Antenas

Una antena es un dispositivo normalmente conductor met谩lico, ya que existen antenas de agua salada, dise帽ado con el objetivo de emitir y/o recibir ondas electromagn茅ticas hacia el espacio libre. Una antena transmisora transforma energ铆a el茅ctrica en ondas electromagn茅ticas, y una receptora realiza la funci贸n inversa.
Existe una gran diversidad de tipos de antenas. En unos casos deben expandir en lo posible la potencia radiada, es decir, no deben ser directivas (ejemplo: una emisora de radio comercial o una estaci贸n base de tel茅fonos m贸viles), otras veces deben serlo para canalizar la potencia en una direcci贸n y no interferir a otros servicios (antenas entre estaciones de radioenlaces).
Las caracter铆sticas de las antenas dependen de la relaci贸n entre sus dimensiones y la longitud de onda de la se帽al de radiofrecuencia transmitida o recibida. Si las dimensiones de la antena son mucho m谩s peque帽as que la longitud de onda las antenas se denominan elementales, si tienen dimensiones del orden de media longitud de onda se llaman resonantes, y si su tama帽o es mucho mayor que la longitud de onda son directivas.
Par谩metros de una antena

Las antenas se caracterizan por una serie de par谩metros, estando los m谩s habituales descritos a continuaci贸n:
Diagrama de radiaci贸n

Es la representaci贸n gr谩fica de las caracter铆sticas de radiaci贸n de una antena, en funci贸n de la direcci贸n (coordenadas en azimut y elevaci贸n), lo m谩s habitual es representar la densidad de potencia radiada, aunque tambi茅n se pueden encontrar diagramas de polarizaci贸n o de fase.
Atendiendo al diagrama de radiaci贸n, podemos hacer una clasificaci贸n general de los tipos de antena y podemos definir la directividad de la antena (antena isotr贸pica, antena directiva, antena bidireccional, antena omnidireccional,鈥).
Dentro de los diagramas de radiaci贸n podemos definir diagrama copolar aquel que representa la radiaci贸n de la antena con la polaridad deseada y contrapolar al diagrama de radiaci贸n con polaridad contraria a la que ya tiene.
Diagrama de radiaci贸n

Los par谩metros m谩s importantes del diagrama de radiaci贸n son:
鈥 Direcci贸n de apuntamiento: Es la de m谩xima radiaci贸n. Directividad y Ganancia.
鈥 L贸bulo principal: Es el margen angular en torno a la direcci贸n de m谩xima radiaci贸n.
鈥 L贸bulos secundarios: Son el resto de m谩ximos relativos, de valor inferior al principal.
鈥 Ancho de haz: Es el margen angular de direcciones en las que el diagrama de radiaci贸n de un haz toma un valor de 3dB por debajo del m谩ximo. Es decir, la direcci贸n en la que la potencia radiada se reduce a la mitad.
鈥 Relaci贸n de l贸bulo principal a secundario (SLL): Es el cociente en dB entre el valor m谩ximo del l贸bulo principal y el valor m谩ximo del l贸bulo secundario.
鈥 Relaci贸n delante-atr谩s (FBR): Es el cociente en dB entre el valor de m谩xima radiaci贸n y el de la misma direcci贸n y sentido opuesto.
Ancho de banda

Es el margen de frecuencias en el cual los par谩metros de la antena cumplen unas determinadas caracter铆sticas. Se puede definir un ancho de banda de impedancia, de polarizaci贸n, de ganancia o de otros par谩metros.
El ancho de banda est谩 determinado por las frecuencias superior e inferior fuera de las cuales el nivel de energ铆a en la antena decrece a m谩s de 3dB.
Directividad

La Directividad (D) de una antena se define como la relaci贸n entre la intensidad de radiaci贸n de una antena en la direcci贸n del m谩ximo y la intensidad de radiaci贸n de una antena isotr贸pica que radia con la misma potencia total:
La Directividad no tiene unidades y se suele expresar en unidades logar铆tmicas (dBi) como:
Ganancia

Se define como la ganancia de potencia en la direcci贸n de m谩xima radiaci贸n. La Ganancia (G) se produce por el efecto de la directividad al concentrarse la potencia en las zonas indicadas en el diagrama de radiaci贸n.
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 isotr贸pica.
Eficiencia

Relaci贸n entre la potencia radiada y la potencia entregada a la antena.
Tambi茅n se puede definir como la relaci贸n entre ganancia y directividad.
El par谩metro e (eficiencia) es adimensional.
Impedancia de entrada

Es la impedancia de la antena en sus terminales. Es la relaci贸n entre la tensi贸n y la corriente de entrada.
La impedancia es un n煤mero complejo. La parte real de la impedancia se denomina Resistencia de Antena y la parte imaginaria es la Reactancia. La resistencia de antena es la suma de la resistencia de radiaci贸n y la resistencia de p茅rdidas. Las antenas se denominan resonantes cuando se anula su reactancia de entrada.
Apertura de haz

Es un par谩metro de radiaci贸n, ligado al diagrama de radiaci贸n. Se puede definir el ancho de haz a -3dB, que es el intervalo angular en el que la densidad de potencia radiada es igual a la mitad de la potencia m谩xima (en la direcci贸n principal de radiaci贸n). Tambi茅n se puede definir el ancho de haz entre ceros, que es el intervalo angular del haz principal del diagrama de radiaci贸n, entre los dos ceros adyacentes al m谩ximo.
Polarizaci贸n

Art铆culo principal: Polarizaci贸n electromagn茅tica
Las antenas crean campos electromagn茅ticos radiados. Se define la polarizaci贸n electromagn茅tica en una determinada direcci贸n, como la figura geom茅trica que traza el extremo del vector campo el茅ctrico a una cierta distancia de la antena, al variar el tiempo. La polarizaci贸n puede ser lineal, circular y el铆ptica. La polarizaci贸n lineal puede tomar distintas orientaciones (horizontal, vertical, +45潞, -45潞). Las polarizaciones circular o el铆ptica pueden ser a derechas o izquierdas (dextr贸giras o lev贸giras), seg煤n el sentido de giro del campo (observado alej谩ndose desde la antena).
En el marco de antenas se define un coeficiente de desacoplo por polarizaci贸n. Este mide la cantidad de potencia que es capaz de recibir una antena polarizada de una forma con una longitud efectiva de un campo el茅ctrico incidente con una determinada polarizaci贸n . De este modo, el coeficiente de desacoplo por polarizaci贸n se define como:
De esta manera, obtenemos la fracci贸n de potencia que finalmente la antena es capaz de recibir, multiplicando la potencia incidente en la antena por este coeficiente definido anteriormente, de la forma:
Se llama diagrama copolar al diagrama de radiaci贸n con la polarizaci贸n deseada y diagrama contrapolar (crosspolar, en ingl茅s) al diagrama de radiaci贸n con la polarizaci贸n contraria.
En antenas profesionales de comunicaciones por sat茅lite, es habitual que una misma antena trabaje con ambas polarizaciones ortogonales a la vez, de modo que se duplique el ancho de banda disponible para la se帽al en el enlace. Para ello, se coloca junto al alimentador un transductor ortomodo, que dispone de un puerto de guiaondas circular conectado a la bocina y dos puertos de guiaondas rectangulares ortogonales, cada uno de los cuales trabaja en una polarizaci贸n distinta. Si, en cada uno de estos puertos, se coloca un diplexor, que separe las bandas de frecuencia de emisi贸n y recepci贸n, se tratar谩 de un alimentador de cuatro puertos con el que una misma antena ser谩 capaz de emitir y recibir en ambas polarizaciones simult谩neamente. En otras ocasiones, estas antenas disponen de solo dos puertos, uno para emitir en una polarizaci贸n y el otro para recibir en la polarizaci贸n opuesta.
Relaci贸n Delante/Atr谩s

Este par谩metro se define como la relaci贸n existente entre la m谩xima potencia radiada en una direcci贸n geom茅trica y la potencia radiada en el sentido opuesto.
Cuando esta relaci贸n es reflejada en un gr谩fico con escala en dB, el ratio F/B (Front/Back) es la diferencia en dB entre el nivel de la m谩xima radiaci贸n y el nivel de radiaci贸n a 180 grados. Este par谩metro es especialmente 煤til cuando la interferencia hacia atr谩s es cr铆tica en la elecci贸n de la antena que vamos a utilizar.
Esta relaci贸n, adem谩s lo podemos ver desde otro punto de vista, indicando lo buena que es la antena en el rechazo de las se帽ales provenientes de la parte trasera. Rara vez es verdaderamente importante, ya que las interferencias por la parte trasera no ocurren habitualmente, pero puede suceder.
La relaci贸n F / B no es un n煤mero muy 煤til, ya que a menudo var铆a enormemente de un canal a otro. Por supuesto, si se tiene el patr贸n de radiaci贸n, entonces no se necesita la relaci贸n F/B.
Comparando una antena Yagi con una parab贸lica, podemos ver que para la antena Yagi tenemos una relaci贸n F/B de aproximadamente 15 dB (seg煤n modelo y fabricante) mientras que para la parab贸lica la relaci贸n F/B es >35dB (seg煤n modelo y fabricante). De esta forma observamos como es "de buena" una antena respecto al rechazo de se帽ales por la parte trasera. Cuanto mayor sea este par谩metro en las antenas parab贸licas mejor ser谩.
Los 15 dB de la antena Yagi lo podemos interpretar tambi茅n como la atenuaci贸n que tendr铆amos en el sistema, en caso de captar una onda rebotada por ejemplo de un edificio, por la parte trasera de esta.
Resistencia de radiaci贸n

Cuando se le suministra potencia a una antena, parte de ella se irradia y otra parte se convierte en calor disip谩ndose. Cuando se habla de resistencia de radiaci贸n, se hace teniendo en cuenta que no se puede medir de forma directa.
Si se reemplaza la antena por la resistencia de radiaci贸n, esta, har铆a su trabajo, es decir, disipar铆a la misma cantidad de potencia que la irradiar铆a la antena. La resistencia de radiaci贸n es igual a la relaci贸n de la potencia radiada por la antena dividida por el cuadrado de la corriente en su punto de alimentaci贸n.
En donde:
Rr = Resistencia de radiaci贸n (Ohms)
P = Potencia radiada por la antena (Watts)
i = Corriente de la antena en el punto de alimentaci贸n (Amperes)
Se podr铆a obtener la eficiencia de una antena, dado que es la relaci贸n de la potencia radiada y la potencia disipada.