En esta página, presentaremos otro parámetro fundamental de la antena: la ganancia de la antena.
Ganancia de la antena
El término ganancia de la antena describe la cantidad de potencia que se transmite en la dirección de la radiación máxima a la de una fuente isotrópica. La ganancia de la antena es más comúnmente citada que la directividad en la hoja de especificaciones de una antena porque tiene en cuenta las pérdidas reales que se producen.
Una antena transmisora con una ganancia de 3 dB significa que la potencia recibida lejos de la antena será 3 dB mayor (el doble) que la que se recibiría de una antena isotrópica sin pérdidas con la misma potencia de entrada. Tenga en cuenta que una antena sin pérdidas sería una antena con una eficiencia de 0 dB (o 100%). Del mismo modo, una antena receptora con una ganancia de 3 dB en una dirección concreta recibiría 3 dB más de potencia que una antena isotrópica sin pérdidas.
A veces se habla de la ganancia de la antena en función del ángulo. En este caso, estamos trazando esencialmente el patrón de radiación, donde las unidades (o la magnitud del patrón) se miden en la ganancia de la antena. Un ejemplo del patrón de radiación trazado en términos de ganancia se muestra en la Figura 1:
Figura 1. Ejemplo de patrón de ganancia para una antena.
Sin embargo, más a menudo un solo número se cita la ganancia es el «pico de ganancia» en todas las direcciones. La ganancia de la antena (G) puede relacionarse con la directividad (D) y la eficiencia de la antena mediante:
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La ganancia de una antena real puede llegar a ser de 40-50 dB en el caso de antenas parabólicas muy grandes (aunque esto es poco frecuente). La directividad puede ser tan baja como 1,76 dB para una antena real (ejemplo: antena dipolo corta), pero nunca puede ser teóricamente inferior a 0 dB. Sin embargo, el pico de ganancia de una antena puede ser arbitrariamente bajo debido a las pérdidas o a la baja eficiencia. Las antenas eléctricamente pequeñas (pequeñas en relación con la longitud de onda de la frecuencia en la que opera la antena) pueden ser muy ineficientes, con ganancias de antena inferiores a -10 dB (incluso sin tener en cuenta la pérdida por desajuste de impedancia).
¿Es ventajosa una antena de alta ganancia?
A menudo los fabricantes de antenas (ya sean antenas wifi, antenas gps o antenas de televisión) especifican la ganancia de la antena. Por ejemplo, los fabricantes de antenas wifi pueden comercializar la antena wifi como una «antena de alta ganancia», que es más cara que una antena similar de baja ganancia. La pregunta es: ¿queremos alta ganancia?
La respuesta es: depende. Si usted sabe exactamente de dónde viene su señal deseada, le gustaría tener la máxima ganancia (hacia la dirección deseada). Sin embargo, si no sabes de dónde vendrá la señal deseada, es mejor tener una antena de baja ganancia. Un par de ejemplos le aclararán esto.
{ Ejemplo #1 } – Antenas de TV. Si monta una antena de TV en su tejado, y sabe que las antenas de emisión de TV están al sur (por ejemplo, en alguna colina al sur de la ciudad), entonces es preferible tener una antena de alta ganancia. Son preferibles las antenas con una ganancia de al menos 12-15 dB.
{ Ejemplo #2 } – GPS (Sistema de posicionamiento global). Las antenas GPS para dispositivos móviles son de recepción solamente. El trabajo de la antena gps es triangular su posición midiendo la señal recibida de múltiples satélites gps, que están todos en diferentes direcciones en relación con la antena de recepción. Para este caso, no sería preferible una antena muy direccional.
{ Ejemplo #3 } – Antenas celulares móviles. La antena celular en su teléfono inteligente se comunica con una sola torre de red celular. Sin embargo, la antena celular puede mantenerse en cualquier orientación, y puede estar en cualquier posición relativa a la torre de red. Por lo tanto, para su dispositivo móvil, es preferible tener una antena de baja ganancia.
Una nota sobre las unidades para la ganancia de la antena
Si mira la hoja de especificaciones de una antena, normalmente verá las unidades para la ganancia de la antena enumeradas en dB, dBi o dBd. A continuación defino estos términos:
dB – decibelios, como hemos estado discutiendo. 10 dB significa 10 veces la energía relativa a una antena isotrópica en la dirección de pico de la radiación.
dBi – «decibelios relativos a una antena isotrópica». Esto es lo mismo que dB como lo hemos estado usando. 3 dBi significa el doble (2x) de la potencia relativa a una antena isotrópica en la dirección de pico.
dBd – «decibelios relativos a una antena dipolo». Tenga en cuenta que una antena dipolo de media longitud de onda tiene una ganancia de 2,15 dBi. Por lo tanto, 7,85 dBd significa que la ganancia de pico es 7,85 dB mayor que la de una antena dipolo; esto es 10 dB mayor que la de una antena isotrópica.
Fundamentos de la antena
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