Antena. Dispositivo para radiar o recibir ondas de radio. (Ver recursos relacionados)
ANTENAS DE RADIOFRECUENCIA
Una antena es un dispositivo utilizado en los sistemas de comunicación inalámbrica para transmitir o recibir ondas electromagnéticas. Es un componente crucial de varios dispositivos, como radios, televisores, teléfonos celulares, enrutadores Wi-Fi y sistemas de comunicación satelital.
La función principal de una antena es convertir las señales eléctricas en ondas electromagnéticas para su transmisión o convertir las ondas electromagnéticas recibidas en señales eléctricas. Actúa como una interfaz entre los circuitos electrónicos de un dispositivo y el aire o el espacio circundante, lo que permite la transferencia de información de forma inalámbrica.
Una antena es un dispositivo que se utiliza para transmitir o recibir señales de radiofrecuencia (RF). Las antenas se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, desde la comunicación inalámbrica y la televisión hasta la navegación por satélite y la detección de radares.
Las antenas funcionan al convertir las señales eléctricas en ondas electromagnéticas que se propagan a través del espacio. Las ondas electromagnéticas pueden ser de diferentes frecuencias, y cada antena está diseñada para funcionar con una frecuencia específica. La forma y el tamaño de la antena también influyen en su rendimiento.
Existen muchos tipos diferentes de antenas, desde las simples antenas dipolo y las antenas de parche utilizadas en la comunicación inalámbrica hasta las grandes antenas parabólicas utilizadas en la transmisión de televisión por satélite.
En general, las propiedades que hacen de una antena un buen irradiador de ondas de radio, también hacen de ella una buena antena receptora. Las propiedades prácticas más importantes de una antena son impedancia (en un punto especifico
de la antena), su longitud física y su directividad o diagrama de radiación. Una antena receptora es también una estructura metálica que intercepta la energía electromagnética que viaja por el espacio, y la convierte en corriente y voltaje de la frecuencia correspondiente.
Una antena puede ser considerada como una sección de una línea de transmisión de un cuarto, media o una longitud de onda de largo, dependiendo de la configuración usada. Como en una sección de línea de transmisión, hay siempre ondas estacionarias sobre un alambre de antena. Además, la corriente en el extremo abierto (desconectado) de la antena, siempre es cero, mientras que su valor es máximo en el punto en que está conectada al receptor o al transmisor (puntos de alimentación). En contraste, el voltaje en el extremo abierto de una antena es máximo, mientras que es un mínimo en el punto de alimentación.
La impedancia de una antena es un punto particular, es la relación entre el voltaje y la corriente en ese punto. La impedancia de una antena es la resistencia que presenta la antena al flujo de corriente que circula por ella. Esta impedancia puede ser medida en ohmios y es un parámetro importante a considerar en la construcción y diseño de antenas.
La impedancia de una antena está influenciada por varios factores, como la geometría de la antena, la frecuencia a la que opera, la longitud y diámetro de los elementos de la antena, y la forma en que se alimenta la antena.
Es importante que la impedancia de la antena coincida con la impedancia del sistema al que está conectada, como un transmisor o un receptor. Si la impedancia no coincide, se producirá una reflexión de la señal que resultará en pérdida de energía y reducción del rendimiento de la antena.
Para garantizar que la antena tenga una impedancia adecuada, se utilizan técnicas de adaptación de impedancia, como el uso de redes de adaptación o transformadores de impedancia. Estas técnicas permiten ajustar la impedancia de la antena para que coincida con la del sistema y optimizar el rendimiento de la antena.
Una antena también puede tener otras características importantes, además de la impedancia. Algunas de estas características incluyen:
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Ganancia: La ganancia de una antena se refiere a su capacidad para concentrar la energía de las ondas electromagnéticas en una dirección específica. Una antena con alta ganancia puede enviar o recibir señales más lejos y con mayor intensidad en una dirección determinada.
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Directividad: La directividad de una antena describe su capacidad para enfocar o dirigir la radiación en una dirección específica. Algunas antenas tienen un patrón de radiación más amplio, mientras que otras tienen un patrón más estrecho y dirigido.
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Polarización: La polarización de una antena se refiere a la orientación del campo eléctrico de las ondas electromagnéticas que transmite o recibe. Las antenas pueden tener polarización vertical, horizontal o circular, dependiendo de la aplicación y los requisitos de la señal.
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Ancho de banda: El ancho de banda de una antena se refiere al rango de frecuencias en el que puede operar eficientemente. Una antena con un ancho de banda más amplio puede funcionar en diferentes frecuencias, lo que la hace más versátil en diferentes aplicaciones.
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Relación frente a espalda: La relación frente a espalda de una antena se refiere a la capacidad de la antena para distinguir las señales que provienen de la dirección frontal de las señales que provienen de la dirección opuesta (espalda). Una buena relación frente a espalda ayuda a reducir la interferencia de señales no deseadas.
Estas son solo algunas de las características adicionales que se pueden considerar al diseñar o seleccionar una antena. La elección de una antena adecuada depende de la aplicación específica, las condiciones del entorno y los requisitos de rendimiento deseados.
Las antenas están diseñadas para operar a frecuencias específicas según la aplicación. Vienen en diferentes formas y tamaños, cada uno adecuado para un rango particular de frecuencias y requisitos de comunicación. Algunos tipos comunes de antenas incluyen:
- Antena dipolo: esta es una antena simple, de varilla recta o de alambre que se divide en el centro y se conecta al transmisor o receptor. Es ampliamente utilizado para aplicaciones tales como radios FM y recepción de televisión.
- Antena parabólica: este tipo de antena tiene un reflector curvo en forma de plato con un punto focal en el centro. Se utiliza comúnmente para la comunicación punto a punto de largo alcance, como la comunicación por satélite y los enlaces de microondas.
- Antena Yagi-Uda: también conocida como "antena Yagi", consta de una serie de elementos metálicos paralelos, que incluyen un elemento impulsor, un reflector y uno o más directores. Las antenas Yagi-Uda se utilizan a menudo para la recepción de televisión, la comunicación por radio y las redes inalámbricas.
- Antena de parche: esta es una antena plana y rectangular que se usa comúnmente en aplicaciones como sistemas de comunicación inalámbrica, teléfonos móviles y dispositivos GPS.
- Antena helicoidal: Esta antena consiste en un alambre enrollado en forma de hélice. A menudo se usa para aplicaciones donde se requiere un tamaño compacto y polarización circular, como radios portátiles y sistemas inalámbricos.
Estos son solo algunos ejemplos de los muchos tipos de antenas disponibles, cada una con sus características y aplicaciones específicas. Las antenas juegan un papel vital en el establecimiento de enlaces de comunicación inalámbrica mediante la transmisión y recepción de señales, lo que permite el intercambio de información sin necesidad de conexiones físicas.
La antena fundamental
Una antena es un dispositivo que se utiliza para transmitir o recibir señales de radiofrecuencia (RF). Las antenas se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, desde la comunicación inalámbrica y la televisión hasta la navegación por satélite y la detección de radares.
Las antenas funcionan al convertir las señales eléctricas en ondas electromagnéticas que se propagan a través del espacio. Las ondas electromagnéticas pueden ser de diferentes frecuencias, y cada antena está diseñada para funcionar con una frecuencia específica. La forma y el tamaño de la antena también influyen en su rendimiento.
Existen muchos tipos diferentes de antenas, desde las simples antenas dipolo y las antenas de parche utilizadas en la comunicación inalámbrica hasta las grandes antenas parabólicas utilizadas en la transmisión de televisión por satélite.
En general, las propiedades que hacen de una antena un buen irradiador de ondas de radio, también hacen de ella una buena antena receptora. Las propiedades prácticas más importantes de una antena son impedancia (en un punto especifico
de la antena), su longitud física y su directividad o diagrama de radiación. Una antena receptora es también una estructura metálica que intercepta la energía electromagnética que viaja por el espacio, y la convierte en corriente y voltaje de la frecuencia correspondiente.
Una antena puede ser considerada como una sección de una línea de transmisión de un cuarto, media o una longitud de onda de largo, dependiendo de la configuración usada. Como en una sección de línea de transmisión, hay siempre ondas estacionarias sobre un alambre de antena. Además, la corriente en el extremo abierto (desconectado) de la antena, siempre es cero, mientras que su valor es máximo en el punto en que está conectada al receptor o al transmisor (puntos de alimentación). En contraste, el voltaje en el extremo abierto de una antena es máximo, mientras que es un mínimo en el punto de alimentación.
La impedancia de una antena es un punto particular, es la relación entre el voltaje y la corriente en ese punto. La impedancia de una antena es la resistencia que presenta la antena al flujo de corriente que circula por ella. Esta impedancia puede ser medida en ohmios y es un parámetro importante a considerar en la construcción y diseño de antenas.
La impedancia de una antena está influenciada por varios factores, como la geometría de la antena, la frecuencia a la que opera, la longitud y diámetro de los elementos de la antena, y la forma en que se alimenta la antena.
Es importante que la impedancia de la antena coincida con la impedancia del sistema al que está conectada, como un transmisor o un receptor. Si la impedancia no coincide, se producirá una reflexión de la señal que resultará en pérdida de energía y reducción del rendimiento de la antena.
Para garantizar que la antena tenga una impedancia adecuada, se utilizan técnicas de adaptación de impedancia, como el uso de redes de adaptación o transformadores de impedancia. Estas técnicas permiten ajustar la impedancia de la antena para que coincida con la del sistema y optimizar el rendimiento de la antena.
Esta impedancia constituye la carga ofrecida
por la antena a la línea de alimentación del transmisor, y puede ser resistiva o reactiva (compleja). Cuando una antena es resonante a la longitud de onda propagada, su impedancia es una resistencia pura cuyo valor depende del tipo de antena. (Es alrededor de 36 ohms para una antena de un cuarto de longitud de onda, y aproximadamente 73 ohms para una antena de media onda.) Por lo tanto, en resonancia la antena puede ser reemplazada por una resistencia equivalente (total), cuyo valor sea igual a la potencia de entrada de rf dividida por el cuadrado del valor RMS de la corriente, en un punto de máxima corriente, es decir,
donde Pa = potencia total de RF aplicada a la antena, e leff = valor efectivo de la corriente en un punto de máxima corriente.
De la potencia de RF que alimenta a la antena, solamente una parte es irradiada al espacio, mientras que el resto se disipa en la resistencia de la antena y en los alrededores. Por lo tanto, la resistencia total equivalente de la antena está formada por dos componentes: aquella debida a la radiación (Rr) y la que se debe a las pérdidas (Ro); es decir, Ra = Rr + Ro.
La resistencia de radiación (Rr) de una antena está definida como el cociente de la potencia irradiada (Pr) dividida por el cuadrado de la corriente efectiva (Ieff) en un punto de corriente máxima:
En las antenas bien diseñadas las pérdidas óhmicas son generalmente bajas y la resistencia de radiación se puede tomar generalmente como igual a la resistencia total (equivalente) de la antena (Ra). Además de la resistencia de antena, la cual es la carga resistiva presentada por una antena resonante en los puntos de alimentación (centro o extremo) definimos la impedancia de antena (Za) como el promedio de las diversas impedancias existentes en diferentes puntos de la misma. Esta impedancia depende de la periferia de la varilla de antena (expresada en longitudes de onda) .
La longitud física de una antena depende del tipo de la misma: es decir, si la antena soporta una onda estacionaria que es un cuarto
o media longitud de onda de largo (o más largo), relativa a la onda propagada. La longitud de un cuarto de onda en el espacio es:
La longitud física de la antena es algo más corta que la longitud de onda en el espacio, dependiendo del diámetro del conductor y del efecto terminal debido a la capacidad de los aisladores de soporte.
La longitud física de una antena es la longitud física total de los elementos radiantes de la antena, que son los elementos responsables de irradiar y recibir las señales de radiofrecuencia. La longitud física de la antena está directamente relacionada con la frecuencia de operación de la antena.
Para una antena monopolo, la longitud física es aproximadamente la mitad de la longitud de onda de la frecuencia de operación. Por ejemplo, si la frecuencia de operación es de 100 MHz, la longitud física del elemento radiante sería de alrededor de 1.5 metros, ya que la longitud de onda en ese caso sería de aproximadamente 3 metros.
Para una antena dipolo, la longitud física es igual a la longitud de onda de la frecuencia de operación. Por ejemplo, si la frecuencia de operación es de 100 MHz, la longitud física de cada brazo del dipolo sería de alrededor de 1.5 metros.
Sin embargo, la longitud física de la antena puede variar dependiendo del tipo de antena y de su diseño. En algunos casos, se pueden utilizar técnicas de diseño que permiten reducir la longitud física de la antena mientras se mantiene un buen rendimiento en la operación a una determinada frecuencia.
La antena fundamental es una varilla de metal que tiene una longitud física aproximadamente igual a la mitad de la longitud de onda en espacio libre a la frecuencia de operación. Una estructura de este tipo se conoce como "dipolo de media onda". También se la conoce como "antena Hertz". A veces el dipolo de media onda se denomina "doublet de media onda".
  
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