4.3: Componentes y definiciones de antena

Las antenas utilizadas para la comunicación por radiofrecuencia están hechas de elementos de cable conductor. Estos elementos pueden clasificarse como impulsados o parasitarios [50]. Todas las antenas tienen al menos un elemento accionado. En una antena transmisora, se suministra energía al elemento accionado. La corriente que fluye a través de la antena induce un campo electromagnético alrededor de la antena. En una antena receptora, el elemento accionado está conectado a la circuitería de recepción. Algunas antenas también tienen elementos parásitos. Estos elementos afectan el patrón de radiación de la antena, pero no están conectados a la fuente de alimentación ni a la circuitería receptora [50]. El campo eléctrico dentro de un conductor perfecto es cero, por lo que poner un buen conductor cerca de una antena influye en el patrón de radiación de la antena. Se pueden incluir elementos parásitos en la antena para enfocar el campo electromagnético en una dirección particular, alterar el ancho de banda de la antena, o por otras razones. Las antenas a menudo se montan en una barra de metal para soporte mecánico, y esta varilla se llama pluma.

Las antenas se pueden usar individualmente o como parte de una matriz. Las matrices también pueden ser impulsadas o parasitarias. En una matriz accionada, todos los elementos están conectados a la fuente de alimentación o a la circuitería receptora [50]. En una matriz parasitaria, uno o más de los elementos son parásitos y no están conectados [50]. Las matrices también se clasifican en función de la dirección de la radiación en comparación con el eje de la matriz. En una matriz de costado ancho, la radiación es principalmente perpendicular al eje de la matriz, mientras que en una matriz de fuego final, la radiación es principalmente a lo largo de la dirección del eje de la matriz [50].

Una línea de transmisión es un par de conductores que se utilizan para transmitir una señal y que es muy larga en comparación con la longitud de onda de la señal que se envía. Tanto los ingenieros de comunicaciones como los ingenieros de sistemas de energía utilizan el término línea de transmisión, pero hacen suposiciones diferentes. Para un ingeniero de comunicaciones, se trata de un par largo de conductores sobre los cuales se envía una señal. Para un ingeniero de sistemas de energía, es un cable que forma parte de la red eléctrica. En este texto se utilizará la definición de comunicaciones. Los conductores de una línea de transmisión pueden ser un par de cables paralelos, pueden ser una guía de ondas formada por un par de placas paralelas, pueden ser un cable coaxial, o pueden tener otra geometría. El cable coaxial está formado por un alambre y un tubo cilíndrico separados por un aislante, ambos con el mismo eje, por lo que son coaxiales. Por ejemplo, un cable coaxial que conecta un transmisor que opera a una frecuencia de\(f = 88 \text{ MHz}\) en el primer piso de un edificio y una antena en la parte superior del décimo piso del edificio es una línea de transmisión porque la longitud del cable es larga en comparación con la longitud de onda de\(\lambda = 3.4 m\). Como otro ejemplo, un par de cables que conectan un circuito de transmisión que opera\(f = 4 \text{ GHz}\) en un extremo de una placa de circuito impreso y una antena en el otro extremo a 25 cm de distancia también es una línea de transmisión porque la longitud de los cables es larga en comparación con la longitud de onda de\(\lambda = 7.5 cm\).

Algunas antenas tienen balun. Balun es una contracción para balanceado/ desequilibrado. Se utiliza entre cargas balanceadas y líneas de transmisión desequilibradas [15, p. 406] [50]. Una línea de transmisión típica, compuesta por un cable coaxial, se construye a partir de un conductor interno y un conductor externo. Estos conductores tienen diferentes radios, por lo que tienen diferentes impedancias. La línea de transmisión se denomina desequilibrada debido a esta diferencia de impedancia. Supongamos que esta línea de transmisión está conectada a una antena dipolo formada por dos conductores simétricos. La impedancia de los dos brazos del dipolo son iguales, por lo que decimos que es una carga equilibrada. Un balun se puede utilizar en este tipo de situaciones cuando una antena balanceada está conectada a una línea de transmisión desequilibrada. Al elegir correctamente la impedancia de un balun, se pueden reducir las reflexiones en la interfaz entre la antena y la línea de transmisión para que más energía llegue a o desde la antena y quede menos almacenada en la línea de transmisión.