1. Introducción a las antenas
Una antena es una estructura de transición entre el espacio libre y una línea de transmisión, como se muestra en la Figura 1. La línea de transmisión puede ser una línea coaxial o un tubo hueco (guía de ondas), que se utiliza para transmitir energía electromagnética de una fuente a una antena, o de una antena a un receptor. La primera es una antena transmisora y la segunda, una receptora.antena.
Figura 1 Trayectoria de transmisión de energía electromagnética
La transmisión del sistema de antena en el modo de transmisión de la Figura 1 se representa mediante el equivalente de Thevenin, como se muestra en la Figura 2. La fuente se representa mediante un generador de señales ideal, la línea de transmisión mediante una línea con impedancia característica Zc y la antena mediante una carga ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. La resistencia de carga RL representa las pérdidas de conducción y dieléctricas asociadas a la estructura de la antena, mientras que Rr representa la resistencia de radiación de la antena, y la reactancia XA se utiliza para representar la parte imaginaria de la impedancia asociada a la radiación de la antena. En condiciones ideales, toda la energía generada por la fuente de señal debería transferirse a la resistencia de radiación Rr, que se utiliza para representar la capacidad de radiación de la antena. Sin embargo, en aplicaciones prácticas, existen pérdidas conductor-dieléctricas debido a las características de la línea de transmisión y la antena, así como pérdidas causadas por la reflexión (desajuste) entre la línea de transmisión y la antena. Teniendo en cuenta la impedancia interna de la fuente e ignorando las pérdidas de la línea de transmisión y de la reflexión (desajuste), la potencia máxima se proporciona a la antena con adaptación conjugada.
Figura 2
Debido a la discrepancia entre la línea de transmisión y la antena, la onda reflejada de la interfaz se superpone a la onda incidente de la fuente a la antena para formar una onda estacionaria, que representa la concentración y el almacenamiento de energía y es un dispositivo resonante típico. La línea de puntos de la Figura 2 muestra un patrón típico de onda estacionaria. Si el sistema de antena no está diseñado correctamente, la línea de transmisión puede actuar principalmente como un elemento de almacenamiento de energía en lugar de una guía de ondas y un dispositivo de transmisión de energía.
Las pérdidas causadas por la línea de transmisión, la antena y las ondas estacionarias son indeseables. Las pérdidas de línea se pueden minimizar seleccionando líneas de transmisión de baja pérdida, mientras que las pérdidas de antena se pueden reducir reduciendo la resistencia a pérdidas representada por RL en la Figura 2. Las ondas estacionarias se pueden reducir y el almacenamiento de energía en la línea se puede minimizar ajustando la impedancia de la antena (carga) a la impedancia característica de la línea.
En los sistemas inalámbricos, además de recibir o transmitir energía, las antenas suelen ser necesarias para amplificar la energía radiada en ciertas direcciones y suprimirla en otras. Por lo tanto, además de dispositivos de detección, las antenas también deben utilizarse como dispositivos direccionales. Las antenas pueden adoptar diversas formas para satisfacer necesidades específicas. Pueden ser un cable, una apertura, un parche, un conjunto de elementos (array), un reflector, una lente, etc.
En los sistemas de comunicación inalámbrica, las antenas son uno de los componentes más críticos. Un buen diseño de antena puede reducir los requisitos del sistema y mejorar su rendimiento general. Un ejemplo clásico es la televisión, donde la recepción de las transmisiones puede mejorarse mediante el uso de antenas de alto rendimiento. Las antenas son para los sistemas de comunicación lo que los ojos son para los humanos.
2. Clasificación de antenas
La antena de bocina es una antena plana, una antena de microondas con una sección transversal circular o rectangular que se abre gradualmente al final de la guía de ondas. Es el tipo de antena de microondas más utilizado. Su campo de radiación está determinado por el tamaño de la apertura de la bocina y el tipo de propagación. Entre ellos, la influencia de la pared de la bocina en la radiación se puede calcular mediante el principio de difracción geométrica. Si la longitud de la bocina permanece constante, el tamaño de la apertura y la diferencia de fase cuadrática aumentarán con el aumento del ángulo de apertura, pero la ganancia no variará con el tamaño de la apertura. Si es necesario ampliar la banda de frecuencia de la bocina, es necesario reducir la reflexión en el cuello y la apertura; esta reflexión disminuirá al aumentar el tamaño de la apertura. La estructura de la antena de bocina es relativamente simple, al igual que el diagrama de radiación y su fácil control. Se utiliza generalmente como antena direccional media. Las antenas de bocina con reflector parabólico, con amplio ancho de banda, lóbulos laterales bajos y alta eficiencia, se utilizan a menudo en las comunicaciones por retransmisión de microondas.
RM-DCPHA105145-20 (10,5-14,5 GHz)
RM-BDHA1850-20 (18-50 GHz)
RM-SGHA430-10 (1,70-2,60 GHz)
2. Antena de microbanda
La estructura de una antena de microbanda generalmente se compone de un sustrato dieléctrico, un radiador y una placa de tierra. El espesor del sustrato dieléctrico es mucho menor que la longitud de onda. La fina capa metálica en la parte inferior del sustrato está conectada a la placa de tierra, y la fina capa metálica con una forma específica se fabrica en la parte frontal mediante un proceso de fotolitografía, a modo de radiador. La forma del radiador puede modificarse de diversas maneras según las necesidades.
El auge de la tecnología de integración de microondas y los nuevos procesos de fabricación han impulsado el desarrollo de antenas de microbanda. En comparación con las antenas tradicionales, las antenas de microbanda no solo son pequeñas, ligeras, de perfil bajo y fáciles de adaptar, sino también fáciles de integrar, económicas, aptas para la producción en masa y, además, ofrecen la ventaja de sus diversas propiedades eléctricas.
RM-MA424435-22 (4,25-4,35 GHz)
RM-MA25527-22 (25,5-27 GHz)
3. Antena de ranura de guía de ondas
La antena de ranura de guía de onda utiliza las ranuras de su estructura para generar radiación. Generalmente, consta de dos placas metálicas paralelas que forman una guía de onda con un estrecho espacio entre ellas. Cuando las ondas electromagnéticas atraviesan el espacio de la guía de onda, se produce un fenómeno de resonancia que genera un intenso campo electromagnético cerca del espacio para generar radiación. Gracias a su estructura simple, la antena de ranura de guía de onda permite generar radiación de banda ancha y alta eficiencia, por lo que se utiliza ampliamente en radares, comunicaciones, sensores inalámbricos y otros campos en las bandas de microondas y ondas milimétricas. Sus ventajas incluyen alta eficiencia de radiación, características de banda ancha y buena capacidad antiinterferente, lo que la convierte en una opción predilecta para ingenieros e investigadores.
RM-PA7087-43 (71-86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
RM-SWA910-22 (9-10 GHz)
La antena bicónica es una antena de banda ancha con estructura bicónica, que se caracteriza por una amplia respuesta en frecuencia y una alta eficiencia de radiación. Sus dos partes cónicas son simétricas entre sí. Gracias a esta estructura, se logra una radiación efectiva en una amplia banda de frecuencias. Se utiliza habitualmente en campos como el análisis de espectro, la medición de radiación y las pruebas de compatibilidad electromagnética (EMC). Presenta buenas características de adaptación de impedancia y radiación, y es ideal para aplicaciones que requieren cubrir múltiples frecuencias.
RM-BCA2428-4(24-28 GHz)
RM-BCA218-4 (2-18 GHz)
La antena espiral es una antena de banda ancha con estructura espiral, que se caracteriza por una amplia respuesta en frecuencia y una alta eficiencia de radiación. Gracias a su estructura de bobinas espirales, logra diversidad de polarización y características de radiación de banda ancha, siendo ideal para radares, comunicaciones satelitales y sistemas de comunicación inalámbrica.
RM-PSA0756-3 (0,75-6 GHz)
RM-PSA218-2R (2-18 GHz)
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Hora de publicación: 14 de junio de 2024
