Las antenas pueden considerarse el componente más esencial de los sistemas de communicación actuales, ya que permiten la transmisión y recepción de ondas electromagnéticas a larga distancia o en las proximidades. Las antenas están disponibles en diferentes formas y configuraciones para adaptarse a diferentes aplicaciones, tales como antenas de bocina, antenas parabólicas, antenas yagi, antenas de panel, antenas helicoidales, etc. El objetivo de este artículo es proporcionar un conocimiento exhaustivo de las antenas de panel y las antenas yagi, así como de su comparación.
Visión general de las antenas
En términos sencillos, una antena es un dispositivo utilizado para recibir o transmitir señales mediante la conversión de energía eléctrica en ondas electromagnéticas y viceversa, permitiendo así la communicación. Las antenas son el dispositivo de enlace entre un transmisor y el espacio libre o entre el espacio libre y un receptor en un sistema de communicación. La calidad del sistema de communicación, en particular la communicación inalámbrica, dependerá en gran medida de la calidad y el rendimiento de la antena. Hay ciertos parámetros de una antena, como la gama de frecuencias de trabajo, la ganancia, la directividad, la polaridad, etc., que determinarán el rendimiento de la antena. Las antenas se clasifican en diferentes tipos en función de su estructura física, patrones de radiación, frecuencias de funcionamiento, etc. A continuación se describen brevemente algunos de los tipos de antenas más comunes.
Log antena periódica: Tipo de antena direccional de haz estrecho y elementos múltiples que funciona en una amplia gama de frecuencias. Estas antenas suelen utilizarse para aplicaciones en las que se requiere un ancho de banda variable junto con ganancia y directividad de antena.
Antenas de cable: Uno de los tipos más sencillos de antenas que utilizan hilos conductores para transmitir y recibir señales de radio. Pueden ser antenas dipolo o monopolo. Se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, como radiodifusión, communicación inalámbrica y aplicaciones de radio o montadas en vehículos, barcos, edificios, etc.
Antenas de apertura: Este tipo de antena tiene una o varias ranuras cortadas en la superficie para admitir señales. Se utilizan normalmente en frecuencias de microondas y pueden emplearse en aplicaciones como satélites, aviones y naves espaciales.
Antenas reflectoras: Pueden ser antenas parabólicas o antenas angulares que utilizan una superficie reflectante curva para concentrar las ondas de radio u otras ondas electromagnéticas. Se utilizan principalmente como antenas de alimentación y se emplean en aplicaciones como communicación por satélite, sistemas de radar, etc.
Antenas microstrip: Se trata de una antena plana que consiste en un parche metálico impreso en un sustrato fino. Suelen utilizarse en dispositivos electrónicos por su tamaño reducido y compacto, su facilidad de instalación y su ligereza.
Antenas en array: Este tipo tiene varias antenas pequeñas dispuestas de una manera específica para funcionar como una sola antena. Son fáciles de personalizar y, por tanto, se utilizan en aplicaciones de alta ganancia que necesitan controlar el diagrama de radiación.
¿Qué es una antena plana?
Una antena plana es una antena direccional que tiene un dipolo colocado delante de un reflector plano. Tienen una gran superficie que proporciona una alta ganancia y la estrecha anchura del haz enfocado ayuda a minimizar las interferencias de otras señales. Las antenas de panel plano se utilizan en aplicaciones como redes Wi-Fi, redes celulares, sistemas RFID y CCTV. Una antena de panel se construye con varios elementos dispuestos en forma de rejilla, cada uno de los cuales consiste en un dipolo individual colocado delante de un reflector compartido. Cada elemento o panel se encarga de transmitir o recibir señales en una dirección específica.
¿Qué es una antena Yagi?
Una antena yagi es una antena direccional con un dipolo como elemento conductor que actúa como fuente y elementos parásitos que son reflectores y directores conectados a lo largo. Los elementos parásitos irradian sus señales en una fase ligeramente distinta a la del elemento conductor, reforzando así la señal en algunas direcciones y anulándola en otras. Las antenas Yagi se suelen utilizar en radiodifusión y televisión, sistemas de communicación inalámbrica, communicación punto a punto y recepción de largo alcance.
Principales diferencias entre las antenas planas y las antenas Yagi
Diseño y estructura: Las antenas de panel plano son planas y de forma rectangular con un reflector compartido y elementos radiantes dispuestos dentro del panel en forma de rejilla. Las antenas Yagi tienen un elemento impulsor, un reflector y múltiples elementos directores dispuestos a lo largo de un elemento de haz fijo en un conjunto lineal.
Principio de funcionamiento: Las antenas de panel funcionan conectando varios elementos radiantes a una red de alimentación que suministra energía a la antena. Estos elementos se disponen en distintas configuraciones para obtener el patrón de directividad deseado. Una antena yagi funciona mediante el elemento impulsor que genera ondas electromagnéticas y el elemento reflector situado detrás del elemento impulsor que refleja esas ondas hacia delante. Los directores situados en la parte delantera dirigen y enfocan las ondas reflejadas hacia delante.
Gama de frecuencias y ancho de banda: Tanto las antenas planas como las antenas Yagi están disponibles en una amplia gama de frecuencias y anchos de banda. Las frecuencias de funcionamiento varían según el proveedor y el fabricante. Normalmente, las antenas de panel están disponibles entre 400 y 8000 MHz, y las antenas yagi entre 30 y 3000 MHz. Las antenas de panel tienen un diagrama de radiación amplio con una gran anchura de haz, mientras que las antenas yagi tienen un diagrama de radiación estrecho con una anchura de haz más focalizada.
Ganancia y directividad: Tanto las antenas Yagi como las antenas de panel son antenas direccionales, pero las antenas de panel tienen una ganancia menor que las antenas Yagi. Con un haz más concentrado, las antenas yagi suelen transmitir señales a mayor distancia.
Instalación y portabilidad: Las antenas planas tienen un diseño minimalista que facilita su montaje en distintas superficies. Pueden utilizarse tanto en aplicaciones fijas como portátiles. Las antenas yagi modernas están disponibles en tamaños compactos, a diferencia de antes, cuando solían ser largas, y por lo tanto se pueden instalar fácilmente. Tienen un equipamiento asequible y se pueden montar fácilmente. Las antenas Yagi suelen utilizarse para aplicaciones de ubicación fija, pero pueden personalizarse.
Tamaño y envío: Las antenas planas y las antenas Yagi están disponibles en distintos tamaños. Las antenas de panel tienen un diseño más compacto y, por tanto, pueden transportarse fácilmente. Las antenas Yagi, aunque son mucho más voluminosas por sus elementos laterales, pueden desmontarse y embalarse, por lo que también pueden transportarse cómodamente.
Ventajas y desventajas de las antenas Yagi
Ventajas:
- Alta ganancia y altamente direccional
- Equipamiento asequible
- Fácil de construir, instalar y mantener
Desventajas:
- Ancho de banda y gama de frecuencias algo limitados
- La antena es bastante larga para obtener mayores ganancias.
- Movilidad limitada
Ventajas y desventajas de las antenas planas
Ventajas:
- Versátil para aplicaciones fijas y móviles
- Diseño aerodinámico de perfil bajo
- Mayor ancho de haz
- Funciona a frecuencias ultraaltas (apto para aplicaciones en tiempo real)
Desventajas:
- Alcance limitado
- Menor ganancia
- Mayor complejidad en el diseño y el mantenimiento.
Cómo elegir la antena adecuada
Requisitos de rendimiento: Hay que tener en cuenta factores clave de rendimiento como las frecuencias de funcionamiento, el ancho de banda, la ganancia de la antena, la polarización, etc. Para aplicaciones de rango de frecuencia ultraalto, las antenas de panel son mejores que las antenas yagi. Del mismo modo, para distancias más cortas o aplicaciones donde la alta ganancia es menos crítica, las antenas de panel plano serían mejores. También debe tenerse en cuenta la relación de onda estacionaria para garantizar una transferencia de potencia eficaz y una reflexión mínima de la señal.
Limitaciones físicas: Es importante tener en cuenta el espacio disponible y las opciones de montaje. Las antenas Yagi suelen ser más largas, mientras que las antenas de panel tienen una superficie mayor. Hay que considerar la forma y el tamaño adecuados junto con los parámetros de rendimiento.
Factores medioambientales: Dependiendo de la ubicación, la antena debe ser capaz de soportar las condiciones ambientales. Las antenas de panel suelen ser más resistentes a las interferencias del viento y otros factores ambientales. Las antenas Yagi, con su largo brazo y su estructura de detector extendida, pueden ver su rendimiento más afectado por el viento.
Análisis de costes: Otro parámetro clave a tener en cuenta es el coste. La compra inicial y el coste de instalación, el coste de funcionamiento y el rendimiento de la inversión son los principales factores que hay que tener en cuenta a la hora de decidir entre antenas planas y antenas yagi.
Conclusión
En summario, las antenas desempeñan un papel fundamental en los sistemas de communicación y su eficacia. Las antenas planas y las antenas yagi son dos de los tipos de antenas más utilizados. En este artículo se analizan las características específicas de cada antena y cómo se comparan entre sí. Las características de rendimiento, las limitaciones físicas, la viabilidad de la instalación y el mantenimiento, los factores medioambientales, el coste, etc. son algunos de los factores que hay que tener en cuenta a la hora de seleccionar una antena. Es crucial seleccionar la antena adecuada para garantizar el rendimiento óptimo de una aplicación.
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