Antenas

ANTENA DE BOCINA

1. Objetivos
* Mostrar la eficiencia, la ganancia y el diagrama de radiación de una antena de bocina (abertura).
* Mostrar la oscilación de frecuencia dentro de una antena de bocina.
2. MARCO TEÓRICO Y FILOSOFICO DE FUNCIONAMIENTO

INTRODUCCIÓN

Las antenas de bocina son unas antenas que realizan la transición desde el medio guiado, guía de ondas, alespacio libre. Las bocinas se utilizan en los satélites principalmente como alimentadores de los reflectores y en lagunas ocasiones se utilizan como antenas simples cuando se requieren grandes anchos de haz. Las antenas de bocina se utilizan frecuentemente para conformar haces que den una cobertura terrestre. El ancho fe haz necesario para dar cobertura a la tierra desde la órbita geoestacionaria es de18º, que es fácilmente realizable con antenas de bocina.
La utilización como radiadores de las bocas de guía monomodo, rectangulares y circulares, permiten alcanzar directividades moderadas, pero presentan desadaptación en la boca de la guía. Para aumentar su directivibidad y adaptación tenemos que aumentar sus dimensiones eléctricas asegurando que la estructura siga siendo monomodo.

Antenade bocina (año 1960)

PRINCIPIOS DE LA ANTENA DE BOCINA
Las antenas de forma de bocina se usaron como reflectores, lentes, bocinas, que ya se habían diseñado a finales del siglo XIX, para demostrar las teorías de Maxwell.
Durante esta época se utilizaron las guías de onda abierta para alimentar reflectores o lentes, y las bocinas como radiadores poco directivos. También se desarrollaron lasbocinas con modos para controlar la distribución de Campos en la apertura.
Se desarrollaron variaciones del reflector parabólico, como cilindros o sectores.

Antenas Bocina
El nombre de antena bocina deriva de su apariencia característica acampanada o de cuerno. La porción acampanada puede ser cuadrada, rectangular, cilíndrica o cónica. La dirección de máxima radiación se corresponde con eleje de la campana. Se puede alimentar sencillamente con una guía de onda, pero también puede hacerse con un cable coaxial y la transición apropiada. Las antenas bocina se utilizan comúnmente como el elemento activo en una antena de plato. La antena bocina se coloca hacia el centro del plato reflector. El uso de una bocina, en lugar de una antena dipolo o cualquier otro tipo de antena en el puntofocal del plato, minimiza la pérdida de energía alrededor de los bordes del plato reflector. A 2,4GHZ, una antena bocina simple hecha con una lata tiene una ganancia del orden de 10 a 15 dBi.

Antena bocina hecha con una lata de comida.

Eficiencia ( E): es el cociente entre la potencia total radiada por la antena y la potencia incidente. Existe varios factores que afecten a la eficiencia de unaantena, como puede ser la reflexión en la antena y las perdida por efecto Joule tanto en conductores como en dieléctricos. En el caso de una antena de abertura, el segundo factor es despreciable respecto del primero, de modo que, en este caso podemos escribir:
E = (1-I rI2 )
Donde r es el coeficiente de reflexión.
Directividad (D): es el cociente entre la intensidad radiada en la dirección demáxima radiación y la intensidad que radiaría en esa dirección un radiador isótropo que emite un frente de ondas esférico.
Ganancia (G): es un parámetro muy similar a la directividad, pero la ganancia tiene en cuenta además la eficiencia de la antena. Los tres parámetros se relacionan mediante:
G= E D
Fórmula de Friis.
La fórmula Friis relaciona la potencia emitida y recibida entre dos antenasseparadas una distancia R > 2d2 / donde d es la dimensión mayor de la abertura de las antenas.
En el caso particular de que las antenas estén alineadas en la dirección de máxima radiación (y recepción), la fórmula de Friis toma la forma sencilla siguiente:

Donde Pr es la potencia recibida por la antena receptora, Pt es sla potencia emitida por la antena emisora, R es la distancia...