Propagación y radiación de ondas electromagnéticas. Tomo 3, Radiación electromagnética /
Salvador Enrique Puliafito.
- Mendoza : Idearium, 1987
CONTENIDO CAPITULO I. POTENCIALES ELECTROMAGNETICOS RETARDADOS 1. INTRODUCCION I-1 2. APROXIMACION CONCEPTUAL EN LA DETERMINACION DE LOS POTENCIALES ELECTROMAGNETICOS I-2 2.1. Los potenciales estacionarios I-4 2.2. Los potenciales dinámicos I-6 3. LOS POTENCIALES RETARDADOS SEGUN LORENTZ I-13 4. IDEM PARA VARIACIONES ARMONICAS DE TIEMPO I-21 5. LA RADIACION SOBRE UN MEDIO DIELECTRICO NO IDEAL I-23 6. METODO GENERAL DE RESOLUCION DE UN PROBLEMA DE RADIACION ELECTROMAGNETICA I-27 6.1. En medio ideal I-29 6.2. En el dominio de frecuencias I-30 CAPITULO II. RADIACION DE ANTENAS INFINITAMENTE DELGADAS 1. INTRODUCCION II-1 2. RADIACION DE UN DIPOLO ELEMENTAL O DIPOLO DE HERTZ II-2 3. COMENTARIOS SOBRE LA ESTRUCTURA DEL CAMPO RADIADO POR UN DIPOLO ELEMENTAL II-9 4. POTENCIA RADIADA POR UN DIPOIO ELEMENTAL II-13 5. COMENTARIOS REFERENTES A LA POTENCIA RADIADA POR UN DIPOLO ELEMENTAL II-20 6. EL DIPOLO CORTO IDEAL II-23 7. PROPIEDAD GENERAL DE LAS ANTENAS RECTILINEAS ORIENTADAS SEGUN EL EJE Z II-27 8. RADIACION DE UN DIPOLO INFINITAMENTE DELGADO Y RECTILINEO II-30 9. RADIACION DE UN DIPOLO IDEAL DE MEDIA LAMBDA II-43 10. SISTEMATIZACION DE SCHELKUNOFF II-45 11. RADIACION DE ANTENAS POR LAS CUALES CIRCULA CORRIENTE PROGRESIVA, INCIDENTE (Antenas de ondas viajeras) II-53 12. RADIACION DE UNA ESPIRA PEQUEÑA II-57 APENDICE I. EVALUACION DE LA INTEGRAL I II-63 II. CALCULO DEL ANGULO II-71 III. CAMPO RADIADO EN LA ZONA CERCANA POR UN DIPOLO IDEAL II-75 PROBLEMAS II-85 CAPITULO III. PROPIEDADES FUNDAMENTALES DE LAS ANTENAS 1. INTRODUCCION III-1 2. ANTENAS ACOPLADAS A TRAVES DEL MEDIO QUE LAS RODEA III-2 3. EL TEOREMA DE RAYLEIGH-HELMHOTZ III-8 4. PROPIEDADES FUNDAMENTALES DE LAS ANTENAS III-10 5. LA DISTRIBUCION DE CORRIENTE EN UNA ANTENA RECEPTORA III-20 CAPITULO IV. IMPEDANCIAS Y MUTUAS IMPEDANCIAS DE ANTENAS 1. INTRODUCCION IV-1 2. METODOLOGIA EMPLEADA PARA LOS CALCULOS DE LAS IMPEDANCIAS DE ANTENAS IV-5 3. EL METODO DE LA F.E.M. INDUCIDA IV-11 4. LA MUTUA IMPEDANCIA ENTRE ANTENAS IV-24 5. CALCULO DE LA AUTOREACTANCIA DE UNA ANTENA GRUESA IV-30 PROBLEMAS IV-35 CAPITULO V. LA ANTENA CILINDRICA 1. INTRODUCCION V-1 2. EL METODO DE HALLEN V-2 2.1. Caso de antenas gruesas de sección no circular V-8 2.2. Impedancia de entrada según Hallen V-8 2.3. Distribución de corrientes según Hallen V-9 2.4. Comentarios sobre el método de Hallen V-10 2.5. Impedancia de entrada de una antena cilíndrica V-12 2.6. Propiedades más interesantes de las antenas cilíndricas V-15 3. ANTENAS ASIMETRICAS V-21 3.1. Antenas de sección uniforme, no circular V-25 3.2. Antenas verticales, para bajas radiofrecuencias, cargadas en la parte superior V-26 3.3. Antenas verticales cargadas en las terminales de entrada V-27 4. LA ANTENA DIPOLAR SIMETRICA COMO UNA LINEA DE TRANSMISION EQUIVALENTE, SEGUN SCHELKUNOFF V-27 4.1. La línea bicónica como una antena dipolar V-27 4.2. Estudio de la región (1) V-28 4.3. Estudio de la región (2) V-31 4.4. Interpretación física de la transición de las ondas de la región (1) a la región (2) V-35 4.5. Modelo completo de Schelkunoff para la antena bicónica V-36 4.6. Las antenas de otras formas según Schelkunoff V-44 5. LA ANTENA DIPOLAR CILINDRICA COMO UNA LINEA DE TRANSMISION ABIERTA V-52 5.1. Relaciones fundamentales en una línea de transmisión abierta V-52 5.2. El criterio de equivalencia a utilizar V-57 5.3. Relaciones fundamentales de la equivalencia V-50 5. CIRCUITO DE ENTRADA, EQUIVALENTE, DE UNA ANTENA DADA V-51 5.1. Circuito equivalente de entrada para un rango amplio de frecuencias V-53 5.2. Idem. para rangos restringidos de frecuencias V-53 7. MEDICIONES DE LABORATORIO CON MODELOS DE ESCALA REDUCIDA DE ANTENAS REALES V-56 APENDICE ONDAS TEM EN LA REGION (1) DE UNA ANTENA BICONICA V-71 PROBLEMAS V-79 CAPITULO VI. PROPIEDADES DIRECCIONALES DE LAS ANTENAS 1. INTRODUCCION VI-1 2. EFICIENCIA DE UNA ANTENA VI-3 3. INTENSIDAD DE RADIACION VI-6 4. DIAGRAMAS DE RADIACION VI-9 4.1. Diagramas de intensidad VI-10 4.2. Método para dibujar los diagramas de radiación VI-12 4.3. Cortes al diagrama espacial de radiación VI-14 4.4. Diagramas de fases VI-15 4.5. Diagramas de radiación de un dipolo elemental VI-18 4.6. Diagramas de radiación de otras antenas típicas VI-20 5. DIRECTIVIDAD Y GANANCIA VI-20 5.1. Directividad VI-21 5.2. Ganancia VI-23 5.3. Otras definiciones sobre directividad y ganancia VI-25 5.4. El dipolo ideal de medio lambda como antena de referencia VI-28 5.5. Diagramas de radiación y directividades de algunas antenas típicas VI-30 5. ANCHOS DE HAZ VI-30 7. ANGULO SOLIDO DE UN HAZ VI-32 8. APERTURA DE UNA ANTENA VI-33 8.1. Introducción VI-33 8.2. La apertura de una antena en el proceso de recepción VI-34 8.3. Apertura eficaz de una antena VI-37 8.4. Apertura equivalente a las pérdidas de una antena VI-38 8.5. Apertura de reirradiación de una antena VI-39 8.5. Apertura física de una antena VI-40 8.7. Apertura eficaz máxima de un dipolo VI-41 9. LA APERTURA DE UNA ANTENA COMO UNA FUNCION DE LA DIRECTIVIDAD VI-43 9.1. Apertura eficaz máxima de un radiante isotrópico VI-44 9.2. Relación fundamental entre la apertura eficaz máxima y la directividad máxima de una antena VI-45 APENDICE PROPIEDADES DIRECCIONALES DE ANTENAS TIPICAS VI-47 PROBLEMAS VI-55 CAPITULO VII. SISTEMAS DE ANTENAS PUNTUALES ISOTROPICAS 1. INTRODUCCION VII-1 2. SISTEMA DE DOS ANTENAS PUNTUALES ISOTROPICAS VII-2 2.1. Caso general VII-2 2.2. Caso particular (Io igual a I¡) VII-5 3. SISTEMAS DE MAS DE DOS ANTENAS VII-8 4. DISPOSICION LINEAL VII-12 4.1. Disposición broadside VII-17 4.2. Disposición end-fire VII 17 4.3. Gráfico de la función G VII-19 4.4. Elección del centro geométrico como centro de fase VII-20 5. CARACTERISTICAS FUNDAMENTALES DE LOS DIAGRAMAS DE RADIACION DE DISPOSICIONES LINEALES ISOTROPICAS UNIFORMES VII-25 5.1. Máximos principales VII-26 5.2. Máximos secundarios VII-27 5.3. Ceros de diagrama de radiación VII-28 5.4. Ancho de haz del lóbulo principal VII-31 5.5. Los ceros de una disposición lineal en el plano complejo VII-31 5.6. Influencia del valor del espaciamiento en las características del diagrama VII-35 5.7. Análisis de una disposición lineal broadside, de cinco elementos, con distribución uniforme de corriente VII-36 6. DIRECCIONES ARBITRARIAS DE LAS RADIACIONES MAXIMAS DE UNA DISPOSICION LINEAL UNIFORME VII-38 7. DISPOSICIONES END-FIRE CON DIRECTIVIDAD INCREMENTADA VII-39 8. DISTRIBUCION NO UNIFORME DE LA CORRIENTE VII-41 9. DISTRIBUCIONES TRIANGULARES VII-41 10. DISTRIBUCIONES BINOMIALES VII-45 11. OTRAS DISTRIBUCIONES NO UNIFORMES VII-48 11.1. Ejemplo de configuración simétrica de ceros, no equidistantes respecto del eje real VII-48 11.2. Configuración de ceros con doble simetría VII-50 11.3. Alimentación de los elementos externos (edge-distribution) VII-52 11.4. Ejemplo de una distribución no uniforme de Dolph VII-55 12. DISTRIBUCIONES OPTIMAS DE DOLPH-TCHEBYSCHEFF VII-59 12.1. Método de Dolph VII-61 APENDICE I. PROPIEDADES DE LA FUNCION G DE UNA DISPOSICION LINEAL VII-67 II. PROPIEDADES FUNDAMENTALES DE LOS POLINOMIOS DE TCHEBYSCHEFF VII-83 PROBLEMAS VII-87 CAPITULO VIII. SISTEMAS DE ANTENAS NO ISOTROPICAS 1. INTRODUCCION VIII-1 2. ANTENAS NO ISOTROPICAS PERO SIMILARES VIII-2 3. EL PRINCIPIO DE LA MULTIPLICACION DE LOS DIAGRAMAS VIII-2 4. APLICACION DEL PRINCIPIO EN LOS CASOS DE DISPOSICIONES LINEALES DE ANTENAS PUNTUALES ISOTROPICAS VIII-7 5. IDEM PARA ANTENAS NO ISOTROPICAS VIII-10 5.1. Nomenclatura utilizada VIII-10 5.2. Graficación de los factores de diagrama VIII-13 5.3. Ejemplo de aplicación de los Factores de diagrama VIII-15 PROBLEMAS VIII-41 CAPITULO IX. ELIMINACION DE LA RADIACION EN LA DIRECCION CONTRARIA A LA DESEADA l. INTRODUCCION IX-1 2. ELIMINACION DE LA RADIACION EN CIERTAS DIRECCIONES MEDIANTE LA INCORPORACION DE ELEMENTOS ACTIVOS IX-3 2.1. Incorporación de elementos activos IX-4 2.2. Selección de ciertos parámetros típicos IX-5 2.3. Cortina de antenas de gran directividad IX-5 2.4. Excitación de elementos de una disposición lineal o de un sistema de disposiciones lineales IX-9 3. ELIMINACION DE LA RADIACION POR MEDIO DE ELEMENTOS PARASITOS IX-10 4. DISPOSICIONES CON ELEMENTOS PARASITOS DISCRETOS IX-12 4.1. Disposiciones de dos antenas rectilíneas, cilíndricas, paralelas entre sí IX-12 4.2. Disposición YAGI IX-33 5. SUPERFICIES REFLECTORAS IX-36 5.1. Introducción IX-36 5.2. Superficies reflectoras planas IX-40 5.3. Superficies reflectoras planas que se interceptan entre sí corner reflector IX-44 5.4. Superficies reflectoras planas equivalentes IX-50 5.5. Superficies reflectoras curvas IX-52 6. EFECTOS DEL TERRENO IX-64 6.1. El terreno como superficie reflectante IX-64 6.2. Dipolo horizontal sobre el terreno IX-68 6.3. Dipolo erigido verticalmente IX-74 6.4. Sistemas de antenas sobre el terreno IX-76 PROBLEMAS IX-79 CAPITULO X. OTROS SISTEMAS RADIANTES 1. INTRODUCCION X-1 2. LA ANTENA DE CUADRO X-2 2.1. Diagrama de radiación X-6 2.2. Resistencia de radiación X-7 3. ANTENAS LARGAS X-12 3.1. La antena aperiódica o de onda progresiva X-13 3.2. Antenas periódicas largas X-17 3.3. Comparación de características de ambas-antenas X-193.4. Modificaciones en las distribuciones de corriente de las antenas largas. Antena Franklin X-22 3.5. Antenas de recepción Beverage X-24 4. ANTENAS V X-26 4.1. Introducción X-26 4.2. Antenas V X-27 5. ANTENAS ROMBICAS X-30 6. ANTENAS HELICOIDALES X-32 6.1. El modo normal de radiación X-37 6.2. El modo axil de radiación X-39 CAPITULO XI. ALIMENTACION DE ANTENAS Y SISTEMAS DE ANTENAS 1. INTRODUCCION XI-1 2. ELECCION DEL SISTEMA DE ALIMENTACION XI-5 2.1. Pérdidas de calor XI-6 2.2. Pérdidas por radiación XI-7 2.3. Capacidad portante XI-7 2.4. La frecuencia de operación y el ancho relativo de banda XI-9 2.5. Simplicidad y economía XI-10 2.6. Otras características especiales XI-ll 3. LA ASIMETRIA EN LOS SISTEMAS DE ALIMENTACION Y RADIACION XI-12 3.1. Alimentación por un extremo de la antena XI-17 3.2. Mangas de desintonización XI-22 3.3. Antenas con plano de tierra XI-25 4. ADAPTACION IDEAL DE IMPEDANCIAS XI-31 5. TRANSFORMACION DE IMPEDANCIAS CON CIRCUITOS DE CONSTANTES DISTRIBUIDAS XI-36 5.1. El dipolo plegado XI-38 5.2. El dipolo simétrico alimentado con cable coaxil XI-42 5.3. La línea de transmisión uniforme como adaptador a de impedancias XI-47 6. ADAPTACION DE IMPEDANCIAS CON CIRCUITOS DE CONSTANTES CONCENTRADAS XI-51 6.1. Adaptadores de impedancia asimétricos XI-52 6.2. Adaptadores de impedancia simétricos XI-56 6.3. Descripci6n general de una unidad adaptadora de impedancias de constantes concentradas para H.F. XI-58 7. ADAPTACION DE IMPEDANCIAS EN BANDA ANCHA XI-51 8. ALIMENTACION DE SISTEMAS DE ANTENAS XI-71 8.1. Alimentación por corriente o por tensión XI-73 8.2. Algunas propiedades de interés de las líneas de transmisión utilizadas como alimentadores de un sistema de antenas XI-75 8.3. Alimentación por tensión de un grupo de elementos, de una cortina, con corrientes en fase, de igual magnitud XI-80 8.4. Idem, por corriente XI-82 8.5. Alimentación por tensión, de dos grupos de elementos, de una cortina, con corriente de igual magnitud pero con una fase distinta en cada grupo XI-83 8.5. Alimentación de una disposición lineal con corrientes en igual fase, de magnitud distinta XI-84 PROBLEMAS XI-89 CAPITULO XII. LAS COMUNICACIONES EN EL ESPACIO LIBRE 1. INTRODUCCION XII-1 2. EL RUIDO XII-2 2.1. Características fundamentales del ruido XII-2 2.2. El ruido térmico. Relación de Nyquist XII-3 3. EL RUIDO EN LOS RECEPTORES XII-5 3.1. Temperatura equivalente de ruido, de entrada a un receptor XII-5 3.2. Relación señal/ruido XII-7 3.3. Factor de ruido XII-10 3.4. Relaciones entre los factores de ruido y las temperaturas equivalentes de ruido de entrada XII-14 4. EL RUIDO DE LAS ANTENAS RECEPTORAS XII-14 4.1. Fuentes de ruido ajenas a las antenas XII-15 4.2. Ruido térmico o por propia fluctuación XII-18 5. LAS PERDIDAS DE TRANSMISION EN EL ESPACIO LIBRE XII-20 5.1. Cálculo de las perdidas XII-21 5.2. Las perdidas para distintos tipos de enlace XII-26 6. COMUNICACIONES VIA SATELITE XII-30 6.1. Características básicas XII-31 6.2. Factor de merito de una estación terrena XII-35 6.3. Relación nivel de portadora a temperatura equivalente de ruido XII-35 APENDICE ANALISIS DE CIRCUITOS CON FUENTES RUIDOSAS XII-39 1. Introducción XII-39 2. El espectro de frecuencias de señales ruidosas XII-40 3. Adición de fuentes ruidosas XII-41 4. Correlaci6n de señales XII-45 5. Ley de combinación de señales ruidosas XII-45 6. Relaciones fundamentales XII-46 PROBLEMAS XII-57 INFORMACION COMLEMENTARIA 1. TABLA DE VALORES IC-2 2. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS IC-6 3. LISTA DE SIMBOLOS IC-9