ANTENAS PARA MICROONDAS CURSO: ANTENAS, MICROONDAS Y FIBRA ÓPTICA [email protected] Tipos de antenas empleadas en UHF y Microondas 1. Antenas alimentadas por cable coaxial: a. Yagi Uda b. Helicoidal 3. Concentradores de onda: a. Reflectoras b. De lente 2. Antenas alimentadas por guías de ondas: a. De bocina b. De ranura 4. Antenas de banda ancha: a. De parche o microstrip b. Espiral plana 2 a) Antenas de bocina Las antenas de bocina son unas antenas que realizan la transición desde el medio guiado (guías de onda) al espacio libre. Las bocinas se utilizan en los satélites principalmente como alimentadores de los reflectores y en algunas ocasiones se utilizan como antenas simples cuando se requieren grandes anchos de haz. Las antenas de bocina se utilizan frecuentemente para un ancho de haz necesario par dar cobertura a la tierra desde la órbita geoestacionaria es de 18º. Son sumamente robustas y tienen un rendimiento optimo (η =1), casi no tienen pérdidas. 2 a) Antenas de bocina Si una dimensión del tubo es mayor que media longitud de onda, entonces la onda puede propagar a través de la guía de onda con la perdida sumamente baja, y si al ser colocada el final de una guía de onda simplemente es dejado abierto, la onda irradiara al espacio. La bocina rectangular es adecuada para sistemas de polarización lineal, ya que minimiza las perdidas y reduce la generación de modos de ordenes superiores que afecten al comportamiento de la eficiencia y de la polarización CARACTERISTICAS ELECTRICAS Tenemos para una bocina circular la directividad será Y para bocina rectangular será: VARIANTES DE LAS ANTENAS DE BOCINAS Los dos tipos de bocina mas utilizados son: rectangulares y cónicas. LAS BOCINAS RECTANGULARES Tiene la ventaja de transmitir ondas sin polarización cruzada , que junto con el hecho de que su ganancia se puede calcular exactamente a partir de sus dimensiones. LA BOCINA CONICA Son las que se utilizan fundamentalmente en antenas de satélites de haz global. Son las más adecuadas para utilizar polarizaciones circulares, aunque también pueda utilizar polarizaciones lineales, estas polarizaciones tienen un mejor comportamiento en las bocinas piramidales. Se pueden clasificar según el modo de propagación transmitido: bocinas de modo dominante, bocinas de modo dual y bocinas corrugadas. LA BOCINA CONICA Las bocinas de modo dual se han desarrollado para obtener un ancho de haz igual en los planos E y H, con un bajo nivel de polarización cruzada. En este tipo de bocinas, los modos TE11 y TM11 son combinados con apropiadas relaciones de amplitud y diferencias de fase en su apertura Variantes Otra variante de las bocinas son las bocinas de modos híbridos. Corrugando la pared interior de una bocina cónica se consigue que no se propaguen ni los modos TE ni los TM, sino que se crean en la bocina unos modos híbridos. Estas antenas mejoran la polarización cruzada y el nivel de los lóbulos secundarios, otra característica remarcable es que consiguen anchos de haz simétricos respecto al eje de la bocina. Aplicaciones. Se utilizan extensamente en satélites comerciales. Por ejemplo, para coberturas globales desde órbitas geoestacionarias, requiriendo un ancho de haz de 18º aproximadamente, es eficientemente conseguido con una bocina apuntando hacia la Tierra. Pero la utilización más común de las bocinas es como un elemento de radiación para reflectores de antenas. La bocina se sitúa en el foco o en un lugar próximo a él de un reflector parabólico para iluminar su superficie tanto en la aplicación de transmisión como en recepción. La radiación electromagnética en la superficie del reflector produce corrientes eléctricas en la superficie. Y de estas corrientes se producen otros campos electromagnéticos que finalmente se convierten en un diagrama de radiación de campo lejano del sistema de antena total. 2 b) Antenas de ranura Se llaman antenas de ranura aquellas en que la radiación y la recepción de las ondas electromagnéticas se realizan mediante unas o varias ranuras practicadas en una guía de ondas o un resonador volumétrico. Es posible aplicar las propiedades básicas de la teoría de las antenas alámbricas a las antenas ranuradas. Existe incluso analogía en la estructura de los campos: el C.M. de un dipolo metálico esta situado en un plano perpendicular a su eje y no tiene componente tangencial longitudinal en la superficie del dipolo; el C.E. de la ranura esta situado en un plano perpendicular al lado ancho de la ranura y no tiene en este componente longitudinal. 2 b) Antenas de ranura Si en una superficie conductora ilimitada se practica una estrecha ranura de media onda y se conecta en su centro a,b la alimentación de un generador a su correspondiente frecuencia, surgirán ondas progresivas que después de alcanzar cd, ef, se reflejaran como en los extremos cortocircuitados en una línea. Como resultado, en toda la longitud de la ranura se formaran ondas estacionarias. El nodo U de tensión y E del campo eléctrico se obtendrán en los extremos de la ranura y de los antinodos U y E a una distancia de de cd, ef, es decir en el centro de la ranura. La corriente I y el campo magnético H (el número de líneas del campo es proporcional a H) se distribuye a lo largo de un dipolo lineal metálico que coincide con el perfil de la ranura dada. ANTENAS DE GUIONDAS RANURADO Para amplificar la acción direccional de las antenas de ranura se construyen estas a base de varias ranuras que se practican en las paredes de un guiondas o de un resonador volumétrico y se excitan en fase de ranuras longitudinales dispuestas en la pared ancha del guiondas a uno u otro lado de la guía intermedia y con uintervalos de ANTENAS DE GUÍA DE ONDAS DE RANURAS MÚLTIPLES Las antenas de este tipo son redes de muchas ranuras radiantes, alimentadas por una guía de ondas común, y se utilizan preferentemente como antenas de haz filiforme de a bordo. A menudo se usan las ranuras resonantes de media onda, dispuestas de diferente modo en las paredes ancha o estrecha de una guía de ondas rectangular ordinaria. CONCLUSIONES Una ranura horizontal radía ondas verticalmente polarizadas. Mientras que en un dipolo eléctrico horizontal radia ondas horizontalmente polarizadas. De ahí la denominación de dipolos magnéticos. Por su robustez se emplea en aviones y satélites. Se aplica también como alimentador de antenas reflectoras. El análisis de su funcionamiento es similar al del dipolo eléctrico.
