antenas arrays

Tema 5: Arrays y aperturas
5.1 Arrays de antenas: principio de multiplicación de diagramas
5.2 Arrays lineales equiespaciados
5.3 Campo radiado por una apertura
5.4 Antenas de bocina
5.5 Antenas reflectoras

En este capítulo se va a hacer una introducción a los arrays (agrupaciones) de antenas y a
las antenas de apertura. Las antenas lineales que se han estudiado en el capítulo anterior,a
excepción de las antenas Yagi y de las hélices de radiación axial, son eléctricamente cortas.
Como se vio al estudiar los dipolos y el cuadro si se aumenta la longitud de los mismos por
encima de la longitud de onda aparecen diagramas multilobulados originados por las
inversiones del sentido de la corriente asociadas al carácter de la onda estacionaria excitada.
Para poder conseguir antenasmás directivas hay que buscar otras alternativas. Las más
importantes pasan por utilizar agrupaciones de varias antenas eléctricamente pequeñas,
todas iguales, que se conocen como arrays de antenas, y las antenas de apertura, en las que
el campo radiado se consigue iluminando con campos en fase las superficies planas de las
mismas, de modo que cuando dichas superficies son eléctricamentegrandes dan lugar a
haces de radiación muy estrechos.

123

Radiación y Propagación

5.1 Arrays de antenas: principio de multiplicación de
diagramas
Un array es una agrupación de antenas, todas ellas alimentadas desde unos terminales
comunes, que radian o reciben por tanto de modo conjunto. Los elementos de un array son
alimentados con amplitudes y fases adecuadas de modo que los camposradiados por el
conjunto proporciona el diagrama deseado. El empleo de arrays permite obtener, por
ejemplo, diagramas unidireccionales estrechos imposibles de conseguir mediante
distribuciones continuas de corriente lineales que, por el carácter de onda estacionaria que
toma de forma natural dicha corriente, da lugar a diagramas multilobulados. Esto sucede
principalmente en VHF y UHF, conantenas de varias longitudes de onda de dimensión
eléctrica donde es muy difícil obtener diagramas unidireccionales con distribuciones
continuas de corriente y la única solución es el empleo de arrays. Con ellos se consigue
simular distribuciones continuas de corriente, normalmente en fase, discretizándolas
espacialmente y asignando los valores obtenidos de amplitud y fase a cada elemento delarray. Puesto que el diagrama de radiación es la transformada de Fourier de una
distribución continua de corriente, si la separación entre elementos es del orden de λ/2 se
cumple el Teorema de Muestreo y el diagrama de radiación del array (DFT de las corrientes
muestreadas) coincide prácticamente con el propio de la distribución continua,
análogamente como ocurre con las señales en los dominiosdel tiempo y de la frecuencia,
cuando se muestrean digitalmente las señales analógicas.
Los elementos componentes de un array pueden ser cualquier antena. Habitualmente
son antenas eléctricamente pequeñas como los dipolos que hemos estudiado, u otros tipos
de antenas como parches, ranuras... (Figura 5.1) que no se van a estudiar en esta asignatura.
Una de las aplicaciones más importantes dondese utilizan arrays de antenas es en
las estaciones base de telefonía móvil. En la Figura 5.2.a se presenta un array de parches,
para el sistema DCS 1800. En estos casos la anchura de haz en el plano vertical
(típicamente entre 6º - 7º) lo da la estructura del array, mientras que el ancho de haz en el
plano horizontal (65º ó 90º) viene fijado por el elemento radiante, que se diseña para cubrirun sector de una celda.
Sin embargo, hay aplicaciones en las que se agrupan antenas eléctricamente
grandes, como los grandes radiotelescopios de interferometría (Figura 5.2.b) formados por
grandes antenas reflectoras, que consiguen haces extremadamente estrechos.
Los arrays también se utilizan en aplicaciones de espacio, radar, ... En general, la
principal ventaja que tienen sobre las...