1. Tema: radiación electromagnética
Curso:5º4º
Integrantes: Álvarez francisco
Quiroga franco

2.  La radiación electromagnética es un tipo de campo
 variable, es decir, una combinación de campo eléctrico
y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del
espacio transportando energía de un lugar a otro.1
 La radiación electromagnética puede manifestarse de
diversas maneras como calor radiado, luz visible, rayos
X o rayos gamma. A diferencia de otros tipos de onda, como
el sonido, que necesitan un medio material para propagarse,
la radiación electromagnética se puede propagar en el vacío.
En el siglo XIX se pensaba que existía una sustancia
indetectable, llamada éter, que ocupaba el vacío y servía de
medio de propagación de las ondas electromagnéticas. El
estudio teórico de la radiación electromagnética se
denomina electrodinámica y es un sub campo
del electromagnetismo

3.  Es la representación gráfica de las características de
radiación de una antena, en función de la dirección
(coordenadas en azimut y elevación). Lo más habitual es
representar la densidad de potencia radiada, aunque también
se pueden encontrar diagramas de polarización o de fase.
Atendiendo al diagrama de radiación, podemos hacer una
clasificación general de los tipos de antena y podemos definir
la directividad de la antena (antena isotrópica, antena
directiva, antena bidireccional, antena omnidireccional,…).
 Dentro de los diagramas de radiación podemos definir
diagrama copolar aquel que representa la radiación de la
antena con la polaridad deseada y contra polar al diagrama
de radiación con polaridad contraria a la que ya tiene.

4.  Los parámetros más importantes del diagrama de radiación son:
 Dirección de apuntamiento: Es la de máxima radiación. Directividad
y Ganancia.
 Lóbulo principal: Es el margen angular en torno a la dirección de
máxima radiación.
 Lóbulos secundarios: Son el resto de máximos relativos, de valor
inferior al principal.
 Ancho de haz: Es el margen angular de direcciones en las que el
diagrama de radiación de un haz toma un valor de 3dB por debajo
del máximo. Es decir, la dirección en la que la potencia radiada se
reduce a la mitad.
 Relación de lóbulo principal a secundario (SLL): Es el cociente en
dB entre el valor máximo del lóbulo principal y el valor máximo del
lóbulo secundario.
 Relación delante-atrás (FBR): Es el cociente en dB entre el valor de
máxima radiación y el de la misma dirección y sentido opuesto.

5.  Cuando se le suministra potencia a una antena, parte de ella se
irradia y otra parte se convierte en calor disipándose. Cuando se
habla de resistencia de radiación, se hace teniendo en cuenta que
no se puede medir de forma directa.
 Si se reemplaza la antena por la resistencia de radiación, esta, haría
su trabajo, es decir, disiparía la misma cantidad de potencia que la
irradiaría la antena. La resistencia de radiación es igual a la relación
de la potencia radiada por la antena dividida por el cuadrado de la
corriente en su punto de alimentación.
 En donde:
 Rr = Resistencia de radiación (Ohms)P = Potencia radiada por la
antena (Watts)i = Corriente de la antena en el punto de alimentación
(Amperes)Se podría obtener la eficiencia de una antena, dada que
es la relación de la potencia radiada y la potencia disipada.

6. La Directividad (D) de una antena se
define como la relación entre la intensidad
de radiación de una antena en la dirección
del máximo y la intensidad de radiación de
una antena isotrópica que radia con la
misma potencia total:
La Directividad no tiene unidades y se
suele expresar en unidades logarítmicas
(dBi) como:

7.  Se define como la ganancia de potencia en la
dirección de máxima radiación. La Ganancia (G)
se produce por el efecto de la directividad al
concentrarse la potencia en las zonas indicadas
en el diagrama de radiación.


La unidad de Ganancia (G) de una antena es el
dBd o dBi, dependiendo si esta se define respecto
a un dipolo de media onda o a la isotrópica

8. Los parámetros de las antenas
(directividad, ancho de haz, impedancia,
resistencia de radiación, etc. ) son
idénticos en transmisión y recepción.

Para poder demostrarlo vamos a utilizar el
teorema de reciprocidad. Consideremos
dos conjuntos de fuentes eléctricas a y b
que crean dos conjuntos de campos
eléctricos y magnéticos

9.  a frecuencia es la misma y el medio es lineal
e isótropo.

 El teorema de reciprocidad, que se puede
demostrar a partir de las ecuaciones de
Maxwell, indica que la reacción de los
campos de las fuentes b con las corrientes a
es el mismo que la reacción de los campos
de las corrientes a con las corrientes b, es
decir


10.  Para demostrar esta relación se puede partir de la divergencia los productos de los campos
de las fuentes a y b.


 Simplificando los términos idénticos, resulta


 Se han tenido en cuenta las ecuaciones de Maxwell


 Integrando en volumen y aplicando el teorema de la divergencia, resulta





 Si la superficie que encierra a las fuentes se toma muy lejos de las mismas, en campo
lejano, los campos radiados no tendrán componente radial, y los productos vectoriales
correspondientes a la integral de superficie son


11.  Un parámetro útil calcular el recibir el poder de una antena es el área
efectiva o la abertura efectiva. Supongamos que una onda plana con la
misma polarización que la antena receptora es incidente sobre la antena.
Más suponemos que la onda viaja hacia la antena en la dirección de la
antena de máxima radiación (la dirección de que la mayoría de la energía
se recibiría).Entonces el apertura efectiva parámetro describe cuánta
energía se captura de una onda plana dado. QueW se la densidad de
potencia de la onda plana (en W m ^ / 2). Si P representa la potencia en los
terminales de antenas disponibles para el receptor de la antena, entonces:
 Por lo tanto, el área efectiva simplemente representa cuánta energía se
captura de la onda plana y entregado por el antena. Esta área de factores
en las pérdidas intrínsecas a la antena (pérdidas óhmicas, las pérdidas
dieléctricas, etc.) Este parámetro se puede determinar mediante la medición
de antenas real.
 Una relación general para la apertura efectiva en términos de la ganancia
máxima ( G ) de cualquier antena está dada por:
 Apertura efectiva será un concepto útil para el cálculo de la potencia
recibida de una onda plana. Para ver esto en acción, vaya a la sección
siguiente en la fórmula de transmisión de Friis.

12.  Un parámetro útil calcular el recibir el poder de una antena es el área
efectiva o la abertura efectiva. Supongamos que una onda plana con la
misma polarización que la antena receptora es incidente sobre la antena.
Más suponemos que la onda viaja hacia la antena en la dirección de la
antena de máxima radiación (la dirección de que la mayoría de la energía
se recibiría).Entonces el apertura efectiva parámetro describe cuánta
energía se captura de una onda plana dado. QueW se la densidad de
potencia de la onda plana (en W m ^ / 2). Si P representa la potencia en los
terminales de antenas disponibles para el receptor de la antena, entonces:
 Por lo tanto, el área efectiva simplemente representa cuánta energía se
captura de la onda plana y entregado por el antena. Esta área de factores
en las pérdidas intrínsecas a la antena (pérdidas óhmicas, las pérdidas
dieléctricas, etc.) Este parámetro se puede determinar mediante la medición
de antenas real.
 Una relación general para la apertura efectiva en términos de la ganancia
máxima ( G ) de cualquier antena está dada por:
 Apertura efectiva será un concepto útil para el cálculo de la potencia
recibida de una onda plana. Para ver esto en acción, vaya a la sección
siguiente en la fórmula de transmisión de Friis.

13.  Ganancia:
La ganancia de una antena es la relación entre la potencia que entra
en una antena y la potencia que sale de esta. Esta ganancia es
comúnmente referida en dBi's, y se refiere a la comparación de
cuanta energía sale de la antena en cuestión, comparada con la que
saldría de una antena isotrópica. Una antena isotrópica es aquella
que cuenta con un patrón de radiación esférico perfecto y una
ganancia lineal unitaria.
 Directividad:
La directividad de la antena es una medida de la concentración de la
potencia radiada en una dirección particular. Se puede entender
también como la habilidad de la antena para direccionar la energía
radiada en una dirección especifica. Es usualmente una relación de
intensidad de radiación en una dirección particular en comparación a
la intensidad promedio isotrópica.

14.  Polarización:
Es la orientación de las ondas electromagnéticas al salir de la
antena. Hay dos tipos básicos de polarización que aplican a las
antenas, como son: Lineal (incluye vertical, horizontal y oblicua) y
circular (que incluye circular derecha, circular izquierda, elíptica
derecha, y elíptica izquierda). No olvide que tomar en cuenta la
polaridad de la antena es muy importante si se quiere obtener el
máximo rendimiento de esta. La antena transmisora debe de tener
la misma polaridad de la antena receptora para máximo rendimiento.
 Tipos de antenas
Hay varios tipos de antenas. Los más relevantes para aplicaciones
en bandas libres son:
 Antenas Dipolo
 Antenas Dipolo multi-elemento
 Antenas Yagi
 Antenas Panel Plano (Flat Panel)
 Antenas parabólicas (plato parabólico)

15.  Antenas Dipolo:
Todas las antenas de dipolo tienen un patrón de radiación generalizado. Primero el patrón de elevación
muestra que una antena de dipolo es mejor utilizada para transmitir y recibir desde el lado amplio de la
antena. Es sensible a cualquier movimiento fuera de la posición perfectamente vertical. Se puede mover
alrededor de 45 grados de la verticalidad antes que el desempeño de la antena se degrade más de la
mitad. Otras antenas de dipolo pueden tener diferentes cantidades de variación vertical antes que sea
notable la degradación.
Un ejemplo de patrón de elevación puede verse en la figura 1a. A partir del patrón de azimut se ve que
las antenas operan igualmente bien en 360 grados alrededor de la antena. Físicamente las antenas
dipolo son cilíndricas por naturaleza, y pueden ser ahusadas o con formas especificas en el exterior para
cumplir con especificaciones de medidas. Estas antenas son usualmente alimentadas a través de una
entrada en la parte inferior, pero también pueden tener el conector en el centro de la misma.
 Antenas Dipolo Multi-Elemento:
Las antenas multi-elemento tipo dipolo cuentan con algunas de las características generales del dipolo
simple. Cuentan con un patrón de elevación y azimut similar al de la antena dipolo simple. La diferencia
más clara entre ambas es la direccionalidad de la antena en el plano de elevación, y el incremento en
ganancia debido a la utilización de múltiples elementos. Con el uso de múltiples elementos en la
construcción de la antena, esta puede ser configurada para diferentes ganancias, lo cual permite diseños
con características físicas similares. Tal como se puede ver en el patrón de elevación de la fig. 2,
múltiples antenas de dipolo son muy direccionales en el plano vertical. Debido a que la antena de dipolo
radia igualmente bien en todas las direcciones del plano horizontal, es capaz de operar igualmente bien
en configuración horizontal.

16.  Antenas Yagi:
Estas se componen de un arreglo de elementos independientes de antena, donde solo uno
de ellos transmite las ondas de radio. El número de elementos (específicamente, el número
de elementos directores) determina la ganancia y directividad. Las antenas Yagi no son tan
direccionales como las antenas parabólicas, pero son más directivas que las antenas
panel.
 Antena Yagi
 Figura 3. Construcción de una antena Yagi
 Patrón de Elevación Yagi
Figura 4. Patrón de Radiación en Elevación Yagi
 Antenas Panel Plano (Flat Panel):
Las antenas de panel plano como su nombre lo dice son un panel con forma cuadrada o
rectangular. y están configuradas en un formato tipo patch. Las antenas tipo Flat Panel son
muy direccionales ya que la mayoría de su potencia radiada es una sola dirección ya sea
en el plano horizontal o vertical. En el patrón de elevación (Fig. 4) y en el patrón de azimut
(Fig. 5) se puede ver la directividad de la antena Flat Panel. Las antenas Flat Panel pueden
ser fabricadas en diferentes valores de ganancia de acuerdo a su construcción. Esto puede
proveer excelente directividad y considerable ganancia.

17.  Antenas Parabólicas:
Las antenas parabólicas usan características físicas así como antenas de elementos
múltiples para alcanzar muy alta ganancia y direccionalidad. Estas antenas usan un plato
reflector con la forma de una parábola para enfocar las ondas de radio recibidas por la
antena a un punto focal. La parábola también funciona para capturar la energía radiada por
la antena y enfocarla en un haz estrecho al transmitir. Como puede verse en la Figura 5, la
antena parabólica es muy direccional. Al concentrar toda la potencia que llega a la antena y
enfocarla en una sola dirección, este tipo de antena es capaz de proveer muy alta
ganancia.
 Patrón de Elevación Parabólica
Figura 7, Patrón de Elevación de Plato Parabólico
 Antena de Ranura:
Las antenas de ranura cuentan con características de radiación muy similares a las de los
dipolos, tales como los patrones de elevación y azimut, pero su construcción consiste solo
de una ranura estrecha en un plano. Así como las antenas microstrip mencionadas abajo,
las antenas de ranura proveen poca ganancia, y no cuentan con alta direccionabilidad,
como evidencian su patrones de radiación y su similiridad al de los dipolos. Su más
atractiva característica es la facilidad de construcción e integración en diseños existentes,
así como su bajo costo. Estos factores compensan por su desempeño poco oficié

18.  Antenas Microstrip:
Estas antenas pueden ser hechas para emular cualquiera de los diferentes tipos de antenas antes
mencionados. Las antenas microstrip ofrecen varios detalles que deben de ser considerados. Debido a
que son manufacturadas con pistas en circuito impreso, pueden ser muy pequeñas y livianas. Esto tiene
como costo no poder manejar mucha potencia como es el caso de otras antenas, además están hechas
para rangos de frecuencia muy específicos. En muchos casos, esta limitación de frecuencia de operación
puede ser benéfico para el desempeño del radio. Debido a sus características las antenas microstrip no
son muy adecuadas para equipos de comunicación de banda amplia.
 Conclusión:
De esta introducción básica a las antenas, podemos obtener una comprensión simple de los tipos de
antenas y aplicaciones de estas. Por ejemplo, las antenas dipolo aún cuando no proveen mucha
ganancia ofrecen la mejor flexibilidad en cuanto a orientación de la antena. Las antenas flat panel
ofrecen mayor direccionabilidad y son buena opción para instalaciones fijas. La antena parabólica con su
alta ganancia y gran direccionabilidad son muy buenas para proveer enlaces punto a punto en largas
distancias, con antenas instaladas permanentemente. Finalmente las antenas de ranura y las de
microstrip son correctas para aplicaciones de desempeño moderado que necesitan integrar la antena
dentro del radio y aplicaciones OEM. Adicionalmente es posible usar diferentes tipos de antena en el
mismo sistema. Por ejemplo, se puede montar una antena flat panel en una pared cerca de un Access
point. Cuando una pieza de equipo con antena dipolo cerca del Access point, el sistema podría actualizar
estadísticas inmediatamente en el equipo.
Para ayudar en la elección de la antena correcta para su aplicación, la tabla 1 se provee como un medio
de comparación entre los diferentes tipos: