8/16/2019 Clase Antenas 2015 - 01
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Introducción a
las Antenas
Antenas
UNAH
2015
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Radiocomunicaciones
• Introducción
– Antecedentes de las radiocomunicaciones
– El espectro de frecuencias
– Fundamentos electromagnéticos – Polarización
• Diagramas de radiación
• Parámetros de antenas• Ecuación de transmisión
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Maxwell
• Modelo matemático
– Ecuaciones Maxwell
•
Relaciona losfenómenos eléctricos
y magnéticos
• La luz es un
fenómenoelectromagnético
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Hertz
• Físico alemán
• Primeros
experimentos
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Marconi
• Ingeniero italiano
• Primeros Sistemas decomunicaciones
• Enlace Europa-EEUU
– Cornualles-Terranova
– 1901
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Espectro EM
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Espectro Electromagnético
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Radio
Microondas
ELF VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF IR IR
1 KHz 1 MHz 1 GHz 1 THz
1 m1 km1000 km 1 mm 1 цm
Espectro EM
L S C X K
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Banda 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
EHFExtremely High Frequency
30 Ghz 300 GHz 1 cm 1 mm
Bandas de frecuencia
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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
V 606 MHz 862 MHz 38 al 69 UHF
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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
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Generación de ondas de radio1. 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 campomagnético
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
5. La generación de un campo eléctrico y un campo magnético son repetidos alternadamente
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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 ondaselectromagnéticas 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 alas ondas electromagnéticas.
No obstante las ondas electromagnéticas se atenúan con la distancia,de igual forma y en la misma proporción que las ondas sonoras. Peroesta desventaja es posible minimizarla empleando una potenciaelevada en la generación de la onda, además que tenemos la ventajade la elevada sensibilidad de los receptores.
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La antena es un conductoreléctrico de característicasespeciales que debido a la
acción de la señal aplicadagenera campos magnéticos y eléctricos variables a sualrededor, produciendo la señalde radio en forma de ondaselectromagnéticas.
Las ondas de radio son generadas aplicando una corriente
alterna de radiofrecuencia a un antena.
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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
ganancia
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Antena
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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
seria el sol
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Una Fuente Isotrópica
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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, ovice-versa
Onda Guiada Transición Onda em el Espacio
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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• Tres tipos básicos: bifilar, coaxial y guias de onda
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16 September 2015 Fields and Waves I 21
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Radiation Mechanism
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Ecuaciones de Maxwell
0
E
H
E j H
H J j E
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Ecuaciones de onda para los campos
2 2
2 2
( ) E E j J
H H J
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Potenciales
, E H , J
, A
2 2
2 2
( ) E k E j J
H k H J
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Definición de los potenciales
B A
E j A
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Ecuaciones de onda para los potenciales
2 2
2 2
k
A k A J
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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
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Soluciones de la ecuación de onda
2 2
(1) (2)
0 0
0
( ) ( )
4 4
jkz jkz
jkr jkr
k
Ae Be
AH k BH k
e e A Br r
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Campos radiados
ˆ( ) E H r
r
H
r
E
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Campos Radiados
sin4
sin4
jkr
jkr
e
E j Ih r
e H jk Ih
r
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Campos radiados
S