Estudio teórico de una antena parabólica para microondas

Abstract

El presente trabajo trata sobre el estudio de una antena con reflector para ser utilizada en la comunicación en la zona de microondas, en la cual se utiliza la “línea de vista” o “punto a punto”, para lo cual se deberá tener el haz electromagnético concentrado en un rayo angosto. La facilidad o capacidad de una antena para concentrar la radiación hasta un rayo es limitada por diferentes efectos, los cuales en cierta manera son afectados por la medida o peso relativo de la apertura radiante en términos de longitud de onda. Hay que tener en cuenta que en una antena parabólica tipo reflector se produce un rayo de energía radiante de un ancho angular de 140/D/λ donde λ es la longitud de onda y D es el diámetro de parábola. Si contáramos con una antena de este tipo diseñada apropiadamente, podríamos obtener el ancho del haz lo más angosto posible y ésta podría servir en forma Óptima para nuestro objetivo. Desde que la propagación en microondas es a lo largo de la línea de vista, estos enlaces emplean altas torres con antenas reflectoras o tipo lente como estaciones repetidoras esparcidas a lo largo de la ruta de comunicación. Siendo nuestro objetivo, este tipo de comunicación nos abocaremos al estudio de la antena-reflector parabólica, que produce rayos angostos, también se dará una breve referencia sobre las modificaciones de este reflector (parabólico) para obtener otros tipos de rayos los cuales no competen a nuestro estudio. Las antenas altamente directivas tienen un diagrama consistente de un simple lóbulo mayor contenido dentro de un cono de ángulo sólido pequeño y simétrico circularmente alrededor de la intensidad pico. Los puntos de media potencia están en ángulos menores de 15°. Estos se producen de diferentes maneras, siendo el más práctico color una fuente puntual en el foco de un “Sistema Óptico” tal como un reflector o lente. Es evidente que, para producir una simetría circular, el “Sistema Óptico" tendrá dicha simetría si el alimentador está situado en el eje de rotación. Esto presupone que igualmente el diagrama primario tiene simetría rotacional alrededor del mismo eje, en la práctica esto es aproximado por un diagrama alimentador (de la fuente) teniendo un par de planos principales ortogonales (planos de simetría) que se interceptan a lo largo del eje Óptico con los puntos de Potencia media, casi iguales en ambos planos. En muchos cálculos, el diagrama de campo actual puede ser reemplazado por un diagrama circularmente -simétrico que es el promedio de los dos planos principales. Sin embargo, esto es modificado por el fenómeno de difracción debido a la apertura limitada del sistema Óptico. Como un resultado de la difracción el diagrama de la antena tiene un lóbulo mayor de ancho finito y estructura con características de lóbulos laterales. Para las consideraciones de ganancia y ancho del rayo, un requisito fundamental es que si la distribución de fase sobre la apertura es uniforme, en términos de geometría óptica, se produce un haz de rayos paralelos. Debí do a que las dimensiones del reflector son grandes comparadas con la longitud de onda, se pueden simplificar las consideraciones teóricas por apropiadas aproximaciones. Así el diagrama secundario es determinado esencial mente por el campo sobre la apertura. La apertura es el área proyectada del reflector o lente sobre un plano normal al eje óptico y para un sistema con simetría rotacional es de forma circular.