y f la frecuencia). Para nuestro caso trabajaremos en la banda para WLAN, es decir, a la frecuencia de 2.4GHz. (λ=0.1228m).

3.1 Tipos de antenas.
Cada aplicación y cada banda defrecuencia presentan características peculiares que dan origen a unos tipos de antenas muy diversas. De una forma más amplia y no tan exhaustiva, los tipos más comunes de antenas se pueden agrupar en los siguientes bloques: Antenas de hilo: se distinguen por que están construidas con hilos conductores que soportan las corrientes que dan origen a los campos radiados. Pueden estar formados por hilosrectos (dipolos, rombos, V), espirales (circular, cuadrada o cualquier forma arbitraria) y hélices. Antenas de apertura: en estas antenas la onda radiada se consigue a partir de una distribución de campo soportada por la antena y se suelen excitar por guías de onda. Son antenas de apertura las bocinas (piramidales o cónicas), las aperturas sobre planos y ranuras sobre planos conductores y lasguías de onda.

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Capitulo 3: Fundamentos de Antenas.

(a)
Figura 3.0

(b)

(c)

Todas estas antenas son antenas de hilo, (a) es un dipolo, (b) es una circular o cuadrada, y (c) es una antena de hélice.

(a)
Figura 3.1

(b)

(c)

Todas estas antenas son antenas de apertura, (a) es bocina cónica, (b) es guía de onda y (c) es una bocina piramidal.

El uso de antenas deapertura antes descritas haciendo de alimentador y de reflectores permite la transmisión de señales a gran distancia. Como reflector es común el uso de parabólicas. Agrupaciones de antenas: en algunas aplicaciones son requeridazas características de radiación que no se pueden conseguir con un único elemento, es por ello que con la combinación de varias antenas podemos obtener una gran flexibilidad.Figura 3.2

Agrupación de antenas, (a) agrupación de aperturas, (b) es un array de aYagi-Uda y (c) es guía de ondas ranurada.

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3.2 Parámetros de una antena.
Una antena forma parte de un sistema muy amplio, por lo que es necesario caracterizar con una serie de parámetros que la describan y permitan evaluar el efecto sobre el sistema de una...