INSTITUTO TECONOLOGICO DE MÉRIDA TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA GRUPO 5EM Profesora Jacquelie Melo
E13081256
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Abstract: Las antenas constituyen el medio más práctico y algunas veces el único para transmitir información a grandes distancias. Debido al desarrollo y evolución de las telecomunicaciones, las antenas generan una opción más práctica sin la necesidad de uso de cables, por los que obtienen un lugar primordial al momento de transmitir de manera eficiente información. Eisten diferentes tipos de antenas según su uso y caracter!sticas, como las antenas parabólicas usadas para comunicación a grandes distancias.
Introducción.
Desde a hace muchos siglos, se han encontrado vestigios de comunicaciones a partir de signos dibujados en papel hecho de hojas de árboles que con el pasar de los años se fueron perfeccionando, hasta llegar transmitir mensajes a distancia con señales de humo. Poco a poco establecieron otras técnicas como sonidos, palomas mensajeras y señales luminosas, fue entonces donde se inició el camino de la historia de las telecomunicaciones. as telecomunicaciones han formado y forman parte fundamental del desarrollo social, cultural y pol!tico de la sociedad gracias a sus grandes beneficios, ya que facilitan y ayudan a mantener comunicado a todo el mundo. "in importar la distancia que separe a una persona de otra. Pero, #$ómo es esto posible% a respuesta está dada por el gran avance tecnológico en el área de las telecomunicaciones ya que las comunicaciones en la actualidad se reali&an a través de comunicaciones eléctricas, esto se debe a que se puede transmitir las señales eléctricas a distancias mucho más largas, dichas señales son transmitidas al espacio libre en forma de ondas electromagnéticas. o antes mencionado, es posible reali&arlo mediante el uso de unos dispositivos enfocados en el uso dichas ondas electromagnéticas, las antenas, estas constituyen una parte fundamental de los sistemas radioeléctricos de comunicaciones. Desde la antena constituida por un simple alambre hasta los complejos sistemas radiadores utili&ados en las comunicaciones espaciales, las antenas act'an como emisores o receptores de ondas electromagnéticas que transportan información requerida en m'ltiples aplicaciones de la vida cotidiana, por ejemplo la radio que uno escucha mientras conduce su auto y hasta el celular.
Desarrollo.
(na antena es un dispositivo capa& de transmitir y recibir información mediante ondas electromagnéticas. )os menciona el autor $onstantino Pére& *ega + Las antenas son elementos radiadores o interceptores de energ!a electromagn"tica y, por radiación, se entiende aqu! el proceso mediante el cual la energ!a generada en un circuito el"ctrico es transferida a una antena y emitida por "sta en forma de ondas electromagn"ticas #acia el espacio$. n cierta manera las antenas pueden ser consideradas como traductores que convierten las ondas electromagnéticas en ondas eléctricas y viceversa. -oy en d!a las antenas y las ondas electromagnéticas son elementos presentes en casi todos lados en nuestra vida cotidiana, por ejemplo, la radio, la televisión y la telefon!a celular. (n detalle muy notable de las antenas es que son elementos pasivos, los cuales sus caracter!sticas son bidireccionales, esto quiere decir que permiten la transición de una onda no guiada propagada en el espacio libre a una guiada en una l!nea de transmisión la cual está conectada a un receptor. $omo antes se menciona, una antena puede ser usada para transmitir información, recibir información o ambas. l usar una antena para transmitir se dice que cumple un papel conocido como antena emisora o transmisora y al usarla para recibir información se le conoce como antena receptora, sin importar cuál de los casos sea todo se basa en un mismo principio el cual es la transferencia de energ!a entre diversos puntos, en este caso la energ!a es transferida como electricidad por medio de onda electromagnéticas. a energ!a debe ser transferida con la mayor eficacia posible, es decir, se busca el mejor acoplamiento, este término se refiere a igualar las impedancias entre la fuente y una entrada de carga. De no darse un correcto acoplamiento parte de la energ!a que se recibe o transfiere es refleja dentro la l!nea de transmisión, hablando de antenas se tiene que la l!nea de transmisión es el espacio libre, lo que genera una onda llamada estacionaria, la cual no contribuye en nada a la energ!a 'til porque estas causan distorsiones en las señales transportadas mejor conocidas como +ruido/, pero, también causan pérdidas por el calentamiento los componentes del sistema entre la l!nea y la antena. (na antena puede ser construida de manera muy sencilla usan un alambre conductor o combinando conductores como alambres, tubos, varillas entre otros con las dimensiones adecuadas. Para que una antena irradie energ!a debe ser alimentada por una corriente de alta frecuencia pero dicha energ!a igual depende de la geometr!a del conductor y la magnitud de la corriente que se le aplica. "i se mantienen constantes las dimensiones de una antena, las magnitudes de los campos tanto magnéticos y eléctricos son proporcionales a la magnitud de la corriente que es aplicada sobre la antena. *olviendo al tema acerca la eficacia de una antena, se dice que esta debe radiar la mayor parte de la energ!a suministrada o transmitir la mayor energ!a para que un receptor capture0 para que esto se posible las dimensiones de una antena tienen que tener en cuenta el orden de la longitud de onda. o más com'n respecto a
dimensiones se encuentran entre 1234 y alrededor de una 4. "i se usan dimensiones menores, la eficacia es más baja y sus aplicaciones van desde controles de apertura y cierre de puerta, en teclados y ratones inalámbricos de computadoras porque se manejan potencias mucho más pequeñas y las distancias entre transmisor5receptor son por lo general muy pequeñas. 6tra aplicación, se da en los sistemas de comunicación, que van a una frecuencia entre 785788 9-& y 7578 9-&, dada la baja eficacia de las antenas menores a dicha longitud de onda, se compensa con la muy alta potencia de los transmisores que por lo general son a 1889:. a eficacia y las impedancia para un buen acoplamiento que en caso que no e;ista son fácilmente calculables, son solo unos rasgos de las antenas, pero hay que tener en cuenta otras caracter!sticas de las antenas para darle una aplicación adecuada y as! evitar problemas por un uso inadecuado. $omo la ganancia, la polari&ación o directividad. ntes de empe&ar a describir las caracter!sticas, se tiene que tener en cuenta un aspecto fundamental, el principio de reciprocidad, el cual establece que %el comportamiento de la antena en transmisión es id"ntico al comportamiento de la antena en recepción$ seg'n se menciona en el libro ntenna nginneering -andboo< del autor -enry =asi<, lo que nos permite enfocarnos ya sea en el comportamiento de la parte del receptor o del emisor, con dicho principio se puede intuir entonces que si una antena transmite una má;ima potencia esta también recibirá una má;ima potencia. hora s!, retomando las caracter!sticas de la antenas, empecemos describiendo lo que es el patrón de radiación0 este patrón puede representarse en una gráfica tridimensional en la cual se muestra la energ!a radiada. ste usualmente se representa de dos formas diferentes, como un patrón de elevación y el patrón de &imith. "u diferencia es el punto desde el cual se ve la gráfica, es decir de la perspectiva, el patrón de elevación nos da una perspectiva de la energ!a radiada vista de perfil mientras que el patrón de &imith nos da una vista desde arriba. stas graficas pueden combinarse para as! dar una representación tridimensional. hora pasamos a la ganancia, esta es una relación que se da entre la potencia que la antena recibe y la potencia que esta transmite, normalmente está dada en d>i?s y más que nada es una comparación en una antena ideal o mejor conocida como antena isotrópica, esta antena en cuestión tiene un patrón de radiación esférico perfecto y una ganancia lineal. "eguimos ahora con la directividad que es una medida de cuanta potencia radiada hay en una dirección, esta caracter!stica puede tomarse como una habilidad de la antena para dar dirección a la energ!a radiada, se deduce relacionando la intensidad de radiación en una dirección en particular con la intensidad promedio ideal o isotrópica. Por 'ltimo se tiene la polari&ación, esta polari&ación es la dirección que la antena le da a las ondas electromagnéticas que emite. sta polari&ación puede ser aplicada de dos formas diferentes, de manera lineal o circular, de esta 'ltima se
incluyen muchas formas circulares diferentes .$onociendo estas caracter!sticas se tienen diferentes tipos de antenas seg'n su aplicación y caracter!sticas. lgunas antenas son@ Dipolo, Dipolo multi5elemento, Aagi, panel plano y antenas parabólicas. as antenas dipolo tienen un patrón muy generali&ado, este patrón muestra que este tipo de antenas es mejor para uso en transmisión y recibir desde el punto más amplio de la antena. BCigura 1
Cigura 1. Eecepción de una antena dipolo. ste tipo de antena suele colocarse de manera vertical es sensible a cualquier cambio de dicha posición. comparación de la antena dipolo multi5elemento pese a tener un patrón muy similar la gran diferencia se encuentra en la direccionalidad del plano de elevación y en la ganancia a que está conformando como su nombre lo dice, de varios elementos. Fracias a esa caracter!stica el dipolo multi5elemento puede tener diferentes configuraciones para diferentes ganancias manteniendo las casi las mismas caracter!sticas f!sicas. ste tipo de antena radia perfectamente bien en todas las direcciones y es capa& de operar no solo de manera vertical sino también de manera hori&ontal. as antenas Aagi se componen de un arreglo de elementos independientes a la antena en el cual 'nica y e;clusivamente un elemento es el encargado de transmitir, la ganancia y la directividad de este tipo de antena se da por el n'mero de elementos en ella. )o son tan direccionales como las antenas tipo panel. as tipo panel o flat panel son muy direccionales debido a que la mayor!a de su potencia radiada es en un 'nica dirección. Por su parte las antenas parabólicas tienen ciertas caracter!sticas f!sicas las cuales junto al uso de m'ltiples elementos logran alcan&ar la má;ima ganancia y direccionalidad a comparación de otras antenas. C!sicamente estas antenas cuentan con un plato en forma de parábola el cual se encarga como reflector pero también es muy bueno para capturar la energ!a irradiada. ntena
Patrón radiación Dipolo mplio Dipolo multi5 mplio elemento Panel plano mplio Parabólica mplio Aagi mplio
de Fanancia
Directividad
Polari&ación
>aja >aja2media
>aja >aja
ineal ineal
Gedia lta Gedia
Gedia2alta lta Gedia
ineal2circular ineal2circular ineal
Conclusión.
nali&ando las caracter!sticas de las antenas se puede obtener una comprensión simple de los tipos de antenas y aplicaciones de estas, Por ejemplo, las antenas dipolo aun cuando no proveen mucha ganancia ofrecen la mejor fle;ibilidad en cuanto a orientación de la antena. as antenas panel plano ofrecen mayor direccionalidad y son buena opción para instalaciones fijas. a antena parabólica con su alta ganancia y gran direccionalidad son muy buenas para proveer enlaces entre puntos a largas distancias. n un mundo donde la información a tiempo real es imprescindible para la comunicación inalámbrica y a largas distancia, las antenas juegan un papel determinante. Fracias a ellas somos capaces de comunicarnos sin necesidad de cables, tenemos acceso a todo tipo de información en cualquier lugar y en cualquier momento, mantienen a la gente comunicada alrededor del mundo. Planteando como ejemplo un d!a en la vida de un estudiante de universidad. l estudiante se despierta revisa su teléfono celular, revisa su Caceboo<, email entre otras cosas. "e prepara para ir a la escuela en su auto o en camión, mientras escucha la radio en su recorrido. legando a su destino recibe una llamada sin importar que tan importante sea, puede ser su mama preguntando si llego con bien o un amigo para hacerle un favor escolar, contesta el teléfono y se comunica con la otra persona. mpie&an las clases y mientras el profesor e;plica, el estudiante se conecta a internet por medio de la red :i5fi de la escuela no gastar los datos o el saldo en su teléfono. Herminando la clase se va al salón de su siguiente materia. "e coloca unos aud!fonos bluetooth se pone a escuchar su m'sica favorita, llega a su salón y para esperar la llegada del profeso se pone a ver videos. Herminando las clases regresa a su casa y enciende su televisión con sistema de tv satelital. la hora de hacer tarea enciende su computadora se conecta a internet a buscar información. "e toma un tiempo libre y se comunica con un amigo que se encuentra al otro lado del mundo. os teléfonos celulares tienen una antena interna que se enla&a a la torres de servicio de telefon!a, la cone;ión al :i fi se da por una antena en el modem intercambiando información con el teléfono o computadora y de igual manera la tecnolog!a bluetooth establece un enlace, la radio que se escucha en el auto o camión, el veh!culo cuenta con una antena receptora. a televisión satelital usa una antena parabólica. $on esta pequeña historia uno puede darse cuenta de cómo las ondas electromagnéticas y las antenas forman y formaran parte importante de la vida cotidiana de cualquier persona. A no solo eso ya que gracias a las antenas se pueden establecer comunicaciones a grandes distancias no solo dentro del planeta si no de igual manera fuera de él.
Bibliografías.
5 =asi< -., Antenna Enginneering &andboo' , 1I edición, GcFra:5-ill. 5 Pére& *ega $., Antenas, capitulo 18, universidad de $antabria. 5 J)K Gé;ico, (ipos de Antenas y )uncionamiento.
