TEMA 11: ANTENAS Y PROPAGACIÓN DE ONDAS:
11.1 Ondas electromágneticas: Las señales de radiofrecuencia se propagan por el aire en forma de ondas electromagnéticas. Estas ondas presentan una serie de parámetros: –

Longitud de onda

Velocidad de propagación.-Frecuencia.-Potencia.-Polarizacion

La disposición de los campos, a medida que se propagan, establecerá la polarización de la señal emitida.

11.2Propagacion:

El modo en que se produce la propagación no es uniforme; depende fundamentalmente de la frecuencia.
Esto se debe a que la naturaleza y densidad del aire que rodea la superficie terrestre no son constantes. A unos 400 kilometros, encontramos una capa atmosférica con importantes efectos sobre la propagación;

La ionosfera

A raíz de este fenómeno, podemos encontrar diferentes modos de propagación de las señales.

-Propagacion por onda de superficie:

Cuando la frecuencia de la señal se encuentra en las bandas mas bajas, se puede utilizar la característica de la superficie terrestre de difractar las ondas a medida que se propagan, por lo que la señal será capaz de seguir la curvatura de la tierra.-

Propagación por reflexión ionosférica:

A medida que la frecuencia aumenta, la cobertura de la onda de superficie va disminuyendo, por lo que si deseamos cubrir grandes distancias, deberemos elegir un sistema diferente.Para las bandas MF y HF la ionosfera se comporta como un espejo, reflejándose en capas mas altas cuanto mayor es la frecuencia

.-Propagacion por onda directa:

por encima de los 300 MHz la longitud de onda de las señales es tan pequeña que puede atravesar incluso las capas superiores de la ionosfera. Esto supone que para propagar señales de VHF y superiores deberemos utilizar un enlace directo sin obstáculos, garantizando el contacto visual entre el emisor y el receptor.

11.3 Principios de antenas

Una vez que se ha proporcionado a la señal la estructura adecuada para poder recorrer la distancia que la separa del receptor, se necesita un elemento que realice las funciones de interfaz entre el sistema emisor y el propio medio por el que se propagarán las ondas: la antena, que puede considerarse como un transductor de energía eléctrica en electromagnética, o viceversa. El principio fundamental de una antena se basa en la asociación en paralelo de un condensador y una bobina, conocido como circuito resonante paralelo o circuito tanque.
De entrada, no existen diferencias importantes entre una antena emisora y una receptora, ya que el principio de transformación es reversible.
11.4 Parámetros de una antena: –

Frecuencia de resonancia:

La vibración o frecuencia de resonancia de una antena es comparable a la vibración de una cuerda o varilla en la que se establecen vientres y nodos

.-Impedancia

La antena tiene cierta capacidad y autoinducción que definen su frecuencia de resonancia. Ante la frecuencia de resonancia las reactancias capacitiva e inductiva, tienen el mismo valor pero desfasadas 180º, y por lo tanto se anulan, y la impedancia es 0.Por tal motivo, a la frecuencia de resonancia, la antena es puramente resistiva.La impedancia de acoplamiento es la resistencia que hay al acoplamiento energético de RF y la antena.-

Resistencia de radiación y de perdidas

Una antena resonante absorbe la potencia que le entrega el emisor, convirtiendo una gran parte de ella en ondas electromagnéticas.De esta capacidad de convertir potencia eléctrica depende la resistencia de radiación. Podemos considerar que, en la frecuencia de resonancia, una antena estará formada eléctricamente por dos resistencias: una de radiación y otra de perdidas.-

Relacion de onda estacionaria:

La señal aplicada a una antena no es transferida en su totalidad, sino que una parte será devuelta como señal reflejada hacia el emisor. Esto se debe a que la antena no presenta una impedancia exactamente igual a la del equipo que entrega la señal, y provoca una inadaptación que disminuye el rendimiento del sistema.-

Ancho de banda

Como en cualquier otro filtro, la antena no reacciona únicamente a la frecuencia de resonancia. Las frecuencias cercanas a esta también serán transferidas, aunque no con tanto aprovechamiento

.-Directividad

Recurrimos a la utilización de antenas que, por su diseño, presentan una radiación no uniforme.En este caso aparecen, normalmente, direcciones en las que se favorece la radiación, a costa de reducirla en el resto.-

Ganancia:

Como la antena es un elemento pasivo, no es posible que se produzca una señal radiada mayor de la que se aplica.Esto supone que, en realidad, una antena nunca puede tener ganancia absoluta.Sin embargo, lo que sí podemos hacer es modificar la antena para concentrar la potencia radiada en una sola dirección. Este es el concepto de ganancia direccional

.-Apertura de haz

De modo similar al ancho de banda en frecuencia, podemos establecer una anchura aceptable en el haz radiado por una antena directiva.Así se obtendrá un margen de ángulos en los que la ganancia de la antena será aceptada como válida, definiendo la apertura de haz de la antena.-

Polarización:

El plano que ocupa el elemento activo de la antena definirá la disposición de los campos eléctrico y magnético durante la propagación de las señales emitidas, asi como las señales que captará con mayor nivel en el caso de antena receptora.Por ello se establece el concepto de polarización, que se define como el plano que ocupa el campo eléctrico de la señal que genera.-

Rendimiento

Existen elementos que provocan una disminución de la señal que idealmente podría emitir o recibir una antena.A los analizados, de naturaleza eléctrica, se deben sumar otros de tipo mecánico, provocados frecuentemente por la construcción física de la antena. Por ello se establece el concepto de rendimiento

.-Carga al viento

Se trata de un parámetro puramente físico, que evalúa la resistencia que presentará la antena del viento, una vez montada sobre el mástil.