Cálculo de Antenas 4 ed – Antenas de Última Generación

Descripción

Este trabajo está concebido como un libro que proporciona la información necesaria para realizar el diseño y cálculo de antenas de radio desde los conceptos primarios de aquello que afecta a la comprensión y diseño de antenas de radio básicas. Para ello, se enumeran los parámetros a tener en cuenta para tal fin, mediante la realización de ejercicios prácticos que ayudan a resolver sin problemas las dificultades que aparezcan en nuestros propósitos así como su formulación a un nivel asequible para un lector con una preparación técnica media en matemáticas y física y que maneje con cierta soltura una calculadora científica, se ha evitado exponer formulaciones de alto nivel matemático y el desarrollo de la fórmula final, lo que permite aplicar la misma directamente.

El texto está dividido en nueve capítulos, en los cuales se desarrollan desde conceptos, unidades y fórmulas hasta la resolución de diseños prácticos de antenas, pasando por las explicaciones de distintos tipos de antenas, líneas de transmisión y otros datos que pueden ser de interés para el lector.

En su página Web encontrará hojas de cálculo que le apoyarán en el cálculo de: Adaptador en L; Antenas de parche, Bobinas, Seno y coseno integral, STBU´s, transformador de LT  a carga resistiva; impedancia de entrada LT, Resistencia de radiación.

Conozca

• Las bases necesarias para entender el fenómeno de la radio propagación.
• Cómo aplicar antenas a sistemas de comunicación.

Aprenda

• Como diseñar y caracterizar las antenas que constituyen el elemento fundamental para la radiocomunicación.

Capítulo 1 – Recordatorio ……………………………………………………………….7
1.1 Unidades ……………………………………………………………………………… 7
1.1.1 Unidades fundamentales ………………………………………….. 7
1.1.2 Unidades derivadas …………………………………………………. 7
1.1.3 Otras magnitudes ……………………………………………………. 9
1.1.4 Múltiplos y submúltiplos ……………………………………….. 10
1.2 Trigonometría ………………………………………………………………………11
1.2.1 Equivalencias ……………………………………………………….. 13
1.2.2 Funciones …………………………………………………………….. 13
1.2.3 Resolución de triángulos rectángulos ………………………. 16
1.3 Logaritmos ………………………………………………………………………… 17
1.4 Unidades logarítmicas …………………………………………………………. 18
1.5 Números imaginarios y complejos ………………………………………… 20
Capítulo 2 – Definiciones ……………………………………………………………….23
2.1 Naturaleza de la radiación electromagnética …………………………… 23
2.2 Constantes del espacio ………………………………………………………… 24
2.3 Conceptos de radiación electromagnética ………………………………. 25
2.4 Parámetros de antenas …………………………………………………………. 26
2.4.1 Impedancia característica ……………………………………….. 27
2.4.2 Altura o longitud efectiva ………………………………………. 27
2.4.3 Coefi ciente de onda ……………………………………………….. 28
2.4.4 Longitud eléctrica …………………………………………………. 28
2.4.5 Factor de atenuación ……………………………………………… 29
2.4.6 Resistencia de radiación …………………………………………. 29
2.4.7 Inductancia …………………………………………………………… 30
2.4.8 Capacidad …………………………………………………………….. 30
2.4.9 Q y ancho de banda ……………………………………………….. 30
2.4.10 Reactancia ……………………………………………………………. 31
2.4.11 Impedancia de entrada …………………………………………… 31
2.4.12 Directividad …………………………………………………………. 32
2.4.13 Área efectiva ………………………………………………………… 33
Índice
Capítulo 3 – Formulario ………………………………………………………………..35
3.1 Impedancia característica …………………………………………………….. 35
3.2 Altura o longitud efectivas …………………………………………………… 37
3.3 Constante de fase o coefi ciente de onda …………………………………. 37
3.4 Longitud eléctrica ……………………………………………………………….. 38
3.5 Factor de atenuación ……………………………………………………………. 38
3.6 Resistencia de radiación ………………………………………………………. 38
3.7 Inductancia ………………………………………………………………………… 43
3.8 Capacidad ………………………………………………………………………….. 43
3.9 Q y ancho de banda …………………………………………………………….. 44
3.10 Reactancia …………………………………………………………………………. 44
3.11 Impedancia de entrada …………………………………………………………. 46
3.12 Directividad ……………………………………………………………………….. 47
3.13 Área efectiva ……………………………………………………………………… 55
3.14 Acoplamiento de antenas …………………………………………………….. 56
Capítulo 4 – Antenas …………………………………………………………………….67
4.1 Antenas de cuadro ………………………………………………………………. 67
4.2 Ajuste en resonancia de las antenas ………………………………………. 70
4.2.1 Monopolos cortos …………………………………………………. 71
4.2.2 Monopolos largos………………………………………………….. 86
4.3 Antenas Yagui y Quad-Cúbicas …………………………………………….. 88
4.4 Antenas multibanda …………………………………………………………….. 91
4.4.1 Primer grupo ………………………………………………………… 92
4.4.2 Segundo grupo ……………………………………………………. 105
4.4.3 Tercer grupo ……………………………………………………….. 108
4.4.4 Cuarto grupo ………………………………………………………. 108
4.4.5 Antenas logoperiódicas ………………………………………….110
4.5 Antenas parabólicas …………………………………………………………….116
4.6 Antenas Microstrip ……………………………………………………………..119
4.6.1 General ………………………………………………………………..119
4.6.2 Aplicaciones ……………………………………………………….. 121
4.6.3 Análisis ……………………………………………………………… 121
4.6.4 Radiación …………………………………………………………… 122
4.7 Planos de tierra …………………………………………………………………. 132
Capítulo 5 – Líneas de transmisión ……………………………………………….141
5.1 Descripción y parámetros …………………………………………………… 141
Índice
5.2 Impedancia de entrada ……………………………………………………….. 145
5.3 Concepto de la ROE ………………………………………………………….. 149
5.4 Cable coaxial. Generalidades ……………………………………………… 156
Capítulo 6 – Datos de interés ………………………………………………………163
6.1 Cálculo de bobinas ……………………………………………………………. 163
6.2 Radio equivalente ……………………………………………………………… 166
6.3 Parámetros de medios y materiales ……………………………………… 167
6.4 Resistencia óhmica de un conductor a la radiofrecuencia ……….. 169
6.5 Capacidades ……………………………………………………………………… 170
6.6 Transmisión entre dos antenas alejadas en el espacio libre ……… 173
Capítulo 7 – Adaptación de impedancias ………………………………………175
7.1 General ……………………………………………………………………………. 175
7.2 Autotransformador ……………………………………………………………. 177
7.3 Circuitos en L …………………………………………………………………… 177
7.4 Circuitos en p …………………………………………………………………… 178
Capítulo 8 – Mediciones en antenas ……………………………………………..189
8.1 Elementos básicos de aparatos de medidas …………………………… 189
8.2 Aparatos de medida …………………………………………………………… 195
Capítulo 9 – Ejercicios prácticos …………………………………………………..199
9.1 Diseño de monopolos ………………………………………………………… 199
9.2 Diseño de antenas en L invertida…………………………………………. 205
9.3 Acoplamiento de dipolos ……………………………………………………. 207
9.4 Antenas disco-cono …………………………………………………………… 209
9.5 Antenas helicoidales ………………………………………………………….. 210
9.6 Diseño de una antena Microstrip …………………………………………..211
9.7 Antena parabólica ……………………………………………………………… 213
Anexos ………………………………………………………………………………………215
Anexo I …………………………………………………………………………………….. 215
Anexo II ……………………………………………………………………………………. 217
Anexo III …………………………………………………………………………………… 225
Anexo IV ………………………………………………………………………………….. 227
Bibliografía …………………………………………………………………………………229