FUNDAMENTOS DE ANTENAS

Definicin de AntenaUna Antena es un elemento metlico, construido de un material conductor muy liviano, mayormente aluminio, capaz de irradiar ondas electromagnticas en todas direcciones del espacio.

Definicin de AntenaDe todos los elementos que conforman una estacin de comunicaciones, la antena es la que posee el comportamiento menos predecible, causado por la fuerte interaccin que tiene con todo lo que le rodea.

Definicin de AntenaDebido a esa caracterstica, se requiere aprovechar en toda su capacidad la seal que emite tomando en cuenta sus cualidades de Polarizacin, Directividad, Ganancia, Eficiencia, etc.

Definicin de AntenaEl Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) define una Antena como aquella parte de un sistema transmisor o receptor diseada especficamente para radiar o recibir ondas electromagnticas.

ObjetivoUna Antena se puede considerar como la regin de transicin entre la zona donde existe una OEM guiada y una onda en el espacio libre a la cual se le puede asignar un carcter direccional.

ObjetivoLa banda de frecuencia de trabajo definir el tipo de antena, e incluso sus propiedades ms importantes, porque estas propiedades van a depender del tamao elctrico de las antenas, es decir, de la relacin entre su longitud (l) y la longitud de onda ().

Principios fundamentales de AntenasAl circular una corriente por un conductor metlico se genera un campo magntico (H) que circula entorno al conductor y en el plano perpendicular a ste.

Campos magnticos creados por la corriente que circula en un elemento metlicoPrincipios fundamentales de AntenasSi la corriente circulante es variable, el H producido ser tambin variable; es decir si la corriente vara con la frecuencia, el campo cambiar de la misma manera y en funcin tambin de la frecuencia.Cuando la frecuencia es baja toda la energa en el conductor (antena) se disipa en forma de calor, a medida que aumenta la frecuencia, una porcin de la energa producida en el conductor desaparece.Principios fundamentales de AntenasEsta energa perdida del entorno de la antena fluye a travs del espacio originando el fenmeno conocido como radiacin.Para que el fenmeno de radiacin ocurra, la corriente que circula por el conductor debe ser variable en funcin del tiempo y de alta frecuencia, de tal modo que la produccin de ondas sea inminente.HistoriaLas comunicaciones mediante mtodos elctricos no comenzaron hasta la introduccin de la telegrafa en 1844, seguida de la telefona en 1878. En estos sistemas, las seales elctricas se enviaban sobre lneas bifilares.

HistoriaAunque Maxwell predijo tericamente en 1864 la existencia de OE, stas no fueron detectadas experimentalmente hasta que Hertz en 1886 construy una fuente radiante resonante a 75 MHz (dos placas metlicas planas coplanares conectadas a una bobina inductiva) y un sistema receptor formado por una espira abierta con un pequeo hueco sobre el que saltaban chispas, prueba inequvoca de la transmisin de energa entre ambos circuitos

HistoriaHertz tambin construy antenas ms sofisticadas: dipolos y hasta un reflector cilndrico parablico alimentado por dipolos en su lnea focal.En 1897 Marconi patent un sistema completo de telegrafa sin hilos y en 1901 realiz la primera transmisin transatlntica empleando un transmisor de salto de chispa, a 60 KHz, conectado entre tierra y un hilo horizontal suspendido entre dos mstiles de 60 metros del que colgaban 50 varillas verticales.HistoriaLa antena receptora la elev a 200 metros sobre el nivel del suelo empleando cometas. Desde Marconi hasta la dcada de los 40 la tecnologa de radio se centr en el empleo de diversas antenas de hilo alcanzando las frecuencias de la banda de UHF. HistoriaDurante la 2 Guerra Mundial se introdujeron nuevas antenas (guas, bocinas, reflectores) para aplicaciones radar a frecuencias de microondas (a partir de 1 GHz) gracias al descubrimiento de nuevos generadores como el klystron y el magnetrn. Estas nuevas frecuencias y antenas se aprovecharon rpidamente para establecer radioenlaces fijos.HistoriaEl siguiente impulso se ha dado desde los aos 60 hasta ahora con las comunicaciones de espacio profundo y comunicaciones va satlite. La introduccin de los ordenadores y la aplicacin masiva de mtodos numricos (Mtodo de los Momentos, Mtodos Modales...) han permitido adems analizar y sintetizar nuevas antenas optimizadas para cada aplicacin.FundamentoLas formas de las Antenas son muy variadas, y todas ellas tienen como comn denominador ser una transicin entre una zona donde existe una OE guiada y el espacio libre, a la vez que distribuye la energa radiada en las distintas direcciones del espacio con un cierto carcter direccional, que depender de la aplicacin concreta. FundamentoPor ejemplo en radiodifusin o comunicaciones mviles se querr radiar sobre la zona de cobertura de forma omnidireccional, mientras que en radioenlaces fijos interesar que las antenas sean direccionales.

FundamentoSi se estudia la antena en recepcin, toda antena es capaz de captar energa del espacio, absorberla y entregarla al receptor.

FundamentoEn definitiva, las dos misiones bsicas de una antena son las de Tx y Rx. Estas misiones imponen para cada aplicacin una serie de condiciones particulares sobre:Su capacidad de radiar o recibir de unas determinadas direcciones (direccionalidad).La frecuencia o banda de frecuencias de trabajo.Los niveles de potencia que debe soportar.La eficiencia de la antena.