Diseño de un arreglo cortina de antenas dipolos con reflectores sintonizados para un sistema de comunicaciones en HF

Abstract

El presente trabajo consiste en el Diseño de un Arreglo "Cortina" ("Curtain") de antenas Dipolos, el cual está formado por dos planos, uno activo con 6 dipolos de λ/2 alimentados, y uno pasivo que actúa como reflector con 6 dipolos de λ/2, sintonizados con los primeros. Este tipo de arreglo de antenas surgió de la necesidad de un mejor aprovechamiento de la energía de irradiación en la zona de interés. El relativamente alto costo inicial y de operación de los transmisores de alta potencia hizo deseable una alta directividad en las antenas transmisoras y receptoras, de tal forma que la radiación de energía hacia zonas no deseadas sea mínima, y por el contrario se concentre en su mayoría hacia la dirección deseada. Para nuestro ejemplo de cálculo práctico escogemos los valores de 12 MHz para la frecuencia de trabajo, así como 16° de elevación para la dirección de máxima irradiación de la intensidad de campo del arreglo. La validez de estos valores se verifica en base a un ligero previo análisis de propagación ionosférica que se efectúa en el Capítulo 1. A partir de estos dos parámetros principales es que se lleva adelante el diseño en cuestión, en el que se ha dado primordial importancia al proceso seguido antes que a la exactitud de los cálculos que, por estar basadas en operaciones aproximadas, interpolaciones, curvas y tablas, cabe la posibilidad de que encierren pequeños errores. El trabajo escogido contiene en su desarrollo los conceptos elementales de la Teoría de Antenas, deducciones de arreglos simples de antenas, así como principios de diseño que hacen posible a partir de arreglos elementales la solución de arreglos más complejos como el de nuestro diseño. El cálculo de la impedancia de alimentación del arreglo exigió gran cantidad de operaciones a partir de relaciones matemáticas, curvas y tablas, que se adjuntan en el Apéndice al final del trabajo. Asimismo, se adjunta un Programa de Computadora utilizado para el cálculo de una matriz inversa de impedancias, Sin este programa el cálculo directo resultaba demasiado engorroso. Igualmente se incluyen en el Apéndice dos programas más necesarios para obtener los puntos a graficar para nuestros distintos diagramas de irradiación, para una variación del ángulo de irradiación de grado en grado. El Arreglo está diseñado para un sistema por propagación ionosférica de transmisión de canales telefónicos modulados en una frecuencia de la banda de HF. Este arreglo es bastante direccional lo que significa un mejor aprovechamiento de la potencia de transmisión. Se ha tratado de seguir un desarrollo lógico, partiendo del arreglo elemental de un dipolo con su reflector sintonizado, hasta finalizar con el acoplamiento del arreglo total a un trans Se parte de arreglos elementales que luego se relacionan aplicando el Principio de Multiplicación de Patrones para dar lugar a las ecuaciones del arreglo final. Se calcula también la Ganancia del arreglo final con respecto a un dipolo de λ/2 en el espacio libre, ancho del haz en el plano vertical, ancho aproximado del haz en el plano horizontal, etc. Se ha dejado de lado, debido a lo extenso y de poco significado en nuestro caso, de algunos cálculos y diagramas, tales como los correspondientes a las variaciones en fase.