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Antenas-1 Objetivos: -Estudio de las características de las antenas (rendimiento, ganancia, anchura de haz). -Calculo de la intensidad del campo eléctrico en un punto remoto de la antena transmisora. - Calculo de la potencia recibida por una antena receptora lejos de la antena transmisora. 1 Concepto de las antenas Ondas E.M. Antena Transmisora Tx. Señal Antena Receptora Rx. Señal Ondas E.M. 2 Antenas Características del elemento radiante 3 4 5 6 7 Propiedades generales de los campos electromagnétos en el espacio libre 1- Impedancia característica del medio Zo Z o 120 377 2- Velocidad de la onda electromagnética vp vp o 4 .10 1 o o 7 Vp 3.108 1 o 4 .9.10 9 m/seg. 8 Ganancia de una antena Ref p1 p2 Antena bajo estudio Antena receptora Gant Gref p2 10 log 10 p1 9 Diagramas de radiación de una antena Diagrama horizontal, θ = π/2 p( / 2, ) 10 log 10 p max Z θ Y φ X Diagrama vertical, φ = π/2 p( ,0) 10 log 10 p max 10 Sistemas de medidas de las antenas 11 Campo exterior (Outdoor) 12 Campo interior (Indoor) 13 Campo compacto interior (Indoor) 14 Campo interior de medidas del campo cercano 15 16 17 18 Anchura de haz El diagrama representa el lóbulo principal y dos lóbulos secundarios 19 Anchura de haz El diagrama representa el lóbulo principal y cuatro lóbulos secundarios 20 Diagrama de radiación de una antena isótropa 21 Diagrama de radiación de una antena de GSM 22 Control de Lóbulos Secundarios 23 Distancias de medidas Para un error de 1 dB SLL (dB) d -20 2,0 D2/ -30 3,5 D2/ -40 6,0 D2/ -50 8,5 D2/ -60 12 D2/ 24 Dipolo Rr 73 Dipolo /2 25 Dipolos colineales La impedancia efectiva de los dos dipolos es Ze = Z ant-Zm 26 Dipolos enfrentados 27 Array de 4 dipolos Antena bi-cónica 28 Rr 36.6 Monopolo /4 Antenas Discone 29 Rr 50 Ω Monoplo simple 30 Antena discone D L (m) = 300/FL (MHz) D = 0,175 L = 0,250 30º 31 propagación en el espacio libre Transmisor Receptor Exponente de propagación = 2 Requisitos para la propagación en el espacio libre para enlaces terrestres 1- Corta distancia entre el transmisor y el receptor (menor que 30 km). 2- Antenas con una altura mayor que 100m para enlaces terrestres. 32 Campo eléctrico en condiciones de espacio libre-1 Antena isótropa e(mV / m) 173,2 p( KW ) d (km) e(mV / m) 173,2 p( KW ) g ant e(mV / m) 173,2 pire ( KW ) d (km) d (km) Otras antenas e = Campo eléctrico p = potencia transmitida d = distancia entre el transmisor y el receptor gant = ganancia de la antena transmisora pire = potencia isótropa radiada equivalente (W) o (mW) PIRE = Potencia Isótropa Radiada Equivalente (dBW) o (dBm) 33 Campo eléctrico en condiciones de espacio libre-2 e(mV / m) 173,2 p( KW ). 3 / 2 d (km) Dipolo elemental p( KW ) e(mV / m) 212,13 d (km) Dipolo en /2 p( KW ) 1,64 e(mV / m) 173,2 d (km) e(mV / m) 222 p( KW ) d (km) 34 Campo eléctrico en condiciones de espacio libre-3 Monopolo en /4 e(mV / m) 314 e(mV / m) 300 Monopolo corto p( KW ) d (km) p( KW ) d (km) Otras antenas con potencia pra emv / m 173,2 1,64 pra KW pire KW 173,2 222 d km d km pra = potencia radiada aparente (W) o (mW) pra KW d km pra p g d p 1,64 PRA = Potencia Radiada Aparente (dBW) o (dBmW = dBm) pire 1,64 pra 35 Potencia recibida pt g t p r seq seq 2 4 d (m) es la densidad del flujo de potencia recibida seq es la superficie equivalente de la antena receptora 2 e pr s eq 120 e pr gr 120 4 2 2 SNR(dB) Prx dBm N dBm SNR(dB) Prx dBW N dBW 36 Taper en Antenas 37