DIAGRAMAS DE RADIACIÓN Existen algunos conceptos y herramientas para analizar y evaluar el trabajo de una anten antena a y resul resulta ta impor importan tante te estud estudiar iarlos los para para logra lograrr una mejor mejor comprensión del objetivo y desempeño de una antena. Como se comentó previamente, una antena es un dispositivo recíproco. Por eso se puede tomar el ejemplo de una antena radiando una señal y se sabe ue ue recib ecibir ir la seña señall del del mism mismo o punt punto o dond donde e se radi radió, ó, va a tene tenerr un desempeño pr!cticamente igual. Por lo tanto, el diagrama de radiación es euivalente al diagrama de recepción. El diagrama de radiación de una antena es una representación representación ue ilustra la relac relación ión entre entre diver diverso sos s par!m par!metr etros os "undam "undamen ental tales es de propa propagac gación ión.. #a distancia, 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 la propagación 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 donde se uiere intercambiar in"ormación como un punto especí'co. (e usa el patr patrón ón de radia radiaci ción ón en dos dos dime dimens nsio ione nes s como como una una her herrami ramien enta ta para para anal analiz izar ar esta esta dir direcci ección ón,, haci hacien endo do un cort corte e en el diag diagra rama ma de tres tres dimensiones. Este corte se debe realizar de una manera ue proporcione la in"ormación ue se necesita para analizar en la comunicación de respectiva antena. En algunos casos se muestran dos diagramas ue representan dos cortes distintos, esto debido a ue los dos proporcionan in"ormación )til para el an!lisis de radiación, en otros casos basta con uno. El patrón de radiación se construye mediante una gr!'ca polar. *ay dos maneras de plantearlo, el patrón de onda absoluto y el relativo.
El absolto absolto traz traza a la inte intens nsida idad d del del camp campo o el+c el+ctr tric ico o o la dens densida idad d de potencia. #a antena se encuentra en el centro de la gr!'ca polar y el radio es 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 grados
El patrón patrón de radiac radiación ión relati relati!o !o propo propone ne la densid densidad ad de potenc potencia ia o intensidad del campo el+ctrico en comparación con un punto de re"erencia. En este caso, el radio representa la densidad de potencia o intensidad de campo el+ctrico, ya sea en unidades lineales o en decibelios. (e traza una 'gur 'gura a dond donde e el radi radio o es el mism mismo o para para di"e di"errente entes s inten intensi sida dade des s ue ue dependen del !ngulo.
#os lóbulos se ven como el !rea ue encierra la línea ue se traza en el diagrama. Existe uno o m!s lóbulos principales ue son las direcciones donde interesa enviar una señal. ambi+n hay lóbulos menores, los cuales representan radiación o recepción ue generalmente es no deseada. (e clasi'can tambi+n los lóbulos por su ubicación. Cuando hay un lóbulo en la parte "rontal de la antena, se llamar! lóbulo "rontal, a los adyacentes se les llama laterales y al de la parte posterior, el lóbulo trasero.
θ€, φ) Las tres variables de un sistema esférico son ( r, θ€,
Algnas de"niciones relacionadas relacionadas con el diagrama de radiación# • #óbulo principal- zona en la ue la l a 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 l óbulo principal. • ncho de haz a mitad de potencia /0123d$4- separación angular de
las direcciones en las ue el diagrama de radiación de potencia toma el valor mitad del m!ximo. En campo el+ctrico en 56757 del m!ximo. ncho o de haz haz entr entre e cero ceros s /018 /01844- sepa separa raci ción ón angu angula larr en las las • nch direcciones del espacio en las cuales el lóbulo principal toma un valor nulo. • 9elación delante2detr!s /:;:4- cociente entre el lóbulo principal y el lóbulo posterior #P(4/>#P(4- cociente cociente entre el lóbulo principal y el lóbulo secundario, ue suele ser adyacente al
lóbulo principal #P( como (## del ingl+s (ide #obe #evel.
(e obtiene rotando la antena desde 5 a 3@5 grados mientras se mide el nivel de la señal en su salida, y se compara con el nivel de señal transmitido hacia la antena. #a traza en negro muestra en comportamiento de la antena de un solo vistazo-
El m!xi m!ximo mo valo valorr es obte obteni nido do cuan cuando do la ante antena na est! est! apun apunta tand ndo o directamente al transmisor /cero grados4. • ambos lados de esta dirección la potencia captada decrece • #a representación gr!'ca de estos dos hechos es el lóbulo de color negro. Puede existir m!s de un lóbulo en el diagrama de radiación. #a relación ;$ es una indicación de relación delante;atr!s de la antena- mide la capacidad de la ante antena na para para recha echaza zarr las las seña señale les s ue ue le lleg llegan an por por detr detr!s !s en comparación con la señal ue capta cuando le llega por delante en la dirección de su apuntamiento. Cuanto menor es y mayor $, esta relación dela delant nte; e;at atr! r!s s ser! ser! tamb tambi+ i+n n mejo mejorr El ngu ngulo lo en colo colorr azul azul deli delimi mita ta la dirección del espacio en ue la antena capta la mayor parte de la potencia ue le llega. Este ngulo se mide entre dos puntos en los cuales la potencia captada decrece hasta ser la mitad de la transmitida /2 3d$4. Este !ngulo es el par!metro conocido como anchura de haz, y ue est! midiendo al mismo tiempo la directividad de la antena. Cuanto menos es este ngulo mayor es la directividad. directividad. •
#a "unció "unción n ?/1,A ?/1,A44 es, de hecho hecho,, la expre expresió sión n analít analítica ica del del diagra diagrama ma de radiación ue, en "orma normalizada se expresa como-
dond donde e ?max ?max es el valo valorr de la gana gananc ncia ia en la dir direcci ección ón de m!xi m!xima ma radiación, con lo ue el valor m!ximo de %/1,A4 es B y es congruente con la de"inición previa /B5.B@4. %/1,A4 y ?/1,A4 son "unciones tridimensionales en coordenadas coordenadas es"+ricas, evaluadas a una distancia constante de la antena. Esta "orma resulta m!s di"ícil de interpretar ue si el diagrama se realiza par para los los plano lanos s hori horizo zont nta al y ver vertica tical, l, es deci decirr, 1 D5 y A D5 respectivamente puede escribirse para cada caso como-
. La siguiente figura muestra el diagrama de radiación en coordenadas rectangulares de una antena Yagi de diez elementos. El detalle es bueno pero se hace difícil visualizar el comportamiento de la antena en diferentes direcciones.
En los sistemas de coordenadas polares, los puntos se obtienen por una proyección a lo largo de un eje que rota radio! en la intersección con uno de varios círculos conc"ntricos. El siguiente es un diagrama de radiación en coordenadas polares de la misma antena Yagi de diez elementos. Los sistemas de coordenadas polares pueden dividirse en dos clases# lineales y logarítmicos. logarítmicos. En el sistema sistema de coordenadas polares lineal, los círculos círculos conc"ntrico conc"ntricoss est$n uniformemente uniformemente espaciados y graduados. graduados. La retícula retícula resultante resultante puede ser utilizada utilizada para preparar preparar un diagrama diagrama lineal de la potencia potencia contenida 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( correspondie correspondiendo ndo al círculo círculo m$s e)terno. e)terno. En este tipo de gr$ficas los lóbulos lóbulos menores se suprimen. suprimen. Los lóbulos con picos menores de *+ d( debajo del lóbulo principal desaparecen por su peque%o tama%o. Esta retícula mejora la presentación presentación de las característ características icas de antenas antenas con alta directividad y lóbulos 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$fica. on este este tipo tipo de retícula retícula,, los lóbulos lóbulos que est$n est$n /' o 0' d( por debajo debajo del lóbulo lóbulo principa principall a1n pueden pueden distinguirse. El espacio entre los puntos a ' d( y a 2/ d( es mayor que el espacio entre 23' d( y 23/ d(, el cual es mayor que el espacio entre 2+' d( y 2+/ d(. &or lo tanto el espacio corresponde a la significancia relativa de dichos cambios en el desempe%o de la antena. 4na escala escala logarí logarítmi tmica ca modific modificada ada enfati enfatiza za la forma forma del haz mayor mayor mientr mientras as comprim comprimee los lóbulo lóbuloss laterales de muy bajo nivel 5/' d(! hacia el centro del patrón. 6ay dos tipos de diagramas de radiación# radiación# los absolutos absolutos y los relativos. relativos. Los diagramas diagramas de radiación radiación absolutos se presentan en unidades absolutas de potencia o intensidad de campo. Los diagramas de radiación relativos se referencian a unidades relativas de potencia o intensidad de campo. La mayoría de las medicione medicioness de los diagrama diagramass de radiac radiación ión son relati relativas vas a la antena antena isotrópic isotrópica, a, y el m"todo m"todo de transferencia de ganancia es utilizado para establecer la ganancia absoluta de la antena.
El patrón de radiación en la región cercana a la antena no es el mismo que el patrón a largas distancias. El t"rmino campo cercano cercano se refiere refiere al patrón patrón del campo que e)iste cerca de la antena, mientras mientras que el t"rmino campo lejano refiere a los diagramas del campo a largas distancias. El campo alejado tambi"n es denominado denominado campo de radiación, radiación, y generalmente generalmente es el que m$s interesa. interesa. 7ormalmente 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 medidas necesarias necesarias para confeccionar confeccionar los diagramas diagramas es importante 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 haz de una antena usualmente se entiende como ancho del haz a mitad de potencia. e encuentra encuentra el pico de intensidad intensidad de radiación, radiación, luego se localizan los puntos de ambos lados de pico que representan 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 potencia es referido 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.
/este resumen me parecio bueno4
