PROPAGACION Y ANTENAS

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PROPAGACION Y ANTENAS

Modo Fundamental TEM

El modo transversal de un frente de onda electromagnética es el perfil del campo electromagnético en un plano perpendicular (transversal) a la dirección de propagación del rayo. Modos transversales ocurren en las ondas de radio y microondas confinadas en una guía de ondas, como también la luz confinada en una fibra óptica y en el resonador óptico de un láser.

Un campo electromagnético es un campo físico, de tipo tensorial, producido por aquellos elementos cargados eléctricamente, que afecta a partículas con carga eléctrica. Convencionalmente, dado un sistema de referencia, el campo electromagnético se divide en una "parte eléctrica" y en una "parte magnética".

ONDA ELECTROMAGNÉTICA: Radiación electromagnética son las ondas electromagnéticas generadas por las fuentes del campo electromagnético y que se propagan a la velocidad de la luz. La generación y la propagación de estas ondas son compatibles con el modelo de ecuaciones matemáticas definido en las ecuaciones de Maxwell.

Teoría de las guías de Onda

Una guía de onda es un tubo conductor a través del cual se transmite la energía en la forma de ondas electromagnéticas. El tubo actúa como un contenedor que confina las ondas en un espacio cerrado. El efecto de [Faraday] atrapa cualquier campo electromagnético fuera de la guía.

modos TM (Transversal Magnético) no existe ninguna componente del campo magnético en la dirección de propagación.

modos TE (Transversal Eléctrico) no existe ninguna componente del campo eléctrico en la dirección de propagación.

En la física de propagación de ondas, una onda plana o también llamada onda monodimensional, es una onda de frecuencia constante cuyos frentes de onda son planos paralelos de amplitud constante normales al vector velocidad de fase.

Carta de SMITH

En electrónica adaptar o emparejar las impedancias, consiste en hacer que la impedancia de salida de un origen de señal, como puede ser una fuente de alimentación o un amplificador, sea igual a la impedancia de entrada de la carga a la cual se conecta. Esto con el fin de conseguir la máxima transferencia de potencia y aminorar las pérdidas de potencia por reflexiones desde la carga. Este sólo aplica cuando ambos dispositivos son lineales.

El acople de impedancias es necesario en el diseño de circuitos de RF para obtener la máxima transferencia de potencia entre la fuente y la carga. Estudiaremos los métodos de acoplamiento para una fuente y una carga dadas. Máxima transferencia de potencia: La resistencia de carga es igual a la resistencia de la fuente. Circuito y respuesta en frec.

ANTENAS Y SUS PARAMETROS FUNDAMENTALES

Un dipolo eléctrico es el conjunto de dos cargas eléctricas puntuales iguales pero de signos contrarios, que se hallan separadas por una pequeña distancia. Se puede expresar a un dipolo eléctrico como que está formado por dos cargas, una negativa –q y otra positiva +q que tienen el mismo valor, y que se hallan separadas por una distancia generalmente pequeña d .

Es la más sencilla de las antenas y su nombre indica es es “un” solo polo. Lo más común es el monopolo de ¼ de longitud de onda o monopolo de lamda cuartos. La antena monopolo siempre se usa en conjunto con un plano de tierra el cual actua como una especie de espejo eléctrico.

Parámetros de la antena

POLARIZACIÓN La polarización de una antena es la polarización de la onda radiada por dicha antena en una dirección dada. La polarización de una onda es la figura geométrica determinada por el extremo del vector que representa al campo eléctrico en función del tiempo, en una posición dada. Para ondas con variación sinusoidal dicha figura es en general una elipse. Hay una serie de casos particulares.

Ancho de banda Es el margen de frecuencias en el cual los parámetros de la antena cumplen unas determinadas características. Se puede definir un ancho de banda de impedancia, de polarización, de ganancia o de otros parámetros. El ancho de banda de la antena se define como el rango de frecuencias sobre las cuales la operación de la antena es "satisfactoria". Esto, por lo general se toma entre los puntos de media potencia, pero a veces se refiere a las variaciones en la impedancia de entrada de la antena.

Eficiencia del haz de radiación Un parámetro que se utiliza para juzgar la eficiencia del haz (beam efficiency), que es la relación entre la potencia transmitida dentro de un cono de ángulo α1 y la potencia total transmitida por la antena

Ancho de haz. Es el ángulo formado por los dos ejes imaginarios de unión de la antena con los puntos donde la ganancia ha disminuido 3 dB respecto a la ganancia máxima, teniendo como bisectriz el eje de máxima ganancia. Este ángulo define la zona de radiación de la antena donde la captación de la señal es la adecuada, entre el 70% y el 100% de la ganancia máxima. El ángulo de recepción puede ser horizontal y vertical, identificándose como ancho de haz horizontal y ancho de haz vertical.

Ganancia y directividad son cantidades que definen la capacidad de concentrar la energía de una antena en una dirección particular, y están directamente relacionadas al patrón de radiación de la antena. La ganancia de una antena en una dirección específica está definida como la razón de la potencia radiada por unidad de ángulo sólido en la dirección a la potencia por unidad de ángulo sólido radiada desde una antena isotrópica, alimentada con la misma potencia total PT. La antena isotrópica es una antena hipotética, la cual radia uniformemente en todas direcciones. Por lo tanto: Esta cantidad es una propiedad inherente de la antena e incluye pérdidas por disipación. Cuando sólo nos importa qué tan bien se forma el haz en el espacio, en lugar de las pérdidas, entonces se aplica el término de directividad. La directividad de una antena, no incluye las pérdidas por disipación y está definida como la razón de la potencia por unidad de ángulo sólido, desde una antena isotrópica radiando la misma potencia PR.

La Directividad de una antena se define como la relación entre la densidad de potencia radiada en una dirección, a una distancia, y la densidad de potencia que radiaría a la misma distancia una antena isotrópica,, a igualdad de potencia total radiada. Si no se especifica la dirección agular, se sobreentiende que la Directividad se refiere a la dirección de máxima radiación La directividad se puede obtener en general a partir del diagrama de radiación de la antena Simplificando términos, resulta se define como el ángulo sólido equivalente. Para antenas directivas, con un solo lóbulo principal y lóbulos secundarios de nivel despreciable, se puede obtener una directividad aproximada considerando que se produce radiación uniforme en el ángulo sólido definido a partir de los anchos de haz a –3dB en los dos planos principales del diagrama de radiación.

• PATRON DE RADIACIÓN Patrón de radiación de una antena se puede representar como una gráfica tridimensional de la energía radiada vista desde fuera de esta. Los patrones de radiación usualmente se representan de dos formas, el patrón de elevación y el patrón de azimuth. El patrón de elevación es una gráfica de la energía radiada por la antena vista de perfil. El patrón de azimuth es una gráfica de la energía radiada vista directamente desde arriba. Al combinar ambas gráficas se tiene una representación tridimensional de cómo es realmente radiada la energía desde la antena.

Teoría de dos conductores

Reflexión de las ondas Se denomina reflexión de una onda al cambio de dirección que experimenta ésta cuando choca contra una superficie lisa y pulimentada sin cambiar de medio de propagación. Si la reflexión se produce sobre una superficie rugosa, la onda se refleja en todas direcciones y se llama difusión.

La impedancia (Z) es una medida de oposición que presenta un circuito a una corriente cuando se aplica una tensión. La impedancia extiende el concepto de resistencia a los circuitos de corriente alterna (CA), y posee tanto magnitud como fase, a diferencia de la resistencia, que solo tiene magnitud. Cuando un circuito es alimentado con corriente continua (CC), su impedancia es igual a la resistencia, lo que puede ser interpretado como la impedancia con ángulo de fase cero.

Z=V/I

Propagación

NO GUIADA

GUIADA

La ecuación de onda es una importante ecuación diferencial en derivadas parciales lineal de segundo orden que describe la propagación de una variedad de ondas