¿Qué factor físico afecta el ancho de banda de la antena?

Hay cientos de antenas diferentes, así que para mi simple intento de respuesta me concentraré en el "dipolo" y no voy a entrar demasiado en fórmulas.

¿Qué factor físico afecta el ancho de banda de una antena?

La impedancia que presenta la antena es un factor importante. Si esa impedancia cambia con la frecuencia, la potencia transmitida también cambiará. Considera esto: -

A medida que la longitud del dipolo se vuelve aproximadamente la mitad de la longitud de onda, la impedancia se vuelve real y de aproximadamente 70 ohmios. Pero vaya a 1 longitud de onda y la impedancia real se vuelve infinita. Este es un factor grave que afecta al ancho de banda. Dado también que el cambio de impedancia imaginaria es bastante severo, el uso de una impedancia física (un inductor en serie, por ejemplo) para permitir una operación efectiva ligeramente fuera exactamente de la mitad de la longitud de onda resultará en una reducción significativa del ancho de banda.

Entonces, una respuesta corta es que el ancho de banda depende de cómo use la antena y de la elección de la antena.

Hay un video útil en antenna.com en esta página que podría dar un poco más de información. El mismo sitio web continúa discutiendo cómo engrosar el cable dipolo puede hacer que el ancho de banda sea más amplio: -

Ahora habla de VSWR (que todavía tiene que ver con la impedancia presentada por la antena) y muestra que un cable más grueso produce un ancho de banda más amplio y, si se ampliara el espectro de análisis, vería efectos mucho más significativos: -

La conclusión de Antenna.com debajo de esto es: -

Por lo tanto, esta página se puede resumir de manera muy sucinta: para obtener un ancho de banda más amplio, engorde sus antenas (esto significa: use más volumen).

Es un tema muy amplio, pero, para la mayoría de las antenas regulares, el mayor determinante del ancho de banda es la electrónica de conducción y las resonancias de impedancia. Por ejemplo, usar una antena dipolo "corta" antenna.com ofrece las siguientes fórmulas y un ejemplo práctico: -

Como ejemplo, suponga que el radio es 0.001 de longitud de onda y la longitud es 0.05$\lambda$. Suponga además que esta antena debe operar a f = 3 MHz y que el metal es cobre, por lo que la conductividad es de 59 600 000 S/m.

La resistencia a la radiación se calcula en 0,49 ohmios. Se encuentra que la pérdida de resistencia es de 4,83 mOhms (mili-Ohms), que es aproximadamente insignificante en comparación con la resistencia a la radiación. Sin embargo, la reactancia es de 1695 ohmios, por lo que la resistencia de entrada es Z=0,49 + j1695. Por lo tanto, sería muy difícil que esta antena tuviera una adaptación de impedancia adecuada. Incluso si la reactancia pudiera cancelarse correctamente, se entregaría muy poca potencia desde una fuente de 50 ohmios a una carga de 0,49 ohmios.

Para antenas de dipolo corto que son fracciones más pequeñas de una longitud de onda, la resistencia a la radiación se vuelve más pequeña que la resistencia a la pérdida y, en consecuencia, esta antena puede ser muy ineficiente.

El ancho de banda para dipolos cortos es difícil de definir. La impedancia de entrada varía mucho con la frecuencia debido al componente de reactancia de la impedancia de entrada. Por lo tanto, estas antenas se utilizan normalmente en aplicaciones de banda estrecha.