Conceptos esenciales sobre antenas, radiación y propagación electromagnética

Conceptos fundamentales sobre antenas y propagación

Consideraciones sobre antenas: Máxima transferencia de energía cuando la impedancia de la línea está adaptada a la de la antena. Las antenas son región de transición entre la onda guiada y el espacio libre.

Potencia e intensidad de campo

Potencia: valor de la intensidad de los campos eléctrico y magnético en un punto. Indica la cantidad de energía de una onda. Disminuye con el cuadrado de la distancia. Unidad: W o dB.

Intensidad de radiación: potencia radiada por unidad de ángulo sólido.

Ley del inverso del cuadrado y flujo

Ley del inverso del cuadrado: cantidad de energía que atraviesa una superficie disminuye con el cuadrado de la distancia. Se relaciona con la densidad de flujo por unidad de superficie.

Términos relacionados con el ruido y la variación de la señal

• Temperatura de ruido: potencia de ruido asociada a una antena receptora (Rx).
• Fading: variación de la intensidad de la señal captada por una antena manteniendo constante la potencia de la señal emisora.
• Diversidad (SOL): diversidad en espacio, polarización y frecuencia (mecanismos para mitigar pérdida por fading).

Atenuación

Atenuación: relación entre las densidades de potencia o entre las intensidades de campo en dos puntos del medio.

Tipos de onda

Onda en espacio = onda directa + onda reflejada.

Onda terrestre = onda superficial + onda en espacio.

Densidad de potencia y funciones de la antena

Densidad de potencia: rapidez a la que una cantidad de energía atraviesa un área del espacio (flujo de potencia por unidad de área).

Funciones de una antena en TX y RX:

• TX (transmisión): radiar la potencia que se le suministra con las características de direccionalidad adecuadas al sistema de trabajo.
• RX (recepción): captar en algún punto del espacio una onda electromagnética (OEM) previamente radiada, absorber la energía de esa onda y luego entregarla al receptor.

Impedancias características

Impedancia característica del vacío: relación entre las intensidades del campo eléctrico y el campo magnético, E/H (ohmios).

Impedancia característica de la antena: oposición que presenta la antena a la señal aplicada.

Área efectiva y sección eficaz

Área efectiva (Aef) o sección eficaz (Seq): relación entre la potencia que entrega la antena a su carga y la densidad de potencia de la onda incidente.

Características de los medios de propagación

Principales parámetros: velocidad de propagación, longitud de onda, constante de fase, impedancia característica e índice de refracción.

Diagrama de radiación

El diagrama de radiación representa: la intensidad de radiación, la intensidad de campo, la fase y la polarización.

PIRE

PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Equivalente): potencia que deberíamos suministrar a una antena isotrópica para conseguir la misma densidad de potencia a la misma distancia que una antena dada en una determinada dirección.

Guía de onda y radiación ineficaz

¿Por qué el extremo de una guía de onda es un radiador poco eficaz? Debido a la elevada desadaptación entre su impedancia característica y la del vacío, la radiación en el extremo es poco eficiente.

Dependencia de la intensidad de radiación

De qué parámetros depende la intensidad de radiación: de la densidad de potencia y de la distancia al transmisor (variación inversa proporcional al cuadrado de la distancia).