antentas

Curso de Antenas
Al finalizar el curso, el estudiante será capaz de diseñar
diferentes tipos de antenas, partiendo del análisis
matemático de las mismas.

03/08/2009

CAPITULO 1
Antena
Es un transductor de energía normalmente formada por un tubo metálico o arreglo de ellos que
sirve para convertir una señal eléctrica de alta frecuencia a una electromagnética (en el
transmisor); o deuna señal electromagnética a una señal eléctrica de alta frecuencia (en el
receptor).
Frecuencia: Señal que varia en el tiempo.

Medio
Espacio Libre
μo = 4π x 10-7 H/m
εo = 8.85 x 10-12 F/m
Zo = 377 Ω o 120π Ω

μ = μR•εR
ε = εR• εo

2

Repetidora
Es un dispositivo electrónico que recibe una señal débil o de bajo nivel y la retransmite a una
potencia o nivel más alto, de tal modoque se puedan cubrir distancias más largas sin degradación
o con una degradación tolerable.
•
•

Mas potencia
Cambia frecuencia

Sistema inalámbrico

Ventajas
Costo
Mantenimiento
Ancho de banda

Desventajas
Medio Ambiente

Sistema alámbrico

3

Teorema de Reciprocidad
•
•

Una antena transmisora esta destinado a la transformación de energía eléctrica a energíaelectromagnética.
Una antena receptora esta destinada a la transformación de una energía electromagnética
a una energía eléctrica.

El teorema de la reciprocidad abarca lo siguiente: las características de una antena, tal como su
impedancia, patrón de radiación, ganancia, etc.
Son idénticas, ya sea que la antena se utilice como transmisor o como receptor.

-7

2

-8

2

-9

Pt=10kw

2Pt=1 x 10 w/m

Pt=1 x 10 w/m
TV CH #2
F=54 Mhz

•
•

Pt=1 x 10 w/m

Antena Tx
Capaz de manejar una potencia
elevada.
Capaz de manejar un ancho de banda
reducido.

•
•

Antena Rx
Capaz de manejar baja potencia.
Capaz de manejar un ancho de banda
amplio.

Distribución de las frecuencias de los canales comerciales en la banda VHF.

•
•
•
•
•

Canales Bajos
CH 2 ----54 – 60 Mhz
CH 3 ---- 60 – 66 Mhz
CH 4 ---- 66 – 72 Mhz
CH 5 ---- 76 – 82 Mhz
CH 6 ---- 82 – 88 Mhz

•
•
•
•
•
•
•

Canales Altos
CH 7 ---- 174 – 180 Mhz
CH 8 ---- 180 – 186 Mhz
CH 9 ---- 186 – 192 Mhz
CH 10 ---- 192 – 198 Mhz
CH 11 ---- 198 – 204 Mhz
CH 12 ---- 204 – 210 Mhz
CH 13 ---- 210 – 216 Mhz

Nota. La frecuencia de la FM comercial esta en el rango de 88 a 108 Mhz.4

Ecuaciones de Maxwell
ഥ ഥ
1) ‫ ܦ · ׏‬ൌ ߩ‫ݒ‬
ഥ
பୈ
ഥ ഥ
2) ‫׏‬xH ൌ Jҧ ൅ ப୲
Radiación en espacio libre
ҧ
‫ ,0=ܬ‬por tener únicamente radiación
ഥ

பୈ
ഥ ഥ
‫׏‬xH ൌ Jҧ ൅
ப୲

ഥ
ത
‫ ܦ‬ൌ ߝ‫ܧ݋‬

ഥ

ப୉
ഥ ഥ
‫׏‬xH ൌ εo
ப୲

ҧ
‫ =ܬ‬densidad de corriente
ߝ‫ = ݋‬permitividad en el espacio libre (8.85 x 10-12 F/m)
μo= permeabilidad magnética en el espacio libre (4π x 10-7 H/m)ഥ
B=μo‫ܪ‬

3)
4)

ഥ

ப୆
ഥ ഥ
‫׏‬xE ൌ െ ப୲
ഥ ഥ
‫׏‬xB ൌ 0
ഥ

பሺµ୭ୌ)
ഥ ഥ
‫׏‬xE ൌ െ ப୲
ഥ

பୌ
ഥ ഥ
‫׏‬xE ൌ െµo
ப୲

Mecanismos de Radiación

Analogía de los circuitos eléctricos

5

Análisis en corriente

Análisis en voltaje

Cambiando sus efectos, elemento de corriente quedaría:

Densidad de potencia promedio
ത ഥ
ߩ ൌ ‫ܪݔ ܧ‬

Radiación

DesplazamientoAnálisis de unidades
‫ݏݐݐܽݓ‬
ܸ‫݌݉ܣ ݏݐ݈݋‬
൰൬
൰ൌ
൬
ܸ‫ݏݐ݈݋‬
݉ଶ
݉
Densidad de potencia: cantidad de potencia que cruza una superficie.

6

1 = 1 m2 = 10 kw = D.P.
2 = 10 m2 = 1 kw = D.P.
3 = 100 m2 = 100 w = D.P.
4 = 1000 m2 = 10 w = D.P.

ഥ ഥ
El producto ‫ ܪ ݔ ܧ‬nos genera el vector de Poynting y representa la densidad de potencia
promedio por unidad de área.
ഥ ഥ
ߩൌ‫ܪݔܧ‬

‫݉/ݏݐݐܽݓ‬ଶCaracterísticas de la OEM
•
•
•

Están en fase en el tiempo.
Cuadratura en el espacio.
Modo transversal.

Nota. La interpretación que le podemos dar al vector de Poynting, es que si se integrara el
ഥ ഥ
producto ‫ ܪ ݔ ܧ‬sobre una superficie cerrada, por ejemplo, el caso de una antena transmisora se
estaría calculando la potencia total emitida por la antena.
ଶగ

గ

ߩ‫ ݐ‬ൌ න න...