Estudiar los parámetros de las antenas. Analizar el principio de funcionamiento de las antenas. disenar y aplicar

1. Teoría de
ondas: antenas
Estudiar los parámetros de las antenas. Analizar el principio de funcionamiento
de las antenas. disenar y aplicar
Radiocomunicaciones. PNF Ingeniería Electrónica

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Tipos de antenas
En el mercado existen tantos tipos de antenas como ha permitido la
imaginación: Yagui, de panel, parabólica de disco, parabólica de rejilla,
de techo, de match, dipolo, planas, compactas, móviles, sectoriales,
espiral, guía-onda, anular, etc.
Todos estos tipos de antenas pueden agruparse en dos tipos
primarios: omnidireccional y direccional.
✓ Las antenas omnidirecionales son aquellas que irradian en todas
direcciones y también pueden captar la señal procedente de todas
direcciones.
✓ Las antenas direccionales concentran su radiación en una
dirección y sólo pueden captar la señal procedente de esa
dirección. Las antenas direccionales tienen un mayor alcance
(Ganancia) que las primeras a costa de concentrarse en una sola
dirección

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Tipos de Antenas por su estructura
ANTENAS DE HILO. Los generadores provocan distribuciones de corriente que actúan
como fuentes de Radiación
ANTENAS DE APERTURA. La terminación o discontinuidad de una estructura guiada deja
una superficie abierta sobre la que se produce una distribución de campo. Esta
distribución produce radiación en todo el espacio por el principio de Huygens
ARRAYS. Un conjunto de elementos iguales produce un
campo de radiación que es la combinación coherente de todos sus componentes
ponderados por sus excitaciones. Las excitaciones vienen dadas por una red de
distribución adecuada.

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Clasificación de antenas por su
estructura lobular.
Antena isotrópica
Antena omnidireccional
Antena directiva de pincel
Haz contorneado
multihaz

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Antenas básicas
Dipolo corto: éste es un dipolo corto eléctricamente,
significa que es corto comparado con la mitad de
longitud de onda (dipolo < λ/10).
El dipolo corto tiene corriente uniforme en toda su
longitud.
Distribución de
corriente y tensión
en el dipolo.
La longitud de un dipolo debe ser por tanto:
L = 150 / f
siendo f la frecuencia en megahercios.
Al estar construido con algún material (generalmente
cobre) y terminarse en dos puntas que introducen una
cierta capacidad que no existe en el conductor continuo,
para obtener la resonancia se debe acortar ligeramente
esta longitud debido al mismo efecto que el factor de
propagación de las líneas de transmisión.

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Antenas básicas
El campo lejano de radiación es:
𝐸 =
60𝜋𝐼𝑙𝑠𝑒𝑛𝜑
𝜆𝑅
, donde
E= intensidad de campo electrico (v/m)
I= corriente del dipolo (amperios rms)
l= longitud del dipolo (m)
R= distancia desde el dipolo (metros)
𝜆= longitud de onda (metros)
𝜑= angulo entre el eje de la antena y la direccion
de radiacion

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Dipolo de media onda (λ/2)
Es una de las antenas más ampliamente usadas en
frecuencias arriba de 2Mhz. En frecuencias por
debajo de ésta, la longitud física de una antena de
media onda es prohibitiva. Se le conoce también
como antena Hertz.
Características:
Es una antena resonante (es un múltiplo de λ/4 y
circuito abierto en el extremo ).
Las ondas estacionarias de voltaje y de corriente
existen a lo largo de una antena resonante.
El dipolo se construye con dos mástiles o entre dos
puntos elevados en un lugar libre de obstáculos
próximos.
Se deben emplear aisladores en los extremos y en el
centro. El dipolo debe instalarse lo más recto posible
y bien tensado.

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Antenas Omnidireccionales:
ANTENA VERTICAL
La antena vertical no es más que un dipolo puesto en posición vertical y con una de
sus ramas enterrada en el suelo. Evidentemente no se construye el dipolo y se
entierra, sino que sólo se hace la rama que queda sobre la superficie.
Ahora bien, como sucede con el dipolo, la imagen sólo es correcta cuando la tierra es
muy efectiva. Como en este caso se necesita imperiosamente la formación de esa
imagen para que la antena funcione, hay que asegurar la existencia de una tierra
perfecta debajo de la antena, Salvo en terrenos muy buenos, e incluso en estos casos
para evitar las posibles variaciones del suelo en el comportamiento de la antena, se
colocan en el suelo una serie de conductores que proporcionen una tierra perfecta
debajo de la antena. A estos conductores se les denomina radiales y cuantos más
existan mejor será el funcionamiento de la antena

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Dipolo vertical
• Antena fundamental
• Dos conductores de cuarto de onda
• Ganancia baja: 2.2 dBi
• Angulo de radiación ancho
Monopolo vertical de cuarto de onda
• Básicamente igual al dipolo
• Se sustituye un conductor por un plano de tierra
• Ganancia baja: 0-2 dBi
Antenas Omnidireccionales:

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Colineales
Varios monopolos o dipolos verticales
alimentados en fase.
Ganancia de moderada - elevada: 5 -
12 dBi
Ángulo de radiación medio.
Aplicaciones: Wi-Fi, Bluetooth
Antenas Omnidireccionales:

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Antenas direccionales:
Dipolo horizontal
Ganancia baja: 2.2dB
Directividad baja
Amplio ángulo de radiación
Yagui – Uda (sucesión de dipolos)
Sucesión de dipolos dispuestos en paralelo.
La señal se acople de uno a otro, radiándose de nuevo cada
vez.
Ganancia elevada: 8-15 dBi
Alta directividad
Ángulo de radiación medio
Algunas tienen forma de tubo. En su interior tienen unas
barras de metal que cruzan el interior de ese tubo. La señal
que emiten es direccional y proporciona una ganancia que
oscila entre los 8 y los 21 dBi. Hay que enfocarla directamente
al lugar con el que se quiere enlazar.

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Antena Panel o Patch
Panel o parche metálico radiante sobre un plano
de tierra metálico.
Normalmente planas, en encapsulado de PVC.
Ganancia media-elevada: 5-20 dBi
Directividad moderada
Ángulo de radiación medio
Helicoidal (modo axial)
Hilo conductor bobinado sobre un soporte rígido. Detrás plano de
tierra.
Ganancia de media a
elevada: 6-18 dBi
Directividad moderada
Ángulo de radiación medio
Antenas direccionales:

13. Parabólica.
Antena direccional que recoge las ondas que recolecta un reflector metálico
de forma parabólica.
Ganancia alta: 12-25 dBi
Directividad alta
Ángulo de radiación bajo
Antenas direccionales:

14. Bocinas:
Se usan en altas frecuencias (1 a 20 GHz)
Ganancia de media a alta: 5-15 dBi
Ángulo de radiación de medio a bajo
Guía-ondas (cantennas, etc).
Cavidad o Tubo metálico con un monopolo
que introduce las ondas
Ganancia de media a alta: 5-15 dBi
Directividad alta
Ángulo de radiación medio-bajo
Guía ondas ranuradas
Cavidad (tubo) metálico ranurado
Ganancia elevada: 12-15 dBi
Ángulo de radiación estrecho
Antenas direccionales:

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Teoría de ondas:
antenas
Fuentes utilizadas:
- Wayne Tomasi “Sistemas de comunicaciones electrónicas”. 4ta edición
-Armando García Dominguez “Cálculo de antenas”. 4ta edición
- Ángel Cardama Aznar y otros. “Antenas” 2da edición
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MSc.María Zuleima Pérez
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