Introducción A Las Antenas

INTRODUCCIÓN.

La comunicación inalámbrica se efectúa por medio de campos, los cuales son establecidos por corrientes variables en un dispositivo denominado antena, el cual transfiere al espacio la energía que recibe. En un punto distante, habrá otra antena sobre la cual actúan los campos, induciendo en ésta una tensión que reproduce las variaciones de las corrientes originales, hacia elreceptor al que tuviera conectado.
La tensión que puede ser inducida es mucho mayor que la que se transmitiría por medio de líneas de tx, la cual cae en forma exponencial.
La variación del campo eléctrico en el espacio libre decae con la primera potencia de la distancia, aunque realmente se puede modificar en forma apreciable por la naturaleza del terreno sobre el cual se radía, y la frecuencia de laseñal.
Los factores prácticos más importantes en la elección de una antena son: Ganancia, Ancho de Banda, Impedancia y Patrón de Radiación.

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PRINCIPIOS BÁSICOS.

Antena Isotrópica.

Físicamente esta antena no existe. Se define como una antena puntual que radía energía uniformemente en todas direcciones. El flujo de energía en la unidad de tiempo y por unidad de área es conocido comoVector de Poynting, o Densidad de Potencia [Watts / m2]. Este vector solo tiene componente radial para una fuente puntual.
De acuerdo a lo expresado, La potencia aplicada a dicha antena se repartirá por igual en el área de una esfera, y la Densidad de Potencia para un radiador isotrópico, a una distancia dada d es:

p = Pt / 4 pi d2 --- ( 1 )


donde
p = Densidad de Potencia. [Watts / m2]Pt = Potencia en las terminales de la antena. [Watts]

Radiación.

Podemos comenzar recordando el comportamiento de una línea de tx terminada circuito abierto. Se forma una onda estacionaria con un máximo de tensión y un mínimo de corriente en la carga. Esto representa una impedancia máxima (circuito resonante paralelo).
A una distancia de l/4 hacia el generador, se tendrá la respuesta de uncircuito resonante serie (máxima corriente e impedancia mínima). Esto se muestra en la siguiente figura:
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Figura 1 .- Línea de transmisión terminada en circuito abierto. Solo se muestra la onda estacionaria de tensión. La corriente se ilustra en color rojo, existiendo máximos en los puntos de mínima tensión.


El campo eléctrico está confinado entre los conductores. El osciladorentrega una tensión senoidal que se representa medida respecto a un plano de referencia situado a la mitad entre los conductores. A una distancia dada, las corrientes en un plano transversal a la línea, son iguales en magnitud y opuestas en dirección; sus campos magnéticos respectivos tienden a cancelarse entre sí.
Ya que la radiación solo toma lugar cuando existe simultáneamente variación tanto decampo eléctrico como de campo magnético, esta línea no radía energía al espacio. Si se tratara de una línea sin pérdidas, toda la energía regresaría a la fuente.
Si doblamos la línea en el punto situado a l/4 desde la terminal, la tensión entre los conductores y el plano de referencia sería la misma, solo que ahora el campo eléctrico se extiende al espacio (también hacia afuera y dentro de estapágina). Los campos magnéticos de estos tramos, ahora asociados con corrientes en la misma dirección, no se cancelan.
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Figura 2 .- Un tramo de una línea se convierte en una antena.


Cada campo ahora se expande libremente y se satisface la condición para la existencia de un campo electromagnético en el espacio. El tramo que hemos separado se ha convertido en una antena transmisora. Unaantena receptora recibirá una porción de esta energía radiada, transmitirá parte de ella al receptor e irradiará de nuevo algo de ella al espacio. La antena que hemos creado se denomina dipolo simple, dipolo l/2, o Antena de Hertz.
En la figura siguiente se ilustra el proceso de radiación, incluyendo solamente al campo eléctrico.

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