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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15

 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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16

 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