LECCIÓN 35. GANANCIA DIRECTIVA Y GANANCIA DE POTENCIA

La ganancia directiva es la relación de la densidad de potencia irradiada hacia una dirección particular entre la densidad de potencia irradiada al mismo punto pero por una antena de referencia, con la condición de que ambas antenas deben estar irradiando la misma cantidad de potencia.

Para estos casos se asume que el tipo de antena utilizado es una antena isotrópica. Cuando la ganancia directiva se considera máxima se le denomina directividad.

 


Figura 53. Representación gráfica sobre la Directividad

La ganancia de potencia es lo mismo que la ganancia directiva salvo que se utiliza es la potencia total de la antena teniendo en cuenta para ello la deficiencia de la antena y que la antena de referencia no presenta ningún tipo de pérdidas. Si la antena en mención se considera como una antena sin pérdidas se dice  que la antena irradia el 100 % de la potencia de entrada concluyendo en ese caso particular que la ganancia de potencia y la ganancia directiva son iguales. Comúnmente la ganancia de potencia es expresada en decibelios.

La expresión que permite calcular la ganancia directiva o directividad

 

1.  POTENCIA ISOTRÓPICA EFECTIVA IRRADIADA

La EIRP o potencia isotrópica efectiva irradiada se define como la potencia equivalente de transmisión es decir es aquella potencia que debería irradiar una antena isotrópica para alcanzar la misma densidad de potencia en la dirección elegida y en un determinado punto que en otra antena. Para calcular la densidad de potencia en un determinado punto a una distancia R de la antena transmisora, se puede utilizar:

2.  DENSIDAD DE POTENCIA CAPTURADA

Una de las principales características de una antena consiste en su capacidad para radiar y con una cierta direccionalidad, es decir, para lograr concentrar la energía radiada hacia ciertas direcciones del espacio según sea necesario. Para ello, es conveniente cuantificar este comportamiento con un parámetro que permita establecer una comparación entre distintas antenas.

Uno de los datos importantes para establecer éste cálculo es conocer dónde está situada la antena que se desea analizar; en cuyo caso es conveniente el uso de un sistema de coordenadas que permita definir cómodamente una dirección del espacio por tal razón el sistema de coordenadas por excelencia es el esférico. Las tres variables de un sistema esférico son (r, θ, φ).

 

 

 

 

Figura 54. Esquema del Sistema de Coordenadas Utilizado

 

Una antena, es un dispositivo reciproco debido a que presenta la misma resistencia de radiación, ganancia y directividad cuando se envían o reciben ondas electromagnéticas, por lo tanto, se puede decir que la densidad de potencia recibida o capturada por una antena  corresponde al producto de la densidad de potencia en el espacio que la rodea por su ganancia directiva, es decir, la densidad de potencia en el espacio es expresada en watts por metro cuadrado.

La expresión que permite calcular la densidad de potencia capturada es:

 

 

4.  ABERTURA DEL HAZ DE LA ANTENA

La abertura del haz de la antena es el ángulo comprendido entre dos puntos de media potencia (-3 dB) en el lóbulo mayor de la gráfica de radiación en una antena.

La ganancia de una antena es inversamente proporcional a la abertura del haz esto significa que entre más grande sea la abertura del haz menor será la ganancia.