ANTENA PARABÓLICA
La antena parabólica es un tipo de antena que se caracteriza por llevar un reflector parabólico, cuya superficie en realidad es un paraboloide de revolución. Las antenas parabólicas pueden ser transmisoras, receptoras o full dúplex, llamadas así cuando pueden trasmitir y recibir simultáneamente. Suelen ser utilizadas a frecuencias altas y tienen una ganancia elevada.
En las antenas satelitales transmisoras, la así llamada parábola refleja las ondas electromagnéticas generadas por un dispositivo radiante que se encuentra ubicado en el foco del paraboloide. Los frentes de onda inicialmente esféricos que emite ese dispositivo se convierten en frentes de onda planos al reflejarse en dicha superficie, produciendo ondas más coherentes que otro tipo de antenas.
En las antenas receptoras el reflector parabólico se encarga de concentrar en su foco, donde se encuentra un detector, los rayos paralelos de las ondas incidentes.
Geometría de un reflector parabólico
Las ecuaciones para la superficie del reflector son:
Donde ρ es la distancia del foco al punto de reflexión sobre la superficie parabólica y f la distancia del vértice al foco o distancia focal.
La profundidad del reflector desde el vértice de la parábola hasta el punto de intersección entre las rectas comprendidas por el eje focal y la línea que une los extremos de las parábola es:
Donde D es el diámetro y f es la longitud focal.
El ángulo comprendido entre el eje focal y la línea que une el foco con un extremo de la parábola es:
Directividad y Ganancia:
La máxima directividad que puede obtener un reflector parabólico se puede calcular aproximadamente mediante la siguiente expresión:
Para un reflector parabólico de boca circular, el valor de A, área de captación es:
Donde D, es el diámetro de la apertura, con lo que la directividad queda:
La ganancia de una antena parabólica con apertura con respecto al dipolo λ/2, es:
La directividad de una antena parabólica con una apertura cuadrada sería:
Y su respectiva ganancia con respecto al dipolo λ/2 es:
- Selección del alimentador:
Bocina piramidal de h=6cm y W=9.2cm
- Selección de la relación f/D:
Entre los valores comerciales para antenas de diámetro 3 metros la relación f/D es 0.336
- Diseño
Para el diseño geométrico del reflector son requeridos los parámetros antes considerados, como lo son:
f/D=0.34;
D = 3m
f = 1.02m
Con estos dos parámetros se determina la profundad que tendrá la curvatura del reflector parabólico.
d=D/16(f) = 3/16(1.02m)
También se puede obtener el ángulo máximo en donde las ondas provenientes del alimentador son captadas por el reflector parabólico.
Eficiencia:
La eficiencia de las antenas parabólicas es un parámetro que indica la calidad de la misma.
Esta eficiencia está afectada por una serie de fenómenos que pueden ser tratados como el producto de una serie de eficiencias independientes:
- Eficiencia de apertura:
La eficiencia de apertura es la relación de la intensidad de radiación en el eje deseado que se produce a partir de un modelo uniforme y linealmente polarizado frente a la radiación total.
- Eficiencia por desbordamiento o spillover:
En los sistemas reflectores puede existir el caso cuando la radiación emitida por el alimentador sobrepasa el borde del reflector y por lo tanto, no se utiliza para formar el campo radiado final. Esta potencia que se desbordó del plato del reflector parabólico es desperdiciada, esto se conoce como spillover (desbordamiento).
- Eficiencia de iluminación:
La eficiencia de iluminación depende directamente del patrón de radiación del alimentador, toma en cuenta el grado de iluminación que poseen los bordes del plato reflector con respecto al centro.
- Eficiencia óhmicas:
Cuando se tiene un reflector metálico y se está trabajando en frecuencias muy altas ocurren pérdidas por las propiedades del material, al agregar pintura a la superficie del plato las pérdidas pueden aumentar considerablemente.
- Eficiencia de polarización cruzada:
Las pérdidas debido a la polarización cruzada se deben principalmente al diseño de la alimentación, aunque algunas veces pueden ser causadas por los reflectores curvos.
- Eficiencia por bloqueo:
El tamaño del sub-reflector o del alimentador (H) puede causar pérdidas por bloqueo debido a sus dimensiones, causando un parcial sombreo de la abertura del reflector.
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