Omnidireccional
Bidireccional
Direccional
Parámetros de antenas
Las antenas
se caracterizan por una serie de parámetros, estando los más habituales
descritos a continuación:
Diagrama de radiación
Es la
representación gráfica de las características de radiación de una antena, en
función de la dirección (coordenadas en azimut y elevación). Lo más habitual es
representar la densidad de potencia radiada, aunque también se pueden encontrar
diagramas de polarización o de fase. Atendiendo al diagrama de radiación,
podemos hacer una clasificación general de los tipos de antena y podemos
definir la directividad de la antena (antena isotrópica, antena directiva,
antena bidireccional, antena omnidireccional,…) Dentro de los diagramas de
radiación podemos definir diagrama copolar aquel que representa la radiación de
la antena con la polaridad deseada y contrapolar al diagrama de radiación con
polaridad contraria a la que ya tiene.
Diagrama de
radiación
Los
parámetros más importantes del diagrama de radiación son:
- Dirección de apuntamiento: Es la de máxima radiación. Directividad y Ganancia.
- Lóbulo principal: Es el margen angular en torno a la dirección de máxima radiación.
- Lóbulos secundarios: Son el resto de máximos relativos, de valor inferior al principal.
- Ancho de haz: Es el margen angular de direcciones en las que el diagrama de radiación de un haz toma un valor de 3dB por debajo del máximo. Es decir, la dirección en la que la potencia radiada se reduce a la mitad.
- Relación de lóbulo principal a secundario (SLL): Es el cociente en dB entre el valor máximo del lóbulo principal y el valor máximo del lóbulo secundario.
- Relación delante-atrás (FBR): Es el cociente en dB entre el valor de máxima radiación y el de la misma dirección y sentido opuesto.
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
La Directividad
(D) de una antena se define como la relación entre la intensidad de radiación
de una antena en la dirección del máximo y la intensidad de radiación de una
antena isotrópica que radia con la misma potencia total.
La Directividad no tiene unidades y se suele expresar en unidades logarítmicas (dBi) como:
Ganancia
Se define
como la ganancia de potencia en la dirección de máxima radiación. La Ganancia
(G) se produce por el efecto de la directividad al concentrarse la potencia en
las zonas indicadas en el diagrama de radiación.
La unidad de
Ganancia (G) de una antena es el dBd o dBi, dependiendo si esta se define
respecto a un dipolo de media onda o a la isotrópica.
Eficiencia
Relación
entre la potencia radiada y la potencia entregada a la antena.
También se
puede definir como la relación entre ganancia y directividad.
El parámetro
e (eficiencia) es adimensional.
Impedancia
de entrada
Es la
impedancia de la antena en sus terminales. Es la relación entre la tensión y la
corriente de entrada.
.
La impedancia es un número complejo. La parte real de
la impedancia se denomina Resistencia de Antena y la parte imaginaria es la
Reactancia. La resistencia de antena es la suma de la resistencia de radiación
y la resistencia de pérdidas. Las antenas se denominan resonantes cuando se
anula su reactancia de entrada.
Anchura
de haz
Es un
parámetro de radiación, ligado al diagrama de radiación. Se puede definir el
ancho de haz a -3dB, que es el intervalo angular en el que la densidad de
potencia radiada es igual a la mitad de la potencia máxima (en la dirección
principal de radiación). 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.
Polarización
Las antenas
crean campos electromagnéticos radiados. Se define la polarización
electromagnética en una determinada dirección, como la figura geométrica que
traza el extremo del vector campo eléctrico a una cierta distancia de la
antena, al variar el tiempo. La polarización puede ser lineal, circular y
elíptica. La polarización lineal puede tomar distintas orientaciones
(horizontal, vertical, +45º, -45º). Las polarizaciones circular o elíptica
pueden ser a derechas o izquierdas (dextrógiras o levógiras), según el sentido
de giro del campo (observado alejándose desde la antena).
En el marco
de antenas se define un coeficiente de desacoplo por polarización. Este mide la
cantidad de potencia que es capaz de recibir una antena polarizada de una forma
con una longitud efectiva de un campo
eléctrico incidente con una determinada polarización. De este modo, el coeficiente de desacoplo por polarización se define como:
De esta manera, obtenemos la fracción de potencia que finalmente la antena es
capaz de recibir, multiplicando la potencia incidente en la antena por este
coeficiente definido anteriormente, de la forma:
Se llama diagrama copolar al diagrama de radiación con la polarización deseada y
diagrama contrapolar (crosspolar, en inglés) al diagrama de radiación con la
polarización contraria.
Relación
Delante/Atrás
Este
parámetro se define como la relación existente entre la máxima potencia radiada
en una dirección geométrica y la potencia radiada en la dirección opuesta a
esta.
Cuando esta
relación es reflejada en una gráfico con escala en dB, el ratio F/B
(Front/Back) es la diferencia en dB entre el nivel de la máxima radiación y el
nivel de radiación a 180 grados. Este parámetro es especialmente útil cuando la
interferencia hacia atrás es crítica en la elección de la antena que vamos a
utilizar.
Esta
relación, además lo podemos ver desde otro punto de vista, indicando lo buena
que es la antena en el rechazo de las señales provenientes de la parte trasera.
Rara vez es verdaderamente importante, ya que las interferencias por la parte
trasera no ocurren habitualmente, pero puede suceder.
La relación F
/ B no es un número muy útil, ya que a menudo varía enormemente de un canal a
otro. Por supuesto, si se tiene el patrón de radiación, entonces no se necesita
la relación F/B.
Comparando
una antena yagui con una parabólica, podemos ver que para la antena yagui
tenemos una relación F/B de aproximadamente 15 dB (según modelo y fabricante)
mientras que para la parabólica la relación F/B es >35dB (según modelo y
fabricante). De esta forma observamos cómo es "de buena" una antena
respecto al rechazo de señales por la parte trasera. Cuanto mayor sea este parámetro
en las antenas parabólicas mejor será.
Los 15 dB de
la antena yagui lo podemos interpretar también como la atenuación que
tendríamos en el sistema, en caso de captar una onda rebotada por ejemplo de un
edificio, por la parte trasera de esta.
Resistencia
de radiación
Cuando se le
suministra potencia a una antena, parte de ella se irradia y otra parte, se
convierte en calor disipándose. Cuando se habla de resistencia de radiación, se
hace teniendo en cuenta que no se puede medir de forma directa.
Si se
reemplaza la antena por la resistencia de radiación, esta, haría su trabajo, es
decir, disiparía la misma cantidad de potencia que la irradiaría la antena. La
resistencia de radiación es igual a la relación de la potencia radiada por la
antena dividida por el cuadrado de la corriente en su punto de alimentación.
Siendo:
Rr=
Resistencia de radiación (Ohms)
P = Potencia radiada
por la antena (Watts)
i = Corriente
de la antena en el punto de alimentación (Amperes)
Se podría
obtener la eficiencia de una antena, dada que es la relación de la potencia
radiada y la potencia disipada.
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