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resumen de el capitulo de radiocomunicaciones
Tipo: Apuntes
1 / 24
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Radiocomunicación - Antenas
Reforzar el conocimiento en función de los contenidos propuestos.
1. El diagrama de radiación de una antena debería medirse en la zona de:
a) campos próximos o Rayleigh.
b) campos próximos radiados o Fresnel.
c) campos lejanos o Fraunhofer.
d) Ninguna de las anteriores.
Respuesta. c
Justificación. El campo lejano es la región del extremo de la antena, como se puede
sospechar. En esta región, el patrón de radiación no cambia de forma con la distancia
(aunque los campos todavía mueren con 1 / R
2
). Además, esta región está dominada por
los campos electromagnéticos, con la E y H-campos ortogonales entre sí y la dirección
de propagación como con ondas planas. Esta región se refiere a veces como la región de
Fraunhofer, un plazo remanente de la óptica. [1]
2. ¿Cuál de las magnitudes siguientes es independiente de la distancia a la
antena?
a) El campo eléctrico.
b) El campo magnético.
c) El vector de Poynting.
d) La intensidad de radiación.
Respuesta. d
decir que por ejemplo la fracción de la intensidad emitida por un cuerpo negro en la
de la intensidad emitida en la región comprendida entre 0 y 5 mm a 2000º K. Para
calcular la integral definida se ha de emplear un procedimiento numérico, por ejemplo,
el método de Simpson, o bien la aproximación. [2]
3. La densidad de potencia radiada se mide en unidades de:
a) W/ m
2
b) W/rad.
e) W/Sr.
Respuesta. b
Justificación. El campo magnético B es una magnitud vectorial. Puede estar producido
por una carga puntual en movimiento o por un conjunto de cargas en movimiento, es
decir, por una corriente eléctrica. Es la representación gráfica de las características de
radiación de una antena, en función de la dirección (coordenadas en azimut y
elevación). Lo más habitual es representar la densidad de potencia radiada, aunque
también se pueden encontrar diagramas de polarización o de fase. [6]
7. ¿Cuál de las afirmaciones siguientes NO es cierta?
a) En la zona de Fraunhofer, el diagrama de radiación no depende de la
distancia a la antena.
b) El diagrama de radiación para la dirección de máxima radiación vale O
dB.
c) El diagrama de radiación es una función tridimensional.
d) El diagrama de radiación de una antena omnidireccional vale 1 para
todas las direcciones.
Respuesta. d
Justificación. El diagrama de radiación de una antena se define como la representación
gráfica de las características de radiación en función de la dirección angular. Se utilizará
habitualmente un sistema de coordenadas esférico. En un sistema coordenado esférico
las superficies r=cte son esferas,
θ =cte son conos, mientras que
=cte son semiplanos.
La intersección de las tres superficies determina la orientación de los tres vectores
unitarios, que son perpendiculares a las superficies respectivas. [7]
8. ¿Cuál de las antenas siguientes tiene la mínima directividad?
a) Isotrópica.
b) Omnidireccional.
c) Sectorial.
d) Ninguna de las anteriores.
Respuesta. a
Justificación. Una antena isotrópica es una antena ideal (utópica) que radia la misma
intensidad de radiación en todas las direcciones del espacio, se utiliza como referencia
para definir los parámetros de las antenas reales. Podemos imaginarnos una antena
isotrópica como un grano de arena (nuestra antena imaginaria) rodeado de esferas de
vidrio concéntricas que se hacen más grandes, pero más débiles conforme se alejan del
centro. [8]
9. La función directividad:
a) depende de la distancia a la antena.
b) tiene la misma forma que el diagrama de radiación.
c) vale como máximo 1.
d) es independiente de la directividad de la antena.
Respuesta. b
Justificación. La Directividad de una antena se define como la relación entre la
densidad de potencia radiada en una dirección, a una distancia, y la densidad de
potencia que radiaría a la misma distancia una antena isotrópica,, a igualdad de potencia
total radiada.
D ( θ , ∅ )=
P ( θ ,∅ )
t
4 π r
2
10. La intensidad de radiación se mide en unidades de
a) W / m
2
b)
W / rad .
c)
W / Sr .
d)
Respuesta. c
Justificación. La magnitud que aporta información acerca del nivel o grado de
radiactividad de una fuente o material se denomina actividad (A). Su unidad de medida
en el sistema internacional (SI) es el Bequerel (Bq) que equivale a una desintegración
por segundo. La dosis absorbida (D) es la cantidad de energía cedida por la radiación a
la unidad de masa de materia irradiada. [10]
11. Densidad de potencia a 1 m de una antena isotrópica que radia 1 W es:
a)
4 π
W / m
2
b)
2 π
W / m
2
c)
π
W / m
2
d) 1 W / m
2
Respuesta. a
Justificación. Es la potencia que fluye a través de una superficie elemental dS,
dispuesta ortogonalmente:
Φ ( θ , φ )=
dp ( θ , φ )
dS
i ( θ , φ )
d
20
dS = d
2
∗ dΩ
12. La directividad de una antena isotrópica es:
a) 3dB.
b) 1dB.
c) 0dB.
a) Ω.
b) Ω/
e) Ω/
d) Ninguna de las anteriores
Respuesta. a
Justificación. Una forma alternativa de definir la directividad es partiendo del principio
de que una antena isotrópica radia en forma esférica, lo que equivale a un ángulo sólido
de 4π rad
2
, en tanto que una antena de directividad D radia en un ángulo sólido Ω,
menor de 4π rad
2
16. Para poder aplicar la aproximación piramidal a la hora de calcular la
directividad de una antena es necesario:
a) que sea isotrópica.
b) que su directividad sea elevada (típicamente > 1000).
c) que su ancho de haz sea grande.
d) que tenga simetría de revolución.
Respuesta. b
Justificación. Para explicar la disminución de la eficiencia de la abertura, hay que tener
en cuenta que los campos existentes en la abertura proceden de una onda que se propaga
en una región piramidal, y para esta onda, las superficies de fase constante son curvas.
Cuando esta onda llega a la abertura, aparece un desface entre el valor de la onda en el
centro de la abertura y su valor en los extremos. [16]
17. La directividad de una antena con un ancho de haz del lóbulo principal
de 1 º en dos planos perpendiculares es aproximadamente:
a) 4 π.
b)
2
π
e)
2
π
d) (
π
2
Respuesta. b
Justificación. El lóbulo principal es el margen angular en torno a la dirección de
máxima radiación, lóbulos secundarios son el resto de los máximos relativos, de valor
inferior al principal y el ancho de haz es el margen angular de direcciones en las que el
diagrama de radiación de un haz toma un valor de 3dB por debajo del máximo. Es decir,
la dirección en la que la potencia radiada se reduce a la mitad. [17]
18. Si el ancho de haz del lóbulo principal de una antena es muy reducido,
entonces:
a) su directividad es elevada.
b) su ángulo sólido equivalente es reducido.
c) la intensidad de radiación en la dirección del máximo puede ser grande.
d) Todas las anteriores son correctas.
Respuesta. d
Justificación. Si el ancho de haz del lóbulo principal de una antena es muy reducido,
entonces su directividad es elevada, su ángulo sólido equivalente es reducido y la
intensidad de radiación en la dirección del máximo puede ser grande. [18]
19. La temperatura equivalente de ruido de un dipolo es igual a su temperatura
física
a) resulta más fácil de adaptar.
b) tiene una impedancia compleja.
c) no tiene pérdidas óhmicas.
d) Ninguna de las anteriores.
Respuesta. a
Justificación. La temperatura equivalente de ruido de un dipolo es igual a su
temperatura física la cual resulta más fácil de adaptar. Siempre que se emite o se recibe
una señal de radio, lleva acoplada una señal de ruido. Obviamente, cuanto menor sea la
relación de ruido con respecto a la señal. [19]
20. La eficiencia de pérdidas óhmicas de una antena:
a) depende de su resistencia de radiación.
b) depende de su resistencia de pérdidas óhmicas.
c) depende de la frecuencia.
d) Todas las anteriores son correctas.
Respuesta. d
Justificación. La eficiencia de pérdidas óhmicas de una antena depende de su
resistencia de radiación, de su resistencia de pérdidas óhmicas y de su frecuencia. La
diferencia entre ambas potencias es la potencia disipada por la antena, debida a pérdidas
óhmicas. La eficiencia se puede definir como la relación entre la potencia radiada por
una antena y la potencia entregada a la misma. La eficiencia es un número comprendido
entre 0 y 1. [20]
21. Una antena que sólo radia en el semiespacio z positivo:
a) tiene un ángulo sólido equivalente de 2π.
b) tiene una directividad igual a 1/2.
Justificación. La longitud efectiva de una antena depende de la distribución de
corrientes. Se define como la relación entre la potencia recibida y la densidad de
potencia incidente en una antena. La antena debe estar adaptada a la carga, de forma que
la potencia transferida sea la máxima. La onda recibida debe estar adaptada en
polarización a la antena. [24]
25. La relación entre la directividad y el área efectiva de una antena es:
a)
4 π
λ
2
ef
b) D =
4 π
2
λ
2
ef
c) D =
λ
2
4 π
ef
d)
λ
2
4 π
2
ef
Respuesta. a
Justificación. El área efectiva se define como la relación entre la potencia recibida y la
densidad de potencia incidente en una antena y La Directividad de una antena se define
como la relación entre la densidad de potencia radiada en una dirección, a una distancia,
su relación sería:
4 π
λ
2
ef
26. ¿Cuál de las afirmaciones siguientes es FALSA?
a) El coeficiente de adaptación depende de la resistencia de radiación de la
antena.
b) Si la antena es· resonante, el coeficiente de adaptación vale:
a
a R
a
L
a
L
2
c) La potencia recibida es máxima cuando existe adaptación entre el
receptor y la antena.
d) Si existe adaptación entre receptor y antena, la tensión a la entrada del
receptor es la mitad de la tensión de circuito abierto de la antena.
Respuesta. b
Justificación. El coeficiente de adaptación depende de la resistencia de radiación de la
antena. La potencia recibida es máxima cuando existe adaptación entre el receptor y la
antena. Las antenas se denominan resonantes cuando se anula su reactancia de entrada.
Es la relación entre la Densidad de Potencia radiada en la dirección del máximo a una
distancia r y la Potencia total entregada a la antena dividida por el área de una esfera de
radio r. [26]
27. Si existe adaptación entre la antena y el receptor de un sistema de
comunicaciones, entonces:
a)
n
r
y
a
b)
n
r
y
a
indiferente.
c)
a
y
n
r
indiferente.
d) Ninguna de las anteriores.
Respuesta. c
Justificación. Si existe adaptación entre la antena y el receptor de un sistema de
comunicaciones, entonces
a
y
n
r
son indiferente. Las antenas receptoras tienen un
circuito equivalente de Thevenin, con una impedancia de antena y un generador de
tensión. La transferencia de potencia entre la antena y la carga es máxima cuando ambas
impedancias son complejas conjugadas. [27]
28. En relación con la temperatura equivalente de ruido de una antena,
podemos decir que:
a) es independiente de la frecuencia.
b) es independiente del ancho de banda del receptor.
c) es independiente del ángulo de elevación de la antena.
d) una antena muy directiva siempre capta más ruido que una antena poco
directiva.
Respuesta. b
Justificación. En relación con la temperatura equivalente de ruido de una antena,
podemos decir que es independiente del ancho de banda del receptor. Incluso los
componentes pasivos sin ganancia, tales como las resistencias, tienen un factor de ruido,
definido como la proporción del ruido producido por una resistencia real respecto al
simple ruido térmico de una resistencia ideal. Para estandarizar la comparación, el
factor de ruido se mide a una temperatura estándar de 290K. [28]
29. ¿Cuál de las afirmaciones siguientes es FALSA?
a) Una antena de microondas apuntando al horizonte recibe generalmente
una temperatura equivalente de ruido inferior a 300 K.
b) El Sol es la fuente de ruido más importante.
c) El fondo de ruido cósmico es independiente de la frecuencia.
d) La temperatura de brillo de la atmósfera crece con el ángulo de elevación
de la antena.
Respuesta. d
Justificación. Al igual que en el caso de las reflectividades, el procedimiento de cálculo
de temperaturas parte de los niveles digitales (ND) detectados en el sensor. Tal y como
ocurre en el espectro óptico, esos ND codifican un valor de energía (radiancia), pero en
este caso correspondiente al infrarrojo térmico. [29]
a)
E =( ^ x + j 0,5 ^ y ) exp [
j ( ωt − kz ) ]
b)
E =( ^ x + 0,5 ^ y ) exp [ j ( ωt − kz )].
c)
E =( ^ x + j ^ y ) exp [
j ( ωt − kz ) ]
d) Ninguno de los anteriores.
Respuesta. b
Justificación. La siguiente fórmula
E =( ^ x + 0,5 ^ y ) exp [ j ( ωt − kz )] , polarización lineal.
En cualquier punto del espacio, el vector del campo eléctrico oscila arriba y abajo a lo
largo de una línea vertical, y se dice que la onda está linealmente polarizada. La luz
linealmente polarizada representa un tipo simple de polarización. La luz emitida es una
mezcla de ondas que están linealmente polarizadas en todas las direcciones
transversales posibles. [33]
34. ¿Cuál de los campos siguientes tiene polarización circular a derechas?
a)
E =( ^ x −^ y ) exp [ j ( ωt − kz ) ].
b)
E =( ^ x + ^ y ) exp [
j ( ωt − kz ) ]
c)
E =( ^ x + j ^ y ) exp [
j ( ωt − kz ) ]
d) Ninguno de los anteriores.
Respuesta. d
Justificación. La polarización de una onda es la figura geométrica determinada por el
extremo del vector que representa al campo eléctrico en función del tiempo, en una
posición dada. Si el sentido de giro coincide con las agujas del reloj, la polarización es
circular a derechas. Si el sentido de giro es contrario a las agujas del reloj, la
polarización es circular a izquierdas. El mismo convenio aplica a las ondas con
polarización elíptica. [34]
35. El coeficiente de polarización para una antena con polarización circular
a izquierdas que recibe una onda polarizada circularmente a derechas es:
a) 0.
b) 1.
c) ½.
d) ∞.
Respuesta. a
Justificación. El coeficiente de polarización para una antena con polarización circular a
izquierdas que recibe una onda polarizada circularmente a derechas es 0. Los vectores
unitarios de polarización circular derecha (RHCP) y circular izquierda (LHCP) usados
en antenas. Cómo descomponer un campo electromagnético en sus componentes de
polarización circular derecha (RHCP) y circular izquierda (LHCP). [35]
36. El coeficiente de polarización para una antena con polarización lineal
que recibe una onda polarizada circularmente es:
a) 0.
b) 1.
c) 1/2.
d) ∞.
Respuesta. c
Justificación. El coeficiente de polarización para una antena con polarización lineal que
recibe una onda polarizada circularmente es ½. Polarización generalmente significa
“orientación”, viene de la palabra griega “Polos”. Este término es utilizado para
describir cómo la luz o alguna otra radiación electromagnética están restringidas a una
dirección de propagación. [36]
37. El coeficiente de polarización para una antena con polarización circular
que recibe una onda polarizada linealmente es:
a) 0.
b) 1.
c) 1/2.
d) ∞.
Respuesta. c
Justificación. El coeficiente de polarización para una antena con polarización circular
que recibe una onda polarizada linealmente es ½. Se produce una polarización lineal
cuando las fases de dos componentes ortogonales del campo eléctrico difieren un
múltiplo entero de p radianes. Se produce polarización circular cuando las amplitudes
son iguales y la diferencia de fase entre las componentes es p/2 o 3p/2. La polarización
es elíptica en los demás casos. [37]
38. En un radioenlace se producen 3 dB de pérdidas en la recepción por
desacoplo de polarización. Por lo tanto:
a) el campo eléctrico incidente es la mitad del que habría sin pérdidas.
b) la tensión de circuito abierto de la antena receptora es O, 707 veces la que
habría sin pérdidas.
c) la longitud efectiva de la antena receptora es la mitad de la que habría
sin pérdidas.
d) Ninguna de las anteriores.
Respuesta. b
Justificación. En un radioenlace se producen 3 dB de pérdidas en la recepción por
desacoplo de polarización. Por lo tanto, la tensión de circuito abierto de la antena
receptora es O, 707 veces la que habría sin pérdidas. Se define el coeficiente de
desacoplo de polarización Cp como la relación entre la potencia recibida por la antena
cuando incide sobre ella una onda plana de polarización conocida y la que recibiría la
misma antena al incidir sobre ella una onda plana con la misma dirección de
a) tiene una longitud efectiva igual a la mitad de su longitud física.
b) tiene una resistencia de radiación elevada.
c) tiene una distribución de corrientes constante.
d) Ninguna de las anteriores.
Respuesta. a
Justificación. Un dipolo corto tiene una longitud efectiva igual a la mitad de su
longitud física. La antena de dipolo corto es el más simple de todas las antenas. Se trata
simplemente de un circuito abierto alambre. Las palabras "corto" o "pequeño" en la
ingeniería de la antena siempre implica "en relación con una longitud de onda". Así lo
absoluto tamaño del dipolo anterior no importa, sólo el tamaño del cable en relación con
la longitud de onda de la frecuencia de la operación. [42]
43. La resistencia de radiación de un dipolo en λ/2 es:
a) 199 Ω.
b) 146 Ω.
c) 73 Ω.
d) 50 Ω.
Respuesta. c
Justificación. La resistencia de radiación de un dipolo en λ/2 es de 73 Ω. Impedancia.
La impedancia de un dipolo de base y en el espacio ideal es de 73 Ohms. En la práctica,
la impedancia real será una función importante de la longitud. La impedancia
característica de un dipolo replegado y en el espacio ideal es de 300 Ohms. [43]
44. La longitud efectiva de un dipolo en " λ /2 es:
a) 0,32λ.
b) 0,5 λ.
c) 0,64λ.
d) λ.
Respuesta. a
Justificación. La longitud efectiva de un dipolo en " λ /2 es de 0,32λ. La longitud del
dipolo es la mitad de la longitud de onda de la frecuencia de resonancia del dipolo, y
puede calcularse como 150/frecuencia (MHz). Ejemplo: Para obtener una antena
resonante en la Banda de 10m, a la frecuencia de 28,9 MHz, el dipolo tendrá
teóricamente 5,21 metros de largo. [44]
45. La relación entre PIRE y PRA es:
a) PIRE (dBW) = PRA (dBm) + 2,1 5 dB.
b) PIRE (dBW) = PRA (dBm) - 2,1 5 dB.
c) PIRE (dBW) = PRA (dBW) + 2,15 dB.
d) PIRE (dBW) = PRA (dBW) - 2,15 dB.
Respuesta. c
Justificación. La relación entre PIRE y PRA es PIRE (dBW) = PRA (dBW) + 2,15 dB.
La PIRE se expresa habitualmente en decibelios respecto a una potencia de referencia
emitida por una potencia de señal equivalente. La potencia radiada aparente (PRA) es la
potencia que se tiene que introducir en una antena dipolo, que irradia radialmente, sobre
el plano ortogonal, para conseguir la potencia equivalente a una antena considerada.
46. ¿Cuál de los dipolos mostrados a continuación no tiene un máximo de
radiación para 8 = 90º?
a) λ/2.
b) λ.
c) 5λ/4.
d) 2λ.
Respuesta. D
Justificación. 2λ no tiene un máximo de radiación para 8 = 90º. Las antenas dipolo son
las más sencillas de todas. Consiste en un hilo conductor de media longitud de onda a la
frecuencia de trabajo, cortado por la mitad, en cuyo centro se coloca un generador o una
línea de transmisión [46]
47. ¿Cuál de los dipolos siguientes tiene la mayor directividad?
a) λ/2.
b) 3λ/4.
c) λ.
d) 3λ/2.
Respuesta. c
Justificación. λ es el dipolo que tiene la mayor directividad de los antes mencionados.
Al contrario de lo que sucede con una antena isotrópica que irradia igual cantidad de
energía en todas direcciones, en la práctica una antena irradia más energía hacia algunas
direcciones y se dice entonces que dicha antena es "directiva" o que tiene cierta
"Directividad". [47]
48. Un dipolo de longitud 3 λ /2, ¿cuántos máximos tiene en su distribución
de corrientes?
a) 3.
b) 2.
c) 1.
d) Ninguno.
Respuesta. a
telecomunicaciones especialmente a bajas frecuencias, mientras que El dipolo se suele
encontrar en prácticamente todos los servicios que existen actualmente, principalmente
en arreglos de antenas para transmisores de radio FM y también en transmisores de TV
y servicios de radio móvil para servicios de despacho. [51]
52. La relación directividad sobre área efectiva de un monopolo es:
a)
16 π
λ
2
b)
8 π
λ
2
c)
4 π
λ
2
d)
2 π
λ
2
Respuesta. a
Justificación. La relación directividad sobre área efectiva de un monopolo es
16 π
λ
2
. Es
decir, la directividad (en unidades lineales) de un monopolo es el doble de la
directividad de una antena de dipolo del doble de la longitud. La razón de esto es
simplemente porque no la radiación se produce por debajo del plano del suelo, por lo
que la antena es realmente el doble de "directiva". [52]
53. La conductividad finita del plano de tierra de un monopolo produce:
a) un aumento de la eficiencia de la antena.
b) la elevación del lóbulo principal de radiación de la antena.
c) un aumento de la radiación en la dirección rasante.
d) No produce ningún efecto.
Respuesta. b
Justificación. La conductividad finita del plano de tierra de un monopolo produce la
elevación del lóbulo principal de radiación de la antena. Los conductores pegados a las
antenas, si bien conectados o no a ellas, se comportarán como planos de tierra, y su
influencia en las prestaciones de la antena será nuestro objetivo en este capítulo. [53]
54. La relación entre las impedancias de un dipolo en λ/2 doblado y un
dipolo en λ/2 normal es:
a) 4.
b) 2.
c) 1/2.
d) 1/4.
Respuesta. a
Justificación. La relación entre las impedancias de un dipolo en A/2 doblado y un
dipolo en λ/2 normal es 4. Impedancia. La impedancia de un dipolo de base y en el
espacio ideal es de 73 Ohms. En la práctica, la impedancia real será una función
importante de la longitud. La impedancia característica de un dipolo replegado y en el
espacio ideal es de 300 Ohms. [54]
55. El diagrama de radiación de una agrupación de antenas:
a) depende de la separación entre sus elementos.
b) depende de la amplitud y el desfase de las corrientes aplicadas a cada elemento.
c) depende del diagrama de radiación de cada elemento.
d) Todas las anteriores son correctas.
Respuesta. d
Justificación. El diagrama de radiación de una agrupación de antenas depende de la
separación entre sus elementos, de la amplitud y el desfase de las corrientes aplicadas a
cada elemento, del diagrama de radiación de cada elemento. El diagrama de campo
radiado por la agrupación es igual al producto del diagrama de la antena básica, Eo (r),
multiplicado por un factor que tiene en cuenta la interferencia de las N ondas generadas
por las N antenas. [55]
56. Para medir correctamente el diagrama de radiación de una bocina cónica
de 1 O cm de diámetro a 3 GHz se debe situar la sonda receptora a una
distancia de como mínimo:
a) 10 cm.
b) 20 cm.
c) 30 cm.
d) 1 m.
Respuesta. b
Justificación. Para medir correctamente el diagrama de radiación de una bocina cónica
de 1 O cm de diámetro a 3 GHz se debe situar la sonda receptora a una
distancia de como mínimo 20 cm. [56]
57. Una bocina sectorial de plano-H se abre en la dimensión determinada
por el vector:
a) campo eléctrico.
b) campo magnético.
c) de Poynting.
d) Ninguno de los anteriores.
Respuesta. b
Justificación. Una bocina sectorial de plano-H se abre en la dimensión determinada por
