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Antenas - Contenido educativo

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Subido el 12 de diciembre de 2022 por Pedro Luis P.

118 visualizaciones

Primera parte del tema de propagación de radio

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Propagación de ondas electromagnéticas 00:00:00
Propagación de ondas electromagnéticas. 00:00:05
Los sistemas de comunicaciones por radiofrecuencia necesitan enviar y recibir señales. 00:00:08
Estas señales no son otra cosa que ondas electromagnéticas. 00:00:12
En el esquema de la figura vemos una representación de cómo estas ondas electromagnéticas viajan desde el emisor hasta el receptor. 00:00:15
La radiopropagación estudia el comportamiento de las ondas de radio cuando viajan por el medio. 00:00:24
También estudia cómo estas ondas pasan del emisor hacia el medio y cómo, cuando vienen por el medio, pasan al receptor. 00:00:30
El camino que separa el emisor y el receptor es lo que se denomina espacio radioeléctrico, que puede ser material o inmaterial. 00:00:38
Material sería el caso de la atmósfera o la Tierra. 00:00:46
Inmaterial serían las comunicaciones más allá de la atmósfera en el espacio libre. 00:00:50
Se denomina comunicación en el espacio libre. 00:00:55
Las leyes que regulan o que normalizan la comunicación radioeléctrica se basan en el espacio libre. 00:00:58
Cuando estudiamos qué pasaría en la atmósfera simplemente tenemos que tener en cuenta las mismas leyes, 00:01:08
pero añadiendo los fenómenos de propagación que sabemos que se producen en la atmósfera. 00:01:14
Ya los vimos un poco en el capítulo 2, en el tema 3, perdón. 00:01:20
Uno muy importante a tener en cuenta en la comunicación en la atmósfera sería la absorción. 00:01:26
La absorción es la pérdida de energía que sufren las ondas electromagnéticas cuando tropiezan o de alguna manera se encuentran con partículas gaseosas en suspensión en la atmósfera. 00:01:32
Para que se produzca la propagación electromagnética realmente hacen falta otros elementos adicionales que vamos a llamar antenas. 00:01:44
Las antenas, hablaríamos de la antena que está comunicada con el transmisor y la antena del receptor son las que facilitan ese tránsito desde el emisor hacia el medio. 00:01:55
Esta comunicación entre el emisor y la antena respectiva o entre el receptor y su antena siempre está realizada por medio de líneas de transmisión que tienen que cumplir unas propiedades de adaptación. 00:02:07
Veremos en los últimos capítulos del curso un tema relacionado con la adaptación de líneas. 00:02:21
En todo caso siempre podríamos plantear el circuito equivalente entre el transmisor y el medio. 00:02:29
Este circuito equivalente, como hemos estudiado en estos circuitos elementales, siempre encontramos una impedancia de salida desde el transmisor y una impedancia de carga. 00:02:37
En el caso de la antena es la impedancia característica de la antena y que debe cumplir las leyes de la máxima transferencia de energía. 00:02:52
Igualmente sucedería en el caso de antenas, transmisoras y receptoras. 00:03:00
Las antenas son dispositivos pasivos, tengamos en cuenta que no amplifican la señal, son generalmente metálicos y están especialmente diseñadas para radiar o para recibir radiación y transformarla en energía eléctrica. 00:03:05
En definitiva las antenas son lo que adaptan la salida del transmisor al medio radioeléctrico o lo que sirve para recoger las ondas electromagnéticas que vienen por el medio y encajarlas hacia el receptor. 00:03:18
Esta dualidad de función es lo que da lugar al famoso... 00:03:33
El teorema de reciprocidad dice que todos los parámetros y propiedades que tiene una antena son exactamente iguales tanto en transmisión como en recepción. 00:03:38
Es decir, que todo lo que hablemos de ahora en adelante en cuanto a las antenas se aplicará exactamente igual cuando la antena se comporta como receptora o como se comporta como transmisora. 00:03:49
Ganancia, diagramas de radiación, cualquier otra propiedad que tuvieran las antenas. 00:04:02
En cuanto a su construcción las antenas pueden ser lineales, a veces están construidas con conductores metálicos que tienen unas determinadas longitudes o que tienen una determinada forma o que tienen algunos añadidos. 00:04:08
También pueden ser construidas con un segundo esquema de apertura en el cual las ondas que van guiadas en una guía de onda llegan hasta un iluminador o una zona de adaptación en el cual saltan al medio con mayor facilidad. 00:04:22
Aquí vemos en esta diapositiva la idea de que las antenas las podemos estudiar como transmisoras y como receptoras. 00:04:39
Dependiendo del fenómeno a explicar o a justificar o a demostrar las trataremos como antenas transmisoras o como receptoras, pero ya sabemos que aplicando el teorema de reciprocidad estas propiedades serán siempre equivalentes en la otra función. 00:04:50
¿Quiere esto decir que no podamos utilizar una antena nada más que como transmisora o como receptora? 00:05:06
No tendría mucho sentido. 00:05:13
Como vemos en el esquema de la primera diapositiva donde veíamos las partes o los módulos que tiene un transmisor, vemos que justo antes de llegar a la antena hay un elemento que se llama diplexor o acoplador de antena 00:05:15
que sirve para separar las ondas electromagnéticas que tienen que salir por la antena y las ondas electromagnéticas que se reciben de la antena. 00:05:36
Estos llamados circuladores de antena permiten que las ondas o los campos electromagnéticos que se generan sobre la antena circulen, valga la redundancia, en el camino de recepción para llegar hacia los filtros de recepción y a su vez no interferir a las ondas o a las señales eléctricas que salen del transmisor. 00:05:45
En otras ocasiones para reforzar el funcionamiento de las antenas utilizamos unos elementos llamados reflectores que lo que sirven es para ayudar o acompañar o fortalecer un poco la eficiencia de las antenas. 00:06:12
Los clásicos reflectores que más hemos visto son los reflectores parabólicos que se basan en una propiedad de la parábola que dice que cualquier rayo que sea perpendicular a la superficie de la parábola se refleja pasando por el foco, con lo cual si colocamos en esta zona del foco el iluminador de la antena, que es la verdadera antena, el reflector va a ejercer una concentración de la energía que capta y que siempre se concentrará en el foco. 00:06:32
Estos receptores pueden ser de chapa metálica pero también pueden ser construidos con varillas que, como habíamos visto un poco en cuanto a la frecuencia de trabajo que utilizan las ondas electromagnéticas, estas varillas que están convenientemente separadas o próximas pues se comportan como si fueran una chapa sólida. 00:07:02
Antenas. Campo cercano y lejano. 00:07:24
En todo caso, según nos situemos a una mayor o menor distancia, los fenómenos físicos que vamos a poder observar de la radiación electromagnética que sale de una antena van a ser diferentes. 00:07:54
Distinguimos siempre la zona llamada de campo cercano, que incluye la llamada zona de Fresnel, la zona de campo cercano y zona de Fresnel, toda ella se conoce como zona de campo cercano, en las cuales predomina el campo de inducción eléctrica. 00:08:10
Los vectores de los campos eléctrico y magnético no están en fase y es bastante impredecible averiguar el comportamiento que van a tener estos campos en estas proximidades. 00:08:28
En cambio, cuando ya estamos en el campo lejano o en la zona de Fraunhofer, en esta zona domina el campo por radiación, los campos eléctricos y magnéticos se encontrarían en fase. 00:08:43
Y sobre todo, lo que habíamos visto un poco en el tema 3, a partir de esta zona de campo lejano, encontramos que las líneas de los rayos de las ondas electromagnéticas son completamente perpendiculares al frente de onda. 00:08:57
Es decir, el frente de onda es perpendicular a los rayos de la dirección de propagación. Esta es la característica más importante que hace que se cumplan las leyes de la propagación. 00:09:11
Para saber a qué distancia nos tenemos que situar, tendremos que aplicar esta ecuación en la que nos dice a qué distancia se encuentra el campo lejano. 00:09:22
Vemos que esta distancia depende de esta magnitud que se llama d por dimensión y lambda que es la longitud de onda de la frecuencia con la que estemos trabajando. 00:09:32
Al decir dimensión nos referimos a la dimensión de la antena, pero puede ser la dimensión de alto, ancho, alto... 00:09:43
En definitiva, para poder aplicar la ecuación del campo lejano tenemos que considerar la máxima dimensión de la antena. 00:09:52
Si es una antena rectangular, el alto. Si es una antena parabólica, el diámetro. 00:10:01
Antenas transmisoras en campo lejano. Ganancia. 00:10:06
Cuando tenemos una transmisión desde un punto del espacio, siempre se produce un campo que podemos medir también a una distancia determinada en términos de potencia. 00:10:11
Estos campos siempre producen una energía. 00:10:23
Como la potencia puesta en juego es única, se va repartiendo o se va dividiendo a medida que nos alejamos del punto de origen. 00:10:26
Y por cuánto hay que dividir esta potencia está relacionado con la superficie de una esfera. 00:10:34
La fórmula de la superficie de una esfera es 4 pi por el radio al cuadrado, es decir, por la distancia al cuadrado. 00:10:44
Y eso nos da una idea que la densidad de potencia que vamos a encontrar en un punto cualquiera del espacio va a ser igual a la potencia transmitida 00:10:52
dividida por 4 pi por la distancia al cuadrado, que es la superficie de la esfera que cubriría esa distancia. 00:11:00
A partir de estos conceptos vamos a definir lo que entendemos por antena isótropa. 00:11:08
Una antena isótropa sería una antena ficticia, una antena ideal, una antena no realizable, que radia exactamente igual en todas las direcciones del espacio. 00:11:14
Por lo tanto, si nosotros emitimos con una antena isótropa, la potencia que vamos a encontrar a una distancia d va a ser siempre la potencia que hemos puesto en juego 00:11:24
dividida por la superficie de la esfera que pasa por ese punto del espacio. 00:11:34
Es decir, que la densidad de potencia que encontraríamos sería potencia transmitida dividida entre 4 pi d al cuadrado. 00:11:39
A partir de este concepto de antena isótropa vamos a definir otro concepto que es fundamental en las antenas, que es el concepto de ganancia. 00:11:47
La ganancia directiva, porque la ganancia siempre está relacionada con una dirección en el espacio determinada, 00:11:57
es el cociente entre el cuadrado del campo producido por esa antena en esa dirección determinada 00:12:04
y la densidad de potencia o el campo al cuadrado que produciría la antena isótropa que hemos definido anteriormente. 00:12:11
Fíjense bien que aquí hemos hablado de cociente entre el cuadrado del campo y al principio está estábamos hablando de densidad de potencia, 00:12:21
pero la realidad es que la densidad de potencia y el campo eléctrico, que es esta E, 00:12:31
están siempre relacionados por la famosa 00:12:39
fórmula de las ecuaciones de Maxwell que relaciona la densidad de potencia con el campo 00:12:45
y está dividido entre este número que viene de la de la conductancia de los materiales. 00:12:52
Esta expresión de la ganancia vemos aquí que está en función de dos ángulos. 00:12:59
Estos ángulos son los ángulos diédricos que definen cualquier punto del espacio. 00:13:05
Un punto del espacio tendrá un ángulo θ y un ángulo φ, un ángulo horizontal y un ángulo vertical 00:13:10
y en función de eso la ganancia será el cociente de la densidad del cuadrado del campo que se presenta en ese punto 00:13:17
dividido por el cuadrado del campo que produciría una antena isotrópica. 00:13:25
Al final esta relación siempre nos interesa expresarla en forma logarítmica y por eso aplicamos 20 logaritmos. 00:13:30
Este 20 proviene de que estamos relacionando el cuadrado del campo 00:13:37
y finalmente las unidades que acompañan siempre van a ser decibeles. 00:13:43
Antenas transmisoras en campo lejano, PIRE y PRA. 00:13:48
Bueno, ya hemos definido el concepto de ganancia de una antena. 00:13:55
Vamos a ver ahora algunas antenas elementales y básicas. 00:14:01
La primera de ellas es el dipolo elemental. 00:14:05
Un dipolo elemental sería una antena que tiene una polarización lineal simple 00:14:08
y que su longitud es mucho menor que la longitud de onda de la frecuencia con la que vamos a trabajar. 00:14:13
Podemos demostrar que la ganancia de esta antena 00:14:20
es decir, la ganancia es la comparación con la ganancia que tendría una antena isotrópica 00:14:23
en una determinada dirección de máxima ganancia 00:14:30
es igual a 1,76 decibelios o dBis. 00:14:33
Esta demostración la pueden encontrar con bastante facilidad 00:14:39
en el libro del profesor Hernando Rámanos en las páginas 52 o 57 del capítulo 2. 00:14:47
A partir de este concepto vamos a definir otro que también es muy importante 00:14:56
que es el PIRE, la potencia isotropa radiada equivalente. 00:15:01
Sería el producto que acontece en una transmisión 00:15:06
multiplicando la potencia transmitida multiplicado por la ganancia. 00:15:12
Ese producto, digamos toda la energía que sale por la antena 00:15:16
lo podemos expresar en forma de producto. 00:15:22
También es verdad que esa potencia que llega a la antena 00:15:25
es la potencia que sale del transmisor 00:15:29
dividido o aminorado por las pérdidas en la línea de transmisión 00:15:32
que van desde el transmisor hacia la antena. 00:15:37
Normalmente el PIRE, como todos estos parámetros 00:15:39
lo utilizamos en unidades logarítmicas, o sea, en dBms. 00:15:43
Y para hacer la expresión de un producto y unas pérdidas 00:15:47
el ETUELTX, que serían las pérdidas de la línea de transmisión 00:15:50
al pasarlo a unidades logarítmicas se convierte en una suma algebraica. 00:15:55
La potencia transmitida menos las pérdidas en la línea 00:16:01
más la ganancia de la antena sobre la que estamos calculando cuál es su PIRE. 00:16:04
Pero tengamos en cuenta que la ganancia a la que nos refirimos 00:16:09
es la ganancia máxima. 00:16:12
Es decir, una antena tiene distintas ganancias según el ángulo 00:16:14
o según la dirección a donde apunta. 00:16:18
Pero nosotros siempre para calcular el PIRE vamos a poner 00:16:20
la máxima ganancia que tiene esa antena. 00:16:24
Es decir, la ganancia que presenta en la dirección de apuntamiento. 00:16:26
Ahora vamos a definir otra antena también elemental 00:16:31
que es el dipolo en lambda medios. 00:16:35
Es una antena sintonizada, igual que la anterior 00:16:37
pero que su longitud es exactamente igual a la media longitud de onda 00:16:41
de la frecuencia con la que estemos trabajando. 00:16:46
También en el libro de Hernando Rávanos encontrará la demostración 00:16:48
mediante la cual se puede ver que la ganancia de esta antena 00:16:53
de dipolo en lambda medios es igual a 2,15 decibelios. 00:16:57
Es decir, la ganancia que tiene la antena dipolo en lambda medios 00:17:01
con respecto a la ganancia de la antena isotropa sería de 2,5 decibelios. 00:17:06
Con este nuevo concepto y con esta nueva antena del dipolo en lambda medios 00:17:12
vamos a definir otro parámetro que es la PRA 00:17:17
o potencia radiada equivalente. 00:17:21
Que es muy parecido al PIRE 00:17:23
solo que cuando consideramos la ganancia 00:17:25
el término que aparece aquí al final 00:17:30
este término no está expresado en una ganancia en dBs o en dBis 00:17:33
en relación a la antena isotropa 00:17:39
sino que ahora vamos a poner siempre la ganancia 00:17:42
con respecto a la antena del dipolo en lambda medios. 00:17:46
Por lo tanto, será la diferencia que hay 00:17:52
entre una antena con respecto al dipolo isotropo 00:17:57
podría ser, por ejemplo, una antena que tenga 30 decibelios 00:18:04
30 decibelios con respecto a la antena isotropa 00:18:09
pero si sabemos que queremos calcular 00:18:14
cuánto tiene con respecto al dipolo lambda medios 00:18:18
tenemos que aminorarlo en 2,15 decibelios 00:18:23
puesto que el dipolo lambda medios 00:18:27
ya tiene 2,5 decibelios con respecto a la antena isotropa 00:18:30
así que el término de ganancia que vamos a emplear 00:18:35
cuando queramos calcular la PRA 00:18:38
no va a ser la ganancia con respecto a la antena isotropa 00:18:41
sino la ganancia con respecto al dipolo lambda medios 00:18:44
que es simplemente restar 2,5 decibelios 00:18:48
y otro tema que no se ha recogido en la diapositiva 00:18:51
pero que conviene que conozcan 00:18:56
es que cuando expresamos ganancias de antenas 00:18:58
con respecto al dipolo lambda medios 00:19:02
que ya sabemos que estarán aminoradas en 2,5 decibelios 00:19:05
tenemos siempre que añadir el apellido DBD 00:19:09
es decir, que cuando expresamos la ganancia en dBDs 00:19:14
estamos definiendo la ganancia con respecto al dipolo lambda medios 00:19:17
cuando expresamos la ganancia en dBIs o simplemente en decibelios 00:19:23
estamos expresando la ganancia o la comparación 00:19:27
con respecto al dipolo isotropo 00:19:30
La función de una antena receptora 00:19:40
es siempre la extracción de energía 00:19:43
que proviene de la onda electromagnética 00:19:46
que está incidiendo sobre la superficie 00:19:49
que presenta la antena al medio 00:19:52
a partir de esta idea vamos a definir 00:19:55
lo que se llamaría superficie equivalente 00:19:58
la superficie equivalente de una antena sería el cociente 00:20:01
de toda la potencia disponible 00:20:04
que llega a la antena 00:20:07
dividido entre el flujo de potencia 00:20:10
que recibe la antena 00:20:13
la idea de flujo, el flujo siempre se representa 00:20:16
como un cociente, como una especie de densidad 00:20:19
el flujo de potencia sería la potencia 00:20:22
que atraviesa por unidad de superficie 00:20:25
por metro cuadrado, digamos 00:20:28
esta es la definición de superficie equivalente 00:20:31
es fácil demostrar a partir de este hecho 00:20:34
que la superficie equivalente de la antena isotropa 00:20:37
aquella que habíamos definido como referencia 00:20:40
va a ser igual a 00:20:43
lambda cuadrado dividido entre 4pi 00:20:46
y por supuesto, haciendo operaciones 00:20:49
podríamos demostrar que 00:20:52
la ganancia 00:20:55
de cualquier antena 00:20:58
siempre va a ser igual a 4pi por el área efectiva 00:21:01
o por la superficie efectiva 00:21:04
dividida entre lambda cuadrado 00:21:07
es decir, que cualquier antena va a tener una superficie efectiva 00:21:10
y conociendo esta superficie efectiva es fácil que calculemos 00:21:13
su ganancia a partir de las definiciones anteriores 00:21:16
que hemos hecho de lo que es superficie efectiva 00:21:19
de lo que es ganancia de una antena 00:21:22
y conociendo el valor de la ganancia isotrópica 00:21:25
o de una antena isotropa 00:21:28
hay que resaltar que la superficie efectiva 00:21:31
de una antena no es exactamente 00:21:34
su superficie, ya que normalmente 00:21:37
la superficie geométrica 00:21:40
de una antena se ve afectada por los bordes 00:21:43
ya que en los bordes hay un escape del flujo 00:21:46
de la energía que llega a la antena 00:21:49
es decir, que para conocer la superficie efectiva 00:21:52
de una antena tenemos que partir 00:21:55
de la superficie geométrica y hay que multiplicarla 00:21:58
por un factor llamado K, un factor de eficiencia 00:22:01
que nos daría el valor de la superficie efectiva 00:22:04
así, por ejemplo, para un reflector parabólico 00:22:07
que tiene una determinada superficie 00:22:10
cuya sección va a ser siempre un círculo 00:22:13
podríamos calcular que la ganancia 00:22:16
de un reflector parabólico va a ser siempre 00:22:19
igual a pi cuadrado por un número llamado K 00:22:22
que es el coeficiente de efectividad 00:22:25
que hay que utilizar para los reflectores parabólicos 00:22:28
que multiplica al cociente del diámetro 00:22:31
del círculo dividido entre lambda 00:22:34
todo ello elevado al cuadrado. Haciendo operaciones 00:22:37
y sabiendo que el producto pi cuadrado partido por K 00:22:40
es igual a 6,3 nos daría 00:22:43
que con esta fórmula podemos calcular 00:22:46
la ganancia real o aproximada 00:22:49
de cualquier reflector parabólico. Todas estas fórmulas 00:22:52
las encontrarán debidamente justificadas 00:22:55
y explicadas en el libro de Hernando Rávanos 00:22:58
en el tema 2 entre las páginas 00:23:01
63 y 70. 00:23:04
Antenas. Diagrama de radiación. 00:23:07
El diagrama de radiación de una antena representa 00:23:10
el cociente del valor del campo que se obtiene 00:23:13
en una determinada dirección y el que se obtendría 00:23:16
en esa dirección en la dirección 00:23:19
de máxima ganancia. Es decir, cualquier antena 00:23:22
tiene una dirección de máxima ganancia que es donde obtiene 00:23:25
el valor que llamamos de ganancia de esa antena, que es el valor máximo. 00:23:28
En cualquier otra dirección, en horizontal 00:23:31
o en vertical, los valores de ganancia de la antena 00:23:34
van a ser menores. La relación o el cociente 00:23:37
que hay entre esos dos valores 00:23:40
es lo que se llama, la representación de todo eso 00:23:43
es lo que se llama diagrama de radiación. 00:23:46
Comúnmente estos diagramas se representan 00:23:49
de forma logarítmica y además 00:23:52
lo que se hacen es dividirlos en dos diagramas. 00:23:55
Un diagrama de representación en horizontal 00:23:58
y otro diagrama de representación en vertical. 00:24:01
Que los dos combinados nos darían un diagrama en tridimensional 00:24:04
que es de este tipo. Y luego los valores 00:24:07
que representan en estos diagramas que se hacen siempre 00:24:10
en coordenadas polares, es decir, lo que se marca es un determinado 00:24:13
ángulo, por ejemplo, a 30 grados en horizontal 00:24:16
a 45 grados en horizontal 00:24:19
y entonces vemos que el diagrama de radiación nos indica 00:24:22
cuántos de vez, 6 de vez 00:24:25
0 de vez, menos 6 de vez 00:24:28
tengo que restar al valor de la ganancia 00:24:31
máxima que tiene 00:24:34
esa antena. Por ejemplo, unos pueden decir que una antena 00:24:37
tiene una ganancia de 40 de vez 00:24:40
pero a 45 grados habría que restarle pues 00:24:43
3 o 4 de vez o una cantidad determinada 00:24:46
de un valor determinado. Ya digo que estos 00:24:49
diagramas se diseñan 00:24:52
fijando el ángulo horizontal y se mide 00:24:55
cuál es la variabilidad que hay en ángulo vertical 00:24:58
luego fijamos el vertical y vemos 00:25:01
qué variabilidad hay en el ángulo horizontal 00:25:04
pero en realidad habría que sumar esas dos atenuaciones 00:25:07
si queremos saber en una determinada dirección que tiene 00:25:10
un ángulo horizontal más un ángulo vertical 00:25:13
habría que restar la componente por 00:25:16
el ángulo horizontal que hay que restar a la ganancia 00:25:19
máxima más la componente por el ángulo 00:25:22
vertical que hay que restar a la ganancia máxima. 00:25:25
Aquí tenemos varios ejemplos y con los ejercicios veremos 00:25:28
alguno más. Vamos a destacar algunos otros valores 00:25:31
veamos en estos diagramas de radiación que también 00:25:34
aparecen unos lóbulos secundarios porque cualquier antena 00:25:37
tanto en horizontal como en vertical 00:25:40
van a aparecer unos lóbulos secundarios 00:25:43
que nos van a representar un valor que 00:25:46
donde va disminuyendo el valor de la ganancia 00:25:49
para luego volver a aumentar aunque siempre con un valor 00:25:52
secundario, por un valor menor 00:25:55
por eso se le llama lóbulo secundario. 00:25:58
Otro parámetro fundamental es la relación 00:26:01
que hay entre el valor de máxima ganancia y el valor 00:26:04
que hay en el lóbulo trasero. 00:26:07
Esta relación también se llama relación de alante 00:26:10
hacia atrás o front to back 00:26:13
y este es un parámetro fundamental que encontraremos siempre 00:26:16
en las características de las antenas. 00:26:19
Y finalmente hay un valor o un parámetro 00:26:22
que viene reflejado en los diagramas de radiación 00:26:25
y que también se extrae 00:26:28
de este mismo diagrama que es 00:26:31
lo que llamamos la apertura de haz 00:26:34
o el ángulo de media potencia. Vamos a definir un poco qué es esto. 00:26:37
Si vemos el diagrama de radiación siempre va a haber 00:26:40
un ángulo en el cual el valor de la ganancia 00:26:43
máxima ha sido aminorado por ejemplo en 3 dB 00:26:46
pues si calculamos 00:26:49
en qué ángulo esta antena ha bajado 3 dB 00:26:52
vemos que el ángulo en el que ha bajado 3 dB 00:26:55
el ángulo de media potencia 00:26:58
sería un ángulo de 33,75 grados. 00:27:01
Así que podríamos decir que el ángulo de media potencia 00:27:04
de esta antena sería 00:27:07
la diferencia que hay entre 337 00:27:10
y 360 que aproximadamente son 23 grados. 00:27:13
Si el ángulo de media potencia 00:27:16
es 23 grados, será 23 grados hacia un lado 00:27:19
y otros 23 grados hacia el otro. 00:27:22
Con lo cual encontraríamos que el ángulo de media 00:27:25
la apertura de haz que sería el total 00:27:28
de la suma de estos dos ángulos 00:27:31
de media potencia pues aproximadamente vendría a ser 00:27:34
unos 45 grados. Así que 00:27:37
podríamos definir que con este diagrama de radiación 00:27:40
el ángulo, la apertura de haz de esta antena 00:27:43
que nos da una idea muy exacta de su directividad 00:27:46
pues sería de 45 grados 00:27:49
y ya digo que es la suma de los dos ángulos de media potencia 00:27:52
izquierda y derecha. 00:27:55
Antenas. Discriminación por polarización. 00:27:58
Llamamos polarización al fenómeno que se produce 00:28:01
en la propagación de ondas electromagnéticas 00:28:04
esto también sucede con la luz, por el cual el campo eléctrico 00:28:07
dentro de los campos electromagnéticos consideramos 00:28:10
para el fenómeno de la polarización exclusivamente al campo eléctrico 00:28:13
oscila en un solo plano 00:28:16
en un plano determinado que puede ser horizontal o vertical 00:28:19
se llama plano de polarización. 00:28:22
Podemos diseñar, construir antenas que discriminen 00:28:25
una polarización frente a otra 00:28:28
esto tiene tremenda utilidad para poder aprovechar mejor 00:28:31
el espectro y poder 00:28:34
minimizar o disminuir las interferencias. 00:28:37
Como ya hemos hablado en varias ocasiones 00:28:41
de la polarización de las ondas electromagnéticas 00:28:44
solamente vamos a resaltar que los diagramas de radiación 00:28:47
que podemos encontrar de las antenas 00:28:50
hemos hablado en la diapositiva anterior de los diagramas 00:28:53
de radiación, también se pueden representar 00:28:56
no en coordenadas polares, sino en coordenadas lineales. 00:28:59
Como vemos en este otro diagrama de radiación 00:29:02
lo que vemos es un poco el valor en la dirección 00:29:05
de máxima propagación, las pérdidas que hay que sumar 00:29:08
a la ganancia máxima son cero, por lo tanto 00:29:11
a cero grados tenemos cero pérdidas. 00:29:14
Pero a medida que nos vamos separando 00:29:17
con un ángulo mayor que va desde cero, cinco grados 00:29:20
o diez grados, vemos que tenemos que ir atenuando 00:29:23
por ejemplo a cinco grados tendríamos que ir atenuando 00:29:26
una cantidad aproximadamente de unos 20 dB 00:29:29
de alguna manera a la caída 00:29:32
3 dB encontraríamos el ángulo de media potencia 00:29:35
que estaría aproximadamente en 2 o 3 grados. 00:29:38
Pero fijémonos que aquí en este diagrama 00:29:41
de radiación, que es típico de las antenas 00:29:44
de RFS o de 00:29:47
cabel metal, pues estos 00:29:50
diagramas de radiación de antenas parabólicas 00:29:53
de diámetros importantes, pues tienen 00:29:56
representadas varias curvas. Una de las curvas 00:29:59
las dos curvas de aquí arriba son 00:30:02
curvas copolares, es decir, una 00:30:05
trabaja en polarización horizontal 00:30:08
y representa cuál es la pérdida que existe 00:30:11
con la polarización 00:30:14
horizontal con respecto 00:30:17
a otra horizontal y aquí 00:30:20
la vertical con respecto a otra vertical. Igualmente 00:30:23
encontramos otras pérdidas que son 00:30:26
las que llamamos contrapolares, que es cuando tenemos 00:30:29
una señal que es horizontal, por ejemplo, 00:30:32
que tiene cero grados, si nos aparece una señal 00:30:35
en la misma polarización horizontal 00:30:38
y ésta está en vertical, ya de entrada 00:30:41
vamos a tener una cantidad discriminada 00:30:44
que es fija, que es de 30 grados más 00:30:47
toda la que sumemos por el ángulo de apertura. 00:30:50
Este concepto es lo que se llama la discriminación 00:30:53
por polarización cruzada o discriminación 00:30:56
contrapolar, que da lugar a un parámetro 00:30:59
muy característico de las antenas, que es la XPD 00:31:02
o discriminación contrapolar. Podríamos 00:31:05
decir que es cuánto discrimina una antena 00:31:08
de una polarización frente a otra. Esa 00:31:11
discriminación normalmente tiene un valor estándar 00:31:14
que es en la dirección de máximo apuntamiento, pero luego 00:31:17
también podemos calcularlo para cualquier ángulo de separación 00:31:20
lateral o vertical. 00:31:23
Antenas. Tipos de antenas. 00:31:26
En diapositivas anteriores 00:31:29
hemos hablado de algunas antenas 00:31:32
elementales. Hemos mencionado el dipolo 00:31:35
isótropo o la antena 00:31:38
isótropa, que es la antena de referencia en base 00:31:41
a la cual calculamos la ganancia isotrópica, 00:31:44
pero también hemos hablado del dipolo en lambda medios 00:31:47
o del dipolo elemental, que conocíamos 00:31:50
perfectamente y podíamos calcular matemáticamente su 00:31:53
ganancia y algunos otros parámetros. 00:31:56
Vamos a hablar ahora de otro tipo de antenas 00:31:59
que están basadas en estas y que podemos construir 00:32:02
y que son las que realmente se utilizan en los sistemas 00:32:05
de radiocomunicación. Bueno, pues encontraríamos 00:32:08
el dipolo doblado, que simplemente es un dipolo en el cual 00:32:11
para no construirlo del tamaño exacto de la longitud 00:32:14
de onda, pues lo doblamos o lo plegamos. 00:32:17
También podemos hablar de la antena Marconi, que es una 00:32:20
antena unidireccional. Clásicamente tiene dos 00:32:23
lóbulos laterales que cubren aproximadamente, 00:32:26
salvo estas zonas de nulos que hay aquí, 00:32:29
unos 360 grados. Este dipolo Marconi 00:32:32
tiene una longitud aproximadamente de un cuarto 00:32:35
de la longitud de onda. Finalmente 00:32:38
vamos a hablar un poco de lo que serían los agrupamientos 00:32:41
de antenas. A veces es una combinación de dos o más elementos 00:32:44
de antenas para formar una antena única 00:32:47
y un diagrama de radiación compuesto que sería un poco 00:32:50
el que tendría la suma de todas estas 00:32:53
pequeñas antenas que están asociadas. 00:32:56
Estos diagramas de radiación resultan muy útiles sobre todo 00:32:59
en antenas sectoriales, que necesitamos que tengan una 00:33:02
apertura determinada para cubrir un área 00:33:05
de servicio determinado, como por ejemplo las que se utilizan 00:33:08
en la telefonía móvil y que son clásicamente con esta forma 00:33:11
rectangular. Estas son a raíz de antenas que tienen 00:33:14
un diagrama de radiación que veremos en algún capítulo 00:33:17
cuando estudiemos las redes 00:33:20
de telefonía móvil o de acceso 00:33:23
fijo y que tienen un diagrama sectorial. 00:33:26
Otras antenas 00:33:29
se pueden hacer combinando distintos elementos dentro 00:33:32
de la propia antena. Estos elementos los podemos 00:33:35
clasificar de dos tipos, elementos excitados y elementos 00:33:38
parásitos. El elemento excitado de una antena 00:33:41
va a ser aquel donde realmente está conectada 00:33:44
la línea que viene con la potencia 00:33:47
desde el transmisor y es el elemento 00:33:50
la antena fundamental. Y los elementos pasivos 00:33:53
pueden ser reflectores que sirven para 00:33:56
aumentar un poco la ganancia de la antena en una determinada 00:33:59
dirección o bien unos elementos 00:34:02
directores para conducir la radiación 00:34:05
en una determinada dirección de máxima ganancia. 00:34:08
Por ejemplo las antenas Yagi que se utilizan en UHF 00:34:11
para la recepción de la señal de TNT. 00:34:14
Más información www.alimmenta.com 00:34:35
Idioma/s:
es
Autor/es:
Pedro Luis Prieto
Subido por:
Pedro Luis P.
Licencia:
Dominio público
Visualizaciones:
118
Fecha:
12 de diciembre de 2022 - 17:58
Visibilidad:
Público
Duración:
34′ 44″
Relación de aspecto:
4:3 Hasta 2009 fue el estándar utilizado en la televisión PAL; muchas pantallas de ordenador y televisores usan este estándar, erróneamente llamado cuadrado, cuando en la realidad es rectangular o wide.
Resolución:
1024x768 píxeles
Tamaño:
113.86 MBytes

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