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 un cable coaxial o un tubo hueco (guía de ondas), que se utiliza para transmitir energía electromagnética desde una fuente a una antena, o desde una antena a un receptor. La primera es una antena transmisora y la segunda es una antena 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 Thévenin, como se muestra en la Figura 2, donde la fuente está representada por un generador de señal ideal, la línea de transmisión por una línea con impedancia característica Zc, y la antena por una carga ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. La resistencia de carga RL representa las pérdidas por 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 (desadaptación) entre la línea de transmisión y la antena. Considerando la impedancia interna de la fuente e ignorando las pérdidas por línea de transmisión y reflexión (desadaptación), la potencia máxima se suministra a la antena bajo adaptación conjugada.
Figura 2
Debido al desajuste entre la línea de transmisión y la antena, la onda reflejada en la interfaz se superpone a la onda incidente proveniente de la fuente hacia la antena, formando una onda estacionaria. Esta onda representa la concentración y el almacenamiento de energía, y constituye un dispositivo resonante típico. En la Figura 2, la línea punteada muestra un patrón típico de onda estacionaria. Si el sistema de antena no está diseñado correctamente, la línea de transmisión puede funcionar principalmente como un elemento de almacenamiento de energía, en lugar de como 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 en la línea se pueden minimizar seleccionando líneas de transmisión de baja pérdida, mientras que las pérdidas en la antena se pueden reducir disminuyendo la resistencia de pérdida representada por RL en la Figura 2. Las ondas estacionarias se pueden reducir y el almacenamiento de energía en la línea se puede minimizar adaptando 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 requerirse para amplificar la energía radiada en ciertas direcciones y atenuarla en otras. Por lo tanto, además de funcionar como dispositivos de detección, las antenas también deben utilizarse como dispositivos direccionales. Las antenas pueden adoptar diversas formas para satisfacer necesidades específicas: un cable, una apertura, un parche, un conjunto de elementos (arreglo), un reflector, una lente, etc.
En los sistemas de comunicación inalámbrica, las antenas son uno de los componentes más importantes. 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 la señal se puede mejorar utilizando antenas de alto rendimiento. Las antenas son a los sistemas de comunicación lo que los ojos son a los seres 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 utilizando 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 incremento del ángulo de apertura de la bocina, pero la ganancia no cambiará con el tamaño de la apertura. Si se necesita ampliar la banda de frecuencia de la bocina, es necesario reducir la reflexión en el cuello y la apertura de la misma; la reflexión disminuirá a medida que aumente el tamaño de la apertura. La estructura de la antena de bocina es relativamente simple, y el patrón de radiación también es relativamente simple y fácil de controlar. Generalmente se utiliza como antena direccional media. Las antenas de bocina con reflector parabólico, de amplio ancho de banda, lóbulos laterales bajos y alta eficiencia, se utilizan a menudo en comunicaciones de retransmisión de microondas.
RM-DCPHA105145-20(10.5-14.5GHz)
RM-BDHA1850-20 (18-50 GHz)
RM-SGHA430-10 (1,70-2,60 GHz)
2. Antena de microcinta
La estructura de una antena de microcinta generalmente se compone de un sustrato dieléctrico, un radiador y un plano 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 se conecta al plano de tierra, y en la parte frontal, mediante un proceso de fotolitografía, se fabrica una fina capa metálica con una forma específica que actúa como radiador. La forma del radiador puede modificarse de diversas maneras según los requisitos.
El auge de la tecnología de integración de microondas y los nuevos procesos de fabricación han impulsado el desarrollo de las antenas de microcinta. En comparación con las antenas tradicionales, las antenas de microcinta no solo son pequeñas, ligeras, de perfil bajo y fáciles de adaptar, sino que también son fáciles de integrar, de bajo costo, aptas para la producción en masa y, además, presentan la ventaja de tener propiedades eléctricas diversificadas.
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 es una antena que utiliza las ranuras de la estructura de guía de onda para generar radiación. Generalmente consta de dos placas metálicas paralelas que forman una guía de onda con un pequeño espacio entre ellas. Cuando las ondas electromagnéticas atraviesan este espacio, se produce una resonancia que genera un campo electromagnético intenso cerca de la ranura, logrando así la radiación. Gracias a su estructura simple, la antena de ranura de guía de onda ofrece una 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 resistencia a las interferencias, lo que la convierte en una opción preferida por 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, caracterizada 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 frecuencia. Se utiliza habitualmente en campos como el análisis espectral, la medición de radiación y las pruebas de compatibilidad electromagnética (CEM). Posee una buena adaptación de impedancia y características de radiación óptimas, siendo idónea 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 en espiral, caracterizada por una amplia respuesta en frecuencia y una alta eficiencia de radiación. Gracias a la estructura de sus bobinas en espiral, la antena espiral logra diversidad de polarización y características de radiación de banda ancha, siendo adecuada para sistemas de radar, comunicación por satélite y comunicación inalámbrica.
RM-PSA0756-3 (0,75-6 GHz)
RM-PSA218-2R (2-18 GHz)
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Fecha de publicación: 14 de junio de 2024
