Antenas Es un dispositivo diseñado con la finalidad de emitir o recibir ondas electromagnética, ella son parte de un sistema transmisor y receptor. Es el dispositivo más importante en la red
Su principal función de la antena es radiar la potencia que se le suministra con las características de direccionalidad adecuadas a la aplicación, su otras función son transmitir y recibir, imponiendo cada aplicación condiciones particulares sobre la direccionalidad de la antena, niveles de potencia que debe soportar, frecuencia de trabajo y otros parámetros que definiremos posteriormente.
Por ejemplo, en radiodifusión o comunicaciones móviles se querrá radiar sobre la zona de cobertura de forma omnidireccional, mientras que en radiocomunicaciones fijas interesará que las antenas sean direccionales. En general, cada aplicación impondrá unos requisitos sobre la zona del espacio en la que se desee concentrar la energía. Asimismo, para poder extraer información se ha de ser capaz de captar en algún punto del espacio la onda radiada, absorber energía de esa onda y entregarla al receptor.
Existen diferentes tipos de ellas dependiendo del uso que se le vaya a dar, bien sea para servicios de radio, telefonía, televisión, repetidoras entre otras.
Antenas alámbricas. Se distinguen por estar construidas con hilos conductores que soportan las corrientes que dan origen a los campos radiados. Pueden estar formadas por hilos rectos (dipolo,
V, rómbica), espiras (circular, cuadrada o de cualquier forma arbitraria) y hélices. Este tipo de antenas se caracterizan por corrientes y cargas que varían de forma armónica con el tiempo y con amplitudes que también varían a lo largo de los hilos.
Antenas de apertura y reflectores. En ellas la generación de la onda radiada se consigue a partir de una distribución de campos soportada por la antena y se suelen excitar con guías de ondas. Son antenas de apertura las bocinas (piramidales y cónicas), las aperturas y las ranuras sobre planos conductores, y las bocas de guía. Este tipo de antenas se caracterizan por los campos eléctricos y magnéticos de la apertura, variables armónicamente con el tiempo.
El empleo de reflectores, asociados a un alimentador primario, permite disponer de antenas con las prestaciones necesarias para servicios de comunicaciones a grandes distancias, tanto terrestres como espaciales. El reflector más común es el parabólico.
Agrupaciones de antenas. En ciertas aplicaciones se requieren características de radiación que no pueden lograrse con un solo elemento; sin embargo, con la combinación de varios de ellos se consigue una gran flexibilidad que permite obtenerlas. Estas agrupaciones pueden realizarse
Direccionales:
- Dipolo (horizontal):
* Ganancia baja: 2.2dBi
* Directividad baja
* Amplio ángulo de radiación
- Uda-Yagi: sucesión de dipolos
* Sucesión de dipolos dispuestos en
Paralelo. La señal se acople de uno a
Otro, radiándose de nuevo cada vez.
* Ganancia elevada: 8-15 dBi
* Alta directividad
* Ángulo de radiación medio
- Panel o 'Patch Antenna'
* Panel o .parche. metálico radiante
sobre un plano de tierra metálico.
Normalmente planas, en encapsulado
de PVC.
* Ganancia media-elevada: 5-20 dBi
* Directividad moderada
* Ángulo de radiación medio
- Guía-ondas: cantennas, etc.
* Cavidad o Tubo metálico con un
monopolo que introduce las ondas
* Ganancia media-alta: 5-15 dBi
* Directividad alta
* Ángulo de radiación medio-bajo
- Helicoidal (modo axial)
* Hilo conductor bobinado sobre un
soporte rígido. Detrás plano de tierra.
* Ganancia media-elevada: 6-18 dBi
* Directividad moderada
* Ángulo de radiación medio
- Parabólica
* Antena direccional que recoge las
ondas que recolecta un reflector
metálico de forma parabólica.
* Ganancia alta: 12-25 dBi
* Directividad alta
* Ángulo de radiación bajo
Antenas parabólicas
Forma de propagación de las ondas electromagnéticas
La tecnología de radio considera que la tierra está rodeada por dos capas de atmósfera: la troposfera y la ionosfera. La troposfera es la poción de la atmósfera que se extiende hasta aproximadamente 45 km desde la superficie de la tierra (en terminología de radio, la troposfera incluye una capa de máxima altitud denominada estratosfera) y contiene aquello en lo que nosotros generalmente pensamos como el aire. Las nubes, el viento, las variaciones de temperatura y el clima en general ocurren en la troposfera, al igual que los viajes en avión. La ionosfera es la capa de la atmósfera por encima de la troposfera pero por debajo del espacio. Esta mas allá de lo que nosotros denominamos atmósfera y contiene partículas libres cargadas eléctricamente (de aquí el nombre).
Propagación en superficie. En la propagación en superficie, la ondas de radio viajan a través de la porción mas baja de la atmósfera, abrazando a la tierra. A las frecuencias mas bajas, las señales emanan en todas las direcciones desde la antena de transmisión y sigue la curvatura de la tierra. La distancia depende de la cantidad de potencia en la señal: cuanto mayor es la potencia mayor es la distancia. La propagación en superficie también puede tener lugar en el agua del mar.
Propagación troposferica. La propagación troposferica puede actuar de dos formas. O bien se puede dirigir la señal en línea recta de antena a antena (visión directa) ó se puede radiar con un cierto ángulo hasta los niveles superiores de la troposfera donde se refleja hacia la superficie de la tierra. El primer método necesita que la situación del receptor y el transmisor esté dentro de distancias de visión, limitadas por la curvatura de la tierra en relación a la altura de las antenas. El segundo método permite cubrir distancias mayores.
Propagación Ionosférica. En la Propagación Ionosférica, las ondas de radio de más alta frecuencia se radian hacia la ionosfera donde se reflejan de nuevo hacia la tierra. La densidad entre la troposfera y la ionosfera hace que cada onda de radio se acelere y cambie de dirección, curvándose de nuevo hacia la tierra. Este tipo de transmisión permite cubrir grandes distancias con menor potencia de salida.
Propagación por visión directa. En la Propagación por visión directa, se trasmite señales de muy alta frecuencia directamente de antena a antena, siguiendo una línea recta. Las antenas deben ser direccionales, estando enfrentadas entre si, y/o bien están suficientemente altas ó suficientemente juntas para no verse afectadas por la curvatura de la tierra. La propagación por visión directa es compleja porque las transmisiones de radio no se pueden enfocar completamente. Las ondas emanan hacia arriba y hacia abajo así como hacia delante y pueden reflejar sobre la superficie de la tierra o partes de la atmósfera. Las ondas reflejadas que llegan a la antena receptora mas tarde que la porción directa de la transmisión puede corromper la señal recibida.
Propagación por el espacio. La Propagación por el espacio utiliza como retransmisor satélites en lugar de la refracción atmosférica. Una señal radiada es recibida por un satélite situado en órbita, que la reenvía devuelta a la tierra para el receptor adecuado. La transmisión vía satélite es básicamente una transmisión de visión directa como un intermediario. La distancia al satélite de la tierra es equivalente a una antena de súper alta ganancia e incremente enormemente la distancia que puede ser cubierta por una señal.
Radio Frecuencia HF
La radio transmisión en la banda entre 3 Mhz y 30 Mhz es llamada radio de alta frecuencia (HF) u ondas cortas. Las bandas de frecuencia dentro del espectro de HF son asignadas por tratados internacionales para servicios específicos como movibles (aeronáutico, marítimo y terrestre), radiodifusión, radio amateur, comunicaciones espaciales y radio astronomía. La radio de HF tiene propiedades de propagación que la hacen menos confiable que otras frecuencias; sin embargo, la radio de HF permite comunicaciones a grandes distancias con pequeñas cantidades de potencia radiada.
Las ondas de radio de HF transmitidas desde antenas en la tierra siguen dos trayectorias. La onda terrestre (groundwave) sigue la superficie de la tierra y la onda aérea (skywave) rebota de ida y vuelta entre la superficie de la tierra y varias capas de la ionosfera terrestre. La útil para comunicaciones de hasta cerca de 400 millas, y trabaja particularmente bien sobre el agua. La onda aérea propaga señales a distancias de hasta 4,000 millas con una confiabilidad en la trayectoria de 90 %.
La trayectoria de propagación de las ondas aereas son afectadas por dos factores El angulo y la frecuencia Si la onda radiada entra en la capa ionizada con un angulo mayor que el (angulo crítico) entonces la onda no es reflejada ; pero si el angulo es menor que la onda será reflejada y regresara a la tierra.
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