¿Causan pérdidas los conductores en el campo cercano reactivo de una antena?

  

¿Los conductores en el campo cercano reactivo de una antena causan pérdida?

No necesariamente. Considere una antena dipolo bien diseñada; puede colocar una serie de "otros elementos" a su alrededor y convertir el dipolo en una antena Yagi-Uda: -

LaantenaYagi-Udausa"otros elementos" de forma constructiva para producir una emisión EM dirigida hacia una dirección particular. Estos elementos adicionales se encuentran en el campo cercano de la sección dipolo de la antena. La radiación EM se enfoca así: -

Atribución:PorChetvorno-Trabajopropio,CC0, enlace

Si la colocación de estos elementos no se controla con precisión, se producen alteraciones en la impedancia eléctrica observada en los terminales de la antena. De hecho, algunos diseños de Yagi-Uda utilizan esto y convierten los 73 ohmios naturales del dipolo (la parte accionada de la antena) en algo radicalmente diferente.

La implicación de esto es que la colocación ad hoc de material perfectamente conductor alrededor de una antena dipolo cambiará significativamente la impedancia eléctrica. Básicamente, la antena se desafina de su frecuencia óptima; la presencia de material conductor reduce la impedancia eléctrica y el dipolo se convierte en lo que se conoce como "corto". Considere el dipolo y lo que sucede cuando no lo opera en el punto de resonancia perfecto: -

Cuandolalongituddelaantenacorrespondealamitaddeunalongituddeonda(puntodeoperaciónnominalparaundipolo),laimpedanciarealesde73ohmiosylaimpedanciareactivaescero.Silaantenase"acorta" por la presencia de elementos conductores, la parte "real" de la impedancia cae rápidamente hacia cero ohmios y la parte reactiva se vuelve capacitiva, aumentando rápidamente la impedancia a medida que la longitud se acorta.

Dado que el sistema de suministro de energía eléctrica a una antena se basa en la adaptación de impedancia, puede ver que es inevitable un aumento en la pérdida de energía. No es irreconciliable; podría colocar un transformador y un inductor en los terminales dipolos para convertir las impedancias y mantener la misma entrega de potencia, pero las pérdidas adicionales son inevitables. El mayor de ellos es la propia pérdida de conducción de la antena. Una vez que las pérdidas de conducción de la antena comienzan a convertirse en un porcentaje significativo de la resistencia a la radiación eléctrica, estás en una pendiente descendente.

Considere también la colocación de un conductor realmente grande cerca de un dipolo. Llamemos a ese conductor realmente grande "tierra". La siguiente gráfica muestra cómo la impedancia resistiva cambia a medida que el dipolo se eleva una distancia sobre el suelo: -

Si colocó el dipolo solo a una pequeña distancia sobre el suelo (0.2 longitudes de onda o menos), puede ver que la impedancia se reduce significativamente y se reduce a medida que se acerca el suelo.

La línea de fondo de lo que trato de decir es que el artículo de wiki es correcto, pero es secundario a la imagen más grande que he tratado de describir arriba. Las pérdidas debidas a desajustes de impedancia (provocadas por conductores / materiales localizados) son mucho más importantes que las pérdidas dieléctricas o de conducción reales en esos materiales.

Cualquier tipo de metal cerca de la antena absorberá energía del campo de RF e inducirá corrientes de Foucault en el metal.

No es como cargar un condensador. Eso significaría que la energía eléctrica simplemente se movió a otro lugar pero todavía está allí. En su lugar, las corrientes de Foucault convertirán la energía en calor.

El transmisor "verá" esta pérdida de energía. Una forma de ver esto es que la impedancia de la antena y la red correspondiente disminuirán.

Por ejemplo, el transmisor verá una carga mayor.

Como diseñador de RF, generalmente tratará de minimizar los metales cerca del campo de RF, pero eso no siempre es posible. Una forma de lidiar con esto es guiar el campo lejos del metal mediante el uso de material ferite.

También es el trabajo de los diseñadores de RF asegurarse de que, sin importar la cantidad de metal que coloque cerca de la antena, la impedancia nunca baje tanto que el transmisor se sobrecaliente (recuerde, la impedancia baja, así que cuanto más metal coloque cerca del antena, más la antena parece un cortocircuito).

Puede hacer esto utilizando el hecho de que el metal cerca de la antena tiene un efecto de desafinación y el sistema de la antena se desajustará rápidamente para la frecuencia de RF deseada. Esto ya limita un poco la cantidad de energía transferida desde el transmisor a la antena.

Los bits de metal cerca de la antena pueden o no haber inducido corriente, pero no deben causar pérdida de señal. También pueden causar la dirección del rayo o (si, por ejemplo, el metal es un plato) puede causar una ganancia de antena significativa (no ganancia de potencia, 'ganancia de antena' significa enfocar, o limitar la dirección para formar una viga).

Una antena bien sintonizada podría ser menos efectiva Debido a la alteración de la impedancia accionada, sin embargo. La antena será típicamente tener una red de sintonización que se ajusta para la eficiencia del transmisor, y que El ajuste determina las pérdidas en la transmisión. Añadiendo o eliminando un metal. El objeto también causaría pérdidas debido a una mala sintonía.