View
218
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Radiación y Radiocomunicación
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 1
Tema 2
Fundamentosde antenas
Carlos CrespoDepartamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones
ccrespo@us.es
Radiación y Radiocomunicación
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 2
Antenas
1. Introducción• Ecuación de Helmholtz
2. Radiación de un elemento de corriente
Ecuaciones de Maxwell
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 3
Antena: dispositivo conductor que emite (recibe) potencia electromagnética de forma eficiente
• El campo eléctrico surge al variar el campo magnético
• El campo magnético surge al variar el campo eléctrico o si hay corriente
• El campo eléctrico se origina en las cargas eléctricas
• No existe el monopolo magnético
• La corriente surge al moverse las cargas
Ecuaciones de Maxwell 2
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 4
Ecuación de ondas de Helmholtz
Elemento de corriente1
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 5
dS
dl Jz
Jz dl dS = I dl
Elemento de corriente 2
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 6
zrrjk
Idl aAπ
µ4
)exp( 0
0
−=
Elemento de corriente 3
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 7
Conclusión
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 8
La sabiduría me persigue ...
... pero yo soy más rápido.
Estudiante anónimo
Radiación y Radiocomunicación
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 9
3. Parámetros de una antena• Patrón de radiación
• Ganancia directiva, directividad y ganancia de una antena
• Resistencia de radiación
• Ancho del haz de una antena
4. Otros dipolos lineales. El dipolo de λ/2• Dipolo corto real
• Dipolo de λ/2
• Dipolo de longitud arbitraria
Radiación y Radiocomunicación
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 10
Ganancia directiva:
Directividad:max0 ),( φθDD =
Ganancia de una antena:
Patrón de radiación 1
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 11
Patrón de radiación
Patrón de radiación 2
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 12
Antenas lineales
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 13
Dipolo lineal de λ/2
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 14
Patrón de radiación del dipolo de λ/2
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 15
Dipolo de longitud arbitraria
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 16
a: radio del elementoen longitudes de onda.
Patrones de dipolos de longitud arbitraria
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 17
Conclusión
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 18
Si se sigue con el ojo por ojo,
el mundo terminará ciego.
Mahatma Gandhi
Radiación y Radiocomunicación
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 19
5. Antenas en recepción• Igualdad de los patrones direccionales
• Igualdad de las impedancias
• Igualdad de las longitudes efectivas
• Polarización
• Área efectiva
6. Impedancia de una antena• Circuito equivalente de una antena
• La antena como línea de transmisión
7. Arrays lineales• Multiplicación de patrones
Antenas en recepción
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 20
Igualdad de patrones en transmisión y recepción
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 21
Generador ideal de corriente
Voltímetro ideal
Voltímetro ideal
Generador ideal de corriente
Igualdad de impedancias en transmisión y recepción
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 22
aZZIV
Z =→= 222
222
21212 IZIZV a+=
Las impedancias de la antena como elemento radiante y como elemento receptor son iguales
Igualdad de las longitudes efectivas
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 23
Longitud efectiva en transmisión:
Longitud efectiva en recepción:
Polarización
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 24
E
H
AntenaPolarizadaverticalmente
Área efectiva
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 25
Para un elemento de corriente:
Generalizando:
Impedancia de una antena
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 26
R(ω)
L
C
Antena cónica
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 27
2θ1
r
a
l=λ/2
Arrays lineales
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 28
I0 kI0ejα
Patrones de dos antenas omnidireccionales
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 29
d = λ/2α = 0º
d = λα = 0º
d = λ/4α = -90º
d = λ/2α = 180º
Conclusión
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 30
Radiación y Radiocomunicación
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 31
8. Antenas próximas al suelo• Monopolo de λ/4
• Transmisión en presencia de un plano conductor
9. Antenas prácticas• Baluns
• Dipolo doble
• Antenas para VHF
• Antenas para UHF y SHF
10. Fórmula de transmisión de Friis• Ecuación RADAR
Multiplicación de Patrones
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 32
Patrón sin lóbulos secundarios
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 33
Dipolo vertical en presencia de un plano conductor
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 34
Dipolo horizontal en presencia de un plano conductor
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 35
Variación de la resistencia de radiación con la altura
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 36
Antena monopolo
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 37
Transmisión en tierra plana
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 38
d
Transmisión en tierra plana
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 39
Antenas prácticas. Baluns
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 40
Dipolo doble
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 41
Antena Yagi-Uda
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 42
Un reflector y un director:
3 dB
8 – 10 elementos:14 dB
Ra = 20 Ω
BW = 20 – 30 %
Antena periódica-logarítmica
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 43
τ = 0,8 – 0,96
8 – 12 dB
Antena de parche de microstrip
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 44
R. Borrero: Colaboración con GSR
Antena de bocina
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 45
a
b
R. Borrero: Proyecto Fin de Carrera
Antena parabólica
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 46
Antena parabólica
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 47
G = 20.4 + 10 log eT + 20 log D(m) + 20 log f (GHz)
)()(
2170º
mDGHzfDBW ==
λ
BB
Gφθ
20000=
Antena parabólica
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 48
Fórmula de transmisión de Friis
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 49
Tierra plana:
Ecuación de RADAR
17/03/2006 Carlos Crespo RRC-4IT 50
Potencia captada por un objeto de sección eficaz σ :
Potencia recibida por el receptor del RADAR:
PT, GTσ
d
Recommended