Introducción a
Introducción a las Antenaslas Antenas
Antenas Antenas UNAH UNAH 2015 2015
Radiocomunicaciones Radiocomunicaciones
•
• IntroducciónIntroducción
–
– Antecedentes de las Antecedentes de las radiocomunicacionesradiocomunicaciones –
– El espectro de frecuenciasEl espectro de frecuencias –
– Fundamentos electromagnéticosFundamentos electromagnéticos –
– PolarizaciónPolarización
•
• Diagramas de radiaciónDiagramas de radiación •
• Parámetros de antenasParámetros de antenas •
Radiocomunicaciones Radiocomunicaciones
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• IntroducciónIntroducción
–
– Antecedentes de las Antecedentes de las radiocomunicacionesradiocomunicaciones –
– El espectro de frecuenciasEl espectro de frecuencias –
– Fundamentos electromagnéticosFundamentos electromagnéticos –
– PolarizaciónPolarización
•
• Diagramas de radiaciónDiagramas de radiación •
• Parámetros de antenasParámetros de antenas •
Maxwell
Maxwell
•
• Modelo matemáticoModelo matemático –
– Ecuaciones MaxwellEcuaciones Maxwell •
• Relaciona losRelaciona los
fenómenos eléctricos fenómenos eléctricos y magnéticos y magnéticos • • La luz es unLa luz es un fenómeno fenómeno electromagnético electromagnético
Hertz
• Físico alemán
• Primeros
Marconi
• Ingeniero italiano • Primeros Sistemas de comunicaciones • Enlace Europa-EEUU – Cornualles-Terranova – 1901Radio
Microondas
ELF VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF IR IR
1 KHz 1 MHz 1 GHz 1 THz 1 m 1 km 1000 km 1 mm 1 цm
Espectro EM
L S C X KBanda Denominación frec. mínima frec. máxima máxima mínima ELF Extremely Low Frequency - 3 kHz - 100 km VLF Very Low Frequency 3 kHZ 30kHz 100 km 10 km LF Low Frequency 30 kHz 300 kHz 10 km 1 km MF Medium Frequency 300 kHz 3 MHz 1 km 100 m HF High Frequency 3 MHz 30 MHz 100 m 10 m VHF Very High Frequency 30 MHz 300 MHz 10 m 1 m UHF Ultra High Frequency 300 MHz 3 GHz 1 m 10 cm SHF Super High Frequency 3 GHz 30 GHz 10 cm 1 cm EHF Extremely High Frequency 30 Ghz 300 GHz 1 cm 1 mm
Bandas TV y FM
Banda frec. mínima frec. máxima canales
I 47 MHz 68 MHz 2,3,4 VHF
II 88 MHz 108 MHz FM
III 174 MHz 230 MHz 5 al 12 VHF
IV 470 MHz 606 MHz 21 al 37 UHF
Banda frec. mínima frec. máxima máxima mínima L 1 GHz 2 GHz 30 cm 15 cm S 2 GHZ 4 GHz 15 cm 7.5 cm C 4 GHz 8 GHz 7.5 cm 3.75 cm X 8 GHz 12.4 GHz 3.75 cm 2.42 cm Ku 12.4 GHz 18 GHz 2.42 cm 1.66 cm K 18 GHz 26.5 GHz 1.66 cm 1.11 cm Ka 26.5 GHz 40 GHz 11.1 mm 7,5 mm mm 40 GHz 300 GHz 7.5 mm 1 mm
Bandas de microondas
Generación de ondas de radio
1. Un flujo de corriente eléctrica genera un campo magnético ( Regla de la mano derecha) 2. Un campo eléctrico es generado en la dirección de bloqueo de cambio en el campo
magnético
3. Un campo magnético es generado en la dirección de bloqueo de cambio en el campo eléctrico
4. Un campo eléctrico es generado en la dirección de bloqueo de cambio en el campo magnético
Las ondas de Radio son un tipo de ondas electromagnéticas, lo cual confiere tres ventajas importantes:
No es necesario un medio físico para su propagación, las ondas
electromagnéticas pueden propagarse incluso por el vacío.
La velocidad es la misma que la de la luz, es decir 300.000
Km/seg.
Objetos que a nuestra vista resultan opacos son transparentes a
las ondas electromagnéticas.
No obstante las ondas electromagnéticas se atenúan con la distancia, de igual forma y en la misma proporción que las ondas sonoras. Pero esta desventaja es posible minimizarla empleando una potencia
elevada en la generación de la onda, además que tenemos la ventaja de la elevada sensibilidad de los receptores.
La antena es un conductor eléctrico de características especiales que debido a la acción de la señal aplicada
genera campos magnéticos y eléctricos variables a su
alrededor, produciendo la señal de radio en forma de ondas
electromagnéticas.
Las ondas de radio son generadas aplicando una corriente alterna de radiofrecuencia a un antena.
15
Antenas
• Una forma muy simple de entender una
antena es hacer una comparación con una linterna
• La linterna hace que la luz del foco sea
direccionada en determinada dirección
• Cuanto mayor es el foco mayor es la
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Fuente Isotrópica
• Una fuente que irradia igualmente en
todas las direcciones em un plano es llamada de omnidirecional
• Una fuente isotrópica es aquela que
irradia igualmente en todas las direcciones
• El mejor ejemplo de una fuente isotrópica
Definición
• Una antena de radio puede ser definida
como una estructura asociada con la region de transicion entre una onda
guiada e una onda em el espacio libre, o vice-versa
20
Línea de Transmisión
• La linea de transmision es un dispositivo para transmitir
o guiar energia de radiofrecüência de un punto a otro
• Mínimo de perdida • Energia confinada
• La onda transmitida a lo largo de la linea es
unidimensional em el sentido que no se esparse por el espacio, sino que sigue a lo largo de la linea
Ecuaciones de Maxwell 0
E
H
E
j
H
H
J
j
E
Ecuaciones de onda para los campos 2 2 2 2
( )
E
E
j
J
H
H
J
Potenciales
, E H , J , A 2 2 2 2 ( ) E k E j J H k H J Definición de los potenciales
B
A
E
j A
Ecuaciones de onda para los potenciales 2 2 2 2 k A k A J
Potenciales
, E H , J , A B A E j A 2 2 2 2 k A k A J 2 2 2 2 ( ) E k E j J H k H J Soluciones de la ecuación de onda 2 2 (1) (2) 0 0
0
( )
( )
4
4
jkz jkz jkr jkrk
Ae
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AH
k
BH
k
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A
B
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Campos radiados
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E
H r
r H r ECampos Radiados sin 4 sin 4 jkr jkr e E j Ih r e H jk Ih r
