Antenas - Constantino Pérez Vega

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10. ANTENAS 

Capítulo 10
Antenas
Introducción
Las antenas constituyen una parte fundamental de los sistemas radioeléctricos de
comunicaciones. Desde la antena constituida por un simple alambre hasta los complejos sistemas radiadores utilizados en las comunicaciones espaciales, las antenas
actúan como emisores o receptores de ondas electromagnéticas que transportan
información deíndole diversa requerida en múltiples aplicaciones de la vida cotidiana. El enfoque que se pretende dar aquí es, en cierta medida práctico, sin sacrificar la teoría necesaria, pero dejando a veces de lado desarrollos algebraicos que
no se consideran fundamentales para la comprensión de los fenómenos físicos o
que, por su extensión, hacen impráctica su inclusión en el texto.

10.1 El papel de laAntena en los Sistemas Radioeléctricos de
Comunicaciones
En la época actual, las antenas son elementos omnipresentes en la vida cotidiana,
para transmitir y recibir señales de radiodifusión sonora y televisión, bien sea de
sistemas radioeléctricos terrestres, de satélite, microondas o cable. En telefonía
móvil, sistemas de apertura y cierre de puertas o de identificación en almacenes ycarreteras y aún en los “ratones” y teclados inalámbricos de las computadoras. Son,
por consecuencia, indispensables en múltiples aplicaciones de nuestra vida diaria.
Las antenas son elementos radiadores o interceptores de energía electromagnética
y, por radiación, se entiende aquí el proceso mediante el cual la energía generada
en un circuito eléctrico es transferida a una antena y emitida porésta en forma de
ondas electromagnéticas hacia el espacio. El circuito generador suele ser la etapa
de amplificación final de un transmisor y el medio de acoplamiento entre éste y la
antena, una línea de transmisión o una guía de onda. La antena puede entonces
considerarse como un dispositivo que permite la transición de una onda guiada en
una línea de transmisión a una onda no guiada o radiadaal espacio. La onda guiada
por una línea de transmisión es, en general, plana, en tanto que la onda radiada
tiene propiedades de onda esférica.
Las antenas son elementos pasivos cuyas características pueden considerarse bidireccionales, es decir, que permiten también la transición de una onda no guiada que
se propaga en el espacio, a una onda guiada en una línea de transmisión conectada©Constantino Pérez Vega
Dpto. de Ingeniería de Comunicaciones
Universidad de Cantabria

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a un receptor. Cuando la antena es utilizada para radiar ondas electromagnéticas al
espacio, cumple el papel de antena emisora o transmisora y cuando se emplea para
interceptar o capturar ondas que se propagan en el espacio y convertirlas en energía
útil, aprovechable por un receptor,cumple la función de antena receptora. En ambos casos se trata de un proceso de transferencia de energía entre diversos puntos:
de un transmisor al espacio, o de éste a un receptor. La transferencia de energía
debe realizarse con la mayor eficiencia posible, de modo que debe buscarse el acoplamiento óptimo entre las impedancias de los diversos elementos del sistema. De
no ser así, una parteimportante de la energía recibida o transmitida serán reflejadas
en la línea de transmisión dando lugar a ondas estacionarias que no contribuyen a
la energía útil y que, además, son causa de distorsiones en la señal transportada por
la onda electromagnética y de pérdidas por calentamiento en los diversos componentes del sistema línea-antena.
De manera similar al caso de las líneas de transmisión,las antenas pueden considerarse como elementos de circuito con parámetros distribuidos, ya que sus dimensiones en general, son comparables a la longitud de onda de la energía de radiofrecuencia que manejan. Por esta razón, en el análisis de las antenas debe emplearse la
Teoría del Campo Electromagnético y sólo, bajo condiciones singulares en un reducido número de situaciones, resulta válido...