Ancho de banda de una antena

[gL.edu] Este artículo recoge contribuciones de J.M. Díaz Nafría, Mario José Ruiz Asenjo, elaboradas en el contexto de la Clarificación conceptual en torno a las Antenas, bajo la supervisión de J.M. Díaz Nafría y Fernando Rodríguez Varela.

Definiciones

Se denomina ancho de banda de una antena al margen de frecuencias en el que dicha antena cumple ciertas especificaciones, como, por ejemplo, que las pérdidas de retorno no superen un umbral o que la directividad cumpla con unos mínimos. Generalmente nos referimos al ancho de banda de una antena en términos relativos:

$B={\frac {f_{max}-f_{min}}{f_{o}}}$

donde $f_{max}$ y $f_{min}$ son las frecuencias máxima y mínima respectivamente del margen de frecuencias en el que se cumplen los requisitos establecidos y $f_{0}$ es la frecuencia central de dicho margen.

El hecho de elegir un parámetro u otro para la especificación del ancho de banda dependerá del sistema de comunicaciones del que forme parte la antena en cuestión, refiriéndose normalmente al que resulta más crítico para el establecimiento del servicio previsto. En esto se distinguen parámetros de dos tipos, dependiendo de si estos se vinculan al diagrama de radiación o a la impedancia (ibidem).

Medidas basadas en diagrama radiación

Entre los del primero tipo, puede tratarse por ejemplo de la directividad, en caso de que ésta deba superar ciertos umbrales para que el servicio se puede establecer con suficientes garantías. En casos en los que la disciminación de las direcciones sea crítica, como ocurre en muchos servicios de radiondeterminación, el parámetro crítico puede ser el ancho de haz, la relación del lóbulo principal a secundario o la orientación del haz princial. En otras aplicaciones resulta crítica la separación de las polarizaciones, en ese caso el parámeto crítico sería la discriminación de polarización cruzada. Respecto a la polarización también podría ocurrir que otro parámetro caracteristico que sea objeto fundamental de diseño se degrade por encima de un determinado umbral. Este podría ser el caso de requerir una polarización circular, cuya relación axial (RA) es de 0 dB. Puede entonces emplearse la relación axial para definir el ancho de banda de polarización circular como el margen frecuencial en el que RA < 3dB.

Medidas basadas en impedancia

De mayor generalidad son las medidas de ancho de banda basadas en impedancia, ya que en todos los casos la misión de las antenas es la de servir de puente entre los medios en los que la onda electromagnética está guiada y el espacio más o menos libre en el que no existen estructuras destinadas al guiado de las ondas. Para ello la energía guiada se ha de transformar en energía radiada y cuando esto no pueda lograrse es obvio que la antena no puede cumplir su misión. La máxima transferencia se logra cuando existe adaptación de impedancias entre el medio guiado y la antena. No obstante, se pueden usar criterios específicos dependiendo de si usamos como referencia la impedancia misma, el coeficiente de reflexión o la relación de onda estacionaria (COE).