Antenas de banda ancha fi
Transcript of Antenas de banda ancha fi
Parámetros geométricos
• Diámetro• Separación entre dos
vueltas o paso de hélice• Número de vueltas• Diámetro del hilo• Sentido del bobinado
(derecha o izquierda)• Longitud de la antena
Modo normal
• En este modo la máxima radiación se da en forma perpendicular a la hélice
• Debe cumplirse que el diámetro de la antena es mucho menor a la longitud de onda, lo que significa que la antena es eléctricamente pequeña, lo que lleva a una eficiencia baja
Modo normal
• El campo radiado es la suma del campo de un dipolo eléctricamente pequeño y de antena de cuadro pequeña
• Se forma por dos componentes lineales desfasados 90º , lo que se conoce como polarización elíptica
Modo normal
• La polarización de la antena se torna circular siempre y cuando el ángulo de inclinación cumpla con
Modo axial
• Se da bajo las condiciones
• Bajo estas condiciones la antena es un arreglo de N elementos o de N vueltas como de tipo End fire, bajo condiciones de máxima directividad
• La alimentación de dichos elementos se hace con la misma amplitud y con fase progresiva
Modo axial
• El ancho de banda máximo que se puede conseguir en este modo de radiación es de 50%
• En este modo de radiación el grosor del hilo de la antena no afecta la respuesta de la antena
Modo axial
• En este modo la hélice no tiene alimentación circular y depende del número de vueltas N
• La impedancia se mantiene constante dada por:
Modo axial
• Se utliza un primer tramo para tener 50 ohmios a la entrada
• La longitud del plano de tierra debe ser mayor a 3/4 de la longitud de onda
YAGI-UDA
Separación optima en 0,25λ
Los directores tienen impedancia capacitiva
Los reflectores tienen impedancia Inductiva
Longitud critica menos de λ / 2
1. la disposición de reflector-alimentador2. el alimentador3. las filas de los directores
YAGI-UDA
Características de la YAGI-UDA
1 Distancia entre el reflector y el tamaño Tienen efectos insignificantes en la Ganancia delantera2 Distancia entre el reflector y el tamaño Tienen efectos grandes en la ganancia Trasera
La teoría se basa en la ecuación integral de Pocklington para el campo total generadopor una fuente de corriente eléctrica radiante en un ilimitado espacio libre:
YAGI-UDA
Cuando
Dado
Reducido
YAGI-UDA
A continuación se concentrará en la integración del primer término de. Integrar el primer término de por partes donde
Reducido
Dado que se requiere que la corriente en los extremos de cada cable se desvanecen[i.e., Iz(z = +l/2) = Iz(z = −l/2) = 0], (10-47)
YAGI-UDA
Integrando con
YAGI-UDA
Para alambres de pequeño diámetro de la corriente en cada elemento se puede aproximarpor una serie finita de par-ordenado incluso modos. Así, la corriente en el elemento
número n puede ser escrito como un desarrollo en serie de Fourier de la forma
Donde Inm representa el coeficiente complejo actual del modo de m y n un elemento ln representa la longitud correspondiente del elemento n. Tomando las derivadas primera y segunda de (10-53) y la sustitución de ellos, junto con (10-53), en (10 a 52) se reduce
YAGI-UDA
El campo lejano de zona eléctrica generada por los modos M del elemento n-ésimo paralelo orientado hacia el eje z está dada por:
El campo total se obtiene sumando las contribuciones de cada uno de los N elementos, y puede ser escrito como
Puesto que el coseno es una función par, también se puede expresar como
Usando la identidad trigonométrica
Donde
ANTENAS BICÓNICAS
• Como una extensión de los brazos del dipolo, se entronca la línea bicónica Se forma por dos brazos en gorma de cono de longitud finita• Actúa como una línea de transmisión de longitud infinita, de impedancia característica Zk que adapta la impedancia de entrada a Zi al medio en el que se propagan las ondas esféricas.• Se utiliza en su versión de dos brazos, o como un monopolo sobre plano de masa. En este ultimo caso la impedancia de entrada es la mitad que la del bipolo bicónico.• Para diseños en los que se pretende conseguir una impedancia de entrada próxima a 50 homs, el ángulo del cónico debe situarse en torno a los 60°
ANTENA BICÓNICA INFINITA
Por la componente de r
En la región entre los conos J=0 ; H= por la ley de Ampere
Con el componente en θ
ya que la estructura actúa como una guía de ondas esféricas podemos escribir
Se obtiene
Se puede simplificar con
𝐸θ=η𝐻ϕSe verifica con la afirmaciónde que la onda es TEM
El patrón de radiación es
El limite de conducción del conductor esta dado por
𝐽 𝑠=𝐻ϕ
Con la integral:
CALCULO DE IMPEDANCIA DE ENTRADA
Formula de transferencia:
Calculo de impedancia característica del medio:
Aproximando a s/2
Expresando la corriente de trasmisión como:
Corriente de la antena
Tenemos el radio equivalente expresado en:
Expresamos la corriente de entrada:
Teniendo:
Para la longitud de
Formula para el dipolo ordinario
En base a obtenemos la potencia:
Sustituimos =
El voltaje en el conductor se puede expresar como:
Antena bow tie
• En realidad dos conos de longitud finita, se producen reflexiones en los bordes de dichos conos, lo cual altera la impedancia de la antena.
• En este caso la antena se comporta como un transformador de impedancia, que presenta una impedancia de carga ZL