Antenas con reflector parab lico

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PROPAGACIÓN Y ANTENAS

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Ing. Carlos Peñafiel MsC.

Introducción >>>
• 1888 en el laboratorio de Heinrich Hertz, usando un
reflector parabólico cilíndrico de zinc
• Excitado por una chispa en la parte central de un dipolo
colocado en la línea focal y otro final como receptor
• Las dimensiones del reflector de Hertz eran de 1,2m de
abertura por 2m de largo

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Ing. Carlos PeñafielMsC.

Introducción >>>
Otro tipo de antena, bastante utilizado en aplicaciones de
radar es el cilindro parabólico
El alimentador, o fuente de energía es un antena lineal o un
alineamiento de éstas, colocada en la línea focal y la
reflexión en la superficie parabólica transforma el frente de
onda cilíndrico en plano.

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Ing. Carlos Peñafiel MsC.

Introducción >>>
En las antenas parabólicas seaplican las propiedades
ópticas de las ondas electromagnéticas.
Las propiedades geométricas de las parábolas son tales que
las ondas emitidas por el alimentador en el foco se reflejan
por la parábola en un haz de rayos paralelos al eje de la
parábola.

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Ing. Carlos Peñafiel MsC.

Introducción >>>
En coordenadas cartesianas la ecuación de la parábola es:
𝑥 2 + 𝑦 2 = 4𝑓𝑧
Y, en coordenadasesféricas, con el origen de coordenadas
coincidente con el foco, F:
2𝑓
𝜌=
1 + cos 𝜃
Donde 𝜌 es la distancia del foco al punto de reflexión sobre la
superficie parabólica
𝑓 la distancia del vértice al foco o distancia focal.

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Introducción >>>
Según la distancia focal se puede clasificar en:
FOCO LARGO: cuando el foco está fuera de reflector, en cuyo
𝐷
caso 𝑓 > 𝑦 2𝜃𝑚𝑎𝑥 < 𝜋
4
FOCO CORTO: cuando el foco está dentro de reflector, de
𝐷
modo que 𝑓 < 𝑦 2 𝜃𝑚𝑎𝑥 > 𝜋
4

Además de las antenas con reflector parabólico hay otros tipos
similares como el reflector esférico, utilizado en
radioastronomía y estaciones receptoras terrestres pequeñas,
ya que el haz puede barrer el espacio moviendo el
alimentador.

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Consideraciones sobre el diseño de
antenasparabólicas: Alimentador

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• Se debe tener control de amplitud, fase y polarización de
campo incidente sobre el reflector.
• El alimentador es una antena direccional orientada con la
máxima radiación de en dirección del vértice del
paraboloide.
• La amplitud del haz debe abarcar un ángulo amplio para
iluminar adecuadamente toda el área del reflector
• El campo radiado depende de la longitudeléctrica entre la
antena y el punto de observación

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Ing. Carlos Peñafiel MsC.

Consideraciones sobre el diseño de
antenas parabólicas: Alimentador

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• En la práctica es frecuente utilizar como alimentadores
antenas de corneta, rectangular o circular, orientadas a la
superficie reflectora.
• Para un alimentador dado hay un valor óptimo de la
distancia focal (𝑓/𝐷)𝑜𝑝𝑡 ,para el cual sealcanza la eficiencia
máxima. Cuando 𝑓/𝐷 < (𝑓/𝐷)𝑜𝑝𝑡 , la eficiencia tiende al
máximo, sin embargo, el diagrama direccional del
alimentador resulta pequeño en comparación con el ángulo
de la abertura 2θmax con lo que la eficiencia se reduce
debido a que la distribución de amplitud se vuelve irregular

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Ing. Carlos Peñafiel MsC.

Consideraciones sobre el diseño de
antenas parabólicas: Alimentador>>>

• Si 𝑓/𝐷 < (𝑓/𝐷)𝑜𝑝𝑡 la distribución de amplitud es uniforme y
la eficiencia aumenta, si bien sólo una parte de la potencia
radiada por alimentador es reflejada hacia adelante por el
paraboloide y la restante se pierde en otras direcciones.

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Ing. Carlos Peñafiel MsC.

Patrón de radiación y ancho del >>>
haz

𝜃3𝑑𝐵

𝜆
= 70
𝐷

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65 − 70
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Patrón deradiación y ancho del >>>
haz
𝜃3𝑑𝐵

𝜆
= 70
𝐷

𝐺(𝜃)𝑑𝐵𝑖 = 𝐺𝑚𝑎𝑥,𝑑𝐵𝑖 − 12(𝜃/𝜃3𝑑𝐵 ) [dBi]
Esta expression es valida solo para ángulos suficientemente pequeños
(𝟎 < 𝜽 < 𝜽𝟑𝒅𝑩 /2)
π 𝐷𝑎𝑛𝑡
𝐺𝑚𝑎𝑥,𝑑𝐵𝑖 = 𝜂
𝜆

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2

π 70
=𝜂
𝜃3𝑑𝐵

2

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Ganancia de la antena >>>
A es el área efectiva de la antena
2

𝐷
𝐴 = 𝜂π
4

𝐴𝑒𝑓𝑓 = 𝜂𝐴

𝜂 = es el factor de eficiencia de la iluminación, 0,5<...