El significado de la impedancia de la antena
Para facilitar la aplicación en ingeniería, las partes real e imaginaria de la impedancia de la antena a menudo las observamos y ajustamos mediante el diagrama de Smith unificado. Además, la relación de onda estacionaria (ROE) y la pérdida de retorno también son parámetros importantes que utilizamos comúnmente para observar la impedancia. Más adelante explicaremos estos indicadores en detalle, por hoy no profundizaremos.
Volviendo a la impedancia, sabemos que para un sistema de radiofrecuencia (RF), la transmisión de señales RF entre los diferentes módulos del sistema requiere una adaptación de impedancia. Una vez que hay desadaptación, esto provocará una gran reflexión de la señal de transmisión RF. Por un lado, esto desperdicia mucha energía y, por otro lado, la energía reflejada podría afectar el funcionamiento normal del sistema RF.
Para un sistema de RF, la antena puede considerarse como una carga dentro del sistema. Por lo tanto, la impedancia de entrada de la antena es muy importante, porque si la impedancia de la antena no coincide con la impedancia característica del cable de alimentación RF, causará que la energía transmitida por el cable se refleje, impidiendo que la mayor cantidad posible de energía se transmita dentro del sistema RF, lo que genera los problemas de desperdicio de energía mencionados anteriormente. Cuanto más grave sea la desadaptación de impedancia de la antena, mayor será la energía reflejada. Esta es la razón por la que se debe realizar la adaptación de impedancia en la antena.
La situación ideal es que la impedancia de entrada de la antena sea puramente resistiva e igual a la impedancia característica del cable de alimentación. En este caso, no hay reflexión de potencia entre la antena y el cable, y no hay pérdida de energía en la transmisión entre ellos. Por supuesto, esta situación ideal no existe, porque en ingeniería, tanto la impedancia de la antena como la del cable solo pueden aproximarse a la impedancia característica deseada, pero siempre habrá cierta diferencia con la impedancia ideal. Para mantener la uniformidad y permitir que diferentes sistemas RF y antenas funcionen de manera eficiente, los productos electrónicos de comunicación móvil suelen definir la impedancia característica de los módulos RF y las antenas en 50 Ω. Es por eso que las antenas generalmente se diseñan para una impedancia de 50 Ω.
Si la impedancia propia de la antena no es buena, ¿significa que no es posible lograr la adaptación de impedancia? La respuesta es no. Cuando la impedancia propia de la antena no es óptima, podemos utilizar capacitores e inductores en serie y paralelo para ajustar y mejorar la impedancia de la antena. En este caso, consideramos la antena en sí y los componentes de capacitores e inductores utilizados para la adaptación como un todo. Cuando la impedancia de este conjunto sea adecuada (cercana a 50 Ω), también se considerará adaptada.
Factores que afectan la impedancia de la antena
¿De qué factores depende entonces la impedancia de entrada de una antena? Generalmente, hay 3 factores que determinan la impedancia de entrada de una antena:
1. La forma estructural y las dimensiones físicas de la propia antena;
2. La frecuencia de trabajo de la antena;
3. El entorno que rodea a la antena.
Cualquiera de estos 3 factores que cambie hará que la impedancia de entrada de la antena cambie, es decir, que el rendimiento de la antena cambie. El factor 1 indica que la forma de la antena puede alterar su impedancia. El factor 2 señala que depende de la frecuencia de trabajo, ya que la misma antena tendrá impedancias diferentes a diferentes frecuencias de trabajo.
Los dos factores anteriores son básicamente conocidos, pero aquí debemos prestar atención al factor 3: el entorno que rodea a la antena. Esto significa que la misma antena, trabajando a la misma frecuencia, tendrá una impedancia completamente diferente si su entorno circundante no es el mismo. Es por eso que muchas antenas internas que se autodenominan de alto rendimiento, cuando las compramos y usamos en nuestros productos electrónicos reales, a menudo descubrimos que su rendimiento es muy deficiente o incluso completamente inutilizable. Esto se debe a que el entorno real que rodea a la antena durante su uso es diferente del entorno en el que fue desarrollada. Por lo tanto, cuando el entorno que rodea a la antena es complejo, es muy necesario diseñar la antena específicamente a medida, especialmente las antenas internas.
Volviendo a la impedancia, sabemos que para un sistema de radiofrecuencia (RF), la transmisión de señales RF entre los diferentes módulos del sistema requiere una adaptación de impedancia. Una vez que hay desadaptación, esto provocará una gran reflexión de la señal de transmisión RF. Por un lado, esto desperdicia mucha energía y, por otro lado, la energía reflejada podría afectar el funcionamiento normal del sistema RF.
Para un sistema de RF, la antena puede considerarse como una carga dentro del sistema. Por lo tanto, la impedancia de entrada de la antena es muy importante, porque si la impedancia de la antena no coincide con la impedancia característica del cable de alimentación RF, causará que la energía transmitida por el cable se refleje, impidiendo que la mayor cantidad posible de energía se transmita dentro del sistema RF, lo que genera los problemas de desperdicio de energía mencionados anteriormente. Cuanto más grave sea la desadaptación de impedancia de la antena, mayor será la energía reflejada. Esta es la razón por la que se debe realizar la adaptación de impedancia en la antena.
La situación ideal es que la impedancia de entrada de la antena sea puramente resistiva e igual a la impedancia característica del cable de alimentación. En este caso, no hay reflexión de potencia entre la antena y el cable, y no hay pérdida de energía en la transmisión entre ellos. Por supuesto, esta situación ideal no existe, porque en ingeniería, tanto la impedancia de la antena como la del cable solo pueden aproximarse a la impedancia característica deseada, pero siempre habrá cierta diferencia con la impedancia ideal. Para mantener la uniformidad y permitir que diferentes sistemas RF y antenas funcionen de manera eficiente, los productos electrónicos de comunicación móvil suelen definir la impedancia característica de los módulos RF y las antenas en 50 Ω. Es por eso que las antenas generalmente se diseñan para una impedancia de 50 Ω.
Si la impedancia propia de la antena no es buena, ¿significa que no es posible lograr la adaptación de impedancia? La respuesta es no. Cuando la impedancia propia de la antena no es óptima, podemos utilizar capacitores e inductores en serie y paralelo para ajustar y mejorar la impedancia de la antena. En este caso, consideramos la antena en sí y los componentes de capacitores e inductores utilizados para la adaptación como un todo. Cuando la impedancia de este conjunto sea adecuada (cercana a 50 Ω), también se considerará adaptada.
Factores que afectan la impedancia de la antena
¿De qué factores depende entonces la impedancia de entrada de una antena? Generalmente, hay 3 factores que determinan la impedancia de entrada de una antena:
1. La forma estructural y las dimensiones físicas de la propia antena;
2. La frecuencia de trabajo de la antena;
3. El entorno que rodea a la antena.
Cualquiera de estos 3 factores que cambie hará que la impedancia de entrada de la antena cambie, es decir, que el rendimiento de la antena cambie. El factor 1 indica que la forma de la antena puede alterar su impedancia. El factor 2 señala que depende de la frecuencia de trabajo, ya que la misma antena tendrá impedancias diferentes a diferentes frecuencias de trabajo.
Los dos factores anteriores son básicamente conocidos, pero aquí debemos prestar atención al factor 3: el entorno que rodea a la antena. Esto significa que la misma antena, trabajando a la misma frecuencia, tendrá una impedancia completamente diferente si su entorno circundante no es el mismo. Es por eso que muchas antenas internas que se autodenominan de alto rendimiento, cuando las compramos y usamos en nuestros productos electrónicos reales, a menudo descubrimos que su rendimiento es muy deficiente o incluso completamente inutilizable. Esto se debe a que el entorno real que rodea a la antena durante su uso es diferente del entorno en el que fue desarrollada. Por lo tanto, cuando el entorno que rodea a la antena es complejo, es muy necesario diseñar la antena específicamente a medida, especialmente las antenas internas.