¿Por qué a menudo se eligen 50 Ω como la impedancia de entrada de las antenas, mientras que la impedancia de espacio libre es 377 Ω?

Para entregar energía de manera eficiente a una parte diferente de un circuito sin reflexión, las impedancias de todos los elementos del circuito deben coincidir. El espacio libre puede considerarse como un elemento adicional, ya que una antena transmisora ​​eventualmente debería irradiar toda la energía desde la línea de transmisión hacia ella.

Ahora, si las impedancias en la línea de transmisión y en la antena coinciden a 50 Ω, pero la impedancia del espacio libre es de 377 Ω, ¿no habrá un desajuste de impedancia y, en consecuencia, una radiación menos que óptima de la antena?

EDITAR:

Por lo que deduje de las respuestas, la literatura y las discusiones en línea, la antena actúa como un transformador de impedancia entre la línea de alimentación y el espacio libre. El argumento dice: no se refleja energía de la línea de alimentación y debe ir a la antena. Se puede suponer que la antena es resonante y, por lo tanto, irradia toda su potencia al espacio libre (sin tener en cuenta las pérdidas de calor, etc.). Esto significa que no hay potencia reflejada entre la antena y el espacio libre y, por lo tanto, la transición entre la antena y el espacio libre coincide.

Lo mismo debería ser cierto en la dirección inversa para una antena receptora (Principio de reciprocidad): una onda en el espacio libre ( $Z_0$ ) incide en una antena, y la potencia recibida se alimenta a la línea de transmisión (nuevamente a través de la transformación de impedancia). Al menos en un artículo (Devi et al., Diseño de una antena de parche en forma de E de banda ancha de 377 Ω para recolección de energía de RF, Microondas y Cartas Ópticas (2012) Vol. 54, No. 3, 10.1002 / mop.26607) fue mencionó que se usó una antena de 377 Ω con un circuito separado para que coincida con 50 Ω para "lograr un ancho de banda de impedancia amplio" con un alto nivel de potencia. Si la antena normalmente ya es el transformador de impedancia, ¿para qué se necesita el circuito de adaptación? O, alternativamente, ¿en qué circunstancias la antena no es también el transformador de impedancia?

Algunas fuentes útiles y discusiones que encontré:

• Klaus Kark, Antenne und Strahlungsfelder (en alemán)
• Impedance Matching ( http://www.phys.ufl.edu/~majewski/nqr/reference2015/nqr_detection_educational/Impedance_matching_networks.pdf )
• Discusión en el foro que menciona la transformación de impedancia para una antena F invertida ( http://www.antenna-theory.com/phpbb2/viewtopic.php?t=776&sid=dede0d4127170d16cc3a583ab0929f3e )
• Algunas notas generales sobre antenas 8http: //fab.cba.mit.edu/classes/862.16/notes/antennas.pdf)

La impedancia de entrada de ciertos dispositivos / circuitos (transformadores) no necesita necesariamente igualar su impedancia de salida.

Considere una antena de 50Ω (o cualquier impedancia) como transformador que transforma 50Ω (lado del cable) a 377Ω (lado del espacio).

La impedancia de la antena no está (solo) dada por la impedancia del espacio libre sino (también) por la forma en que está construida.

Por lo tanto la antena hace que coincida con la impedancia del espacio libre (en el lado uno); e idealmente también la impedancia del circuito (en el otro lado).
Dado que la impedancia del lado del espacio es siempre la misma (para todo tipo de antenas operadas en vacío o aire), no es necesario mencionarla.
Solo el lado del cable es lo que necesita y puede preocuparse.

La razón por la que se elige 50Ω o 75Ω o 300Ω o ... como impedancias de antena es por razones prácticas para construir antenas / líneas de transmisión / amplificadores particulares con esa impedancia.

Una posible respuesta para calcular la resistencia a la radiación $R$ de una antena es:

Encuentre una respuesta a la pregunta: "¿Cuánta potencia $P$ (promedio durante un período) se irradia si se aplica una señal sinusoidal de un voltaje (o corriente) de amplitud $V_0$ (o $I_0$ ) a la antena?"

Entonces obtienes $R = \frac{V_0^2}{2P}$ (o$=\frac{2P}{I_0^2}$ )

Obtiene la potencia radiada $P$ integrando el vector Poynting $\mathbf{S}$ (= potencia radiada por área) sobre la esfera que encierra la antena.

El vector de Poynting es $\mathbf{S} = \frac{1}{\mu_0} \mathbf{E} \times \mathbf{B}$donde$\mathbf{E}$y$\mathbf{B}$son campos eléctricos / magnéticos causados ​​por los voltajes y corrientes en su antena.

Puede encontrar un ejemplo para tal cálculo en el artículo de Wikipedia sobre "Antena dipolo", en el párrafo Dipolo corto .

Todas las respuestas mencionan algunos puntos válidos, pero no responden realmente la pregunta que quiero repetir para mayor claridad:

Why is 50 Ω often chosen as the input impedance of antennas, whereas the free space impedance is 377 Ω?

La respuesta corta y simple

Estas dos impedancias no tienen ninguna relación en absoluto. Describen diferentes fenómenos físicos: la impedancia de entrada de la antena no está relacionada con la impedancia de espacio libre de 377 Ω. Es solo por accidente que la unidad de ambos términos es la misma (i, e., Ohms). Además, 50 Ω es solo un valor común para las impedancias características de las líneas de transmisión, etc., vea las otras respuestas.

Básicamente, la impedancia de entrada de una antena, cualquier otra resistencia o reactancia, y las impedancias características son descripciones a nivel de circuito para manejar voltajes y corrientes, mientras que la impedancia de onda de espacio libre es para describir campos eléctricos y magnéticos. En particular, la impedancia de entrada de 50 Ω (valor real) significa que si aplica 50 V de voltaje en la alimentación de la antena, fluirá una corriente de 1 A a través del punto de alimentación de la antena. La impedancia de espacio libre no tiene relación con ninguna configuración de antena o material. Describe la relación de campos eléctricos y magnéticos en una onda plana en propagación, que se obtiene aproximadamente a una distancia infinita de una antena radiante.

La respuesta más larga

La primera impedancia mencionada en la pregunta es la impedancia de entrada de la antena, que es una suma de resistencia a la radiación, resistencia a la pérdida y componentes reactivos que se describen como la parte imaginaria. Está relacionado con las corrientes $I$ y los voltajes $V$ en el pont de alimentación en un nivel de descripción del circuito, es decir,

$$R = \frac{V}{I}\,.$$ Al cambiar el punto de alimentación de la antena, el valor de esta resistencia a la radiación puede cambiar (este hecho se emplea, por ejemplo, para la coincidencia de antenas de parche de mircostrip alimentadas por inserción). Los campos radiados, sin embargo, permanecen básicamente iguales.

Esta impedancia $R$ de la resistencia a la radiación es del mismo tipo que la de una resistencia o la impedancia característica de la línea de transmisión de líneas coaxiales o líneas de microstrip, ya que estas también se definen a través de tensiones y corrientes.

La resistencia a la radiación no es una resistencia real, es solo un modelo para el caso de radiación (es decir, operar la antena para transmitir energía), donde la energía se pierde desde el punto de vista del circuito, ya que se irradia.

La segunda impedancia es una impedancia de onda de los campos, que describe las relaciones de los campos eléctricos ( $E$ ) y magnéticos ( $H$ ). La impedancia de espacio libre, por ejemplo, se da como

$$Z_{0,\mathrm{free\,space}} = \frac{E}{H} = \pi 119,9169832\,\Omega\approx377\,\Omega\,.$$ Podemos ver de inmediato que los campos y los voltajes tienen una relación que puede cambiar con la geometría, etc., o puede que no haya una definición única de los voltajes (por ejemplo, en una guía de onda hueca).

Para aclarar esta falta de relación de este tipo de impedancias, un ejemplo podría ayudar. En el caso muy simple de la onda TEM dentro de un cable coaxial, sabemos cómo calcular la impedancia característica del cable coaxial basado en la geometría como

$$Z_{0,\mathrm{coax}}=\frac{1}{2\pi}\sqrt{\frac{\mu_0}{\epsilon_0}}\ln\frac{r_{\mathrm{outer}}}{r_{\mathrm{inner}}}\,,$$ si suponemos que el material de relleno es vacío. Esta es una impedancia característica (de la línea de transmisión) para las corrientes y voltajes de esta línea, y este es el tipo de impedancia que debe coincidir con la impedancia de entrada de una antena.

Sin embargo, al observar los campos dentro del cable, encontramos que el campo eléctrico tiene solo el componente radial (los valores exactos son irrelevantes en este contexto)

$$E_r \propto \frac{1}{r \ln(r_{\mathrm{inner}}/r_{\mathrm{outer}})} \,.$$ Más interesante aún, elcampo$B$ solo tiene uncomponente$\phi$ que es una versión a escala del campo radial eléctrico $$B_\phi = \frac{k}{\omega}E_r=\frac{1}{c}E_r\,,$$ donde$c$ es la velocidad de la luz, que proviene del espacio libre (!) porque el medio dentro es espacio libre. Mediante el uso de $$B = \mu H\,,$$ $$H_\phi =\frac{\sqrt{\epsilon}}{\sqrt{\mu}}E_r=Z_{0,\mathrm{free\,space}}E_r\,,$$ Por lo tanto, la proporción de campos eléctricos y magnéticos es constante y solo depende del medio; sin embargo, no depende de la geometría del cable.

Para el espacio libre dentro del cable coaxial, la impedancia de onda siempre es de aproximadamente 377 Ω, mientras que la impedancia característica depende de la geometría y puede tomar cualquier valor posible de casi cero a valores extremadamente grandes.

Conclusión y observaciones finales

Si volvemos a ver el ejemplo del cable coaxial y lo dejamos abierto al final, lograr una impedancia característica de ~ 377 Ω no se relaciona con nada sobre los campos. Cualquier cable coaxial lleno de aire tiene una impedancia de onda de ~ 377 Ω, pero esto no ayuda en absoluto a hacer que el cable coaxial abierto sea una buena antena. Por lo tanto, una buena definición de antena no se relaciona en absoluto con las impedancias, sino que se lee

An antenna is a transducer from a guided wave to an unguided wave.

50 ohmios es una convención. Es mucho más conveniente si una sala llena de equipos usa la misma impedancia.

Why is it the convention? Because coax is popular, and because 50 ohms is a good value for coax impedance, and it's a nice round number.

Why is it a good value for coax? The impedance of coax is a function of the ratio of the diameters of the shield and center conductor, and the dielectric material used:

$$Z_0 = {138 \over \sqrt{\epsilon}} \log_{10}\left(D\over d\right)$$

Or rearranged algebraically:

$${D \over d} = 10^{\sqrt{\epsilon} Z_0 / 138}$$

where:

• $Z_0$ is the characteristic impedance of the coax
• $\epsilon$ is the dielectric constant (air is 1, PTFE is 2.1)
• $D$ is the diameter of the inside surface of the shield
• $d$ is the diameter of the outside surface of the center conductor

As the characteristic impedance increases, the center conductor must become smaller if the shield geometry and dielectric material remain constant. For $Z_0 = 377\:\Omega$, and PFTE dielectric:

$${D \over d} = 10^{\sqrt{2.1}\ 377 / 138} = 9097$$

So for a coax cable with an outside diameter of 10 mm (RG-8, LMR-400, etc are approximately this size), the center conductor would have to be 10 mm / 9097 = 1.10 micrometers. That's impossibly fine: if it could even be manufactured with copper it would be extremely fragile. Additionally loss would be very high due to the high resistance.

On the other hand, the same calculation with $Z_0 = 50\:\Omega$ yields an inner conductor of approximately 3 mm, or 9 gauge wire. Easily manufactured, mechanically robust, and with sufficient surface area to result in acceptably low loss.

OK, entonces 50 ohmios es una convención porque funciona para coaxial. Pero, ¿qué pasa con el espacio libre, que no podemos cambiar? ¿Es eso un problema?

Realmente no. Las antenas son transformadores de impedancia. Un dipolo de cable resonante es una antena muy fácil de construir, y tiene una impedancia de punto de alimentación de 70 ohmios, no 377.

No es un concepto tan extraño. El aire y otros materiales también tienen una impedancia acústica , que es la relación de presión a flujo de volumen. Es análogo a la impedancia eléctrica, que es la relación de voltaje a corriente. En algún lugar de su casa, es probable que tenga un altavoz (quizás un subwoofer) con una bocina: esa bocina está ahí para tomar la impedancia acústica muy baja del aire y transformarla en algo más alto para que coincida mejor con el conductor.

Una antena cumple la misma función, pero para ondas eléctricas. El espacio libre en el que irradia la antena tiene una impedancia fija de 377 ohmios, pero la impedancia en el otro extremo depende de la geometría de la antena. Anteriormente mencionado, un dipolo resonante tiene una impedancia de 70 ohmios. Pero doblar ese dipolo para que forme una "V" en lugar de una línea recta disminuirá esa impedancia. Una antena monopolo tiene la mitad de la impedancia de la antena: 35 ohmios. Un dipolo plegado tiene cuatro veces la impedancia del dipolo simple: 280 ohmios.

Las geometrías de antena más complejas pueden dar como resultado la impedancia de punto de alimentación que desee, por lo que si bien sería técnicamente posible diseñar una antena con una impedancia de punto de alimentación de 377 ohmios, pero no querría usarla con coaxial por las razones anteriores. Pero tal vez el plomo doble funcionaría, aunque no habría ninguna ventaja particular para el plomo doble de 377 ohmios.

Al final del día, el trabajo de la antena, por definición, es convertir una onda en un medio (espacio libre) en una onda en otro medio (una línea de alimentación). Los dos no suelen tener la misma impedancia característica, por lo que una antena debe ser un transformador de impedancia para hacer el trabajo de manera eficiente. La mayoría de las antenas se transforman a 50 ohmios porque la mayoría de las personas quieren usar líneas de alimentación coaxiales de 50 ohmios.

Estoy haciendo mis primeros pasos en antena y campo de RF. Estaba aprendiendo sobre la impedancia de la antena cuando encontré esta pregunta y trataré de responderla. ¡Ojalá haya entendido la pregunta! Lo siento si la respuesta parece estúpida, solo soy un "PRINCIPIANTE" :)

Usted dijo "¿Por qué a menudo se eligen 50 Ω como la impedancia de entrada de las antenas, mientras que la impedancia de espacio libre es 377 Ω?", Creo que la respuesta ya está incluida en la pregunta. Sí, es la palabra "ENTRADA". Los 50 ohmios se eligen como entrada, no como impedancia de salida, si queremos transmitir o recibir la potencia máxima entre la línea coaxial y la antena tenemos que igualar su impedancia (en este caso es de 50 ohmios debido a los estándares) Si elige 377 Ohm como la impedancia de entrada de la antena para que coincida con la impedancia del aire, perderá la transmisión de potencia entre la línea coaxial y la antena.
Si consideramos la antena como un elemento del circuito que tiene una entrada y una "impedancia de salida" se verá de la siguiente manera:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

La resistencia a la radiación, $\small R_r$, de un dipolo de media onda es $\small 73\Omega$. Esto se relaciona directamente con la impedancia del punto de alimentación, es decir, esta es la impedancia presentada a la línea de transmisión por la antena a la frecuencia de diseño.

$\small R_r$ está relacionado con la impedancia del espacio libre (es decir, la impedancia vista por una onda EM que viaja en el espacio libre), pero no es igual a ella.

Esta pregunta es un buen ejemplo de sobreinterpretar las reglas de ingeniería eléctrica que fueron diseñadas para hacer que la física sea más manejable en contextos prácticos. La impedancia simplemente no es tan importante.

La energía de una onda de radio está incorporada en los campos eléctricos y magnéticos distribuidos en un volumen espacial. Las ecuaciones de Maxwell establecen requisitos para las relaciones entre esos campos, y las ecuaciones homogéneas implican que se propagará una perturbación del equilibrio. Esto último es evidente por el hecho de que la ecuación de onda se deriva fácilmente de las ecuaciones fundamentales.

En la ecuación de onda hay una velocidad de propagación implícita que es el recíproco de la raíz cuadrada del producto de la permeabilidad magnética y la permitividad eléctrica del medio de propagación.

La raíz cuadrada del cociente de esas dos cantidades tiene unidades de impedancia, y cuando el medio en cuestión es un vacío o aire, se llama 'impedancia de radiación del espacio libre'.

Esta frase se refiere a la facilidad (o dificultad) de establecer una perturbación electromagnética sin equilibrio. En términos generales, es una medida de la capacidad de un volumen del medio para almacenar energía en forma electromagnética. Más energía requiere más volumen o corre el riesgo de una ruptura no lineal. Muy libremente, estamos cuantificando cuán difícil es empujar energía al sistema.

En una línea de transmisión, digamos un cable gemelo anticuado, tenemos una situación similar con diferentes condiciones de contorno. La energía en la línea se almacena (transitoriamente) en el campo eléctrico oscilante entre los conductores y el campo magnético oscilante alrededor de los conductores. Esta energía puede propagarse en dos direcciones. Si tiene cantidades iguales de energía propagándose en ambas direcciones, tiene resonancia o una onda estacionaria. Si tiene terminaciones coincidentes, la energía abandona la línea cuando llega al final y no se refleja ni se propaga. Es importante comprender que la potencia se transmite en el aislante , no en los conductores.. Los conductores están presentes solo para proporcionar condiciones de contorno, y los portadores de carga en los conductores oscilan esencialmente en su lugar, proporcionando terminales para campos eléctricos y acoplando los campos eléctricos y magnéticos. Estas ideas se aplican igualmente bien a las líneas coaxiales, pero es más fácil de visualizar en un cable gemelo.

Al igual que el espacio libre, una línea de transmisión tiene una impedancia característica que es una medida de su capacidad para almacenar temporalmente energía distribuida a lo largo de su longitud. Esta impedancia depende de la geometría de los conductores (condiciones de contorno) y la permeabilidad relativa y la permitividad de los materiales a partir de los cuales se fabrica la línea. Del mismo modo, hay una velocidad de propagación característica que suele ser una fracción sustancial de la velocidad de la luz en el vacío.

El requisito de impedancias de "correspondencia" surge de la física de la reflexión de la onda. Obviamente, cualquier energía reflejada no se propaga fuera del sistema. Un partido elimina la energía reflejada. Es importante darse cuenta de que las coincidencias de banda ancha son difíciles. Las coincidencias suelen ajustarse a la frecuencia de diseño específica del sistema, y ​​las señales fuera de banda pueden presentar reflexiones significativas.

En una línea de alimentación resonante, este hecho se explota conduciendo la línea a su frecuencia resonante. En resonancia, la impedancia de línea es puramente resistiva. La dificultad es que necesita controlar la longitud de la línea de alimentación con precisión, y solo es útil en su frecuencia de resonancia.

Un compromiso más práctico es igualar la impedancia. Entonces, la línea de alimentación puede tener cualquier longitud razonable, y la señal puede ser una composición de muchas frecuencias, o muchas señales independientes, dentro de las limitaciones del ancho de banda de la coincidencia.

Una antena simple como un dipolo se opera en resonancia. Es una línea de alimentación resonante. Por lo tanto, presenta una impedancia característica puramente resistiva (dependiente de la geometría y la física) en su frecuencia de diseño. Una línea que coincida con esa impedancia entregará toda su energía a la antena. La antena, que es una línea de alimentación resonante, a su vez entrega toda su energía al siguiente sistema, que generalmente es espacio libre. Hace esto porque a su frecuencia de diseño, no hay impedancia reactiva. Si necesita empujar más energía, debe conducir la antena con más fuerza, lo que aumenta los voltajes y las corrientes máximas en la antena, lo que aumenta la cantidad de energía que se expulsa al espacio libre durante un ciclo determinado. Obviamente hay limitaciones impuestas por el desglose no lineal.

Una antena de banda ancha es realmente solo una línea de alimentación con pérdida. Dentro de su ancho de banda de diseño, toda la energía se irradia cuando una oscilación llega al final de la línea de alimentación. Dichas antenas típicamente incorporan geometría cónica de alguna forma, con el límite de baja frecuencia establecido por la base del cono y el límite de alta frecuencia establecido por los límites practales en el puntiagudo del cono.

Todo esto es bueno en teoría, pero lo que funciona en la práctica es una historia diferente. He sido ingeniero de comunicaciones durante casi 50 años. Lo que tenemos que tener en cuenta aquí es que estamos tratando de explicar un dispositivo llamado antena y por qué funciona o no, o qué tan bien funciona o no. Sí, un nuevo estudiante generalmente puede hacer un dispositivo funcional a partir de todos estos cálculos, sin embargo, eso no siempre es cierto. He construido algunas antenas muy exigentes a partir de la teoría que simplemente funcionaron muy mal, si es que lo hicieron. Un buen ejemplo es el polo J, el rendimiento a menudo no es lo que uno esperaría, incluso si se conecta a un equipo de prueba de antena muy elegante, es decir, VNA, parece que debería ser un gran radiador y receptor cuando en realidad era más Una carga ficticia. La práctica y la teoría a menudo no se cruzan. Se han mencionado 50 ohmios, sí, es un gran compromiso entre los mundos de 37.5 y 73 ohmios y funciona bien para eso, de hecho, se eligió 50 porque funcionaba en la práctica y era fácil de construir a partir de materiales existentes. En particular, aislantes de inserción de tuberías de agua de 1/2 pulgada y un conductor central para usar en barcos de la Marina de los EE. UU. Se tuvo que aislar para que las líneas de alimentación pasaran de las antenas en cubierta al equipo ubicado dentro de la seguridad del barco. Antes de la Segunda Guerra Mundial había literalmente Shacks "Radio Shacks" y no me refiero a las tiendas de electrónica desaparecidas, construidas en la cubierta principal para poder conducir las antenas a las radios. Incluso en los barcos más nuevos (en ese momento) la sala de radio se construyó en la cubierta principal en una pared exterior. Ahora, por razones obvias de seguridad en un barco de guerra, la sala de radio nunca debe estar en cubierta o fácilmente expuesta al fuego enemigo, el equipo y la seguridad personal eran imprescindibles, por lo que nació un coaxial. Sí, hubo aplicaciones teóricas antes de eso, pero no en la práctica general, se usó alambre blindado, pero no era coaxial ni era necesario, sino para conducir señales desde la cubierta superior a la inferior y viceversa, una línea de alimentación diferente a la de cable doble se necesitaba una línea de escalera, tanto para proteger las señales que iban y venían como para proteger al personal y otras cosas como la pólvora de la RF. Las antenas son muy parecidas. A menudo veo mención de antenas de 1/4 de onda mencionadas, la verdad es que realmente no existe tal cosa. Casi todas las antenas prácticas son una especie de dipolo de 1/2 onda. En el caso de la onda 1/4, la otra mitad de las antenas suele ser el automóvil o algún otro plano de tierra. En cuanto a 377 ohmios a 50 o cualquier otra impedancia, todo se trata del punto de alimentación y / o el ángulo literal de la antena, como la antena "V" mencionada anteriormente. Tome, por ejemplo, una antena alimentada por el extremo de la onda de 1/2 que necesita en algún lugar entre un transformador Balun de 9: 1 a 12: 1 para que coincida y funcione. Al igual que el Dipolo Fed Off Center. ¡Ahora está esa palabra mágica ya veces desagradable BalUn! Simplemente no es nada malo o mágico, es simplemente un transformador compatible. ¡A menudo se usa para pasar de una línea de alimentación o antena balanceada a una línea de alimentación o antena no balanceada! ¿El transformador sabe equilibrado de desequilibrado, NO, no lo hace. De hecho, ni siquiera sabe cuál es la impedancia, solo conoce las relaciones, es decir, 1 a 1, 4 a 1 o 9 a 1. Una vez más, señalo que la práctica no es TEORÍA, miles y miles de Baluns 4: 1 están en uso en todo el mundo haciendo coincidir dispositivos de 50 ohmios (Radios) y las líneas de alimentación generalmente se conectan a 300 400 e incluso antenas de 600 ohmios. ¿Funcionan, fantásticamente lo hacen, son los libros de texto correctos, no en su vida, pero de nuevo todo esto sería discutible si no funcionara en la práctica! ¡Deje de preocuparse por los números correctos, son las mejores pautas, lo que funciona, FUNCIONA! Además de 377 ohmios, es un espacio libre teórico y, al igual que Virginia isotrópica, ¡simplemente no existe! ¡Pero, de nuevo, todo esto sería discutible si no funcionara en la práctica! ¡Deje de preocuparse por los números correctos, son las mejores pautas, lo que funciona, FUNCIONA! Además de 377 ohmios, es un espacio libre teórico y, al igual que Virginia isotrópica, ¡simplemente no existe! ¡Pero, de nuevo, todo esto sería discutible si no funcionara en la práctica! ¡Deje de preocuparse por los números correctos, son las mejores pautas, lo que funciona, FUNCIONA! Además de 377 ohmios es un espacio libre teórico y, al igual que Virginia isotrópico, ¡simplemente no existe!

"... Para entregar energía de manera eficiente a una parte diferente de un circuito sin reflexión, las impedancias de todos los elementos del circuito deben coincidir ..."

Esta es tu suposición . Y es correcto, pero no en el caso de las antenas .

Porque en las antenas, tenemos "reflexión". La energía aplicada al punto de alimentación (en un dipolo, por ejemplo) viaja hasta el final del cable y se refleja de nuevo al punto de alimentación, donde (si es resonante) se encontrará con un voltaje o corriente 180 grados fuera de fase, cancelando así, y representado por la (llamada) onda estacionaria.

Entonces, la potencia aplicada rebota hacia adelante y hacia atrás en el cable de la antena hasta que todo se irradia o se pierde como calor. Por lo tanto, no importa si la impedancia de la antena es diferente al espacio libre. Lo que realmente importa, en términos prácticos, si la energía se refleja de nuevo en el transmisor y calienta el dispositivo de amplificador final, desperdiciando así la potencia / energía aplicada. Esto sucede cuando la impedancia del amplificador final no coincide con el sistema de antena (línea de transmisión más antena). Pero una vez que el sistema de antena coincide con el transmisor, casi toda la energía se transmitirá al espacio libre (a excepción de la resistencia en el cable, que generalmente es insignificante. O eso me han dicho).

Y para comentar la respuesta de Laurin Cavender WB4IVG: En teoría, no hay diferencia entre teoría y práctica.