Antenas

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INTRODUCCIÓN A LAS ANTENAS

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Para recibir o emitir señales radioeléctricas a través de un medio aéreo son necesarios unos dispositivos especiales, denominados antenas, de los que hay muchos tipos y variedades, que dependiendo de sus características constructivas tendrán mayor o menor potencia (ganancia) y precisión (directividad), así como soportarán unas bandas u otras de frecuencia. Una antena es un dispositivo diseñado con el objetivo de emitir y/o recibir ondas electromagnéticas hacia/desde el espacio libre. Una antena transmisora transforma corrientes eléctricas en ondas electromagnéticas, y una receptora realiza la función inversa. En el caso de que las antenas estén conectadas por medio de guía ondas, esta función de transformación se realiza en el propio emisor o receptor. Se utilizan en la radio, televisión, teléfonos móviles, routers inalámbricos, mandos remotos, etc., unas veces visibles y otras ocultas en el interior del propio dispositivo.

El origen de las ondas electromagnéticas se basa en el hecho de que toda carga eléctrica en movimiento emite energía en forma de onda electromagnética, siendo la frecuencia de esta onda la misma que la del movimiento de la carga. Un campo electromagnético se caracteriza por su frecuencia o longitud de onda y su intensidad (potencia), así como por la polarización (variación con el tiempo de la dirección de la intensidad de campo en un punto determinado del espacio) y la modulación empleada. Tanto la Intensidad de campo eléctrico (E) como la Intensidad de campo magnético (H) son magnitudes vectoriales, función de la posición y del instante, que se relacionan con las fuerzas electrostáticas y electromagnéticas y se miden en voltios/metro y amperios/metro (o su equivalente en teslas). Para su medición se emplea un sensor (sonda) apropiado, capaz de detectar ambos campos y reflejar el valor de su intensidad en la escala del aparato de medición, que se puede relacionar con la densidad de potencia en el punto, mediante una fórmula matemática. No toda la potencia que se entrega a una antena se irradia, pues parte de ella se convierte en calor y se disipa. A la hora de estudiar las antenas, sus diferentes tipos y el modo en el que consiguen la propagación o recepción de las ondas electromagnéticas, es conveniente presentar el concepto de “campo cercano” y de “campo lejano”.

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PARÁMETROS PARA UNA ANTENA

Las antenas se comportan de igual manera en recepción que en emisión y se caracterizan por una serie de parámetros, entre los más habituales: respuesta en frecuencia, polarización, ganancia, longitud y área efectiva, peso, dimensiones, tipos de conectores, resistencia al viento, etc. 

Los más importantes, a nivel eléctrico, se describen a continuación: 

•  Ancho de banda. Es el margen de frecuencias en el cual los parámetros de la antena cumplen unas determinadas características. Se puede definir un ancho de banda de impedancia, de polarización, de ganancia o de otros parámetros.
• Directividad. Es la relación entre la densidad de potencia radiada en la dirección de máxima radiación, a una cierta distancia R, y la potencia total radiada dividida por el área de la esfera de radio R. La directividad se puede calcular a partir del diagrama de radiación. La ganancia de una antena es igual a la directividad multiplicada por la eficiencia. 
• Ganancia. Es la relación entre la densidad de potencia radiada en la dirección del máximo a una distancia R y la potencia total entregada a la antena dividida por el área de una esfera de radio R. La eficiencia es la relación entre la ganancia y la directividad, que coincide con la relación entre la potencia total radiada y la potencia entregada a la antena. Antenas de telecomunicaciones © José Manuel Huidobro /5 
• Rendimiento en la antena. El rendimiento de una antena transmisora es la relación entre la potencia de radiación y la potencia total aplicada a la antena, en la cual se toma en cuenta, además de la potencia de radiación, la potencia de pérdida. 
• Impedancia. Una antena se tendrá que conectar a un transmisor (o a un recptor) y deberá radiar (recibir) el máximo de potencia posible con un mínimo de perdidas. Se deberá adaptar el transmisor o receptor a la antena para una máxima transferencia de potencia, que se suele hacer a través de una línea de transmisión. 
• Anchura de haz. Es un parámetro de radiación, ligado al diagrama de radiación. Se puede definir el ancho de haz a -3 dB, que es el intervalo angular en el que la densidad de potencia radiada es igual a la mitad de la máxima. También se puede definir el ancho de haz entre ceros, que es el intervalo angular del haz principal del diagrama de radiación, entre los dos ceros adyacentes al máximo.