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ANTENAS Y FIBRAS OPTICAS

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ANTENAS

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ANTENAS:

Una antena es un dispositivo formado por un conjunto de conductores que, unido a un generador, permite la emisión de ondas de radio frecuencia, o que, conectado a una impedancia, sirve para captar las ondas emitidas por una fuente lejana para este fin existen diferentes tipos: Antena Colectiva: Antena receptora que, mediante la conveniente amplificación y el uso de distribuidores, permite su utilización por diversos usuarios. Antena de Cuadro: Antena de escasa sensibilidad, formada por una bobina de una o varias espiras arrolladas en un cuadro, cuyo funcionamiento bidireccional la hace útil en radiogoniometría. Antena de Reflector o Parabólica: Antena provista de un reflector metálico, de forma parabólica, esférica o de bocina, que limita las radiaciones a un cierto espacio, concentrando la potencia de las ondas; se utiliza especialmente para la transmisión y recepción vía satélite. Antena Lineal: La que está constituida por un conductor rectilíneo, generalmente en posición vertical. Antena Multibanda: La que permite la recepción de ondas cortas en una amplitud de banda que abarca muy diversas frecuencias. Dipolo de Media Onda: El dipolo de media onda lineal o dipolo simple es una de las antenas más ampliamente utilizadas en frecuencias arriba de 2MHz. En frecuencias abajo de 2 MHz, la longitud física de una antena de media longitud de onda es prohibitiva. Al dipolo de media onda se le refiere por lo general como antena de Hertz.


ANTENAS: Patrón de Radiación

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Es un diagrama polar que representa las intensidades de los campos o las densidades de potencia en varias posiciones angulares en relación con una antena. Si el patrón de radiación se traza en términos de la intensidad del campo eléctrico (E) o de la densidad de potencia (P), se llama patrón de radiación absoluto. Si se traza la intensidad del campo o la densidad de potencia en relación al valor en un punto de referencia, se llama patrón de radiación relativa. El patrón se traza sobre papel con coordenadas polares con la línea gruesa sólida representando los puntos de igual densidad de potencia (10 mW/m2). Los gradientes circulares indican la distancia en pasos de dos kilómetros. Puede verse que la radiación máxima está en una dirección de 90° de la referencia. La densidad de potencia a diez kilómetros de la antena en una dirección de 90° es 10 mW/m2. En una dirección de 45°, el punto de igual densidad de potencia es cinco kilómetros de la antena; a 180°, está solamente a cuatro kilómetros; y en una dirección de -90°, en esencia no hay radiación. Los parámetros más importantes del diagrama de radiación son los siguientes: ·

Dirección de apuntamiento: Es la de máxima radiación. Directividad y Ganancia.

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Lóbulo principal: Es el margen angular en torno a la dirección de máxima radiación. Está comprendido entre dos mínimos relativos.

·

Lóbulos secundarios: Son el resto de máximos relativos, de valor inferior al principal.

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Ancho de haz: Es el margen angular de direcciones en las que el diagrama de radiación de un haz toma el valor de la mitad del máximo.

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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.


ANTENAS: Ganancia y Directividad

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Relación delante-atrás (FBR): Es el cociente en dB entre el valor de máxima radiación y el de la misma dirección y sentido opuesto.

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.


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ANTENAS: Directividad y Polarización

La directividad de una antena es una medida de sus propiedades direccionales o de su capacidad de concentrar la potencia radiada en distintas direcciones. Por lo general la directividad se especifica respecto a un radiador isotrópico, que es una antena hipotética que radia uniformemente en todas direcciones Aun cuando la directividad puede especificarse en cualquier dirección, se acostumbra hacer referencia al valor de cresta asociado con la dirección del haz principal radiado por la antena. Otra medida útil para describir el rendimiento de una antena es la ganancia. Explica no sólo las propiedades direccionales de la antena, sino también su eficiencia. La ganancia de potencia G(f,q) en una dirección dada se define como,la razón dt la intensidad de la radiación de la antena en tal dirección, entre la intensidad de la radiación producida por una fuente isotrópica sin pérdidas que tenga la misma potencia total de entrada que la antena. Tanto la ganancia como la directividad pueden estar referidas a cualquier antena normal, tal como un dipolo de media onda, o una bocina en vez de al radiador isotrópico utilizado aquí. Aun cuando la reciprocidad asegura que los valores calculados de ganancia se aplican igualmente bien a una antena de transmisión o a una antena de recepción, el rendimiento de la segunda también puede describirse en términos de una sección transversal receptora o un área efectiva. Una antena receptora reunirá energía efectiva de una onda plana incidente y, si se acopla adecuadamente, transferirá esta potencia a una carga. La proporción de energía incidente que será destinada a la carga es una función de las propiedades de polarización de la antena v su ganancia en la dirección de la onda plana incidente. Polarización:


ANTENAS: Polarizacion

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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.

La polarización de una antena se refiere sólo a la orientación del campo eléctrico radiado desde ésta. Una antena puede polarizarse en forma lineal (por lo regular, polarizada horizontalmente o verticalmente, suponiendo que los elementos de la antena se encuentran dentro de un plano horizontal o vertical), en forma elíptica, o circular. Si una antena irradia una onda electromagnética polarizada verticalmente, la antena se define como polarizada verticalmente; si la antena irradia una onda electromagnética polarizada horizontalmente, se dice que la antena está polarizada horizontalmente; si el campo eléctrico gira en un patrón elíptico, está polarizada elípticamente; y si el campo eléctrico gira en un patrón circular, está polarizada circularmente.


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FIBRA OPTICA

La fibra óptica es una delgada hebra de vidrio o silicio fundido que conduce la luz. Se requieren dos filamentos para una comunicación bi-direccional: TX y RX. El grosor del filamento es comparable al grosor de un cabello humano, es decir, aproximadamente de 0,1 mm. En cada filamento de fibra óptica podemos apreciar 3 componentes: ·

La fuente de luz: LED o laser.

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El medio transmisor: fibra óptica.

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El detector de luz: fotodiodo.

Un cable de fibra óptica está compuesto por: Núcleo, manto, recubrimiento, tensores y chaqueta. Las fibras ópticas se pueden utilizar con LAN, así como para transmisión de largo alcance, aunque derivar en ella es más complicado que conectarse a una Ethernet. La interfaz en cada computadora pasa la corriente de pulsos de luz hacia el siguiente enlace y también sirve como unión T para que la computadora pueda enviar y recibir mensajes.


FIBRA OPTICA : Fabricacion

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A

La posibilidad de controlar un rayo de luz, dirigiéndolo en una trayectoria recta, se conoce desde hace mucho tiempo. En 1820, Augustin-Jean Fresnel ya conocía las ecuaciones por las que rige la captura de la luz dentro de una placa de cristal lisa. Su ampliación a lo que entonces se conocía como cables de vidrio fue obra de D. Hondros y Peter Debye en 1910. Fabricación:

Una vez obtenida mediante procesos químicos la materia de la fibra óptica, se pasa a su fabricación. Proceso continuo en el tiempo que básicamente se puede describir a través de tres etapas; la fabricación de la preforma, el estirado de esta y por último las pruebas y mediciones. Para la creación de la preforma existen cuatro procesos que son principalmente utilizados. La etapa de fabricación de la preforma puede ser a través de alguno de los siguientes métodos:  M.C.V.D Modified Chemical Vapor Deposition Fue desarrollado originalmente por Corning Glass y modificado por los Laboratorios Bell Telephone para su uso industrial. Utiliza un tubo de cuarzo puro de donde se parte y es depositado en su interior la mezcla de dióxido de silicio y aditivos de dopado en forma de capas concéntricas. A continuación en el proceso industrial se instala el tubo en un torno giratorio. El tubo es calentado hasta alcanzar una temperatura comprendida entre 1.400 °C y 1.600 °C mediante un quemador de hidrógeno y oxígeno. Al girar el torno el quemador comienza a desplazarse a lo largo del tubo. Por un extremo del tubo se introducen los aditivos de dopado, parte fundamental del proceso, ya que de la proporción de estos aditivos dependerá el perfil final del índice de refracción del núcleo. La deposición de las sucesivas capas se obtienen de las sucesivas pasadas del quemador, mientras el torno gira; quedando de esta forma sintezado el núcleo de la fibra óptica. La operación que resta es el colapso, se logra igualmente con el continuo desplazamiento del quemador, solo que ahora a una temperatura comprendida entre 1.700 °C y 1.800 °C. Precisamente es esta temperatura la que garantiza el ablandamiento del cuarzo, convirtiéndose así el tubo


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FIBRA OPTICA: Funcionamiento

en el cilindro macizo que constituye la preforma. Las dimensiones de la preforma suelen ser de un metro de longitud útil y de un centímetro de diámetro exterior. Funcionamiento: Los principios básicos de su funcionamiento se basa en transmitir por el núcleo de la fibra un haz de luz, tal que este no atraviese el revestimiento, sino que se refleje y se siga propagando. Esto se consigue si el índice de refracción del núcleo es mayor al índice de refracción del revestimiento, y también si el ángulo de incidencia es superior al ángulo limite. Consideremos dos medios caracterizados por índices de refracción n1 y n2 separados por una superficie S. Los rayos de luz que atraviesen los dos medios se refractarán en la superficie variando su dirección de propagación dependiendo del cociente entre los índices de refracción n1 y n2. Para un rayo luminoso con un ángulo de incidencia Θ1 sobre el primer medio, ángulo entre la normal a la superficie y la dirección de propagación del rayo, tendremos que el rayo se propaga en el segundo medio con un ángulo de refracción Θ2 cuyo valor se obtiene por medio de la ley de Snell. n1*sen(Θ1)=n2*sen(Θ2)


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Bibliografía:

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ANTENAS, ZAGAJEWSKI, ADAM 2007 CALCULO DE ANTENAS (3ª ED.),GARCIA DOMINGUEZ, ARMANDO, 2004 FDDI: Una RED DE FIBRA ÓPTICA - Título: FDDI UNA RED DE FIBRA ÓPTICA. Autor: Mariano José Benito Gómez. Lugar: E.T.S.I.T. de Valladolid.


Fibras Opticas y Antenas