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Antenas
Este elemento es una expansión del contenido de los cursos y guías de Lawi. Ofrece hechos, comentarios y análisis sobre este tema.
Antenas en Relación a Medios de Información
En este contexto, a efectos históricos puede ser de interés lo siguiente: [1] En un sistema de comunicación de radiofonía, radiotelegrafía, televisión 0 radar, la señal se transmite del emisor al receptor por medio de una onda electromagnética que se propaga libremente en el espacio abierto entre ambos. De forma análoga, la recepción se realiza por las fuerzas electromotrices inducidas en el circuito receptor por los campos electromagnéticos de la onda que incide sobre el mismo.Entre las Líneas En la práctica, las porciones del sistema transmisor (receptor) que son dignas de tener en consideración en la generación de la onda electromagnética (fem inducida) están localizadas en una región bien delimitada del sistema emisor (receptor), la cual recibe el nombre de antenas transmisora (receptora). De esta forma la antenas aparece como la parte del sistema que sirve de interconexión entre el mismo y el medio ambiente a través del cual se propaga la onda portadora de la información.
Las primeras antenas fueron construidas por H. R. Hertz (1887) para demostrar experimentalmente la existencia de las ondas electromagnéticas predichas teóricamente por J. C. Maxwell (1865). El transmisor empleado por Hertz consistía en un alambre de cobre rectilíneo terminado por sus extremos en sendas esferas; este alambre estaba cortado por su parte central y en la separación entre las dos mitades, que era regulable, se provocaban chispas que producían oscilaciones amortiguadas generadoras de la onda que, a su vez, se enfocaba por un espejo parabólico. La recepción se hacía por un bucle de alambre de cobre con una solución de continuidad, a través de la cual las corrientes inducidas provocaban una descarga observable en la oscuridad.Entre las Líneas En 1896 G. Marconi, utilizando una antenas de mayores dimensiones, consiguió transmitir señales telegráficas a grandes distancias, iniciándose así el vasto campo de aplicaciones de los modernos sistemas de transmisión, en los cuales la elección de una antenas con características adecuadas es un factor determinante de su eficacia.
Parámetros de una antena. Las características y comportamiento de una antenas están determinados por un conjunto de parámetros, entre los que cabe destacar como más fundamentales los que se especifican a continuación.Entre las Líneas En sus definiciones nos referimos a una antenas transmisora; pero es de advertir que, como consecuencia del teorema de reciprocidad, su comportamiento es idéntico cuando actúa como receptora.
Tal día como hoy de 1862, México repelió a las fuerzas francesas de Napoleón III en la Batalla de Puebla, una victoria que se convirtió en símbolo de resistencia a la dominación extranjera y que ahora se celebra como fiesta nacional, el Cinco de Mayo. (Imagen de Wikimedia)
Diagrama de radiación (DR),’es una representación gráfica de la distribución direccionel de la energía radiada por la antenas El radio vector dibujado en cada dirección, con su longitud igual a la potencia radiada por únidad de ángulo sólido en la misma, determina una superficie que constituye el DR, el cual, por sí solo, es la mejor descripción del comportamiento de la antenas Generalmente se utilizan secciones planas de esta superficie. Son tipos comunes de DR los omnidireccionales (con igual intensidad de radiación en todas las direcciones de un plano que pasa por la antena), de pincel, abanico, etc., formas que, a veces, sirven para clasificar las antenas.
Rendimiento es la relación entre la potencia radiada por la antenas y la que se le suministra.
Directividad, razón entre la potencia radiada por unidad de ángulo sólido, en la dirección de máxima radiación, y el valor medio de la potencia total radiada por la antenas íntimamente conectada con la directividad está la ganancia, definida como la razón entre la intensidad de radiación en la dirección de máxima radiación y la de una antenas ideal, sin pérdidas, cuyo DR es una superficie esférica (a. isotrópica). Conocido el DR de la antena E=f(0,’p) la directividad de la misma vendrá dada por D=41rE2máx1f f2.df siendo SZ el ángulo sólido.
Polarizabilidad de una antenas es el estado de polarización (véase, si se desea, más sobre este último termino en la plataforma general) de la onda electromagnética en la dirección de máxima radiación. Cabe también considerar la polarización en cualquier otra dirección.
Impedancia, es la de entrada de la antenas Constituye un parámetro determinante de la eficiencia de la antenas como transductor entre el sistema y el medio.
Anchura de banda, es una medida del intervalo de frecuencias para las que la antenas cumple los requisitos exigidos para su aplicación. Es imposible de definir en forma general, ya que la frecuencia modifica normalmente todos los parámetros y, en cada caso, son de interés distintos de éstos.
Fundamentos del análisis de antenas. El cálculo de la distribución de la radiación de una antenas es, en general, un problema que entraña grandes dificultades. Se ha de establecer, primero, la distribución espacio-temporal de la densidad de corriente (véase en esta plataforma: ELÉCTRICA, CONDUCCIóN) en todo el volumen de la antenas, lo que sólo en muy contados casos puede hacerse de forma exacta; casi siempre se ha de recurrir a distribuciones «suficientemente» aproximadas a la real. Los campos eléctrico y magnético se calculan, entonces, por superposición de las contribuciones de cada elemento de la antena.
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Consideremos el caso más simple, constituido por una antenas de alambre recto, de longitud L, espesor despreciable y corriente estacionaria armónica con el tiempo, de frecuencia angular w (i=I(z).exp(jcút)). Elegido un sistema de coordenadas (…), el campo de radiación (véase, si se desea, más sobre este último termino en la plataforma general), único de interés, en un punto muy alejado (r»x, x»L, con X=longitud de onda), viene dado por 1tc sen B Llz E_-I(z)e-ikr(z>dz ~ eiwrue
2rXf L/z
e(I) H=i ¡El . w siendo k= o) ,~e, constante de propagación y e, w las permitividades eléctrica y magnética del medio. Si la antenas es muy corta y la amplitud de la corriente en el centro es Io, puede ponerse para el campo eléctrico sen B EB 1-_ 1 IoLeei(~r_kr) (2) 2 E H, con 1 L/z Le=-~ 1(z) d, (longitud eficaz de la antena). lo -L/2
Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2024 o antes, y el futuro de esta cuestión):
De las expresiones (1), se obtiene para la potencia media radiada por unidad de ángulo sólido
d dSL> 4 xc ) zl2z senz 0 (3) cuya representación en un plano que contenga la antenas, dada la simetría de revolución en torno a OZ, constituye el DR, que resulta ser omnidireccional.
La potencia media total radiada viene dada por L, ) 21,2 (pt> = 3,r t ( – – (4) Si se compara con la potencia disipada en una resistencia por la misma corriente =IRIoz se define la resistencia de radiación de la antena: Z-(Rr 23 e_ Ae
Tomando el valor máximo de (3) y teniendo en cuenta (4), se obtiene para la directividad D=3/2.
Se representan los correspondientes a una antenas en la que la distribución de la intensidad no es estacionaria, sino que corresponde a los valores de una onda que se propaga a lo largo de la antenas (antena de onda progresiva). Estas antenas suelen agruparse, para conseguir mayor directividad, en forma de V o cuatro en forma de rombo.
Algunos tipos de antenas.
Observación
Además de las citadas en el párrafo anterior, existen otras que se suelen agrupar atendiendo a alguna peculiaridad que les es común:
De cuadro, constituidas por bobinas radiantes de una o más espiras y de formas diversas. Se utilizan, corrientemente, en radio-receptores con núcleo de ferrita o de aire. Tienen también amplia aplicación en transmisores de UHF, receptores de aviones y radio-localizadores.
De apertura, son aquellas en que la radiación se puede considerar como procedente de una superficie (apertura). El análisis se efectúa sustituyendo la apertura por una distribución de corrientes superficiales eléctricas y magnéticas, equivalentes, obtenidas a partir de los campos E y H, en la apertura. Son ejemplos típicos de esta clase de antenas los cornetes y ranuras en guías de ondas (véase en esta plataforma: MICROONDAS), cavidades y líneas coaxiales.
Reflectores pasivos, son superficies conductoras o grupos de antenas no excitadas, que suelen utilizarse para reforzar o modificar adecuadamente el DR de una antena.
De banda ancha, entre las que las utilizadas más corrientemente figuran las antenas helicoidales, que, además, poseen un gran poder directivo en la dirección del eje de la hélice. Recientemente se han conseguido anchuras de banda inusitadas, utilizando dos principios básicos de diseño: 1) antenas que cumplan la «condición de ángulo», es decir, que se pueda obtener su forma enteramente por ángulos (antenas cónicas y antenas equiangulares); 2) periódico-logarítmicas, caracterizadas porque la antenas es idéntica a su semejante de razón de semejanza dada, en cuyo caso el comportamiento para dos frecuencias de la misma razón es idéntico.
De onda superficial, constituidas por estructuras por las que se propaga una onda de superficie, que al encontrar discontinuidades se convierten en elementos radiantes. Pertenecen a este tipo las antenas dieléctricas, y también las corrientemente utilizadas en recepción de TV (a. Yagi), constituidas por un dipolo, un reflector y varios elementos pasivos (directores) convenientemente espaciados y dimensionados.
De barrido, son antenas de gran directividad en las que por su tipo de aplicación, radar (véase, si se desea, más sobre este último termino en la plataforma general), p. ej., el pincel de radiación ha de efectuar un barrido en diferentes direcciones. Esto puede conseguirse mediante antenas o reflectores móviles, o también mediante antenas fijas, en las que se puede controlar electrónicamente la dirección del pincel de radiación.
Agrupaciones directivas. Se utilizan muy frecuentemente grupos de dos o más antenas distribuidas espacialmente de forma conveniente y excitadas todas con la misma frecuencia, pero cada una de ellas con la fase adecuada para, por interferencia (véase, si se desea, más sobre este último termino en la plataforma general) de la radiación procedente de las mismas, conseguir un DR de características determinadas. Aunque cualquier tipo de antenas puede agruparse con este fin, las que más se utilizan son las antenas dipolares, antenas de apertura, helicoidales, etc.
Pormenores
Las antenas de onda progresiva en forma de V y rombo antes citadas, son ejemplos también de agrupaciones directivas. [rbts name=”medios-de-informacion”]
Recursos
Notas y Referencias
- Basado parcialmente en el concepto y descripción sobre antenas en la Enciclopedia Rialp (f. autorizada), Editorial Rialp, 1991, Madrid
Véase También
CAMPOS, TEORÍA DE LOS; ELECTROMAGNETISMO; MICROONDAS; ONDAS; RADIACIÓN; RADIOASTRONOMíA; RADAR; TELEVISIÓN.
Bibliografía
J. AHARONI, Antenna: an introduction to their theory, Oxford 1946; M. Bovix, Les discontinuités du rayonnement electromagnétique, París 1966; R. E. COLLIN y F. J. ZUCKER, Antenna theory, Nueva York 1969; S (se puede estudar algunas de estas cuestiones en la presente plataforma online de ciencias sociales y humanidades). FLUGGE (ed.), Handbuch der physik, XVI, Berlín 1958; H. JASIK (ed.), Antenna engineering handbook, Nueva York 1961; D. G. KIELY, Dielectric aerials, Londres 1953; R. W. P. KING, The theory of linear antennas, Cambridge (Mass.) 1956; J. D. KRAus, Antennas, Nueva York 1950; K. G. PAGE, Principies of aerial design, Princeton (N. J.) 1866; E. ROLIN, Traité practique des antennes, París 1953; V. H. RumsEY, Frequency independent antennas, Nueva York 1966; S. antenas SCHEL
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