Diagramas de Radiación

7/26/2019 Diagramas de Radiación

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DIAGRAMAS DE RADIACIÓN

Existen algunos conceptos y herramientas para analizar y evaluar el trabajode una antena y resulta importante estudiarlos para lograr una mejorcomprensión del objetivo y desempeño de una antena.

Como se comentó previamente, una antena es un dispositivo recíproco. Poreso se puede tomar el ejemplo de una antena radiando una señal y se sabeue recibir la señal del mismo punto donde se radió, va a tener undesempeño pr!cticamente igual. Por lo tanto, el diagrama de radiación eseuivalente al diagrama de recepción.

El diagrama de radiación de una antena es una representación ue ilustra larelación entre diversos par!metros "undamentales de propagación. #adistancia, la dirección de $anda %recuencia menor %recuencia mayor

Propagación Y La Densidad De Potencia.

&n diagrama real se debe dibujar en tres dimensiones debido a ue lapropagación se da en todas las direcciones del espacio.

Patrón de radiación en dos dimensiones

#a mayoría de las antenas tiene una dirección de propagación hacia dondese uiere intercambiar in"ormación como un punto especí'co. (e usa elpatrón de radiación en dos dimensiones como una herramienta paraanalizar esta dirección, haciendo un corte en el diagrama de tresdimensiones. Este corte se debe realizar de una manera ue proporcione lain"ormación ue se necesita para analizar en la comunicación de respectiva

antena. En algunos casos se muestran dos diagramas ue representan doscortes distintos, esto debido a ue los dos proporcionan in"ormación )tilpara el an!lisis de radiación, en otros casos basta con uno.

El patrón de radiación se construye mediante una gr!'ca polar. *ay dosmaneras de plantearlo, el patrón de onda absoluto y el relativo.

El absolto traza la intensidad del campo el+ctrico o la densidad depotencia. #a antena se encuentra en el centro de la gr!'ca polar y el radioes euivalente a una distancia "ísica de la antena a un punto. El !ngulo es la

dirección en "unción de un !ngulo de re"erencia ue se coloca a cero gradosEl patrón de radiación relati!o propone la densidad de potencia ointensidad del campo el+ctrico en comparación con un punto de re"erencia.En este caso, el radio representa la densidad de potencia o intensidad decampo el+ctrico, ya sea en unidades lineales o en decibelios. (e traza una'gura donde el radio es el mismo para di"erentes intensidades uedependen del !ngulo.



#os lóbulos se ven como el !rea ue encierra la línea ue se traza en eldiagrama. Existe uno o m!s lóbulos principales ue son las direccionesdonde interesa enviar una señal. ambi+n hay lóbulos menores, los cuales

representan radiación o recepción ue generalmente es no deseada. (eclasi'can tambi+n los lóbulos por su ubicación. Cuando hay un lóbulo en laparte "rontal de la antena, se llamar! lóbulo "rontal, a los adyacentes se lesllama laterales y al de la parte posterior, el lóbulo trasero.

Las tres variables de un sistema esférico son ( r, θ€, φ)

Algnas de"niciones relacionadas con el diagrama de radiación#• #óbulo principal- zona en la ue la radiación es m!xima.

• #óbulos laterales- zona ue rodea los m!ximos de menor amplitud.

• #óbulo secundario- lóbulo lateral de mayor amplitud

• #óbulo posterior- zona diametralmente opuesta al lóbulo principal.

• ncho de haz a mitad de potencia /0123d$4- separación angular de

las direcciones en las ue el diagrama de radiación de potencia tomael valor mitad del m!ximo. En campo el+ctrico en 56757 del m!ximo.

• ncho de haz entre ceros /0184- separación angular en las

direcciones del espacio en las cuales el lóbulo principal toma un valornulo.

• 9elación delante2detr!s /:;:4- cociente entre el lóbulo principal y el

lóbulo posterior <d$=.

• 9elación lóbulo principal a secundario />#P(4- cociente entre ellóbulo principal y el lóbulo secundario, ue suele ser adyacente al



lóbulo principal <d$=. ?eneralmente se encuentra el acrónimo >#P(como (## del ingl+s (ide #obe #evel.

(e obtiene rotando la antena desde 5 a 3@5 grados mientras se mide elnivel de la señal en su salida, y se compara con el nivel de señal transmitidohacia la antena. #a traza en negro muestra en comportamiento de la antena

de un solo vistazo-

• El m!ximo valor es obtenido cuando la antena est! apuntando

directamente al transmisor /cero grados4.

• ambos lados de esta dirección la potencia captada decrece

• #a representación gr!'ca de estos dos hechos es el lóbulo de color negro.

Puede existir m!s de un lóbulo en el diagrama de radiación. #a relación ;$

es una indicación de relación delante;atr!s de la antena- mide la capacidadde la antena para rechazar las señales ue le llegan por detr!s encomparación con la señal ue capta cuando le llega por delante en ladirección de su apuntamiento. Cuanto menor es y mayor $, esta relacióndelante;atr!s ser! tambi+n mejor El ngulo en color azul delimita ladirección del espacio en ue la antena capta la mayor parte de la potenciaue le llega. Este ngulo se mide entre dos puntos en los cuales la potenciacaptada decrece hasta ser la mitad de la transmitida /2 3d$4.Este !ngulo es el par!metro conocido como anchura de haz, y ue est!midiendo al mismo tiempo la directividad de la antena. Cuanto menos eseste ngulo mayor es la directividad.



#a "unción ?/1,A4 es, de hecho, la expresión analítica del diagrama deradiación ue, en "orma normalizada se expresa como-

donde ?max es el valor de la ganancia en la dirección de m!ximaradiación, con lo ue el valor m!ximo de %/1,A4 es B y es congruente con lade"inición previa /B5.B@4. %/1,A4 y ?/1,A4 son "unciones tridimensionales encoordenadas es"+ricas, evaluadas a una distancia constante de la antena.

Esta "orma resulta m!s di"ícil de interpretar ue si el diagrama se realiza

para los planos horizontal y vertical, es decir, 1 D5 y A D5respectivamente puede escribirse para cada caso como-



. La siguiente figura muestra el diagrama de radiación en coordenadas rectangulares de una antena Yagi

de diez elementos. El detalle es bueno pero se hace difícil visualizar el comportamiento de la antena en

diferentes direcciones.



En los sistemas de coordenadas polares, los puntos se obtienen por una proyección a lo largo de un eje

que rota radio! en la intersección con uno de varios círculos conc"ntricos. El siguiente es un diagrama de

radiación en coordenadas polares de la misma antena Yagi de diez elementos.

Los sistemas de coordenadas polares pueden dividirse en dos clases# lineales y logarítmicos. En el

sistema de coordenadas polares lineal, los círculos conc"ntricos est$n uniformemente espaciados y

graduados. La retícula resultante puede ser utilizada para preparar un diagrama lineal de la potenciacontenida en la se%al. &ara facilitar la comparación, los círculos conc"ntricos equiespaciados pueden

reemplazarse por círculos ubicados adecuadamente, representando la respuesta en decibeles, con ' d(

correspondiendo al círculo m$s e)terno. En este tipo de gr$ficas los lóbulos menores se suprimen. Los

lóbulos con picos menores de *+ d( debajo del lóbulo principal desaparecen por su peque%o tama%o.

Esta retícula mejora la presentación de las características de antenas con alta directividad y lóbulos

menores peque%os. En un sistema de coordenadas lineales, se puede trazar el voltaje de la se%al en

lugar de la potencia, En este caso tambi"n, se enfatiza la directividad y desenfatizan los lóbulos menores,

pero no en el mismo grado que en la retícula lineal de potencia.



En el sistema de coordenadas polares logarítmico, las líneas conc"ntricas de la retícula son espaciadas

periódicamente de acuerdo con el logaritmo de voltaje de la se%al. e pueden usar diferentes valores

para la constante logarítmica de periodicidad, y esta elección va a tener un efecto en la apariencia de los

diagramas trazados. -eneralmente se utiliza la referencia ' d( para el e)tremo e)terno de la gr$fica. on

este tipo de retícula, los lóbulos que est$n /' o 0' d( por debajo del lóbulo principal a1n pueden

distinguirse. El espacio entre los puntos a ' d( y a 2/ d( es mayor que el espacio entre 23' d( y 23/ d(,

el cual es mayor que el espacio entre 2+' d( y 2+/ d(. &or lo tanto el espacio corresponde a lasignificancia relativa de dichos cambios en el desempe%o de la antena.

4na escala logarítmica modificada enfatiza la forma del haz mayor mientras comprime los lóbulos

laterales de muy bajo nivel 5/' d(! hacia el centro del patrón.

6ay dos tipos de diagramas de radiación# los absolutos y los relativos. Los diagramas de radiación

absolutos se presentan en unidades absolutas de potencia o intensidad de campo. Los diagramas de

radiación relativos se referencian a unidades relativas de potencia o intensidad de campo. La mayoría de

las mediciones de los diagramas de radiación son relativas a la antena isotrópica, y el m"todo de

transferencia de ganancia es utilizado para establecer la ganancia absoluta de la antena.



El patrón de radiación en la región cercana a la antena no es el mismo que el patrón a largas distancias.

El t"rmino campo cercano se refiere al patrón del campo que e)iste cerca de la antena, mientras que el

t"rmino campo lejano refiere a los diagramas del campo a largas distancias. El campo alejado tambi"n es

denominado campo de radiación, y generalmente es el que m$s interesa. 7ormalmente el punto de

inter"s es la potencia radiada, y por lo tanto los diagramas de la antena son medidos en la región del

campo alejado. &ara las medidas necesarias para confeccionar los diagramas es importante elegir una

distancia suficientemente grande para estar en el campo lejano, m$s all$ del campo cercano. La distancia

mínima depende de las dimensiones de la antena con relación a la longitud de onda. La fórmula aceptada

para esta distancia es#

3d3

rmin 8 22222

9



:donde rmin es la distancia mínima desde la antena, d es la dimensión m$s grande de la antena, y 9 es

la longitud de onda.

;ncho del haz

El ancho del haz de una antena usualmente se entiende como ancho del haz a mitad de potencia. e

encuentra el pico de intensidad de radiación, luego se localizan los puntos de ambos lados de pico querepresentan la mitad de la potencia de intensidad del pico. La distancia angular entre los puntos de la

mitad de la potencia se define como el ancho del haz. La mitad de la potencia e)presada en decibeles es

de 2/d(, por lo tanto algunas veces el ancho del haz a mitad de potencia es referido como el ancho del

haz a /d(. -eneralmente se consideran tanto el ancho de haz vertical como horizontal.

uponiendo que la mayor parte de la potencia radiada no se dispersa en lóbulos laterales, entonces la

ganancia directiva es inversamente proporcional al ancho del haz# cuando el ancho del haz decrece, la

ganancia directiva se incrementa.

Lóbulos laterales

7inguna antena es capaz de radiar toda la energía en una dirección preferida. <nevitablemente, una partede ella es radiada en otras direcciones. Esos picos m$s peque%os son denominados lóbulos laterales,

especificados com1nmente en d( por debajo del lóbulo principal.

7ulos

En los diagramas de radiación de una antena, una zona nula es aquella en la cual la potencia

efectivamente radiada est$ en un mínimo. 4n nulo a menudo tiene un $ngulo de directividad estrecho en

comparación al haz principal. Los nulos son 1tiles para varios propósitos tales como la supresión de

se%ales interferentes en una dirección dada.

/este resumen me parecio bueno4







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