En 1873, el matemático británico Maxwell resumió la ecuación del campo electromagnético: la ecuación de Maxwell.La ecuación muestra que: la carga eléctrica puede producir un campo eléctrico, la corriente puede producir un campo magnético y el campo eléctrico cambiante también puede producir un campo magnético, y el campo magnético cambiante puede producir un campo eléctrico, que predice la existencia de ondas electromagnéticas.
Catorce años después, en 1887, el físico alemán Heinrich Hertz diseñó la primera antena para comprobar la existencia de ondas electromagnéticas.La comunicación inalámbrica comenzó en 1901, cuando el físico italiano Gulimo Marconi utilizó una gran antena para comunicarse a través de los océanos.
La función básica de la antena: se utiliza para convertir la energía de corriente de alta frecuencia (u onda guiada) en ondas de radio y transmitirla al espacio de acuerdo con una distribución predeterminada.Cuando se utiliza para recibir, convierte la energía de las ondas de radio del espacio en energía de corriente de alta frecuencia (u onda guiada).
Por lo tanto, la antena puede considerarse como un dispositivo de conversión de ondas guiadas y ondas de radiación, es un dispositivo de conversión de energía.
Ganancia de la antena
Una característica importante de una antena, independientemente de si se utiliza para transmitir o recibir, es la ganancia de la antena.
Algunas fuentes de antena irradian energía por igual en todas direcciones y este tipo de radiación se denomina radiación isotrópica.Es como el sol irradiando energía en todas direcciones.A una distancia fija, la energía solar medida en cualquier ángulo será aproximadamente la misma.Por tanto, se considera que el sol es un radiador isotrópico.
Todas las demás antenas tienen la ganancia opuesta a la de un radiador isotrópico.Algunas antenas son direccionales, es decir, se transmite más energía en unas direcciones que en otras.La relación entre la energía que se propaga en estas direcciones y la energía que la antena no propaga direccionalmente se llama ganancia.Cuando se utiliza una antena transmisora con una determinada ganancia como antena receptora, también tendrá la misma ganancia de recepción.
Patrón de antena
La mayoría de las antenas emiten más radiación en una dirección que en la otra, y este tipo de radiación se denomina radiación anisotrópica.
La directividad de la antena se refiere a la relación entre el valor relativo del campo de radiación de la antena y la dirección espacial bajo la condición de la misma distancia en la región lejana.La intensidad del campo lejano de la antena se puede expresar como
Donde, es la función de dirección, independiente de la distancia y la corriente de la antena;Son el ángulo de acimut y el ángulo de inclinación respectivamente;Es el número de onda y es la longitud de onda.
La función direccional se representa gráficamente como el gráfico direccional de la antena.Para facilitar el dibujo del plano, el dibujo general de las dos direcciones ortogonales del plano principal.
El patrón de antena es una representación gráfica de la distribución espacial de la energía radiada por la antena.Dependiendo de la aplicación, las antenas sólo deberían recibir señales en una dirección y no en otras (p. ej. antenas de TV, antenas de radar), mientras que las antenas de los automóviles deberían poder recibir señales desde todas las direcciones posibles del transmisor.
La directividad deseada se logra a través de la estructura mecánica y eléctrica específica de la antena.La directividad indica el efecto de recepción o transmisión de una antena en una dirección determinada.
Se pueden utilizar dos tipos diferentes de gráficos para trazar las orientaciones de la antena: coordenadas cartesianas y polares.En una gráfica polar, el punto se proyecta sobre el plano de coordenadas a lo largo del eje de rotación (radio) y se mide la gráfica polar de radiación.Como se muestra en la imagen de abajo.
Si el valor máximo del gráfico de orientación espacial es igual a 1, el gráfico de orientación se denomina gráfico de orientación normalizado y la función de orientación correspondiente se denomina función de orientación normalizada.Emax es la intensidad del campo eléctrico en la dirección de la radiación máxima, mientras que es la intensidad del campo eléctrico en la dirección de la misma distancia.
El diagrama de dirección de la relación entre la densidad de potencia y la dirección de la radiación se llama diagrama de dirección de potencia.
Hora de publicación: 14 de febrero de 2023
