Medición de antenas

INSTITUTO TECNOLÓGICO
Teoría Electromagnética
Practica 2: Medición de potencia en una antena Dipolo


RESUMEN: En el siguiente escrito se presentan los resultados de la práctica realizada días anteriores dentro del instituto, la cual consistió en la medición de la potencia que arrojaba cada antena a determinado ángulo y frecuencia.

1 Introducción
1.1 Definición de antena.
Lasecuaciones de Maxwell relacionan los campos eléctricos y magnéticos con las cargas y corrientes que los crean. La solución a las ecuaciones da lugar a formas de onda:
 Guiadas (líneas de transmisión, guías de ondas)
Libres en el espacio (antenas)
El IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) define una antena como “aquella parte de un sistema transmisor o receptor diseñadaespecíficamente para radiar o recibir ondas electromagnéticas”. Dicho de otro modo, la antena es la transición entre un medio guiado y el espacio libre.
Las ondas electromagnéticas se caracterizan por su frecuencia (f) y longitud de onda

donde c es la velocidad de propagación de la luz en el medio (3·108 m/s en el espacio libre).

Ilustración 1 Antena transmisora [Tx], antena receptora [Rx]
El conjuntode todas las frecuencias (espectro de frecuencias) se divide en bandas, cada una de las cuales presenta características peculiares que dan origen a tipologías de antenas muy diversas.

1.1.1 La antena dipolo.
Un dipolo es una antena con alimentación central empleada para transmitir o recibir ondas de radiofrecuencia. Estas antenas son las más simples desde el punto de vista teórico.

1.1.2Dipolo de media onda
Un dipolo  es una antena formada por dos conductores de longitud total igual a la mitad de una longitud de onda

Ilustración 2 Antena dipolo de media onda
Presenta un diagrama de radiación bastante uniforme en comparación con otras longitudes.
En el caso del dipolo  se toma como hipótesis que la amplitud de la corriente a lo largo del dipolo tiene una forma sinusoidal:donde:  es el valor pico de la intensidad que circula por el dipolo
 
  
   posición en la que medimos la intensidad.
Incluso haciendo la simplificación de campo lejano , la expresión es algo compleja:

La fracción  no es muy diferente de  . El resultado es un diagrama de emisión tiene la forma de un toro un poco aplastado.

Ilustración 3 Patrón de radiación Antena Dipolo media onda. Cortetransversal.

Ilustración 4 Patrón de radiación Antena Dipolo media onda.
La muestra la sección del diagrama de emisión. Hemos dibujado en apuntillado el diagrama de emisión de un dipolo corto. Se comprueba que los dos son muy parecidos.
Esta vez no se puede calcular analíticamente la potencia total emitida por la antena. Podemos plantear la expresión de la misma:

Que finalmente podemosreducir tomando en cuenta una condición anterior a:


1.1.3 Dipolo doblado
Es un dipolo cuyos brazos han sido doblados por la mitad y replegados sobre sí mismos. Los extremos se unen. La impedancia del dipolo doblado es de 300 Ohm, mientras que la impedancia del dipolo simple en el vacío es de 73 Ohm.

El dipolo doblado es, en esencia, una antena única formada por dos elementos. Un elemento sealimenta en forma directa, mientras que el otro tiene acoplamiento inductivo en los extremos. Cada elemento tiene media longitud de onda de largo. Sin embargo, como puede pasar corriente por las esquinas, hay una longitud de onda completa de corriente en la antena.

Ilustración 5 Diagrama del dipolo cerrado

1.1.4 Dipolo con un director.
Para hacer más directiva una antena dipolo, a ésta sele agregan elementos llamados “elementos pasivos” (o director).

Ilustración 6 Antena dipolo con elementos pasivos o director
La función del elemento director es recibir las ondas electromagnéticas radiadas provenientes del dipolo y por inducción generar una corriente de características idénticas a la onda electromagnética incidente, agregándose a ésta produciéndose un diagrama de radiación...