1. Defina antena Una antena es un sistema conductor metálico capaz de radiar y recibir ondas electromagnéticas.
2. describa la operación básica de la antena utilizando ondas estacionarias. En una antena, utilizando un patrón de onda estacionaria la línea de transmisión termina en un circuito abierto que representaría una discontinuidad abrupta en la onda de voltaje incidente en la forma de inversión de fase. Dicha inversión de fase es resultante por parte del voltaje incidente cuando se irradia en lugar de ser reflejado de nuevo a la fuente.
En tanto, la energía radiada se propagará lejos de la antena en forma de ondas electromagnéticas transversales. 3. describa un patrón de radiación relativo y un patrón de radiación absoluto. Teniendo en cuenta que un patron de radiación es un diagrama polar que representa las intensidades de los campos o las densidades densidades de potencia en varias posiciones angulares en relacion a la antena, se dice llamar radiación absoluto al patron patron de radiación que traza en términos de la intensidad del campo electrico o de la densidad de potencia. Si se traza la densidad del campo o la densidad de potencia en relacion al valor en un punto de referencia, se llama patron de radiación relativo.
4. Defina la relación frontal trasero.
Este parámetro se define como la relación existente entre la máxima potencia radiada en una dirección geométrica y la potencia radiada en la dirección opuesta a esta. Cuando esta relación es reflejada en una gráfico con escala en dB, el ratio F/B (Front/Back) es la diferencia en dB entre el nivel de la máxima radiación y el nivel de radiación a 180 grados. Este parámetro es especialmente útil cuando la interferencia hacia atrás es crítica en la elección de la antena que vamos a utilizar. Esta relación, además lo podemos ver desde otro punto de vista, indicando lo buena que es la antena en el rechazo de las señales provenientes de la parte trasera. Rara vez es verdaderamente importante, ya que la interferencias por la parte trasera no ocurren habitualmente, pero puede suceder. La relación F / T no es un número muy útil, ya que a menudo varía enormemente de un canal a otro. Por supuesto, si se tiene el patrón de radiación, entonces no se necesita la relación F/T.
5. describa una antena omnidiraccional. Una antena omnidireccional irradia energía equitativamente en todas direcciones, por tanto el patrón de radiación es sólo un círculo. En una antena omnidireccional no hay lóbulos frontales, traseros o laterales.
6. defina un campo cercano y campo lejano.
El campo de radiación cerca de la antena no es lo mismo que el campo de radiación a mayor distancia. El patron de campo cercano a la antena se llama Campo Cercano, y el patron de campo a mayor distancia a la antena es el Campo lejano. Al campo cercano se lo suele llamar campo inductivo por el hecho de que en la segunda mitad de su ciclo, la potencia que esta cercano regresa a la antena Al capo lejano se lo suele llamar campo de radiación, porque la potencia que alcanza el campo lejano continúa irradiando lejos y nunca regresa a la antena.
7. defina la impedancia de radiación y eficiencia de antena. No toda la potencia suministrada a la antena se irradia. Parte de ella se convierte en calor y se disipa. La resistencia de radiación es un poco "irreal", en cuanto a que no puede ser medida directamente. La resistencia de radiación es una resistencia de la antena en ca y es igual a la relación de la potencia radiada por la antena al cuadrado de la corriente en su punto de alimentación. Matemáticamente, la resistencia de radiación es
donde: Rr = Resistencia de radiación (ohms)P = Potencia radiada por la antena (Watts)i = Corriente de la antena en el punto de alimentación (Amperes)La resistencia de radiación es la resistencia que, si reemplazara la antena, disiparía exactamente la misma cantidad de potencia de la que irradia la antena. Eficiencia de antena: La eficiencia de antena es la relación de la potencia radiada por una antena a la suma de la potencia radiada y la potencia disipada o la relación de la potencia radiada y la potencia disipada o la relación de la potencia radiada por la antena con la potencia total de entrada.
8.defina y contraste la ganancia directiva y la ganancia de potencia. La ganancia directiva es la relación de la densidad de potencia radiada en una dirección particular con la densidad de potencia radiada en una dirección particular con la densidad de potencia radiada al mismo punto por una antena de referencia, suponiendo que ambas antenas irradian la misma cantidad de potencia. D= Ganancia Directiva. P= Densidad de potencia en algún punto de una antena (W/m 2). P ref= Densidad de potencia en el mismo punto de una antena de referencia (W/m2).
La ganancia de potencia es igual a la ganancia directiva excepto que se utiliza el total de potencia que alimenta a la antena (se toma en cuenta la eficiencia de la antena). Se supone que la antena indicada y la antena de referencia tienen la misma potencia de entrada y que la antena idicada y la antena de referencia tienen la misma potencia de entrada y que la antena de referencia no tiene pérdidas (n = 100%). Matemáticamente la ganancia de potencia (A p) es
Si una antena no tiene pérdidas irradia 100% de la potencia de entrada y la ganancia de potencia es igual a la ganancia directiva. La ganancia de potencia para una antena también se da en decibeles en relación con alguna antena de referencia.
9. ¿Cuál es la directividad de una antena isotropica?. La directividad de una antena isotrópica es la unidad. Ya que es la de referencia, y la directividad de cualquier otra antena es siempre mayor que uno.
10. Defina potencia radiada isotropica efectiva. La potencia radiada isotrópica efectiva (EIRP) se define como una potencia de transmisión equivalente y se expresa matemáticamente como.
O
EIRP es la potencia equivalente que tendría que radiar una antena isotrópica para alcanzar la misma densidad de potencia en la dirección seleccionada en un punto determinado, como otra antena.
11. Defina la polarización de la antena.
La polarización de una antena se refiere solo a la orientación del campo eléctrico radiando desde esta. Puede ser en forma lineal (horizontal o vertical); en forma elíptica o en forma circular. En tanto si la antena irradia onda electromagnética vertical estará polarizada verticalmente así mismo con la forma elíptica, la polarización será elípticamente y con la forma circular que dará una polarización circular. . 12. Defina el ancho de has de la antena.
Es un parámetro de radiación, ligado al diagrama de radiación. Se puede definir el ancho de haz a -3dB, que es el intervalo angular en el que la densidad de potencia radiada es igual a la mitad de la potencia máxima (en la dirección principal de
radiación). También se puede definir el ancho de haz entre ceros, que es el intervalo angular del haz principal del diagrama de radiación, entre los dos ceros adyacentes al máximo. 13. Defina el ancho de banda de la antena. 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 demedia potencia, pero a veces se refiere a las variaciones en la impedancia de entrada de la antena.
14. Defina la impedancia de entrada de la antena. ¿Qué factores contribuyen a la impedancia de entrada de una antena? Es la impedancia de la antena en sus terminales. Es la relación entre la tensión y la corriente de entrada.
La impedancia es un número complejo. La parte real de la impedancia se denomina Resistencia de Antena y la parte imaginaria es la Reactancia. La resistencia de antena es la suma de la resistencia de radiación y la resistencia de pérdidas. Las antenas se denominan resonantes cuando se anula su reactancia de entrada.
15. Describa la operación de un doblete elemental. Este es un dipolo eléctricamente corto y a menudo se refiere como dipolo corto. Un doblete elemental es un dipolo corto que tiene corriente uniforme en toda su longitud. Este elemento de corriente o dipolo elemental tiene importancia por sí mismo, ya que un gran número de antenas en baja frecuencia poseen estas características y además, por superposición de elementos de corriente, pueden ser analizadas distribuciones de mayor longitud y no uniformes. 16. Describa la operación de un dipolo de media onda. Es una de las antenas mas ampliamente utilizadas en frecuencias arriba de 2MHz Al dipolo de media onda se lo suele llamar antena de Hertz. Una antena de Herta es una antena resonante. O Sea, es un múltiplo de un cuarto de longitud de onda de largo y de circuito abierto en el extremo más lejano. Las ondas estacionarias de voltaje y de corriente existen a lo largo de una antena resonante.
La impedancia varia de un valor máximo en los extremos de aproximadamente 2500 W a un valor mínimo en el punto de alimentación de aproximadamente 73 W (de los cuales entre 68 y 70 W es la impedancia de radiación). El patrón de radiación de espacio libre para un dipolo de media onda depende de la localización horizontal o vertical de la antena con relación a la superficie de la tierra. 17. Describa los efectos de aterrizado en un dipolo de media onda
En la atmósfera de la tierra, la propagación de las ondas se ve afectada por la orientación de la antena, la absorción atmosférica y los efectos de la tierra como reflexion. La intensidad del campo en cualquier punto determinado del espacio es la suma de las ondas directas y reflejadas en la tierra . La onda reflejada en la tierra se invierte 180º y viaja a una distancia de 2h sen0 más lejos que la onda directa para alcanzar algún punto en el espacio (p). Dependiendo de la altura de la antena y del reflejo de las ondas sobre la tierra se puede aumentar o reducir la corriente de la antena causando un aumento o reducción correspondiente en la impedancia de entrada.
18. Describa la operación de una antena aterrizada Es una antena de un solo polo de un cuarto de longitud de onda de largo, conectada a tierra a través de la red acoplada de la antena. También se le llama antena Marconi. La corriente máxima ocurre en los extremos aterrizados, que causa un flujo de alta corriente a través de la tierra. Para reducir la perdida de potencia, la tierra deberá ser un buen conductor. Cada mitad inferior de cada lóbulo se cancela con las ondas reflejadas en tierra. Esto no trae consecuencias porque la radiación en dirección horizontal se incrementa, incrementando la radiación a lo largo de la superficie de la tierra y ha mejorado la cobertura de área.
19.¿Que significa por carga de antena?. Por las dimensiones físicas para antenas de baja frecuencia no practicas es posible incrementar la longitud eléctricas con una técnica llamada carga. Cuando una antena se carga no sufre cambios en su longitud física, aunque su longitud eléctrica se incrementa. Existen varias técnicas para cargar una antena.
20.Describa una bobina de carga para la antena. Bobinas de carga: La bobina de carga cancela efectivamente el componente capacitivo de la impedancia de entrada de la antena, la antena se ve como un circuito resonante, es resistivo y puede absorber ahora un 100% de la potencia incidente.
21. Describa la carga de la antena por la parte superior. Carga superior: La antena, se coloca una tabla metálica que asemeja una rueda de haz encima de la antena.
22. Describa un arreglo de la antena. Se forma cuando dos o más elementos de la antena se combinan para formar una sola antena. Existen dos tipos de elementos de antena: Excitación Parasítico (No excitado) 23.¿Qué significa elemento excitado y elemento parasítico?. Elementos excitados: se conectan directamente a la línea de transmisión y reciben potencia de o están excitados por la fuente. Elementos parasíticos: no se conectan a la línea de transmisión, reciben energía a través de inducción mutua con un elemento de excitación con otro elemento parasítico.
Un elemento parasítico más largo que el elemento de excitación se llama reflector. Un reflector reduce la intensidad de la señal que está en su dirección e incrementa la que está en dirección opuesta. Un elemento parasítico mas corto que el elemento de excitación se llama director, incrementa la intensidad del campo en su dirección y la reduce en la dirección opuesta.
24. Describa el patrón de radiación para un arreglo de borde ancho y un arreglo refractario extremo. Patron de radiación para un arreglo de borde ancho:
•
Se hace colocando sólo varios dipolos resonantes de igual tamaño, en forma paralela y en línea recta.
Patrón de radiación para un arreglo refractario extremo. •
Es la misma configuración de elemento que el arreglo de borde ancho, excepto que la línea de transmisión no se cruza entre los elementos.
25. Defina una antena no resonante Una antena no resonante puede ser la antena rómbica que es capaz de operar satisfactoriamente en un ancho de banda relativamente amplia, haciéndolo perfecto para transmisión de HF (rango de 3 a 30 HHZ). 26. Describa la operación de la antena rómbica. La antena se monta horizontalmente y se coloca a la mitad de longitud de onda o más arriba de la tierra.
La altura exacta depende del patrón preciso de radiación deseado. Cada conjunto de elementos actúa como una línea de transmisión terminada en su impedancia característica, por tanto, las ondas se irradian solamente en dirección hacia delante. El resistor final absorbe aproximadamente un tercio de la potencia total de entrada de la antena, por tanto, una antena rómbica tiene una eficiencia máxima de 67%. Con las antenas rómbicas se han alcanzado ganancias de más de 40 (16dB). 27. Describa la antena de dipolo plegada.
Es esencialmente una sola antena, hecha con dos elementos. Un elemento se alimenta directamente, mientras que el otro está acoplado conductivamente a los extremos. Cada elemento es de media longitud de onda de largo
28. Describa la antena Yagi-Uda. Usa un dipolo plegado como elemento de excitación, es un arreglo lineal que consiste en un dipolo y dos o más elementos parasíticos La antena Yagi se utiliza por lo regular para la recepción de televisión de VHF debido a su amplio ancho de banda
29.Describa la antena logarítmica periódica. Las ventajas principales de estas antenas es la independencia de su impedancia de radiación y de su patrón de radiación a la frecuencia. Estas antenas pueden ser unidireccionales o bidireccionales y pueden tener una ganancia directiva. Estas antenas se utilizan principalmente para las comunicaciones HF y VHF.
30. Describa la operación de la antena de loop (circuito cerrado).
Es sólo una bobina de vuelta sencilla del alambre, que es más corto que una longitud de onda, y lleva una corriente Rf. Está rodeada por un campo magnético que está en ángulo recto al cable y el patrón direccional es independiente. Su polarización es lineal. Por lo general son más pequeñas que otras antenas, por eso se adaptan más fácilmente a las aplicaciones para comunicaciones móviles. 31. Describa brevemente como funciona la antena de arreglo de fase y para qué se utiliza principalmente. Estas antenas cuando se conectan funcionan como una sola antena cuyo ancho de haz y dirección pueden cambiarse electrónicamente sin tener que mover físicamente ninguna de las antenas. Su aplicación principal es en radares. El principio básico se basa en la interferencia entre las ondas electromagnéticas en espacio libre. Existen dos tipos, de un solo dispositivo de salida de potencia y desplazadores de fase.
32. Describa brevemente como funciona la antena helicoidal. Antena de VHF o de UHF de banda ancha. Puede utilizarse como antena de un solo elemento, ya sea horizontalmente y verticalmente. La antena se monta en un plano de tierra hecho de metal sólido. Existen dos modos de propagación: Normal y Axial.
33. Defina los siguientes términos: lóbulo principal, lóbulos laterales, acoplamiento lado a lado, acoplamiento trasero con trasero. Lóbulo principal: es el haz Lóbulos laterales: pueden ser fuentes de interferencias en o desde otras trayectorias De señales de microondas. Acoplamiento lado a lado y Acoplamiento trasero con trasero: se expresan en decibeles de acoplamiento entre las antenas que llevan las señales de salida de transmisoras y antenas cercanas que llevan señales de entradas de receptoras. 34. ¿Cuáles son las dos partes principales de una antena parabólica?. Reflector Parabólico y un elemento activo llamado mecanismo de alimentación. El reflector es un dispositivo pasivo que sólo refleja la energía irradiada por el mecanismo de alimentación en una emisión concentrada altamente direccional donde las ondas individuales estan todas en fase entre si.
35. Describa brevemente cómo funciona un reflector parabólico. Reflector parabólico: es probablemente el componente más básico para una antena parabólica. Se asemejan a un plato, por tanto, a veces se les llama antenas parabólicas de plato o solo antenas de plato. Para comprender como funciona un reflector parabólico, es necesario primero comprender la geometría de una parábola.
Si se toma la parábola por su eje de simetría y se le hace girar tal como gira un trompo, se obtiene una superficie geométrica con propiedades por demás interesantes. En un espejo con esta forma parabólica, si le colocamos una fuente de luz en el punto del foco, los rayos se reflejan hacia el exterior en forma de haz paralelo. Contrariamente a laas ondas electromagnéticas que llegan del espacio en forma de haz paralelo al eje de simetría ( perpendicular al centro del disco parabólico ), son concentradas por el reflector en el punto focal.
36. ¿Cuál es el propósito del mecanismo de alimentación en la antena de reflector parabólico? Debe dirigir toda la energía hacia el reflector parabólico y no tener efecto de sombra. 37. Qué significa el área de captura de la antena parabólica El área de captura es una medida de la capacidad de una antena para recoger energía del espacio libre. 38. Describa cómo un mecanismo de alimentación central funciona con un reflector parabólico. La antena principal se coloca en el foco. La energía radiada hacia el reflector se refleja hacia fuera en un haz concentrado. La energía no reflejada por la parabólica se extiende por todas las direcciones y tiene la tendencia de romper el patrón de radiación general. Un reflector esférico vuelve a dirigir nuevamente hacia el reflector parabólico, donde se vuelve a reflejar en dirección correcta.
39. Describa cómo un mecanismo de alimentación corneta funciona con un reflector parabólico Con un mecanismo de alimentación de corneta, la antena principal es una pequeña antena de corneta en lugar de un simple dipolo o tabla de dipolo. La corneta es sólo una porción de material de guía de onda que se coloca en el foco y radia un patrón algo direccional hacia el reflector parabólico. Cuando un campo electromagnético que se está propagando alcanza la boca de la corneta, continúa propagándose en la misma dirección general, excepto que, de acuerdo con el principio de Huygens, se extiende lateralmente, y el frente de onda eventualmente se vuelve esférico. 40 Describa como funciona una alimentación Cassegrain con un reflector parabólico. Esta antena se la usa para producir elevadas atenuaciones en el lóbulo secundario y obtener pequeños ángulos de irradiación. El sistema Cassegrain permite ubicar la bocina con un tramo de guía de onda menor pero el subreflector bloquea gran parte de la apertura y el desbordamiento aumenta los lóbulos laterales. Los haces emitidos de la antena principal son reflejados desde el subreflector Cassegrain y luego iluminan el reflector parabólico principal exactamente como si se hubieran originado en el foco. Los haces son manejados por el reflector parabólico de la misma forma que los mecanismos de alimentación central y la alimentación de corneta. El subreflector debe tener una curvatura hiperboloide para reflejar los haces desde la antena principal de tal forma como para funcionar como una fuente virtual en el foco parabólico. La alimentación Cassegrain se utiliza por lo regular para recibir señales extremadamente largas o corridas de guías de ondas y es necesario colocar preamplificadotes de bajo ruido tan cerca de la antena como sea posible. Con la alimentación Cassegrain, los preamplificadotes se pueden colocar justo antes del mecanismo de alimentación y no ser una obstrucción para las ondas reflejadas.
41. En su forma más sencilla, ¿Qué es una guía de onda?. Es un tubo conductor hueco, por lo general rectangular, pero a veces circular o elíptico. Sirve como un límite que confina la energía electromagnética. Una guía de onda es análoga a un conductor de cable metálico.
42. Describa la velocidad de fase y velocidad de grupo.
Velocidad de fase: La velocidad de fase es la velocidad aparente de de una fase de onda en particular. Es la velocidad a la que una onda cambia de fase en una dirección paralela a una superficie conductora como las paredes de una guía de onda.
Velocidad de grupo: es la velocidad de un grupo de ondas es la verdad en la que se propagan las señales de información de cualquier tipo. También es la velocidad en la que se propaga la energía.
43. Describa la frecuencia de corte para una guía de onda; y la longitud de onda de corte. Frecuenfia de corte: La frecuencia de corte es una frecuencia limitante absoluta, las frecuencias por debajo de la onda de corte no serán propagadas por la guía de ondas. Longitud de onda de corte: es la longitud de onda del espacio libre mas pequeña incapaz de propagarse en la guía de onda. En otras palabras, solamente las frecuencias con longitudes de onda menores a la longitud de onda de corte pueden propagarse a lo largo de la guía de onda
44. Qué significa el modo TE de propagación y el modo TM de propagación. Modo TE: (Electricos transversales). Es un modo de propagación , funciona como un filtro pasa-alfas en cuanto a que pasa solamente aquellas frecuencias por arriba de la frecuencia mínima o de corte. Modo TM: las líneas en campos magnéticos son transversales en todos los puntos. 45. ¿Cuando es ventajoso utilizar una guía de onda circular?
La guía de onda circular es más fácil de fabricar que una guía de onda rectangular y más fácil de unir. Sin embargo, la guía de onda circular tiene un área mucho más grande que una guía de onda rectangular correspondiente utilizada para llevar la misma señal. Otra desventaja de la guía de onda circular es que el plano de polarización puede rotar mientras que la onda se propaga a lo largo de él (o sea, una onda polarizada horizontalmente se puede volver polarizada verticalmente y viceversa.
