Antenas tipo bcina

Antenas de bocina
¿Qué es una antena bocina?
Una bocina es una antena que consiste en una guía de onda metálica en la cual el área de la sección se va incrementando progresivamente hasta un extremo abierto, que se comporta como una apertura. Es una de las antenas más simples y probablemente la más usada para microondas.
Su existencia data desde 1800, aunque solo hasta 1939 aparecen algunosartículos publicados que fueron escritos para describir el mecanismo de radiación, métodos para optimizar el diseño de la antena y sus posibles aplicaciones.
El interés por el estudio de este tipo de antenas se origina con la necesidad de comunicación por microondas y por líneas de transmisión durante el periodo de la Segunda Guerra Mundial.
Una de las primeras antenas construidas se elaboraron enel año 1897 por el radio investigador Jagadish Chandra Bose en sus experimentos de microondas.
En la década de 1930 se realizaron las primeras investigaciones experimentales y análisis teóricos de las antenas bocina por los investigadores Southworth, Barrow y Chu.
Con el desarrollo del radar en la segunda guerra mundial, se estimuló la investigación de las bocinas.
La bocina corrugadapropuesta por Kay en 1962 ha sido implementada como el feedhorn en sistemas de recepción satelital.
La antena de bocina posee un gran ancho de banda, buena directividad y ganancia y es relativamente fácil de fabricar. Además presenta muy bajas pérdidas y potencia reflejada.


La ganancia G de la antena de bocina depende de la relación entre la superficie de la apertura de la bocina, y la longitud deonda de trabajo y se puede aumentar ensanchando la bocina misma. De todas formas, la ganancia de las antenas de bocina de uso práctico está limitada a un máximo de alrededor de 20 dB.
La ganancia teórica G de una antena de bocina se obtiene de la relación siguiente:

Dónde:
λg = longitud de onda en la guía;
λ0 = longitud de onda en el espacio libre;
A = superficie (a x b) de la aperturade la antena de bocina.
Las antenas de bocina se utilizan solas, en aplicaciones en donde no se precisan ganancias elevadas, o bien en combinación con reflectores parabólicos. En este segundo caso la antena de bocina constituye el denominado alumbrador (o FEEDER), mientras que el reflector parabólico sirve para aumentar la directividad y la ganancia del conjunto.

Tipos de antenas bocina
Enla siguiente figura se ilustran varios tipos de antenas de bocina. Las de la columna izquierda son bocinas rectangulares. Todas son energizadas desde guías de ondas rectangulares. Las de la columna izquierda son de tipo circular.

Para minimizar reflexiones de la onda guiada, se le puede dar forma exponencial a la bocina. Sin embargo generalmente se fabrican con campana recta.
Las de lasfiguras b y c son bocinas sectoriales. Son bocinas de tipo rectangulares con ensanchamiento en una sola dimensión. Asumiendo que la guía de onda rectangular es energizada con una onda con el campo eléctrico E en la dirección “y”. La bocina de la figura b se va ensanchando en el plano perpendicular a E, que es el plano del campo magnético H. Este tipo de bocina se llama “bocina sectorial de plano H”.Cuando el ensanchamiento se produce en el plano E se llama “bocina sectorial de plano E”.
Si el ensanchamiento se produce en ambos planos se llama bocina piramidal. Con una onda en la guía de ondas, la magnitud del campo eléctrico es bastante uniforme en la dirección “y” pero va tendiendo a cero en la dirección x siendo nulo en los bordes. Para ángulos de ensanchamiento pequeños la distribuciónde campos en la apertura de la bocina rectangular es similar a la distribución de campos del modo en la guía de onda.
Despreciando el efecto de borde, el patrón de radiación de una antena de bocina puede ser determinado si se conocen las dimensiones de la apertura y la distribución de campo en la apertura. Para una apertura dada, la directividad es máxima para una distribución uniforme. Las...