telecomHall ES

 

¿Qué es Antena?

Escrito por leopedrini domingo, 20 de marzo de 2011 15:56:00 Categories: Curso
Valorar Este Contenido 7 Votos.

Si tan sólo preguntar sobre el dispositivo, usted sabrá a ciencia cierta para definir lo que es una antena, o por lo menos alguna vez ha visto. También sabemos que las nuevas condiciones o características, por ejemplo, los objetivos, que mejoran la comunicación.

 

 

Pero si alguien les pide que describan lo que es una antena de vista técnico, ¿cómo describiría su trabajo?

Eso es lo que vamos a hablar hoy.

Nota: Todas las telecomHall artículos están escritos originalmente en portugués. A continuación se hacen traducciones en Inglés y Español. Como nuestro tiempo es escaso, sólo se producen varios errores de ortografía (que utilizar el traductor automático, y sólo entonces hacer una revisión final). Pedimos disculpas, y contamos con su comprensión de nuestro esfuerzo. Si usted quiere contribuir traduciendo / corregir una de estas lenguas, o incluso uno nuevo, por favor comuníquese con nosotros: contacto.

 

Conceptos básicos

Antes de comenzar a definir el trabajo de la antena, tenemos que aprender (o recordar) algunos conceptos básicos.

Al entender estos conceptos, será mucho más fácil entender cómo funciona la antena.

 

Longitud de onda

Las ondas de radio (electromagnética) es físico, de los cuales se destacan la frecuencia. Sabemos que no es fácil visualización.

Así que vamos a hacer nuestra primera analogía: imagine una gota de agua que cae sobre la superficie plana de un cubo de agua.

 

Después de la gotita golpea el agua en reposo, podemos ver las olas formadas.

En telecomunicaciones se describen específicamente el patrón de ondas sinusoidales, la longitud de onda es la distancia entre dos picos.

 

Matemáticamente, la longitud de onda (λ) se define por la velocidad con que se propaga la onda (c) dividido por la frecuencia (f).

λ = c / f

  • longitud de onda (λ): está representado por la letra griega λ;
  • velocidad (c): Teniendo en cuenta que nuestras ondas se propagan en el aire, se puede considerar como la velocidad de la luz en el vacío - c - 300 000 000 m / s (que puede ser representada por 300M m / s);
  • frecuencia (f): frecuencia de la señal va a utilizar.
    Por ejemplo, en un sistema de 900 MHz, se tiene: λ = (300 mm / s) / (900 MHz) = 0.33333 ... o 33,33 cm.

 

Polarización

Cuando hablamos acerca de las ondas electromagnéticas, otro concepto importante es la polarización, es decir, lo que el plan del componente eléctrico en el cual se propaga la onda.

Bueno, empezó a complicar las cosas? Así que vamos a tratar de explicar mejor.

Las ondas electromagnéticas se componen de dos aviones - vertical y horizontal. Estos planes representan los campos eléctricos y magnéticos. Estos componentes son siempre ortogonales, los vectores de 90 grados. Varían en fase - o cero - grados de desplazamiento de fase eléctrica.

La velocidad de propagación (también vectores) para estos dos campos en los diferenciales a su vez en 90 grados de los dos.

La siguiente figura nos ayuda a visualizar estos vectores.

 

Así que dependiendo de cómo el acoplamiento de la señal se hace - la antena está orientada - tenemos una definición de la polarización.

Si el emisor es tal que la onda está completamente en el plano vertical (E plano eléctrico), entonces tenemos la polarización vertical. Si la onda está en el plano horizontal (plano magnético B), tenemos la polarización horizontal. Existen otros tipos de polarización, como la polarización de la Cruz y la polarización circular (derecha e izquierda), que en realidad son combinaciones de polarización vertical y horizontal, y también las diferencias de fase.

El concepto de polarización es muy importante en las antenas, sobre todo porque cuando se transmite una señal en una polarización debe ser recibido en la misma polarización, de lo contrario tendremos una atenuación (pérdida), conocido como polarización cruzada.

Para entender mejor la polarización de las ondas, vamos a ver algunos ejemplos, en los que se destacan sólo el componente E - campo eléctrico. (Recuerde que a pesar de que siempre hay un campo magnético a 90 grados del campo eléctrico).

 

Y ver cómo se ve la onda (la E de componentes eléctricos) para la polarización de la Cruz - una combinación de polarizaciones vertical y horizontal, eléctricamente en fase.

 

Vamos a parar aquí, nuestro (?!?) habilidad artística nos limita! Sin embargo, una onda con polarización circular (E componente eléctrico) - una combinación de dos ondas polarizadas - uno vertical y uno horizontal, eléctricamente fuera de fase de 90 grados, pero con la misma magnitud, sería "más o menos", como nos acercamos hacia abajo . Sin duda, la ola real es lo de menos "inestable".

 

Como ejemplo de la antena con polarización circular tenemos antenas helicoidales o Yagi Cruz con polarización circular (a la izquierda oa la derecha), más conocido como Red Hot Chili Peppers (polarización circular derecha) y LHCP (Left Hand Circular polarización). Vamos a ver más de sus aplicaciones en el momento oportuno.

 

Antenas

Bien, después de una breve presentación de algunos conceptos básicos, vamos a hablar de antenas.

Por definición, una antena es un dispositivo diseñado para transmitir o recibir energía electromagnética, igualando estas fuentes de energía y el espacio. A menudo llamados también sistemas radiantes. Tenga en cuenta que el mismo dispositivo se puede utilizar para transmitir o recibir.

Vamos a empezar mirando a una representación simplificada de un sistema de transmisión y recepción.

 

La información original se cambia, por ejemplo, mediante algún tipo de modulación y tratamiento, y todavía transporta o guiados por un cable a la antena. La antena irradia esta información por el medio (aire) hasta llegar a la otra antena, que en este caso hará que recibe la señal, por lo que es todavía la forma en que el cable al dispositivo que hará demodulación tales (y otros tratamientos), recuperar la información original. Nota: A modo de ejemplo, no estamos considerando las pérdidas existentes.

Claro, pero ¿cómo funciona la antena? ¿Cómo se irradia la información?

Para entender esto, necesitamos una revisión atómica poco!

Cálmate, vamos a hablar acerca de los átomos: Los átomos son la menor parte posible de cualquier elemento químico. Todo lo que existe está compuesto de elementos.

En pocas palabras, la mayoría de ellos están formados por los átomos: electrones protones y neutrones. En el núcleo del átomo tienen los neutrones y protones. Los electrones mantenerse en movimiento alrededor de este núcleo, como los coches en una trayectoria como en una carrera loca.

 

Una atracción (positivo-negativo) es lo que hace posible que todos los elementos existentes.

 

Pero, ¿qué tiene esto que ver con la antena?

Las antenas se hacen generalmente con materiales metálicos (aluminio / bronce). Estos metales están formados por átomos. Cuando todos los átomos se unen - para formar el metal, entonces tenemos un conjunto de electrones libres.

Y cuando esta serie de electrones libres se somete a una tensión eléctrica (campo eléctrico), comienzan a moverse y vibrar.

Cuando los electrones vibran de un lado a otro de la antena, que generan una radiación electromagnética en forma de ondas de radio.

 

Pausa: Si Usted caughting hasta cómo la energía es radiada por la antena?

Bueno, entonces lo tienes todo. Porque ahora, todo lo contrario sucede.

Las ondas de radio electromagnéticas que salen de la antena transmisora ​​de viaje a través del medio, por ejemplo, aire, y llegar a la otra antena - recepción. El efecto del campo electromagnético de llegar a la otra antena es hacer que los electrones libres vibran en la misma - que ahora se genera una corriente eléctrica que corresponde a lo que fue enviado desde la antena transmisora.

 

Así que ahora podemos concluir: las antenas de transmisión de convertir la corriente eléctrica (electrones) en ondas electromagnéticas (fotones), y la recepción permiten refutar la - convertir las ondas electromagnéticas (fotones) en corriente eléctrica (electrones).

La información se conserva porque la antena actúa como un transductor se pongan en venta los conductores que generan estos campos. Por ejemplo, en la transmisión, el campo electromagnético corresponde a una tensión específica y corriente alterna. En la recepción, el voltaje de la referencia y se induce corriente alterna.

 

 

Una simple antena

Además, tenga en cuenta la representación de la forma más simple de la antena: una antena dipolo. Como su nombre lo indica, es una antena con dos polos.

Es un modelo de la antena fácil de hacer, y consta de dos trozos de cable de igual longitud, separadas entre sí por un aislador central y puede tener un aislante en cada extremo para conectar a un soporte.

En la figura siguiente es un ejemplo de una antena de dipolo (aisladores se muestra en rojo en la figura).

 

Vamos a utilizar este ejemplo para hablar de las antenas, pero ahora estamos básicamente con la pregunta simple, pero que mucha gente no puede explicar:

"¿Cómo puede haber una corriente que fluye en la antena, si ambas partes están abiertas? Esto va totalmente en contra de lo que aprendemos, donde han actuales, necesitamos un circuito cerrado, ¿no?"

Para responder a esta, de nuevo volver a los conceptos familiares de los circuitos eléctricos.

Usted debe recordar el concepto de capacitancia (C), que se define a través del uso de los condensadores. Y hay una especie de capacitancia inevitable que surge entre compontent siempre cerca uno del otro en el circuito - y con frecuencia no deseados: capacitancia parásita.

Sólo en nuestro caso, esta capacidad es lo que permite que la antena a la obra!

 

En alta frecuencia, la capacitancia parásita entre las dos ramas de la antena tiene una impedancia baja, y representa el camino de retorno de corriente.

En resumen: una antena sintonizada puede ser considerado como un circuito RLC - con una resistencia R, inductancia (L) y capacitancia (C)!

Empieza a quedar claro?

Nota: Puede que te preguntes: "¿Y en el caso de antenas con un solo brazo" No te preocupes, la antena de siempre buscar un plano de referencia para actuar como "tierra", como una barra de metal que viene.

 

Por lo que se demostró, podemos decir que cada antena requiere de dos partes para irradiar energía. Y que la energía es proporcional a la corriente del dipolo.

Bueno hasta ahora? Después de muchas pausas de más explicaciones, vamos a seguir hablando de otros conceptos.

 

Resonancia

Recordando lo que hemos visto hasta ahora, las ondas eléctricas en antenas suelen tener una longitud de onda fija.

También vimos que una antena puede ser considerado como un circuito RLC, donde se les da la definición de estas características por el entorno en el que las antenas son, y sus propiedades físico - sobre todo su tamaño.

Listo para un nuevo mandato? Así que aquí vamos: Resonancia!

En general, la resonancia es el fenómeno que se produce en una frecuencia particular, donde tenemos una transferencia máxima de energía posible.

En el caso de las antenas, por lo que a la resonancia, su tamaño (longitud física) debe ser un múltiplo de su longitud de onda. En este caso, vamos a tener una frecuencia principal, donde la antena proporciona la máxima cantidad posible de energía - resonante. Y cuanto mayor sea el tamaño (longitud) de los elementos de la antena, menor es la frecuencia de resonancia.

En términos más técnicos, tenemos la frecuencia de resonancia donde las reactancias inductiva y capacitiva se anulan entre sí - que tienen una impedancia puramente resistiva.

 

La mayoría de las antenas se utilizan en su frecuencia de resonancia. Esto es porque cuando nos alejamos de esta frecuencia de resonancia, los niveles de reactancias dar lugar a los parámetros que pueden poner en peligro la operación, por ejemplo los cables de acero, como se explica en otro tutorial. La impedancia de la antena deja de ser puramente resistiva, con una impedancia compleja - en el doble sentido de la palabra, que recibe su un comportamiento no deseado.

Es evidente que una antena no resonante también trabaja - transmitir y recibir. Pero necesita un transmisor más potente (ya que una parte más pequeña de la energía de entrada estará presente en la salida). Y por la misma razón, se necesita un receptor con una sensibilidad mucho más alta. Por lo tanto: la eficiencia del sistema será mucho más bajo!

 

De longitud de onda X Largo de la antena


Para terminar por hoy, usted debe recordar lo que nos enseñó a ser la resonancia del tamaño de la antena física debe ser múltiplo de su longitud de onda.

Vamos a tratar de comprender por qué exactamente este valor? Como siempre, vamos a recordar más conceptos ...

Recuerde que un circuito eléctrico - que también ha mencionado que una antena sintonizada en los actos como un circuito RLC - el voltaje (diferencia de potencial):

  • en un corto circuito es igual a cero;
  • en un circuito abierto es máxima.

Bueno, el extremo de la antena, tenemos un circuito abierto - por lo que el punto con el voltaje más alto.

Y teniendo en cuenta los dos extremos - uno con la máxima tensión positiva y otra con el máximo voltaje negativo - que tienen el punto central de tensión cero.

 

Esta distancia entre el final y el punto central es la distancia entre el punto de tensión máxima (círculo amarillo en la figura) y el punto cero de tensión (círculo verde en el gráfico) - y es una longitud de onda cuarta!

 

Propiedades y tipos de antenas

Después de nuestro breve resumen, se centró principalmente en el funcionamiento de las antenas, podemos proceder con varios otros conceptos, tipos de antenas, etc.

Algunos conceptos - por ejemplo Impedancia - también fueron mencionados, pero no fueron bien descritos.

Pero por hoy, nuestro tutorial está ya muy extendido demasiado, y es también muy difícil de absorber más conocimiento que lo expuesto aquí, a la vez. Así que vamos a tomar este suplemento, así como continuar con el tema de las antenas, para los tutoriales que viene. Aún queda mucho que decir, muchas preguntas para ser eliminado.

Esperemos que han logrado entender por lo menos algunos de los fundamentos de las antenas.

 

Ahora, ¿tienes un minuto?

Antes de terminar, y Si te gustó el artículo, o de otros artículos de telecomHall, nos gustaría hacer una sola solicitud, que está bien?

Con un simple gesto, puede ayudarnos a mejorar cada vez más, con lo que cada semana consejos, herramientas, tutoriales y más everiything que realmente vale la pena leer para las telecomunicaciones e IT.

Por lo tanto, le pedimos que nos ayude simplemente compartir con tus amigos. Para facilitar ello, sigue los enlaces que te permiten hacer esto de manera rápida y sencilla:

 

 

Estaremos muy contentos con su participación. Gracias, de verdad!

 

Conclusión

Hoy hemos tenido un primer acercamiento en la antena, un tema de innegable importancia, y un sistema esencial para el buen funcionamiento de cualquier red.

Como siempre de una manera más informal, tratamos de flujo de las explicaciones de una manera simplificada, como un asunto de curso es una base para otros estudios y el perfeccionamiento de las medidas necesarias.

Los nuevos tutoriales sobre el tema se publicará a su debido tiempo, siempre con un enfoque cada vez más profunda.