antenas cassegrain
Páginas: 19 (4669 palabras)
Publicado: 7 de marzo de 2014
ANTENAS CASSEGRAIN
INTRODUCCIÓN
Las antenas Cassegrain pertenecen al grupo de antenas reflectoras parabólicas.
A medida que subimos en frecuencia es posible ir consiguiendo elevadas dimensiones eléctricas de las antenas y, por tanto, directividades importantes. Aumentar la directividad significa disponer de geometrías capaces de focalizar la energía en regiones angulares cada vez menores.Ésta es la finalidad que se persigue con las distintas formas de reflector y de lente: concentrar la radiación de fuentes primarias, en general poco directivas, en una determinada dirección o región del espacio (Fig. 6.23). Los reflectores y las lentes se colocan en frente de un radiador primario (dipolo, boca de guía, bocina), para convertir las ondas aproximadamente cilíndricas o esféricas generadaspor el radiador primario en un frente de onda que puede ser considerado como localmente plano sobre la apertura del reflector. Este frente de onda es capaz de concentrar la radiación en un reducido sector angular del espacio y obtener así directividades elevadas.
Una configuración que permite obtener directividades elevadas utiliza un reflector parábolico como superficie reflectante. Elprincipio de su funcionamiento, heredado de la óptica, consiste en focalizar la potencia incidente en el reflector sobre una fuente primaria situada en su foco.
Las antenas con reflector parabólico (Fig. 6.28a) han sido utilizadas de forma intuitiva desde los inicios de la era de la radio (finales del siglo XIX), pero no fue hasta finales de la II Guerra Mundial que, debido a las demandas cada vezmás exigentes de los sistemas de radar, se estimuló un desarrollo teórico y tecnológico en este campo. Un interés posterior por la radioastronomía y los radioenlaces terrestres de microondas establecieron, a finales de la década de los 40, los principios y requerimientos para los sistemas simétricos con alimentador en el foco. Una antena de esta época es el reflector de bocina de la figura 6.28b,que se utilizó en las primeras comunicaciones por satélite y que permitió identificar la radiación de ruido de fondo; ha sido declarada monumento nacional en EE.UU. Las antenas Cassegrain (con un subreflector adicional) fueron introducidas en la década de los 60, ligadas a la aparición de los satélites de comunicaciones. En este mismo contexto, una estructura alternativa, que utiliza unaconfiguración de reflector asimétrico respecto al eje de la parábola (offset), adquiere una importancia creciente al no existir bloqueo de la apertura por el alimentador y permitir un mejor control del diagrama y una disminución del acoplamiento entre el alimentador y el reflector.
La necesidad de maximizar la ganancia, o la relación ganancia a temperatura de ruido (G/T), supuso el desarrollo de técnicasmás sofisticadas para conformar la iluminación en la apertura del reflector. Entre las técnicas utilizadas sobresalen: la conformación del subreflector (en la configuración Cassegrain) y la del reflector principal, la utilización como alimentadores de bocinas corrugadas, bocinas multimodo o de modos híbridos, y la utilización de alimentadores múltiples. Vamos analizar la estructura más simple delreflector parabólico, la configuración simétrica con el alimentador en el foco. Sus resultados pueden generalizarse fácilmente a las otras geometrías.
Análisis geométrico de un reflector parabólico
La geometría de un reflector parabólico queda totalmente caracterizada por un corte que comprenda el eje, cuya forma es la de una parábola: curva que equidista de un punto (foco) y una recta(generatriz). Su ecuación, referida a la figura 6.29, es:
en coordenadas cartesianas:
en coordenadas polares:
en coordenadas paramétricas:
Consideremos la parábola de la figura 6.29 caracterizada por su distancia focal f. Vamos a establecer, mediante la aproximación de óptica geométrica, que cualquier onda emanada del foco será reflejada en el reflector de acuerdo con la ley de...
INTRODUCCIÓN
Las antenas Cassegrain pertenecen al grupo de antenas reflectoras parabólicas.
A medida que subimos en frecuencia es posible ir consiguiendo elevadas dimensiones eléctricas de las antenas y, por tanto, directividades importantes. Aumentar la directividad significa disponer de geometrías capaces de focalizar la energía en regiones angulares cada vez menores.Ésta es la finalidad que se persigue con las distintas formas de reflector y de lente: concentrar la radiación de fuentes primarias, en general poco directivas, en una determinada dirección o región del espacio (Fig. 6.23). Los reflectores y las lentes se colocan en frente de un radiador primario (dipolo, boca de guía, bocina), para convertir las ondas aproximadamente cilíndricas o esféricas generadaspor el radiador primario en un frente de onda que puede ser considerado como localmente plano sobre la apertura del reflector. Este frente de onda es capaz de concentrar la radiación en un reducido sector angular del espacio y obtener así directividades elevadas.
Una configuración que permite obtener directividades elevadas utiliza un reflector parábolico como superficie reflectante. Elprincipio de su funcionamiento, heredado de la óptica, consiste en focalizar la potencia incidente en el reflector sobre una fuente primaria situada en su foco.
Las antenas con reflector parabólico (Fig. 6.28a) han sido utilizadas de forma intuitiva desde los inicios de la era de la radio (finales del siglo XIX), pero no fue hasta finales de la II Guerra Mundial que, debido a las demandas cada vezmás exigentes de los sistemas de radar, se estimuló un desarrollo teórico y tecnológico en este campo. Un interés posterior por la radioastronomía y los radioenlaces terrestres de microondas establecieron, a finales de la década de los 40, los principios y requerimientos para los sistemas simétricos con alimentador en el foco. Una antena de esta época es el reflector de bocina de la figura 6.28b,que se utilizó en las primeras comunicaciones por satélite y que permitió identificar la radiación de ruido de fondo; ha sido declarada monumento nacional en EE.UU. Las antenas Cassegrain (con un subreflector adicional) fueron introducidas en la década de los 60, ligadas a la aparición de los satélites de comunicaciones. En este mismo contexto, una estructura alternativa, que utiliza unaconfiguración de reflector asimétrico respecto al eje de la parábola (offset), adquiere una importancia creciente al no existir bloqueo de la apertura por el alimentador y permitir un mejor control del diagrama y una disminución del acoplamiento entre el alimentador y el reflector.
La necesidad de maximizar la ganancia, o la relación ganancia a temperatura de ruido (G/T), supuso el desarrollo de técnicasmás sofisticadas para conformar la iluminación en la apertura del reflector. Entre las técnicas utilizadas sobresalen: la conformación del subreflector (en la configuración Cassegrain) y la del reflector principal, la utilización como alimentadores de bocinas corrugadas, bocinas multimodo o de modos híbridos, y la utilización de alimentadores múltiples. Vamos analizar la estructura más simple delreflector parabólico, la configuración simétrica con el alimentador en el foco. Sus resultados pueden generalizarse fácilmente a las otras geometrías.
Análisis geométrico de un reflector parabólico
La geometría de un reflector parabólico queda totalmente caracterizada por un corte que comprenda el eje, cuya forma es la de una parábola: curva que equidista de un punto (foco) y una recta(generatriz). Su ecuación, referida a la figura 6.29, es:
en coordenadas cartesianas:
en coordenadas polares:
en coordenadas paramétricas:
Consideremos la parábola de la figura 6.29 caracterizada por su distancia focal f. Vamos a establecer, mediante la aproximación de óptica geométrica, que cualquier onda emanada del foco será reflejada en el reflector de acuerdo con la ley de...
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