Taller uno antenas

INTRODUCCION
• Las antenas son transductores que permiten la transmisión
de información a través del aire mediante ondas
electromagnéticas (OEM).
• Las OEM se propagan a través del aire de manera distinta,
dependiendo de la frecuencia o longitud de onda.
• Las de baja frecuencia se propagan por la superficie
(llamadas ondas de tierra o terrestres).
• Las de mediana frecuencia se propagan por reflexión en la
ionosfera.
• Las de alta frecuencia se propagan mediante haces
rectilíneos (como la luz) de un extremo a otro.

TALLER UNO
DISEÑO DE ANTENAS DE
RADIO FRECUENCIA

FIG. 1 Propagación de las ondas de radio.

• Las OEM tienen su origen en el movimiento de cargas
eléctricas (electrones) en un conductor abierto,
llamado ANTENA.
• Los electrones inducen un campo eléctrico con
idénticas características que las ondas de voltaje y
corriente que lo originaron.
• A su vez, el campo eléctrico induce un campo
magnético perpendicular a él, y con características
idénticas a las ondas de voltaje y corriente originales.
• Ambos campos son radiados en una dirección
perpendicular a ellos, llamándose a esto: Ondas
Electromagnéticas (OEM).

• Estas OEM viajan por el espacio libre, el aire y por
muchos otros materiales, variando la velocidad de
propagación dependiendo del factor de velocidad,
k, el cual depende del material.
V = kC donde C = 3 x 108
m/s, que es la
velocidad de la luz (y de las OEM) en
el vacío.
• Por lo tanto en el vacío, k es igual a 1 y la velocidad,
V, de las OEM es de 3x108
m/s, que es la velocidad
de la luz en el espacio libre.

• En los materiales, la velocidad de propagación de las OEM
depende de la permitividad relativa del medio:
V = C / εr
• Y esta velocidad es menor a la de las OEM en el vacío.
• Se puede decir que las OEM se propagan por el dieléctrico con
permitividad relativa εr, guiada por los conductores.
• La relación entre los campos eléctrico y magnético de una
OEM es muy similar a la relación de voltaje y corriente en un
circuito eléctrico:
• La Ley de Ohm establece que: Z = V / I
• Donde: Z = impedancia en ohms.
V = voltaje en volts.
I = corriente en amperes.

• La Ley de Ohm aplicada a las OEM:
Ζ = E / H
Donde: Ζ = impedancia del medio en ohms.
E = intensidad de campo eléctrico en V/m
H = intensidad de campo magnético en A/m
• Para un medio sin pérdida, por ejemplo, en el vacío:
Ζ = µ / ε
Donde: µ = permeabilidad del medio en Henrios/m
ε = permitividad del medio en Faradios/m
Para el espacio libre: µo = 4πx10-7
H/m
εo = 8.854x10-12
F/m
• Entonces la impedancia en el espacio libre es:
Ζo = µo / εo = 377 Ω

• La relación entre la permitividad del medio, ε, y la
permitividad del espacio libre, εo, se conoce como:
CONSTANTE DIELECTRICA o PERMITIVIDAD RELATIVA: εr
εr = ε / εo
• Por lo tanto la impedancia de un medio no magnético es:
Ζ = 377 / εr
• De igual manera, la potencia en un circuito eléctrico es:
P = V2
/ R
• En una OEM, la potencia es:
PD = E2
/ Ζ
• Donde: PD = Densidad de Potencia en W/m2
E = Intensidad de campo eléctrico, en V/m
Ζ = Impedancia del medio en Ω.

Patrón de Radiación
• Cuando se trata de transmitir información utilizando
el aire, por medio de Ondas Electromagnéticas, es
necesario utilizar una Antena
• La antena en un transmisor es un transductor o
dispositivo que convierte las oscilaciones de voltaje
y/o corriente en variaciones de Campo Eléctrico y
Campo Magnético.
• La antena genera Ondas Electromagnéticas (OEM)
cuya forma de onda y frecuencia de oscilación es la
misma que las del voltaje y/o corriente que las
producen.

Antena de Transmisión
OEM
emitida
FIG. Antena de Transmisión.

Antena de Recepción
• Las antenas se usan tanto para Transmisión, que es
el caso descrito anteriormente, como para
Recepción, donde las OEM son captadas por la
antena y ésta actúa como un transductor que
convierte las OEM en una señal eléctrica,
induciendo una corriente, que es entregada a la
Línea de Transmisión la cual a su vez funciona
como un acoplador de impedancias hacia las
siguientes etapas del Receptor.

Antena de Recepción
OEM incidente
Receptor
FIG. Antena de Recepción.

Señal enviada. OEM
• Cuando se desea enviar a través del aire una señal
de información, que puede ser audio, video o datos,
la señal se verá afectada por diversos factores que
la alterarán, como :
• Atenuación
• Distorsión
• Ruido
• La señal recibida es afectada en su :
• Forma de onda.
• Frecuencia (o fase)

Modulación
la cual se define como:
• Trasladar la señal de información a un espectro de alta
frecuencia donde se encuentra la señal de Portadora,
siendo ésta señal la que se encargará de viajar a través
del aire en forma de OEM y que contiene a la
información en cuestión.
• “Montar” la señal de información sobre una señal de
alta frecuencia que se llama Portadora, la cual puede
ser de Radiofrecuencia (R.F.) o de Microondas (µO) y
que al entregarla a una antena, ésta se encarga de
“radiarla” al aire convirtiéndola en una OEM, la cual se
de desplazará desde el Transmisor, a través del aire,
hasta el Receptor que se encuentra distante.

Dimensiones Físicas de la
Antena
Las dimensiones físicas de este elemento están
directamente relacionadas con la longitud de onda
(λ) de la señal de portadora que se desea
transmitir, siendo esta relación :
1 λ
½ λ
¼ λ
de la señal de portadora de R.F. o de µO. La
elección dependerá de varios factores, entre otros,
de la posibilidad de realizar físicamente ésta
antena.

Onda Electromagnética (OEM)
Frecuencia = 1 ciclo / 1 segundo = 1 Hertz = 1 HzT
Periodo de 1 seg
t(seg)
F(t)
FIG. Periodo de una OEM con frecuencia de 1 Hz.

Onda Electromagnética (OEM)
T=0.5 seg T=0.5 seg
1 seg
F(t)
t(seg)
Frecuencia(f) = 2 ciclo / 1 segundo =
2 Hertz = 2 Hz
FIG. Periodo de una OEM con una frecuencia de 2Hz.

Periodo, Frecuencia y Velocidad de
propagación de una onda.
• La relación entre el Periodo (T) y la Frecuencia (f) de una
onda de voltaje, de corriente o de una OEM es : T
= 1 / f seg.
• La Longitud de Onda (λ) de una onda de voltaje, de
corriente o de una OEM, está relacionada con su velocidad
de propagación y con su frecuencia :
λ = v / f m
• La velocidad de propagación (v) de una onda en el vacío (o
el aire) es c = 3 x 108
m/s, quedando la ecuación como :
λ = c / f m

Ejemplo
para enviar a través del aire una señal de audio,
limitada en frecuencia a 15 KHz mediante un filtro
pasa bajas, suponiendo que la onda viajará a la
velocidad de la OEM en el vacío, la longitud de onda
de esta señal será :
λ = c / f = 3 x 108
m/s / 15 x 103
1/s = 20,000 m
tomando el criterio de que la longitud física de la
antena sea ¼ de longitud de onda :
H = λ / 4 = 20,000 m/4 = 5000 m
longitud de la antena de 5 Km. !!!!!

Ejemplo
La anterior no es una antena físicamente realizable,
se propone usar una señal de portadora de R.F. de 1
MHz, entonces la longitud física de la antena
quedará en
λ = c / f = 3 x 108
m/s / 1 x 106
1/s = 300 m
H = λ / 4 = 300 m / 4 = 75 m
Será la longitud de la antena, la cual es físicamente es
realizable y que es típica de una antena de
transmisión de una estación comercial de radio de
Amplitud Modulada (A.M.).

Longitud Física de la Antena
H = λ / 4
La longitud física de una
antena de Transmisión en
función a la longitud de
onda de la señal a
transmitir.

L. de T. en corto como una
Antena
Una Línea de Transmisión cortocircuitada de un ¼ de longitud de onda
que actúa como un circuito resonante paralelo, es decir como una
antena que radia OEM.

L. de T. de 1/2 y 1/4 de λ
Líneas de transmisión en corto circuito de λ/2 y en circuito abierto de
λ/4 actuando comoantenas.

Líneas de transmisión en corto circuito de λ/4 y como se convierte en una
antena dipolo de dos elementos.

Antena del Transmisor
INFORMACIÓN
(Audio, Video , Datos)
MODULACION
AMPLIFICACIÓN,
FILTRADO Y
ACOPLAMIENTO DE
IMPEDANCIAS
OSCILADOR DE
PORTADORA
LINEA DE TRANSMISION
ANTENA
OEM
Diagrama de un Transmisor

Antena del Receptor
OEM
FILTRADO,
ACOPLAMIENTO DE
IMPEDANCIAS Y
AMPLIFICACIÓN DE RF
DEMODULACION
INFORMACIÓN
(Audio, Video, Datos)
ANTENA
Diagrama de un Receptor.

Parámetros de una Antena
- Diagrama Polar (En coordenadas Polares).
- Diagrama de Radiación (En coordenadas Cartesianas).
- Ancho del Haz.
- Polarización.
- Ancho de Banda.
- Impedancia.
- Características Mecánicas: Dimensiones,
Materiales, Soportes, etc.

Diagrama Polar
• La antena emite (o recibe) OEM, el análisis de la
intensidad o potencia de la OEM en un punto
distante de la antena será indicativo de la región en
el espacio en el que la OEM podrá ser captada por
una antena.
• La OEM se propaga de forma perpendicular al plano
horizontal en el cual se encuentra la antena.
• El Diagrama Polar indica la variación del campo
eléctrico (o magnético) de la OEM en función del
ángulo θ y de la distancia R, desde la antena hasta
el punto P de interés donde se desea saber cual es
la potencia de la OEM.

Diagrama Polar
θ
R
P
ANTENA
Diagrama Polar de una Antena.

Ejemplo de un Diagrama de Radiación Polar de
una antena.
Radicación Frontal
o Principal
Lóbulo Principal
Nulos
Lóbulos Laterales
Radiación Posterior

• El ejemplo del Diagrama de Radiación Polar
mostrado anteriormente, en realidad es
tridimensional, pero se representa en la figura en
planos: vertical y horizontal, correspondientes al
plano de elevación y al plano azimutal.
• En la misma figura se observan varios
componentes del diagrama de radiación polar
como :
Diagrama
Polar

• Lóbulo Principal : es el espacio donde se concentra
la mayor cantidad de energía radiada por una
antena de transmisión; es donde se deberá colocar
la(s) antena(s) de recepción para capturar la
energía emitida.
• Lóbulo Lateral : son pérdidas de energía de una
antena de transmisión, en estos espacios se radia
energía que debería estar en el Lóbulo Principal.
Una antena de alta eficiencia tiene pocos Lóbulos
Laterales y una ideal no los tiene, es decir, que el
100 % de la energía entregada por el transmisor se
radia en una dirección determinada por el Lóbulo
Principal.
Diagrama
Polar

• Nulos : Son espacios donde no se tiene
disponible energía radiada por la antena de
transmisión y ahí no es conveniente colocar
antena(s) de recepción.
• Radiación Frontal o principal : es la dirección
hacia donde se dirige el Lóbulo Principal.
• Radiación Posterior : es la dirección opuesta
hacia donde se dirige el Lóbulo Principal.
Diagrama Polar

Patrón de Radiación o
Diagrama Polar
• El diagrama de radiación polar mostrado en el
ejemplo anterior se refiere a una antena que
transmite hacia una sola dirección, sin embargo hay
otros tipos de antenas que tienen diagramas de
radiación distintos al mostrado.
• Puede haber antenas que radien hacia 2 lados o hacia
4 lados.
• O hacia todas direcciones, conociéndose a ésta última
como antena Omnidereccional y tendrá un diagrama
de radiación circular (esférico) el cual es ideal, ya que
en la realidad no se puede logar este patrón de
radiación.

FIG. 2.1-12 Diagrama de Radiación Polar de
una antena isotrópica (ideal).

Ancho del Haz
• En la figura 2.1-11 se observó que el Ancho del Haz
es la parte más ancha del Lóbulo Principal en donde
la energía máxima radiada (Campo Eléctrico o
Campo Magnético máximos) decae 3 dB en la
dirección del Lóbulo Principal.
• Se observa que ésta dirección es donde se
encuentra θ = 0°.

DIAGRAMA DE RADIACION (En coordenadas cartesianas):
Este diagrama de radiación es una forma alterna al diagrama de radiación polar.
El ancho del haz se da cuando la energía máxima radiada decae 3 dB del valor
máximo, esto es, que decae un 70 % del valor máximo.
E (dB)
Ancho del Haz
Emax
- 3 dB
Lóbulo Principal
Lóbulos Laterales
Nulos
FIG. 2.1-13 Diagrama de Radiación en coordenadas
cartesianas de una antena.

2.2 Tipos y Características
Antena Dipolo
DIPOLO IDEAL
DIAGRAMA DE
RADIACIÓN POLAR
CIRCULAR
FIG. 2.2-1 Antena Dipolo Isotrópica con patrón de
radiación Omnidireccional (Ideal).

Antena Dipolo
DIPOLO
LÓBULOS PRINCIPALES
θ = 0 °
FIG. 2.2-2 Diagrama de Radiación Polar real de un
Dipolo sencillo.

Antena Dipolo
FIG. 2.2-3 Diagrama de Radiación Polar de una
antena dipolo de media onda.

Antena Dipolo
• La antena dipolo real posee, además de los dos
lóbulos principales, varios pequeños lóbulos
laterales que representan pérdidas de energía
radiada hacia puntos del espacio donde no se
necesita recibir señal del transmisor. El dipolo se
puede construir de un conductor de cobre o de
aluminio y su diámetro puede ser del tamaño que
requiera la aplicación en particular.

Antena Dipolo
• Una antena dipolo puede estar formada por un
solo elemento o por dos elementos unidos por un
aislante, y donde cada elemento mide un cuarto
de longitud de onda como se muestra en la
siguiente figura 2.2-4. Esta antena tendrá un
patrón de radiación polar real con dos lóbulos
principales y varios pequeños lóbulos laterales
entre los lóbulos principales.

FIG. 2.2-4 Diagrama de Radiación Real de un dipolo.
Antena Dipolo
LÓBULOS LATERALES

Antena Dipolo Cerrado
• Para que el dipolo se parezca a una antena
Isotrópica que radie en todas direcciones se
modifica el diagrama de radiación polar
“achatando” los lóbulos principales e
incrementando el tamaño de los lóbulos laterales
cerrando el dipolo.
• Formando un dipolo cerrado o plegado, como se
observa en la figura siguiente 2.2-5.
• Se obtiene un ancho de banda más amplio.
• El intervalo de frecuencias dentro del cual su
impedancia permanece aproximadamente
resistiva es mayor que para el dipolo sencillo.

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 se alimenta 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.
FIG. 2.2-5a Antena Dipolo Doblado o Plegado.

• La antena dipolo cerrado se puede fabricar de una
línea de transmisión paralela unidos en ambos
extremos y separados por el dieléctrico, uno de los
conductores se abre en el centro y se conecta a una
línea de transmisión balanceada, es decir que tenga
la misma impedancia de la antena dipolo.

FIG. 2.2-5b Antena Dipolo Doblado o Plegado.

FIG. 2.2-6 Diagrama de radicación polar, aproximado,
del dipolo cerrado.

Antena Dipolo con
Elementos Pasivos
• Para hacer más directiva una antena, es decir, que
se haga crecer uno de los lóbulos principales del
dipolo, a éste se le agregan otros elementos,
llamados elementos pasivos, que modificarán su
diagrama de radiación, cumpliéndose esto tanto
para antenas de transmisión como de recepción

Antena Dipolo con Director
ELEMENTO EXCITADO (DIPOLO)
ELEMENTO PARASITO O
PASIVO (DIRECTOR)
SOPORTE AISLANTE
LINEA DE
TRASMISION
FIG. 2.2-7 Antena dipolo con elemento director pasivo.

• La longitud del dipolo, elemento excitado, es H
que puede ser ½ ó ¼ de λ, mientras que la
longitud del elemento pasivo, llamado director,
es 5 % más corto que el dipolo, es decir :
HDIPOLO
= ½ λ ó ¼ λ, entonces :
HDIRECTOR
= H – 5 %

• La función del elemento director es recibir las OEM
radiadas por el dipolo, y por inducción generar una
corriente de características idénticas a la OEM
incidente y como actúa como una antena, radia
una OEM idéntica a la incidente, agregándose a
ésta, produciendo un diagrama de radiación polar
alargado hacia la dirección de propagación, como
se muestra en la siguiente figura :

LÓBULOS LATERALES
FIG. 2.2-8 Diagrama de radiación de un dipolo con
elemento director.

Antena Dipolo con
Director y Reflector
• Si se desea hacer más directiva a la antena tipo
dipolo, es decir, que tenga un lóbulo principal
hacia una dirección determinada y disminuir casi
a la categoría de lóbulo lateral al otro lóbulo
principal, se deberá agregar otro elemento
pasivo llamado Reflector, el cual recibirá las OEM
del dipolo y las reflejará en sentido contrario
agregándose a la OEM principal generada por el
dipolo y el elemento director. Vea la siguiente
figura :

REFLECTOR
DIPOLO
DIRECTOR
SOPORTE AISLANTE
FIG. 2.2-9 Antena dipolo con elementos reflector y
director.
Antena Dipolo con
0.15λ 0.10λ

Antena Dipolo con
• La longitud del elemento reflector deberá ser 5 %
mayor a la longitud del dipolo :
HDIPOLO
= ½ λ ó ¼ λ entonces :
HREFLECTOR
= H + 5 %
HDIRECTOR
= H – 5 %
• El diagrama de radiación polar se verá de la
siguiente manera :

LÓBULOS LATERALES
LÓBULO PRINCIPAL
FIG. 2.2-10 Diagrama de una antena dipolo con
elementos reflector y director.
Antena Dipolo con

Antena Tipo YAGI
• Se recomienda que la separación entre el reflector y el
dipolo sea de 0.15l.
• La separación entre el dipolo y el director sea de 0.1l.
• Si se quiere que el lóbulo principal sea todavía más alargado,
es decir, hacer más directiva la antena se pueden agregar
varios elementos directores adicionales y cada vez de menor
tamaño.
• Para ello existen tablas obtenidas de manera experimental
para obtener la longitud de los elementos directores que se
deseen agregar.
• Estas antenas se utilizan principalmente en comunicaciones
punto a punto, donde se desea radiar hacia una dirección
específica.
• A estas antenas se les conoce como antena tipo Yagi.

Antena Logarítmica
• La siguiente figura muestra la antena logarítmica
periódica (logoperiódica) muy utilizada para
recepción de señales de televisión.
• Se utiliza para recibir varias señales de portadora de
diferentes canales de televisión.
• Está formada por dipolos con una longitud de por lo
menos media longitud de onda para el más largo a la
frecuencia de operación mínima y menos de media
longitud de onda para el más corto a la mayor
frecuencia operación.

FIG. 2.2-12a Antena Logarítmica.
Antena Logarítmica

•Una antena de tipo logoperiódica es una antena cuyos
parámetros de impedancia o de radiación son una función
periódica del logaritmo de la frecuencia de operación.
•El diseño de estas antenas se realiza a partir de unas ciertas
dimensiones como las dimensiones de un dipolo o la
separación que se van multiplicando por una constante.
•Una de los diseños más conocidos es la agrupación
logoperiódica de dipolos.
FIG. 2.2-12b
Antena Logarítmica
o Logoperódica.

Diagrama de radiación de una antena logoperiódica.
FIG. 2.2-12c

FIG. 2.213 Antena Monopolar Vertical y su
Diagrama de radiación
Antena Monopolar Vertical

Factor de Calidad Q
• Una medida del comportamiento de una antena es
el Factor de Calidad, el cual se define así :
Factor de Calidad : Q = f / BW
f = frecuencia en Hz.
BW = Ancho de Banda en Hz.

Resonancia
• Una antena entra en resonancia a la frecuencia
de funcionamiento si su longitud física es tal
que permite acomodar un número entero de
ondas estacionarias de voltaje y corriente,
cuando su longitud es un número exacto de
media longitud de onda de dicha frecuencia.
Longitud (m ) = 150 (N – 0.05) / f
f = frecuencia en MHz
N = número de ½ λ que caben en la antena.

Resonancia
• En la figura siguiente se observa como las ondas
de voltaje y de corriente que inducirán una OEM
con sus mismas características de frecuencia y
forma de onda se acomodan en un segmento de
antena dipolo de ½ λ o de una λ, produciendo la
resonancia que asegura la máxima eficiencia de la
antena. En cambio, si el segmento de antena no
puede acomodar un número exacto de longitudes
de onda de voltaje y de corriente, la antena pierde
eficiencia pues ya no entrará en resonancia y por
lo tanto habrá pérdidas de potencia radiada

V I
V I
DIPOLOλ/2 λ
FIG. 2.2-14 Dipolo de 1/2 λ y λ en resonancia.
Resonancia

Antenas Parabólicas
• Se utilizan en sistemas de comunicaciones con
microondas y en radar, se les conoce como antenas
de microondas o reflectores parabólicos, su forma
física es la de una parábola, aunque las hay
también de forma semiparabólica. En transmisión,
la señal originada en un punto llamado foco se
refleja en la superficie parabólica generando haces
de OEM rectilíneos y paralelos al eje de la
parábola, en recepción las OEM que llegan a la
parábola se reflejan hacia el foco.

Antenas Parabólicas
• La condición es que sobre el plano perpendicular al
eje principal los haces reflejados deben de estar en
fase de tal manera que la energía radiada viaje en
forma paralela y en fase hacia la antena receptora.
Vea la siguiente figura :

Antena de Microondas
ANTENA
PARABOLICA
PLANO PERPENDICULAR AL EJE
EJE PRINCIPAL
EJE FOCAL
FOCO
FIG. 2.2-15 Antena Parabólica para microondas.

Antena de Microondas de Tx
• En una antena de transmisión el alimentador, que
recibe la señal eléctrica del equipo transmisor, se
coloca en el foco de la parábola para asegurar que
la energía radiada llegue a la superficie de la
parábola y de ésta se radie al exterior, en dirección
del eje principal. Habrá algunas pérdidas por la
obstrucción del mismo alimentador y por la energía
electromagnética que se pierde en los bordes de la
parábola. Estas dos pérdidas son,
aproximadamente, un 10 % de la energía total que
sale del alimentador.

Antena de Microondas de
Rx
• En las antenas de recepción, la energía
proveniente de la antena transmisora llega a la
superficie de la parábola y de ésta se refleja
hacia el foco, donde se coloca el elemento
transductor que convierte las OEM en una
corriente eléctrica o bien se coloca una Guía de
Onda que se encarga de recibir la OEM de la
parábola y así, en forma de OEM, se traslada
hacia el receptor donde se encuentra el
transductor que la convierte en una señal
eléctrica. También en este caso hay
aproximadamente una pérdida del 10 % de la
energía que le llega a la antena parabólica.

FIG.2.2-16 Antena Parabólica de Tx y de Rx.

El diagrama de radiación polar de una antena parabólica es
muy directivo, hacia el eje principal de la antena, lo cual es
ideal para transmisiones punto a punto con un ancho de haz
muy angosto
LÓBULOS LATERALES
LÓBULO PRINCIPAL
Tx Rx
FIG. 2.2-17 Diagrama de radicación de una antena parabólica.

Ancho del Haz
θ = 70λ / D
donde :
θ = apertura del haz en grados a –3 dB del valor
máximo de potencia radiada.
λ = longitud de onda de la señal.
D = diámetro del plato parabólico.

Ganancia de la Antena
Parabólica
G = nπ2
D2
/ λ2
donde :
G = ganancia como una razón de potencias.
D = diámetro del plato parabólico.
λ = longitud de onda de la señal.
n = factor de eficiencia de la antena, que toma
valores entre 0 y 1.

Antena Tipo Cuerno
FIG. 2.2-18 Diagrama de Antena tipo Cuerno Básica.

Antena Tipo Cuerno
FIG. 2.2-19 Dimensiones de la antena tipo cuerno.

Antena Tipo Cuerno
• De la figura anterior :
L = Longitud
H = Altura
λ= Longitud de Onda
L = H2
/ 2λ

FIG. 2.2-20
Varias Antenas
Tipo cuerno
Antena Tipo Cuerno

Ancho del Haz
• La gráfica del Ancho del Haz que se observa en la
siguiente figura, 2.2-21, es muy útil para visualizar
el comportamiento de la antena parabólica ya que
muestra la ganancia con respecto a la amplitud del
haz de la antena en grados, es decir, que tan ancho
es el lóbulo principal donde se encuentra la mejor
respuesta de la antena, sea ésta de recepción o de
transmisión.

Diagrama de Radiación
FIG. 2.2-21 Ancho del Haz y ganancia de
una antena parabólica.

Ancho del Haz
• Se observa claramente que el ancho del haz de la
antena nos da la idea del espacio, aunque se
muestra en dos dimensiones, en el cual se puede
colocar la otra antena (de recepción o de
transmisión, según sea el caso) para obtener una
mejor captación o radiación de la señal. A este
diagrama también se le llama Diagrama de
Radiación en coordenadas cartesianas, donde el eje
x está en grados y el eje y es la ganancia en
decibeles (dB).

FIG. 2.2-22 Gráfica de Directividad Vertical
de una antena parabólica.
Diagrama de Radiación Vertical

Diagrama de Radiación Vertical
• Estos diagramas de radiación muestran el
comportamiento de la antena en el plano
horizontal, sin embargo la señal radiada por una
antena es de naturaleza tridimensional, entonces
es útil usar un diagrama que muestre el patrón de
radiación vertical, el cual también posee un
determinado Ancho del Haz, de manera similar al
que se tiene en el plano horizontal, como se ve en
la figura 2.2-21

Tipos de Alimentador
FIG. 2.2-23 (a) Alimentador de guía de onda y cuerno
(b) Alimentador tipo Cassegrain.
(a) (b)

2.3 GANANCIA
• Para conocer la ganancia de una antena bajo estudio se
compara con una antena ideal, conocida como antena
ISOTROPICA cuyo diagrama de radiación es perfectamente
circular. La ganancia, G, de una antena es el producto de la
ganancia activa o directiva (sin pérdidas), D, multiplicada
por la eficiencia, k, de la antena :
G = Dk
donde k es el cociente entre la Potencia Total Radiada y la
Potencia Total de Entrada (Ver la figura 2.3-1) :
k = PRAD
/ PIN
= 10 log (PRAD
/ PIN
) dB

FIG. 2.3-1
PIN es la Potencia de entrada a la antena (Potencia Eléctrica) la cual se
convierte en una Potencia Electromagnética (PRAD) que es radiada hacia
el espacio en forma de una Onda Electromagnética (OEM).
PRAD
PIN

Potencia Total Emitida
• La potencia total emitida por una antena de
transmisión se puede obtener de la potencia
generada por un elemento de corriente I :
P = I2
80π2
(L/λ)2
Watts
I = elemento de corriente por el que circula la
corriente I.
L = Longitud del elemento de corriente.
λ = Longitud de onda de la señal de corriente.

Potencia Total Emitida
• De la fórmula anterior se obtiene que la parte
80π2
(L/λ)2
tiene las dimensiones de una
resistencia, que se llama Resistencia de Radiación
de la antena y que es función de la longitud
eléctrica L/λ del elemento de corriente. Quedando
la ecuación :
P = I2
RRAD
o de otra forma RRAD
= P / I2

La corriente que circula por el elemento de corriente induce un
campo magnético y éste lleva asociado un campo eléctrico,
resultando en un desplazamiento de energía electromagnética que
se aleja del elemento de corriente que la generó. La potencia
radiada estará en función de la Densidad de Corriente y de la
Resistencia de Radiación de la antena.
Elemento de corriente de longitud
L portador de una corriente I.
Punto P donde se desea
conocer la potencia
radiada.
Z
r
FIG. 2.3-2
Elemento de corriente que genera
una potencia radiada y analizada en
el punto P.

Impedancia y
Ancho de Banda
• ANTENA RESONANTE : tiene una dimensión
física de 1, ½ ó ¼ de λ de la señal a transmitir (o
a recibir);en este caso la impedancia y el ancho
de banda de la antena varían notablemente con
una pequeña variación en la frecuencia (o λ) de
la señal a transmitir (o a recibir).

Antena Resonante
• A la frecuencia de resonancia la reactancia de la
antena resonante es cero, las componentes
reactivas de la antena se anulan y se comporta
como una carga puramente resistiva, toda la
energía que le llega a la antena se radia al exterior
(si es de transmisión, sucediendo algo análogo si es
de recepción).

Antena Resonante
• La impedancia de la antena es puramente
resistiva, no hay componentes reactivos y el
ancho de banda es muy angosto, la antena opera
a una frecuencia específica o a un pequeño
intervalo de frecuencias, conociéndose a estas
antenas como de Banda Angosta.

Impedancia y
Ancho de Banda
• ANTENA NO RESONANTE : se utilizan para operar a
varias frecuencias, entonces su impedancia y el
ancho de banda varían con respecto a la frecuencia
(longitud de onda) de la señal a transmitir (o a
recibir) de tal forma que su ancho de banda es mas
grande, es decir, puede recibir varias frecuencias de
portadora, conociéndose como antenas de Banda
Ancha y su impedancia poseerá algunos
componentes reactivos, lo que hace que disminuya
su eficiencia.

FIG. 2.3-3 En esta figura se observa que si la antena transmite (o
recibe) una señal cuya frecuencia tenga una longitud de onda igual a ½
ó ¼ λ actuará como una antena resonante, de lo contrario, si la longitud
de onda es diferente a estos valores la antena actuará como una no
resonante.
PIN
PRAD

Densidad de Potencia de la Antena de Transmisión :
PD = PTGT / 4πr2
donde : PT = potencia total del
transmisor en Watts.
GT= ganancia de la antena del
transmisor.
r = distancia del transmisor al
receptor, en metros.
Potencia entregada al receptor en watts :
PR = AeffPD
donde: Aeff = área efectiva de la antena receptora
P = densidad de potencia que llega al receptor.

2.4 POLARIZACION
Polarización
• Se observa en la siguiente figura 2.4-1 que la Polarización
de una antena depende de su posición con respecto al
plano donde esta colocada, la dirección de propagación es
la misma pero la posición (polarización) del campo eléctrico
es diferente según se coloque la antena con respecto al
plano horizontal.
• Esto es muy útil cuando se desean recibir dos señales
diferentes con la misma antena de recepción, una señal
polarizada horizontalmente se recibirá por medio de un
elemento horizontal y una señal polarizada verticalmente
se recibirá por medio de un elemento vertical.

FIG. 2.4-1
Polarización de una OEM según la posición de la
antena con respecto al plano donde está colocada.

Por ejemplo, la propagación de ondas
superficial requiere de polarización vertical.
La polarización de la radiación de un dipolo
de media onda es la misma que el eje del
alambre que forma la antena .
En los sistemas de comunicación móvil y
portátil generalmente se utiliza polarización
vertical.
Hay Polarización :
Vertical, Horizontal y Circular.

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