Antena

Una antena ye un dispositivu (conductor metálicu) usáu pa les tresmisiones en frecuencies AM o FM, diseñáu coles mires d'emitir y/o recibir ondes electromagnétiques escontra l'espaciu llibre. Una antena tresmisora tresforma enerxía llétrica n'ondes electromagnétiques, y una receptora realiza la función inversa.

Esiste una gran diversidá de tipos d'antenes. Nunos casos tienen d'espandir no posible la potencia radiada, esto ye, nun tienen de ser direutives (exemplu: una emisora de radio comercial o una estación base de teléfonos móviles), otres vegaes tienen de selo pa enriar la potencia nuna direición y nun interferir a otros servicios (antenes ente estaciones de radioenlaces).

Les carauterístiques de les antenes ye que dependen de la rellación ente les sos dimensiones y la llonxitú d'onda de la señal de radiofrecuencia tresmitida o recibida. Si les dimensiones de l'antena son muncho más pequeñes que la llonxitú d'onda les antenes denominar elementales, si tienen dimensiones del orde de mediu llonxitú d'onda llámense resonantes, y si el so tamañu ye enforma mayor que la llonxitú d'onda son direutives.

Parámetros d'una antena

Les antenes carauterizar por una serie de parámetros, tando los más habituales descritos de siguío:

Diagrama de radiación

Ye la representación gráfica de les carauterístiques de radiación d'una antena, en función de la direición (coordenaes n'azimut y elevación), lo más habitual ye representar la densidá de potencia radiada, anque tamién pueden atopase diagrames de polarización o de fase.

Atendiendo a la diagrama de radiación, podemos faer una clasificación xeneral de los tipos d'antena y podemos definir la direutividad de l'antena (antena isotrópica, antena direutiva, antena bidireicional, antena omnidireicional,…).

Dientro de les diagrames de radiación podemos definir diagrama copolar aquel que representa la radiación de l'antena cola polaridá deseyada y contrapolar a la diagrama de radiación con polaridá contraria a la que yá tien.

Los parámetros más importantes de la diagrama de radiación son:

Direición d'apuntamientu: Ye la de máxima radiación. Direutividad y Ganancia.
Lóbulu principal: Ye'l marxe angular en redol a la direición de máxima radiación.
Lóbulos secundarios: Son el restu de máximos relativos, de valor inferior al principal.
Anchu de fexe: Ye'l marxe angular de direiciones nes que la diagrama de radiación d'un fexe toma un valor de 3dB per debaxo del máximu. Esto ye, la direición na que la potencia radiada amenorgar a la metá.
Rellación de lóbulu principal a secundariu (SLL): Ye'l cociente en dB ente'l valor máximu del lóbulu principal y el valor máximu del lóbulu secundariu.
Rellación delantre-tras (FBR): Ye'l cociente en dB ente'l valor de máxima radiación y el de la mesma direición y sentíu opuestu.

Anchu de banda

Ye'l marxe de frecuencies nel que los parámetros de l'antena cumplen unes determinaes carauterístiques. Puede definise un anchu de banda d'impedancia, de polarización, de ganancia o d'otros parámetros.

L'anchu de banda ta determináu poles frecuencies cimera ya inferior fuera de les que'l nivel d'enerxía na antena escai a más de 3dB.

Direutividad

La Direutividad (D) d'una antena defínese como la rellación ente la intensidá de radiación d'una antena na direición del máximu y l'intensidá de radiación d'una antena isotrópica que radia cola mesma potencia total:

$D=O(max)/O(iso)$

La Direutividad nun tien unidaes y suelse espresar n'unidaes logarítmiques (dBi) como:

$D=10\cdot \log(O(max)/O(iso))dBi$

Ganancia

Defínese como la ganancia de potencia na direición de máxima radiación. La Ganancia (G) producir pol efeutu de la direutividad al concentrase la potencia nes zones indicaes na diagrama de radiación.

$G=10\log[4pi*O(max)/P(in)]$

La unidá de Ganancia (G) d'una antena ye'l dBd o dBi, dependiendo si esta defínese al respeutive d'un dipolo de media onda o a la isotrópica.

Eficiencia

Rellación ente la potencia radiada y la potencia apurrida a l'antena.

Tamién puede definise como la rellación ente ganancia y direutividad.

$y=P(r)/P(in)=G/D$

El parámetru y (eficiencia) ye adimensional.

Impedancia d'entrada

Ye la impedancia de l'antena nos sos terminales. Ye la rellación ente la tensión y la corriente d'entrada. $Z={\frac {V}{I}}$ . La impedancia ye un númberu complexu. La parte real de la impedancia denominar Resistencia d'Antena y la parte imaxinaria ye la Reactancia. La resistencia d'antena ye la suma de la resistencia de radiación y la resistencia de perdes. Les antenes denominar resonantes cuando s'anula la so reactancia d'entrada.

Apertura de fexe

Ye un parámetru de radiación, amestáu a la diagrama de radiación. Puede definise l'anchu de fexe a -3dB, que ye l'intervalu angular nel que la densidá de potencia radiada ye igual a la metá de la potencia máxima (na direición principal de radiación). Tamién puede definise l'anchu de fexe ente ceros, que ye l'intervalu angular del fexe principal de la diagrama de radiación, ente los dos ceros axacentes al máximu.

Polarización

Les antenes crean campos electromagnéticos radiaos. Defínese la polarización electromagnética nuna determinada direición, como la figura xeométrica que traza l'estremu del vector campu llétricu a una cierta distancia de l'antena, al variar el tiempu. La polarización puede ser llinial, circular y elíptica. La polarización llinial puede tomar distintes orientaciones (horizontal, vertical, +45º, -45º). Les polarizaciones circular o elíptica pueden ser al dereches o izquierdes (dextrógiras o levógiras), según el sentíu de xiru del campu (reparáu alloñar dende l'antena).

Nel marcu d'antenes define un coeficiente de desacoplo por polarización. Este mide la cantidá de potencia que ye capaz de recibir una antena polarizada d'una forma con un llargor efeutivu ${\vec {l}}_{ef}$ d'un campu llétrico incidente con una determinada polarización ${\vec {Y}}_{in}$ . D'esta miente, el coeficiente de desacoplo por polarización defínese como:

$C_{p}={\frac {|{\vec {Y}}_{in}\cdot {\vec {l}}_{ef}|}{|{\vec {Y}}_{in}|\cdot |{\vec {l}}_{ef}|}}$

D'esta manera, llogramos la fraición de potencia que finalmente l'antena ye capaz de recibir, multiplicando la potencia incidente na antena por esti coeficiente definíu enantes, de la forma:

$P_{rec}=P_{in}\cdot C_{p}$

Llámase diagrama copolar a la diagrama de radiación cola polarización deseyada y diagrama contrapolar (crosspolar, n'inglés) a la diagrama de radiación cola polarización contraria.

N'antenes profesionales de comunicaciones per satélite, ye habitual qu'una mesma antena trabaye con dambes polarizaciones ortogonales al empar, de cuenta que se doble l'anchu de banda disponible pa la señal nel enllaz. Pa ello, asítiase xunto al alimentador un transductor ortomodo, que dispón d'un puertu de guiaondas circular conectáu a la bocina y dos puertos de guiaondas rectangulares ortogonales, cada unu de los que trabaya nuna polarización distinta. Si, en cada unu d'estos puertos, asítiase un diplexor, que dixebre les bandes de frecuencia d'emisión y receición, va tratar d'un alimentador de cuatro puerto col qu'una mesma antena va ser capaz d'emitir y recibir en dambes polarizaciones simultáneamente. N'otres ocasiones, estes antenes disponen de solu dos puertos, unu pa emitir nuna polarización y l'otru pa recibir na polarización opuesta.

Rellación Delantre/Tras

Esti parámetru defínese como la rellación esistente ente la máxima potencia radiada nuna direición xeométrica y la potencia radiada nel sentíu opuestu.

Cuando esta rellación ye reflexada nun gráficu con escala en dB, el ratio F/B (Front/Back) ye la diferencia en dB ente'l nivel de la máxima radiación y el nivel de radiación a 180 graos. Esti parámetru ye especialmente útil cuando la interferencia escontra tres ye crítica na eleición de l'antena que vamos utilizar.

Esta rellación, amás podemos ver dende otru puntu de vista, indicando lo bona que ye l'antena nel refugu de les señales provenientes de la parte trasera. Escasamente ye verdaderamente importante, una y bones la interferencies pela parte trasera nun asoceden davezu, pero puede asoceder.

La rellación F / B nun ye un númberu bien útil, yá que de cutiu varia descomanadamente d'una canal a otru. De xacíu, si tiense'l patrón de radiación, entós nun se precisa la rellación F/B.

Comparando una antena yagui con una parabólica, podemos ver que pa l'antena yagui tenemos una rellación F/B d'aproximao 15 dB (según modelu y fabricante) ente que pa la parabólica la rellación F/B ye >35dB (según modelu y fabricante). D'esta forma reparamos como ye "de bona" una antena respeuto al refugu de señales pela parte trasera. Cuanto mayor seya esti paramentro nes antenes parabóliques meyor va ser.

Los 15 dB de l'antena yagui podemos interpretar tamién como l'atenuación que tendríamos nel sistema, en casu de captar una onda rebotada por casu d'un edificiu, pela parte trasera d'esta.

Resistencia de radiación

Cuando se-y suministra potencia a una antena, parte d'ella irrádiase y otra parte convertir en calor estenándose. Cuando se fala de resistencia de radiación, faise teniendo en cuenta que nun se puede midir de forma direuta.

Si reemplázase l'antena pola resistencia de radiación, esta, fadría'l so trabayu, esto ye, estenaría la mesma cantidá de potencia que la irradiaría l'antena. La resistencia de radiación ye igual a la rellación de la potencia radiada pola antena estremada pol cuadráu de la corriente nel so puntu d'alimentación.

$Rr={\frac {P}{i^{2}}}$

Onde:

Rr = Resistencia de radiación (Ohms)
P = Potencia radiada pola antena (Watts)
i = Corriente de l'antena nel puntu d'alimentación (Amperes)

Podría llograse la eficiencia d'una antena, yá que ye la rellación de la potencia radiada y la potencia disipada.

Clasificación clásica de les antenes

Esisten tres tipos básicos d'antenes: antenes de filo, antenes d'apertura y antenes planes. Coles mesmes, les agrupaciones d'estes antenes (arrays) suélense considerar na lliteratura como otru tipu básicu d'antena.

Antenes de filo

Les antenes de filo son antenes que los sos elementos radiantes son conductores de filo que tienen una seición despreciable al respeutive del llonxitú d'onda de trabayu.^[1] Les dimensiones suelen ser a lo más d'un llonxitú d'onda. Utilícense estensamente nes bandes de MF, HF, VHF y UHF. Pueden atopase agrupaciones d'antenes de filo. Exemplos d'antenes de filo son:

El monopolo vertical
El dipolo y la so evolución, l'antena Yagi
L'antena espira
L'antena helicoidal ye un tipu especial d'antena que s'usa principalmente en VHF y UHF. Un conductor describe una héliz, consiguiendo asina una polarización circular.

Les antenes de filo analizar a partir de les corrientes llétriques de los conductores.

Antenes d'apertura

Les antenes d'apertura son aquelles qu'utilicen superficies o apertures pa dirixir el fexe electromagnéticu de forma que concentren la emisión y receición del so sistema radiante nuna direición. La más conocida y utilizada ye l'antena parabólica, tantu n'enllaces de radio terrestres como de satélite. La ganancia de diches antenes ta rellacionada cola superficie de la parábola, a mayor tamañu mayor colimación del fexe vamos tener y polo tanto mayor direutividad.

L'elementu radiante ye l'alimentador, que puede allumar de forma direuta a la parábola o en forma indireuta por aciu un subreflector. L'alimentador ta xeneralmente allugáu nel focu de la parábola. L'alimentador, en sí mesmu, tamién ye una antena d'apertura (denominar antenes de bocina) que puede utilizase ensin reflector, cuando l'oxetivu ye una cobertoria más amplia (e.g. cuando pretende cubrir la totalidá de la superficie de la tierra dende un satélite n'órbita geoestacionaria).

Puede calculase la direutividad d'esti ciertu tipu d'antenes, $D_{0}\,$ , cola siguiente espresión, onde $S\,$ ye l'área y $\lambda \,$ ye la llonxitú d'onda:

$D_{0}={4\pi }{\frac {S}{\lambda ^{2}}}\,$

Hai dellos tipos d'antenes d'apertura, como l'antena de bocina, l'antena parabólica, l'antena parabólica del Radar Doppler y superficies reflectores polo xeneral.

Antenes planes

Un tipu particular d'antena plana son les antenes d'apertura sintética, típiques de los radares d'apertura sintética (SAR).

Agrupaciones d'antenes

Les agrupaciones d'antenes tán formaos por un conxuntu de dos o más antenes ordenaes de tala forma que nel so conxuntu pórtense como una única antena con una diagrama de radiación propio.

La carauterística principal de los arreglos d'antenes ye que la so diagrama de radiación ye modificable, pudiendo afaelo a distintes aplicaciones/necesidaes. Esto consíguese controlando de manera individual l'amplitú y fase de la señal qu'alimenta a cada unu de los elementos del arreglu.

Atendiendo a la distribución de les antenes que componen un arreglu podemos faer la siguiente clasificación:

Arrays lliniales: Los elementos tán dispuestos sobre una llinia.
Arrays planos: Los elementos tán dispuestos bidimensionalmente sobre un planu.
Arrays conformaos: Los elementos tán dispuestos sobre una superficie curva.

A nivel d'aplicación los arrays d'antenes utilizar pa la construcción d'antenes intelixentes. Una definición básica d'un sistema d'antenes intelixentes ye cualquier configuración adaptativa de múltiples antenes qu'ameyoren el rendimientu d'un sistema de comunicaciones inalámbriques.

Les carauterístiques de les antenes intelixentes con unos fexes de radiación con una mayor direutividad (esto ye, mayor ganancia y mayor selectividá angular), apurren múltiples ventayes:

Medría de la zona de cobertoria: Puesto que la ganancia ye mayor que nel casu d'antenes omnidireicionales o sectorizadas.
Medría de la potencia de tresmisión: La mayor ganancia de l'antena dexa amontar la sensibilidá.
Amenorgamientu del nivel d'interferencia: La meyor selectividá espacial de l'antena va dexar al receptor discriminar les señales d'usuarios interferentes a favor de la señal del usuariu deseyáu. Inclusive pueden utilizase antenes intelixentes con configuración antena principal y secundaries onde les secundaries anulen les interferencies.
Amenorgamientu del espardimientu multitrayecto:Por cuenta de la menor dispersión angular de la potencia radiada, amenórgase'l númberu de trayectories que tien de siguir la señal antes de llegar al receptor.
Meyora de la seguridá: Gracies a que la tresmisión ye direicional, hai una probabilidá bien baxa de qu'un equipu ayenu intercepte la comunicación.
Introducción de nuevos servicios: Al poder identificar la posición d'usuarios puede aplicase a radiolocalización, tarificación xeográfica, publicidá en servicios cercanos...

Clasificación funcional

La clasificación tradicional de les antenes básase, fundamentalmente, na forma en que se distribúi'l campu electromagnéticu na mesma antena o na teunoloxía utilizada. Sicasí, tamién pueden faese clasificaciones dende un puntu de vista práuticu: una catalogación de les antenes dende'l puntu de vista de les sos prestaciones y teunoloxía, casos d'usu concretos y discutinios alrodiu de los parámetros d'inxeniería qu'ayuden al entendimientu del so funcionamientu.

Antenes con reflector

L'orixe de l'antena con reflector remontar a 1888 nel llaboratoriu d'Heinrich Hertz, que demostró esperimentalmente la esistencia de les ondes electromagnétiques que fueren prediches por James Clerk Maxwell unos quince años antes. Nos sos esperimentos, Hertz utilizó un reflector parabólicu cilíndricu de cinc, escitáu por una chispa na parte central d'un dipolo asitiáu na llinia focal y otru similar como receptor.

El so funcionamientu basase na reflexón de les ondes electromagnétiques pola que les ondes qu'inciden paralelamente a la exa principal refléxense y van parar a un puntu denomináu focu que ta centráu nel paraboloide. Nel casu d'una antena receptora, sicasí si tratar d'una antena emisora, les ondes qu'emanan del focu (dispositivu d'emisión) vense reflexaes y abandonen el reflector en forma paralela a la exa de l'antena.

Cuando se desea la máxima direutividad d'una antena, la forma del reflector xeneralmente ye parabólica, cola fonte primaria alcontrada nel focu y empobinada escontra'l reflector.

Les antenes con reflector parabólicu, o a cencielles antenes parabóliques utilícense estensamente en sistemes de comunicaciones nes bandes d'UHF a partir d'unos 800 MHz y nes de SHF y EHF. Ente les sos carauterístiques principales atópense la cencellez de construcción y elevada direicionalidá. La forma más habitual del reflector ye la d'un paraboloide de revolución, escitáu por un alimentador asitiáu nel focu.

Tipos básicos d'antenes con reflector

Focu primariu La superficie d'estes

antenes ye un paraboloide de revolución. Les ondes electromagnétiques inciden paralelamente a la exa principal, refléxense y dirixen al focu.

El focu ta centráu nel paraboloide.

Tienen un rendimientu máximu d'aproximao'l 60%, esto ye, de tola enerxía que llega a la superficie de l'antena, el 60% facer al focu y aprovéchase, el restu piérdese debíu principalmente a dos efeutos, l'efeutu spillover y l'efeutu bloquio.

La so relativa gran superficie implica un menor ángulu d'anchor del fai (3 dB), polo que l'antena tien de montase con mayor precisión qu'una antena offset normal. L'agua y la nieve pueden atropase nel platu ya interferir na señal; Amás como'l LNB va montáu centralmente, bloquia munches señales cola so propia solombra sobre la superficie de l'antena.

Offset

Una antena offset ta formada por una seición d'un reflector paraboloide de forma oval. La superficie de l'antena yá nun ye redonda, sinón oval y simétrica (elipse). El puntu focal nun ta montáu nel centru del platu, sinón a un llau del mesmu (offset), de tala forma que'l focu queda fuera de la superficie de l'antena. Por cuenta d'esto, el rendimientu ye daqué mayor que na de Focu Primariu, pudiendo ser d'un 70% o daqué más.

Cassegrain

Esti tipu d'antenes presenten una gran direutividad, una elevada potencia nel tresmisor y un receptor de baxu ruiu. Utilizar una gran antena reflectora implica grandes distancies del tresmisor al focu (y la imposibilidá d'asitiar equipos nél) polo qu'una solución ye emplegar un segundu reflector o subreflector. Nel casu del reflector parabólicu Cassegrain el subreflector ye hiperbólicu.

El reflector principal reflexa la radiación incidente escontra'l focu primariu. El reflector secundariu tien un focu de mancomún col reflector parabólicu.

El sistema d'alimentación ta asitiáu nel focu secundariu, de manera que'l centru de fases del alimentador coincide col focu secundariu del hiperboloide.

El paraboloide convierte una onda plana incidente nuna esférica dirixida escontra'l focu primariu, que ye entós reflexada pol subreflector pa formar una onda esférica incidente nel alimentador.

Alimentadores p'antenes con reflector (bocines)

Les bocines son utilizaes como alimentador nes antenes, esto ye, utilícense p'allumar el reflector formando lo que se conoz como antena parabólica. La bocina d'alimentación asítiase nel focu del paraboloide.

Una única bocina puede utilizase como una antena de cobertoria global en satélites; amás pueden arrexuntase delles bocines (alimentándoles con una amplitú y una fase distintes), pa consiguir un determináu diagrama de radiación y dar cobertoria a un país o continente. L'agrupación de bocines sería l'alimentador del reflector.

Nuna tresmisión la bocina emite enerxía dende'l focu escontra la superficie del reflector, consiguiendo radiar sobre'l rangu de cobertoria deseyáu, ente que nuna receición el reflector actúa como un acumulador d'enerxía de la señal, que ye concentrada escontra la bocina alimentadora.

Les bocines pueden tresmitir ó recibir dos ondes con polarización distinta, siempres que la polarización seya ortogonal. Esto consíguese con un dispositivu llamáu acoplador ortomodo (OMT), que ye un sistema de guía d'ondes en forma de T, onde pola guía principal arrobínense dos maneres dominantes ortogonales y cada guía adosada soporta unu de los dos maneres anteriores.

La polarización hai de ser ortogonal por que nun se produzan interferencies.

Acordies cola forma de l'apertura, les bocines pueden ser de dos tipos: piramidal y cónica.

Bocina piramidal

Ye un tipu de bocina rectangular. Enánchase tantu nel planu Y como nel H, lo que dexa radiar fexes estrechos en dambos planos. Esti tipu de bocines son afeches pa sistemes de polarización llinial. La so ganancia puede calculase esautamente a partir de les sos dimensiones físiques por ello suelen utilizar como patrones de comparanza nes midíes de ganancia. El diseñu d'una bocina piramidal rique que'l so gargüelu coincida cola guía rectangular d'alimentación.

Bocina cónica

Utilícense fundamentalmente n'antenes de satélites de fexe global. Son les más fayadices pa utilizar polarizaciones circulares, anque tamién pueden utilizar polarización llinial.

Según la manera d'espardimientu tresmitíu clasifíquense como: bocines de manera dominante, bocines de manera dual y bocines corrugadas.

Bocines de manera dominante: se sintoniza a la manera predominante de la guía d'onda circular, la manera TE11.
Bocines multimodo: se sintoniza a la manera d'espardimientu TE11 de la onda que s'arrobina pola guía d'onda, xunto a la manera TM11 que ye la siguiente manera d'espardimientu.
Bocines corrugadas (o híbrides): afacer a una manera híbrida (HE11), colo que se consigue un anchu de fexe ampliu y simétricu gracies a lo que'l reflector aliméntase uniformemente. Amás con esti tipu de bocines consíguese una polarización más pura.

Lentes dieléctriques

Definición: Una lente dieléctrica ye un oxetu que nos sirve pa consiguir qu'una onda esférica tresformar nuna onda plana modificando amplitú y fase pudiendo d'esta forma ganar direutividad na radiación aumentando la ganancia. De forma similar a les lentes óptiques, una lente dieléctrica ta formada por dos materiales de constante dieléctrica distinta que la so forma xeométrica describe una curva hiperbólica. D'esta manera, podemos consiguir qu'una onda esférica tresformar nuna onda plana consiguiendo asina aumentar la ganancia. Pa ello, ye necesariu que los caminos llétricos percorríos sían los mesmos pa cualquier posible trazáu de rayos. Una de les principales ventayes del usu d'esti tipu de dispositivos ye poder modificar la distribución d'amplitú, faciéndola más uniforme y aumentando la eficiencia d'apertura del sistema. Una aplicación común de les lentes ye'l so usu a la salida de les antenes de bocina. Por aciu esti dispositivu, una fase aburuyada por esti tipu d'antena puede correxise con una lente asitiada a la salida de l'antena

Gracies a l'usu d'una lente dieléctrica na boca del alimentador d'una antena (bocina), consíguese menguar l'error de fase.

Inxeniería con estes antenes

Llume parabólico sobre pedestal

Pa distribuciones parabóliques sobre pedestal el modelu de campu d'apertura ye'l siguiente:

Y_ab(r) = C + (1 - C) [1 - (r / a) ²] ⁿ

$C\rightarrow$ Llume sobre'l cantu de la parábola (dB)

$n\rightarrow$ Nivel del lóbulu secundariu

$a\rightarrow$ Radio de l'apertura

$a=D/2$

Distribuciones parabóliques sobre pedestal: parámetros de campu radiao
C (dB)	C	HP (rad)	SLL (dB)	Y	HP (rad)	SLL (dB)	Y
Llume nel cantu		n=1			n=2
-8	0,398	1,12 $\lambda$ /2a	-21,5	0,942	1,14 $\lambda$ /2a	-24,7	0,918
-10	0,316	1,14 $\lambda$ /2a	-22,3	0,917	1,17 $\lambda$ /2a	-27,0	0,877
-12	0,251	1,16 $\lambda$ /2a	-22,9	0,893	1,20 $\lambda$ /2a	-29,5	0,834
-14	0,200	1,17 $\lambda$ /2a	-23,4	0,871	1,23 $\lambda$ /2a	-31,7	0,792
-16	0,158	1,19 $\lambda$ /2a	-23,8	0,850	1,26 $\lambda$ /2a	-33,5	0,754
-18	0,126	1,20 $\lambda$ /2a	-24,1	0,833	1,29 $\lambda$ /2a	-34,5	0,719
-20	0,100	1,21 $\lambda$ /2a	-24,3	0,817	1,32 $\lambda$ /2a	-34,7	0,690

$HP\rightarrow$ Anchu de Fexe a -3dB

$SLL\rightarrow$ Nivel de lóbulu llateral

$Y\rightarrow$ Eficiencia de llume

Ganancia nestes antenes

La ganancia puede calculase como: G = $\Pi ^{2}{\frac {D^{2}}{\lambda ^{2}}}\epsilon _{g}$

$D\rightarrow$ Diámetru reflector

$\epsilon \rightarrow$ Eficiencia global

La eficiencia total ye debida a les siguientes eficiencies parciales:

Rendimientu de radiación (típicamente'l del alimentador).
Eficiencia de llume (o d'apertura).
Eficiencia de spillover.
Eficiencia por contrapolar.
Eficiencia per error na superficie.
Eficiencia per bloquéu.
Perda por desplazamientos del alimentador.

Eficiencia de Llume:

Son les perdes de ganancia rellacionaes col llume non uniforme de l'apertura.

Eficiencia de Spillover:

Ye la perda de ganancia debida a la radiación del alimentador fuera del ángulu que contién el reflector.

A midida que la ilumnación del cantu crez aumenta la eficiencia d'iluminación pero mengua la eficiencia de spillover.

El puntu óptimo pa la eficiencia Combinada (Llume y Spillover), asítiase típicamente en redol a C=-10dB,-12dB.

Eficiencia por Contrapolar:

Ye la midida de la perda d'enerxía na que'l componente contrapolar radiada.

Nos sistemes centraos que nun introducen componente contrapolar, esta eficiencia mide les carauterístiques del alimentador.

Eficiencia per error na superficie:

Esta rellacionada coles esviaciones del frente de fase na apertura al respeutive de la onda plana ideal, debíes a aburuyar de la superficie de los reflectores.

Eficiencia per Bloquéu:

Apaez por causa de la porción d'apertura bloqueda por:

Alimentador (ó Subreflector).
Soportes del alimentador ó del subreflector.

Perda por desplazamientos:

Desplazamientu llateral:

El desplazamientu llateral del alimentador causa un apuntamientu del fexe en sentíu contrariu al movimientu del alimentador.

Produzse una cayida de la Ganancia y l'Efeutu de Coma (medría asimétrica nel nivel de los lóbulos secundarios hasta xuntase unu d'ellos col lóbulu principal).

Desplazamientu axial:

La variación na posición del alimentador a lo llargo de la exa z produz un error de fase d'orde cuadrático nel campu d'apertura que rellena los nulos de la diagrama de radiación y mengua la ganancia.

Ganancies típiques

La ganancia d'una antena reflectora d'apertura circular llógrase como:

G=\left({\frac {\pi D}{\lambda }}\right)^{2}\prod _{i}Eficiencies_{i}

La eficiencia total que se suel llograr ye del orde de:

Reflector simple centráu: 60 %
Sistema Cassegrain centráu: 65 al 70 %
Sistema Offset: 70 al 75 %
Sistema doble con superficies conformaes pa máxima ganancia: 85 al 90 %

Usu de cada tipu de reflector

Antes de definir usos d'antenes con reflector tien de notase que los tipos tendríen d'enunciase faciendo referencia a que toes son antenes "parabóliques" yá qu'asina queda más claru que son tipos de parabóliques.

Antena parabólica de focu primariu

Usos: Televisión, radio y tresmisión de datos Conexón VSAT:

Exemplu

Usos: Receición de satélite, pero tien un bloquéu del alimentador qu'amenorga la simetría rotacional y amenorga los fexes.

Exemplu

Antena parabólica Offset

Usos: Antenes de receición de satélite

Antena parabólica Cassegrain

Ye similar a la de Focu Primariu, namái que tien dos reflectores; el mayor apunta al llugar de receición, y les ondes al topetar, refléxense y van al Focu onde ta'l reflector menor; al topetar les ondes, van al Focu últimu, onde va tar asitiáu'l detector. Suélense utilizar n'antenes bien grandes, onde ye difícil llegar al Focu pal caltenimientu de l'antena. Aplicaciones de radar multifunción:

Exemplu 1 (enllaz rotu disponible n'Internet Archive; ver l'historial y la última versión).
Exemplu 2

Aplicaciones militares:

Exemplu 3

Sistema d'antena Multihaz (MBA system)

Les antenes multihaz o sistemes MBA utilícense xeneralmente en sistemes de satélite.

Esti tipu d'antenes tán formaes por arrays d'elementos alimentadores y circuitos de control pa variar la potencia variando o combinando funciones del BFN, d'esta manera se consige xenerar una rede o matriz de fexes (BFN beam-forming network).

Cada elementu del array alluma con una apertura óptica xenerando un fexe, l'anchu de fexe d'un rayu va determináu pol tamañu de l'apertura óptica y la posición. La separación angular de los rayos ta determinada pola separación ente los elementos.

Con esta configuración, los satélites pueden comunicase al traviés d'una sola antena con delles estaciones terrenales xeográficamente esvalixaes.

Esisten dellos tipos d'antenes multihaz, los más importantes y más usaos son:

Offset Esti tipu d'antena s'obtine retayando de grandes antenes parabóliques de forma esférica, tienen el Focu movíu escontra baxo, de tala forma que queda fuera de la superficie de l'antena, por esta razón, el rendimientu ye mayor que na de focu primariu aportando a d'un 70% aproximao. La diagrama de direutividad tien forma d'óvalu.

Cassegrain. Estes antenes son similares a les de Focu Primariu, la diferencia ye que tienen dos reflectores; el mayor d'ellos apunta al llugar de receición y les ondes al topetar, refléxense y van al Focu onde ta'l reflector menor; al topetar les ondes, van al Focu últimu, onde va tar asitiáu'l detector. Suélense utilizar antenes bien grandes, onde ye difícil llegar al Focu pal caltenimientu de l'antena. Amás utilicen un reflector que lleva'l radiador primariu nel focu del mesmu. La direición del fai puede modificar camudando la posición de los elementos radiadores alredor del focu, tien de tenese en cuenta'l bloquéu que producen los radiadores dispuestos en redol a ésti. Por esti motivu ye más útil l'emplegu de configuraciones Offset.

Antenes dipolos

Un dipolo ye una antena con alimentación central emplegada pa tresmitir o recibir ondes de radiofrecuencia. Estes antenes son les más simples dende'l puntu de vista teóricu.

Tipos básicos d'antenes de dipolo

Dipolo curtiu

Un dipolo curtiu (o tamién llamáu dipolo elemental) ye un dipolo con un llargor enforma menor que la llonxitú d'onda con polarización llinial horizontal o vertical

A 1 MHz de frecuencia la llonxitú d'onda ye de 300 m. Poro, la mayoría de les antenes pórtense como dipolo curtiu a frecuencies menores de 1 MHz.

Dipolo de media onda

Ye un dipolo bien similar al dipolo curtiu pero nesti casu'l llargor ye igual a la metá de la llonxitú d'onda.

Dipolo dobláu

Un dipolo dobláu consiste en dos dipolos paralelos cortocircuitados nel so estremu. Unu de los dipolos ye alimentáu nel centru por un xenerador.

L'anchu de banda del dipolo dobláu ye cimeru a la del dipolo simple, por cuenta de que les reactancies compénsense y tamién tien una mayor impedancia.

Antena Yagi

Una antena Yagi consiste nuna antena de dipolo a la que s'añeden unos elementos llamaos "parásitos" pa faelo direicional. Estos elementos pueden ser direutores o reflectores.

Los elementos direutores asítiense delantre del dipolo y refuercen la señal nel sentíu d'emisión.

Los elementos reflectores asítiense detrás del dipolo y bloquien la captación de señales na direición opuesta al receptor.

Log periódica

Una antena de tipu log periódica ye una antena que los sos parámetros d'impedancia o de radiación son una función periódica del llogaritmu de la frecuencia d'operación. El diseñu d'estes antenes realizar a partir d'unes ciertes dimensiones como les dimensiones d'un dipolo o la separación que se van multiplicando por una constante. Una de los diseños más conocíos ye l'agrupación logoperiódica de dipolos.

Arreglos

Un arreglu d'antenes ye un conxuntu d'elementos radiantes individuales alimentaos dende un mesmu terminal por aciu redes lliniales. De normal suelen ser elementos iguales y cola mesma orientación. Pueden atopase munchos tipos d'arreglos distintos dependiendo de la so clasificación. Les agrupaciones pueden clasificase por casu según:

La so xeometría
La rede
La so aplicación
La so Funcionalidad