ESPOCH. EIE. Trabajo Final de Radioenlaces..

ANTENAS PARA RADIOENLACES

Álvaro Luis Tixi Péreze-mail: alvaroluis_tp@hotmail.com

RESUMEN: El siguiente informe trata sobre los diferentes tipos de antenas que existen y son utilizadas en enlaces microondas o radioenlaces. También se especifican las principales características que poseen las antenas en cuanto a radiación y propiedades específicas; así como sus características eléctricas, constructivas y sus diferentes aplicaciones.

PALABRAS CLAVE: Antena, enlace, microonda, radioenlace.

1 INTRODUCCIÓN

Una antena es un dispositivo (conductor metálico) diseñado con el objetivo de emitir o recibir ondas electromagnéticas hacia el espacio libre. Una antena transmisora transforma voltajes en ondas electromagnéticas, y una receptora realiza la función inversa [1].

Existe una gran diversidad de tipos de antenas. En unos casos deben expandir en lo posible la potencia radiada, es decir, no deben ser directivas (ejemplo: una emisora de radio comercial o una estación base de teléfonos móviles), otras veces deben serlo para canalizar la potencia en una dirección y no interferir a otros servicios (antenas entre estaciones de radioenlaces).

Una antena de microondas es aquella diseñada para transmitir óptimamente en alguna banda de frecuencias entre los 2GHz y 300GHz. Generalmente cada antena transmite (y recibe) en uno o varios canales contiguos, de manera que el ancho de banda que ocupan es mucho menor al rango, pero se encuentra comprendido entre los valores anteriormente mencionados.

Las características de las antenas dependen de la relación entre sus dimensiones y la longitud de onda de la señal de radiofrecuencia transmitida o recibida. Si las dimensiones de la antena son mucho más pequeñas que la longitud de onda las antenas se denominan elementales, si tienen dimensiones del orden de media longitud de onda se llaman resonantes, y si su tamaño es mucho mayor que la longitud de onda son directivas.

1.1 CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS

Directividad.- Es la relación entre la intensidad de radiación máxima y la intensidad promedio de la antena.

Ganancia.- Para una antena la relación entre la ganancia (respecto de la antena isotrópica en la dirección de máxima directividad) y el área eficaz es una constante igual a λ2/4π, con λ la longitud de onda. La ganancia de una antena puede obtenerse en forma matemática mediante la Ec. (1):

G = 10.log {4πAo/λ2} (1)

Con Ao = η.π.(d/2)2. Donde d es el diámetro de la antena y n es la eficiencia de apertura en%.

Polarización.- Se define la polarización de la antena como el plano de campo eléctrico que genera mayor transmisión de potencia. Generalmente las antenas para enlaces terrestres de punto a punto poseen polarizaciones lineales, basta con “girar” la antena para obtener una polarización horizontal o una polarización vertical.

Patrón de radiación.- Es la representación de alguno de los parámetros de la antena en el espacio. Generalmente se presentan los planos horizontal y vertical centrados en la antena, mas adelante veremos ejemplos de esto.

Lóbulos laterales.- En antenas muy directivas es indeseable tener lóbulos laterales en el patrón de radiación dado que representan potencia radiada en otras direcciones. Los diseños de antenas directivas buscan reducir estos lóbulos.

Relación frente-espalda.- El lóbulo trasero de una antena directiva es muy indeseado para poder evitar interferencias con otros radios. La relación frente-espalda (F/B) es dada por la razón entre la ganancia del lóbulo principal y la ganancia del lóbulo trasero.

Ancho de haz o HPWB.- Definimos el ancho de haz como el ángulo formado entre los puntos a mitad de potencia del lóbulo principal. En antenas directivas este ángulo debe ser pequeño para poder tener menor dispersión de energía a grandes distancias.

Ancho de banda (BW).- Es el rango de frecuencias donde las características de la antena pueden ser consideradas como constantes o estables. Se intenta tener a ρ (coeficiente de reflexión) dentro de un margen determinado (entre 0,01 y 0,03) para poder tener una buena adaptación de impedancia.

Área efectiva.- Es una relación entre la potencia recibida y la densidad de potencia incidente en la antena. Es una forma de ver cuanto de la potencia recibida es aprovechado realmente.

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XPD.- Es la relación entre el nivel de una señal y el nivel de señal detectado con polarización ortogonal. Para tener un mayor provecho del espectro de frecuencias disponibles, se pueden enviar dos señales con una misma portadora y polarizaciones cruzadas, para tener una buena detección debemos tener un buen XPD para poder recuperar de forma correcta las señales.

Eficiencia.- Para transmisión podemos ver a la eficiencia como la relación entre potencia radiada y potencia incidente e = Prad / Pinc mientras que en recepción lo podemos ver como la relación entre potencia recibida y potencia transferida a la línea de transmisión e = PRx / PLT. La eficiencia de una antena está ligada a las perdidas por conductores, perdidas por dieléctricos y reflexión, además de características de la construcción como pueden ser focos no posicionados adecuadamente, áreas de sombra, “Spill Over” y defectos de construcción entre otros.

Impedancia de entrada.- Depende de las características constructivas de la antena, así como de los obstáculos presentes en el espacio libre frente a la antena. Determina como se adaptara la misma a la línea de transmisión con la que se alimenta y por lo tanto que tanto ROE presentará.

1.2 CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS

En la construcción de las antenas de microondas intervienen numerosos factores. El principal es el tipo de antena a utilizar. Generalmente para el caso de microondas se utilizan antenas parabólicas. Sin embargo, en algunos sistemas, como en el caso de Wi-Fi se utilizan dipolos para corta distancia y antenas de loop o horn para mayores distancias.

En esta instancia consideraremos los parámetros constructivos concernientes a las antenas parabólicas ya que son las utilizadas en mayor medida, tanto para enlaces terrestres punto a punto como en los satelitales.

Debido a que la longitud de onda es mucho menor que el tamaño de las antenas parabólicas, las mismas pueden ser analizadas desde el punto de vista de la óptica geométrica. En esta, consideramos las ondas electromagnéticas como rayos rectilíneos los cuales se reflejan en las superficies según su ángulo de incidencia.

Como se ve en la Figura 1., al colocar el iluminador (dispositivo desde el cual se alimenta o se recibe la señal de la antena) en el foco de la parábola, los rayos que salen del mismo se reflejan en el reflector parabólico y se transmiten en dirección paralela al eje. Esto permite una gran directividad. Las principales características constructivas son:

Reflector.- Si bien el reflector de la antena debe ser parabólico para cumplir lo antedicho, algunas veces se hace como parte de un cascaron esférico, para facilitar su construcción.

Figura 1. Diagrama de rayos de una antena parabólica.

Para abaratar costos, muchas veces se usan antenas de reflector de rejilla, es decir no solidas (ver Figura 2). Estas antenas permiten utilizar menos material, a la vez que ofrecen una menor resistencia al viento. Para que no presente diferencias eléctricamente, es necesario que la distancia entre las componentes reflectoras sea bastante menor que la longitud de onda.

Debido a su forma, no es posible utilizarse en configuraciones de doble polaridad.

Figura 2. Antena parabólica de rejilla.

Normalmente se utilizan reflectores que conforman el casquete completo de una paraboloide de revolución, aunque en algunas ocasiones, se utilizan reflectores de marco rectangular.

Es muy importante minimizar la rugosidad del reflector, de manera de evitar reflecciones y difracciones indeseadas. Además es muy importante diseñar el tamaño de la antena de manera de minimizar el spill-over (difracción de la onda en los bordes del plato) así como colocar el iluminador en la posición correcta para evitar sub o sobre iluminación.

El tamaño del reflector influye directamente en el área efectiva de la antena, ya que a mayor tamaño, es capaz de captar (y radiar) una mayor proporción de onda electromagnética. Esto da lugar a la eficiencia de apertura.

Shield y Radome - El shield es una visera cilíndrica de material absorbente que se coloca a continuación del plato para disminuir los lóbulos laterales, generalmente están hechas de fibra de vidrio o aluminio. El radome es una cubierta de material no

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conductor (fibra de vidrio o tela de Hypalon) que se coloca sobre la abertura de la antena. Se utiliza para impedir que se acumule agua de lluvia en los platos reflectores. Se coloca además un presurizador para contrarrestar los efectos del viento y los cambios de presión externos. Cabe destacar que el Radome aporta atenuación a la señal.

Offset.- Como el iluminador se debe colocar en el punto focal de la parábola para obtener un funcionamiento óptimo, esto hace que normalmente se

encuentre en un punto poco accesible, además de producir un importante cono de sombra. Debido a esto, algunas veces se hace uso de antenas con offset.

Dichas antenas constan de un reflector que surge de seccionar el paraboloide con un plano no perpendicular al eje del mismo. Debido a esto, el iluminador queda más cerca de uno de los bordes del plato. Generalmente se utilizan para enlaces satelitales, ya que el offset provee una inclinación natural de la antena.

Doble reflector.- Otra forma de lograr que el iluminador se encuentre accesible, es colocarlo del lado del reflector, para esto es necesario colocar otro reflector en el punto focal del paraboloide. Para esto, existen antenas llamadas Cassegrain y Gregorian las cuales constan con un segundo reflector en forma de elipsoide o hiperboloide, colocados en forma de aprovechar sus propiedades reflectivas [2].

Figura 3. Distintas características constructivas de antenas parabólicas.

2 TIPOS DE ANTENA

2.1 CLASIFICACIÓN CLÁSICA DE LAS ANTENAS

Existen tres tipos básicos de antenas: antenas de hilo, antenas de apertura y antenas planas. Asimismo, las agrupaciones de estas antenas (arrays) se suelen considerar en la literatura como otro tipo básico de antena.

2.1.1 ANTENAS DE HILO

Las antenas de hilo son antenas cuyos elementos radiantes son conductores de hilo que tienen una sección despreciable respecto a la longitud de onda de

trabajo. Las dimensiones suelen ser como máximo de una longitud de onda. Se utilizan extensamente en las bandas de MF, HF, VHF y UHF. Se pueden encontrar agrupaciones de antenas de hilo. Ejemplos de antenas de hilo son:

El monopolo vertical El dipolo y su evolución, la antena Yagi (fig. 4) La antena espira La antena helicoidal 

Esta última es un tipo especial de antena que se usa principalmente en VHF y UHF. Un conductor describe una hélice, consiguiendo así una polarización circular.

Figura 4. Antena Yagi

Las antenas de hilo se analizan a partir de las corrientes eléctricas de los conductores.

2.1.2 ANTENAS DE APERTURA

Las antenas de apertura son aquellas que utilizan superficies o aperturas para direccionar el haz electromagnético de forma que concentran la emisión y recepción de su sistema radiante en una dirección. La más conocida y utilizada es la antena parabólica, tanto en enlaces de radio terrestres como de satélite. La ganancia de dichas antenas está relacionada con la superficie de la parábola, a mayor tamaño mayor colimación del haz tendremos y por lo tanto mayor directividad.

El elemento radiante es el alimentador, el cual puede iluminar de forma directa a la parábola o en forma indirecta mediante un subreflector. El alimentador está generalmente ubicado en el foco de la parábola. El alimentador, en sí mismo, también es una antena de apertura (se denominan antenas de bocina) que puede utilizarse sin reflector, cuando el objetivo es una cobertura más amplia (cuando se pretende cubrir la totalidad de la superficie de la tierra desde un satélite en órbita geoestacionaria).

Se puede calcular la directividad de este cierto tipo de antenas, Do, con la siguiente expresión, donde S es el área y λ es la longitud de onda Ec.(2):

(2)

Hay varios tipos de antenas de apertura, como la antena de bocina, la antena parabólica Figura 3., la

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antena parabólica del Radar Doppler y superficies reflectoras en general.

Figura 5. Reflectores parabólicos

2.1.3 ANTENAS PLANAS

Un tipo particular de antena plana son las antenas de apertura sintética, típicas de los radares de apertura sintética (SAR).

2.1.4 ANTENAS DE ARRAY

Figura 6. Antena de Array

Las antenas de array están formadas por un conjunto de dos o más antenas idénticas distribuidas y ordenadas de tal forma que en su conjunto se comportan como una única antena con un diagrama de radiación propio.

La característica principal de los arrays de antenas es que su diagrama de radiación es modificable, pudiendo adaptarlo a diferentes aplicaciones/necesidades. Esto se consigue controlando de manera individual la amplitud y fase de la señal que alimenta a cada uno de los elementos del array [3].

2.2 CLASIFICACION FUNCIONAL

La clasificación tradicional de las antenas se basa, fundamentalmente, en la forma en que se distribuye el campo electromagnético en la propia antena o en la tecnología utilizada. No obstante,

también pueden hacerse clasificaciones desde un punto de vista práctico: una catalogación de las antenas desde el punto de vista de sus prestaciones y tecnología, casos de uso concretos y discusiones acerca de los parámetros de ingeniería que ayuden al entendimiento de su funcionamiento.

2.2.1 ANTENAS CON REFLECTOR

El origen de la antena con reflector se remonta a 1888 en el laboratorio de Heinrich Hertz, que demostró experimentalmente la existencia de las ondas electromagnéticas que habían sido predichas por James Clerk Maxwell unos quince años antes. En sus experimentos, Hertz utilizó un reflector parabólico cilíndrico de zinc, excitado por una chispa en la parte central de un dipolo colocado en la línea focal y otro similar como receptor.

Su funcionamiento se basa en la reflexión de las ondas electromagnéticas por la cual las ondas que inciden paralelamente al eje principal se reflejan y van a parar a un punto denominado foco que está centrado en el paraboloide. En el caso de una antena receptora, en cambio si se trata de una antena emisora, las ondas que emanan del foco (dispositivo de emisión) se ven reflejadas y abandonan el reflector en forma paralela al eje de la antena.

Cuando se desea la máxima directividad de una antena, la forma del reflector generalmente es parabólica, con la fuente primaria localizada en el foco y dirigida hacia el reflector.

Las antenas con reflector parabólico, o simplemente antenas parabólicas se utilizan extensamente en sistemas de comunicaciones en las bandas de UHF a partir de unos 800 MHz y en las de SHF y EHF. Entre sus características principales se encuentran la sencillez de construcción y elevada direccionalidad. La forma más habitual del reflector es la de un paraboloide de revolución, excitado por un alimentador situado en el foco. Tipos básicos de antenas con reflector:

Foco primario.- La superficie de estas antenas es un paraboloide de revolución. Las ondas electromagnéticas inciden paralelamente al eje principal, se reflejan y dirigen al foco.

El foco está centrado en el paraboloide. Tienen un rendimiento máximo de aproximadamente el 60%, es decir, de toda la energía que llega a la superficie de la antena, el 60% lo hace al foco y se aprovecha, el resto se pierde debido principalmente a dos efectos, el efecto spillover y el efecto bloqueo.

Su relativa gran superficie implica un menor ángulo de anchura del haz (3 dB), por lo que la antena debe montarse con mayor precisión que una antena offset normal. La lluvia y la nieve pueden acumularse en el

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plato e interferir en la señal; Además como el LNB va montado centralmente, bloquea muchas señales con su propia sombra sobre la superficie de la antena.

Figura 7. Antena Foco Primario

Offset.- Una antena offset está formada por una sección de un reflector paraboloide de forma oval. La superficie de la antena ya no es redonda, sino oval y simétrica (elipse). El punto focal no está montado en el centro del plato, sino a un lado del mismo (offset), de tal forma que el foco queda fuera de la superficie de la antena. Debido a esto, el rendimiento es algo mayor que en la de Foco Primario, pudiendo ser de un 70% o algo más.

Figura 8. Antena Offset

Cassegrain.- Este tipo de antenas presentan una gran directividad, una elevada potencia en el transmisor y un receptor de bajo ruido. Utilizar una gran antena reflectora implica grandes distancias del transmisor al foco (y la imposibilidad de colocar equipos en él) por lo que una solución es emplear un segundo reflector o subreflector. En el caso del reflector parabólico Cassegrain el subreflector es hiperbólico.

El reflector principal refleja la radiación incidente hacia el foco primario. El reflector secundario posee un foco en común con el reflector parabólico.

Figura 9. Antena Cassegrain

El sistema de alimentación está situado en el foco secundario, de manera que el centro de fases del alimentador coincide con el foco secundario del hiperboloide. El paraboloide convierte una onda plana incidente en una esférica dirigida hacia el foco primario, que es entonces reflejada por el subreflector para formar una onda esférica incidente en el alimentador.

2.2.2 ANTENAS PLANAS

Antenas de bucle magnético.- Las antenas de bucle magnético consisten en un bucle de forma circular, octogonal o rectangular. El perímetro de la antena puede ser del orden de la longitud de onda, o bien bastante menor.

Estas antenas tienen una elevada direccionalidad, con el máximo de recepción en el plano de la antena, y el mínimo en el plano perpendicular al plano de la antena, son poco afectadas por la tierra a partir de alturas superiores a un metro y medio.

En contrapartida, estas antenas desarrollan tensiones de varios kilovolts en bornes, lo que significa que los materiales deben ser capaces de desarrollar esas tensiones. Las medidas de seguridad también se ven afectadas. Finalmente, el ancho de banda es de unos pocos kilohertz, lo que significa que en caso de cambio de frecuencia requiere un nuevo ajuste de la impedancia.

Antenas Microstrip.- Las antenas Microstrip son un tipo de antenas planas. Son una extensión de la línea de trasmisión Microstrip Las antenas planas son monomodo. Son unas antenas resonantes impresas, para conexiones wireless en microonda de banda estrecha que requiere una cobertura semiesférica.

Debido a su configuración planar y fácil integración, este tipo de antenas se suelen usar como elementos de un array. La forma y dimensiones se calculan para que el parche disipe la potencia en forma de radiación.

Antenas de apertura sintética (SAR).- Este tipo de antenas o radares ilumina una escena a través de una sucesión de pulsos en una frecuencia determinada. Una parte de la energía que se propaga (en todas direcciones) vuelve a la antena (eco).Un sensor mide la intensidad y el retardo de las señales emitidas y las que vuelven y con la interpretación de estos últimos se forman imágenes en función de la distancia al radar. Este radar es un sensor activo, ya que lleva su propia fuente de alimentación. Opera principalmente en la radiación microondas, lo que hace que sea más independiente de factores externos como lluvia, nubosidad o niebla. Esto permite la observación continua, incluso en horario nocturno.

Se trabaja en dominio discreto al hacer muestreo de las señales. Las imágenes radar están compuestas por muchos puntos o elementos, denominados píxeles. Cada píxel representa un eco de vuelta detectado. Un

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satélite que utiliza este tipo de antena o radar es el European Remote Sensing Satellite (ERS) [4].

3 RADIOENLACES

Un radioenlace terrestre o microondas terrestre provee conectividad entre dos sitios (estaciones terrenas) en línea de mira (Line-of-Sight, LOS) usando equipo de radio con frecuencias de portadora por encima de 1 GHz. La forma de onda emitida puede ser analógica (convencionalmente en frecuencia modulada) o digital.

Las microondas son ondas electromagnéticas  cuyas frecuencias se encuentran dentro del espectro de las super altas frecuencias, SHF.

3.1 MODULACION EN MICROONDAS

Los generadores de microondas son generadores críticos en cuanto a la tensión y la corriente de funcionamiento. Uno de los medios es no actuar sobre el generador o amplificador pero si utilizar un dispositivo diodo pin en la guía de salida, modulada directamente la amplitud de la onda. Otro medio es utilizar un desfasador de ferrita y modular la onda en fase. En este caso es fácil obtener modulación en frecuencia a través del siguiente proceso:

En una primera etapa, se modula en FM una portadora de baja frecuencia, por ejemplo 70 Mhz. En una segunda etapa, esta portadora modulada es mezclada con la portadora principal en frecuencia de Ghz, por ejemplo 10 Ghz.

Un filtro de frecuencias deja pasar la frecuencia suma, 10070 Mhz con sus bandas laterales de 3 Mhz y por lo tanto la banda pasante será de 10067 a 10073 Mhz que es la señal final de microondas.

En el receptor se hace la mezcla de esta señal con el oscilador local de 10 Ghz seguido de un filtro que aprovecha la frecuencia de diferencia 70 Mhz la cual es amplificada y después detectada por las técnicas usuales en FM.

3.2 ANTENAS DE MICROONDAS

La antena utilizada generalmente en las microondas es la de tipo parabólico. El tamaño típico es de un diámetro de unos 3 metros. La antena es fijada rígidamente, y transmite un haz estrecho que debe estar perfectamente enfocado hacia la antena receptora.

Estas antenas de microondas se deben ubicar a una altura considerable sobre el nivel del suelo, con el fin de conseguir mayores separaciones posibles entre ellas y poder superar posibles obstáculos. Sin obstáculos intermedios la distancia máxima entre antenas es de aproximadamente 150 km, con antenas repetidoras, claro está que esta distancia se puede extender, si se aprovecha la característica de curvatura

de la tierra, por medio de la cual las microondas se desvían o refractan en la atmósfera terrestre.

Por ejemplo dos antenas de microondas situadas a una altura de 100 m pueden separarse una distancia total de 82 km, esto se da bajo ciertas condiciones, como terreno y topografía. Es por ello que esta distancia puede variar de acuerdo a las condiciones que se manejen.

La distancia cubierta por enlaces microondas puede ser incrementada por el uso de repetidoras, las cuales amplifican y redireccionan la señal, es importante destacar que los obstáculos de la señal pueden ser salvados a través de reflectores pasivos.

La señal de microondas transmitidas es distorsionada y atenuada mientras viaja desde el transmisor hasta el receptor, estas atenuaciones y distorsiones son causadas por una pérdida de potencia dependiente a la distancia, reflexión y refracción debido a obstáculos y superficies reflectoras, y a pérdidas atmosféricas [5].

3.3 ANTENAS PARA ENLACES TERRESTRES

La tecnología de microondas para enlaces terrestres fijos, con el fin de lograr transmisión de datos, sigue siendo muy utilizada hoy en día aunque la tecnología de fibra óptica está ganando cada vez más terreno.

Al ser estos enlaces fijos, nos interesa utilizar antenas que concentren la mayor cantidad de potencia en una sola dirección, o sea, que tengan gran directividad. Por este motivo las antenas parabólicas son el tipo de antenas más utilizadas de todas las anteriores vistas.

3.3.1 ANTENAS PARABÓLICAS

Existen varios tipos de antenas parabólicas según su construcción y performance. A continuación veremos las antenas más utilizadas.

De grilla.- La antena grilla es una variación de la antena parabólica, su diferencia fundamental radica en que aunque su contorno es parabólico, el reflector no es un plato, sino un arreglo de varillas horizontales y perpendiculares. Estas antenas son utilizadas para frecuencias de microondas bajas (generalmente por debajo de 2,5GHz). Este límite esta dado por la relación entre la longitud de onda de la portadora y la separación de la grilla.

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Figura 10. Antena Parabólica de Grilla

Estándar.- Estas antenas son simplemente parabólicas convencionales, generalmente construidas con aluminio debido al bajo peso del material. (Ver figura 11).

La ganancia de las antenas parabólicas es directamente proporcional al cuadrado del diámetro del plato e inversamente al cuadrado de la longitud de onda.

La expresión de la misma la podemos ver en la sección “Características eléctricas” de la sección 1.1.

Figura 11. Antenas Parabólicas

De alta performance.- Las antenas de alta performance o rendimiento son utilizadas cuando es necesario tener una buena relación F/B (frente/espalda) y bajos niveles de radiación de lóbulos laterales. Estas antenas poseen Shield (para suprimir el Spill-over) y Radome.

De plano focal.- Estas antenas extienden la superficie del paraboloide hasta el plano donde se ubica el foco para evitar los lóbulos laterales e intentar mejorar la relación F/B.

Vemos que estas antenas presentan un aumento en el área de apertura, por lo que la ganancia debería crecer, pero en realidad esto no sucede debido a que los iluminadores no cubren toda el área de estas antenas (subiluminacion).

Figura 12. Antena de Plano Focal

Slipfit.- Estas antenas son montadas en conjunto con el equipo de RF con el fin de evitar atenuaciones debido a largos tramos de líneas de transmisión.

Este recurso es muy aplicado en altas frecuencias debido a que la atenuación crece con la frecuencia en líneas de transmisión.

Cassegrain - Estas antenas poseen en el punto focal del paraboloide un hiperboloide de modo que el iluminador pueda ser ubicado en la estructura del paraboloide. (Ver figura 11).

Estas antenas presentan como ventajas el fácil acceso al iluminador, mejoras respecto al ruido térmico (ya que el iluminador no queda totalmente expuesto), y al mismo tiempo vemos desventajas como la menor eficiencia que muestran a causa de poseer dos reflectores, una mayor zona de sombra y una construcción más compleja.

Gregorian - Como las Cassegrain pero poseen un elipsoide en el punto focal del paraboloide (Ver figura 11).

En la siguiente tabla se muestran las ganancias de antenas parabólicas de acuerdo a su frecuencia y su diámetro.

Tabla 1. Ganancias típicas de antenas parabólicas en dBi

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3.3.2 ANTENAS DE APERTURA O BOCINAS

Las antenas de bocina son aquellas que radian directo desde la guía de onda al espacio libre. Generalmente se utilizan como alimentadores de antenas parabólicas. Se utilizan bocinas piramidales o cónicas, de acuerdo a la forma de la guía de onda que lleva la señal. A veces se utilizan bocinas con interior corrugado, las cuales mejoras la polarización cruzada y los niveles de los lóbulos laterales.

Estas antenas tienen un gran ancho de haz, generalmente se las utiliza como antenas de “aguante”, antenas provisorias, para poder reparar y cambiar otras antenas. Muchas veces, cuando son utilizadas para este propósito, el servicio se presenta degradado.

Figura 13. Antena de Apertura

4 CONCLUSIONES

Las antenas utilizadas generalmente en las microondas es la de tipo parabólico. El tamaño típico es de un diámetro de unos 3 metros. La antena es fijada rígidamente, y transmite un haz estrecho que debe estar perfectamente enfocado hacia la antena receptora.

Estas antenas de microondas se deben ubicar a una altura considerable sobre el nivel del suelo, con el fin de conseguir mayores separaciones posibles entre ellas y poder superar posibles obstáculos.

Sin obstáculos intermedios la distancia máxima entre antenas es de aproximadamente 150 km, con antenas repetidoras, claro está que esta distancia se puede extender, si se aprovecha la característica de curvatura de la tierra, por medio de la cual las microondas se desvían o refractan en la atmósfera terrestre.

Entre las características principales de una antena para radioenlace tenemos: rango de frecuencias comprendido entre 2 GHz y 40 GHz, son altamente direccionales, se requieren antenas parabólicas en la recepción, las antenas han de estar muy altas para evitar obstáculos, constituyen una alternativa al cable coaxial y a la fibra óptica para comunicaciones a larga distancia.

5 RECOMENDACIONES

Para ayudar en la elección de la antena correcta para su aplicación, la tabla 2 se provee como un medio de comparación entre los diferentes tipos:

Tipo de Antena

Patrón Radia-ción Ganancia

Directi-vidad Polarización

Dipolo Amplio Baja Baja LinealDipolo Multi-

Elemento Amplio Baja/Media Baja Lineal

Panel Plano (Flat Panel) Amplio Media Media/Alta

Lineal/Circular

Plato Parabólico Amplio Alta Alta

Lineal/Circular

Yagi Endfire Media/Alta Media/Alta Lineal

Ranura Amplio Baja/Media Baja/Media Lineal

MicroStrip Endfire Media Media LinealTabla 2. Antenas y características

6 REFERENCIAS

[1] Wikipedia, Antena. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Antena

[2] Fabián Kozynski, Nicolás Levy. Electrónica de Radio. Ingeniería en Telecomunicaciones “Antenas de microondas”. Disponible en: http://subversion.assembla.com/svn/MonoER/principal.pdf

[3] ANTENAS. Manuel Rico-Secades. Disponible en:http://www.unioviedo.es/ate/manuel/ESMC-EyA-Bolonia/02-ANTENAS.pdf

[4] Tipos de Antenas. Disponible en: http://www.google.com.ec/url?sa=t&rct=j&q=reporte_antenas.doc

[5] Comunicaciones por radiomicroondas. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Comunicaciones_por_radiomicroondas#Radioenlace

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