Antenas básicas

Ingeniería de Telecomunicación Propagación de Ondas

Antenas básicas
J. Alpuente

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La UIT-R considera que, atendiendo principalmente a las bandas de frecuencia, han de utilizarse como antenas de referencia las denominadas antenas básicas, definidas como aquellas que se consideran como referencia en los cálculos a realizar en la propagación de ondas de cualquier sistema radioeléctrico.Las antenas básicas utilizadas normalmente son la antena isótropa, el dipolo en λ/2 y la antena vertical corta. El estudio y caracterización del campo radiado por estas antenasva a permitir modelar la mayoría de los mecanismos de propagación de ondas de radio, toda vez que permiten expresar el campo eléctrico radiadopor una antena cualquiera en función del que radian las mismas.

7.1.

Antenaisótropa.

La antena básica de referencia es la antena isótropa, cuya propiedad fundamental es la de radiar la misma energía en todas las direcciones. Esta antena es una antena ideal (sin pérdidas) y puntual. A partir de esta definición, la densidad de potencia radiada por una antena isótropa estará dada por la expresión

℘av ( θ ,φ ) =

p rad 4π .r 2

El módulo del campo eléctrico generadopor una antena isótropa a una distancia d se obtiene a partir de la densidad de potencia y de la impedancia de onda del vacío, utilizando la fórmula
Eiso
2

= ℘av (θ ,φ ).η 0

Sustituyendo valores, internacional, como

queda este módulo, expresado en unidades del sistema
30. prad (V/m) d

Eiso =

Sin embargo, por lo general resulta más práctico expresar la potencia radiada en kW, ladistancia en km y el campo recibido en mV/m. Introduciendo estas unidades en la expresión anterior, el campo generado por una antena isótropa queda como:

Eiso ( mV / m ) ≈

173 p rad ( kW ) d ( km )

7-1

Propagación de Ondas Definiendo la fuerza cimomotriz [1] de una antena como el producto, medido en voltios, del campo eléctrico por la distancia, se puede escribir,

fcm = E .d (V)Como normalmente la fuerza cimomotriz se determina para una potencia radiada de 1 kW a 1 km de distancia, la fuerza cimomotriz de la antena isótropa es de fcmiso = 173 (V).

7.1.1. Campo radiado por una antena cualquiera en función del radiado por la antena isótropa.
Generalizando la expresión del campo radiado obtenida para una antena isótropa, el campo radiado por cualquier antena se puedeexpresar como

Eant (mV / m) = fcmant

prad (kW ) d (km)

El valor del módulo del campo generado por esa antena genérica puede obtenerse a partir del generado por la antena isótropa si se conoce la ganancia de dicha antena con respecto a la antena isótropa:

Eant (mV / m) =

173 prad (kW ).g ant / iso d (km)

Al producto de la potencia radiada por la ganancia de la antena en estudio conrespecto a la antena isótropa se le conoce como potencia isótropa radiada equivalente (pire) [2], que tiene las mismas unidades que la potencia radiada,
pire = prad .g ant / iso

y que se define, para una dirección dada, como la potencia que radiaría una antena isótropa para que a una distancia determinada el campo que generase fuese el mismo que el generado por la antena en estudio situada en elmismo lugar que la antena isótropa. Así, en función de la potencia isótropa radiada equivalente, el módulo del campo generado por una antena cualquiera se puede expresar como
Eant (mV / m) = 173 pire(kW ) d (km)

Analizando la antena genérica en su función de antena receptora, como la superficie λ2 equivalente de la antena isótropa es, por definición, S EQ = , la superficie equivalente 4π decualquier antena puede obtenerse directamente conociendo su ganancia con respecto a la antena isótropa a partir de la siguiente expresión:
S EQ ( ant ) =

λ2 .g ant / iso 4π

siendo g ant / iso = ecd .d ant / iso . 2 – Antenas básicas

Grupo de Electromagnetismo – Dpto. Teoría de la Señal y Comunicaciones

7.2.

Antena dipolo λ/2.

El dipolo λ/2 es una antena resonante cuya longitud...