Antena Parabólica

7/17/2019 Antena Parabólica

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ANTENA PARABÓLICA.

Por:

Emilio García Estrada.

Daniel Jaramillo Tamayo.



El origen de la antena con refector se remontaa 1888 en el laboratorio de Heinrich Hertz!"e demostr# e$%erimentalmente lae$istencia de las ondas electromagn&ticas%redichas %or 'a$(ell.

Hertz "tiliz# "n refector %arab#lico cilíndrico

de zinc e$citado %or "na chis%a en la %artecentral de "n di%olo colocado en la línea )ocaly otro similar como rece%tor.

Origen



*a antena %arab#lica es "n ti%o de antena!"e se caracteriza %or lle+ar "n refector%arab#lico c"ya s"%er,cie es en realidad"n %araboloide de re+ol"ci#n. *as antenas%arab#licas %"eden ser transmisorasrece%toras o )"ll d-%le$ llamadas asíc"ando %"eden trasmitir y recibir

sim"ltneamente. /"elen ser "tilizadas a)rec"encias altas y tienen "na gananciaele+ada.

Características Generales



0"ando se desea la m$imadirecti+idad de "na antena la)orma del refectorgeneralmente es %arab#licacon la )"ente %rimaria

localizada en el )oco y dirigidahacia el refector.

Entre s"s características%rinci%ales se enc"entran lasencillez de constr"cci#n y

ele+ada direccionalidad. *a)orma mas habit"al del refectores de "n %araboloide dere+ol"ci#n e$citado %or "nalimentador sit"ado en el )oco.

Características Generales



sicamente est com%"esta de "nalimentador refector %arab#lico y )oco.

Componentes Básicos



*as antenas con refectores %arab#licos son elementosaltamente directi+os %or lo c"al se "san en com"nicacionesde %"nto a %"nto y no %ara a%licaciones decom"nicaciones m#+iles. *as antenas %arab#licas son"sadas en di+ersas com"nicaciones satelitales radar de

a%ert"ra sint&tica tele+isi#n +ía sat&lite radioenlacesestaciones de radioa,cionado sondas es%aciales yradiotelesco%ios.

/e "tilizan e$tensamente en sistemas de com"nicacionesen las bandas de 2H3 a %artir de "nos 844 'Hz en las de

/H3 y EH3.

Aplicaciones



En las antenas %arab#licas se a%lican las%ro%iedades #%ticas de las ondas electro6

magn&ticas.

*as %ro%iedades geom&tricas de la %arbolason tales !"e la ondas emitidas %or elalimentador en el )oco se refe7an %or la%arbola en "n haz de rayos %aralelos al e7e

de la %arbola. En la abert"ra de la antenase tiene "na s"%er,cie e!"i)ase yte#ricamente el haz radiado es cilíndrico.

Fenmeno Físico Presente



Patrn !e ra!iacin



*a antena %arab#lica de "oco centra!o o%rimario.

*a antena %arab#lica de "oco!espla#a!o " o$set.

*a antena %arab#lica Cassegrain.

Tipos !e AntenasPara%licas



/e caracteriza %or tener el refector %arab#lico centradores%ecto al )oco.

Foco Centra!o



*a ante oset es a!"ella !"e no es sim&trica conres%ecto al e7e de re+ol"ci#n y el alimentador sedes%laza de la regi#n de m$ima abert"ra %arared"cir el blo!"eo.

/on ms e,cientes !"e las %arab#licas de )ococentrado %or!"e el alimentador no hace sombrasobre la s"%er,cie refectora y no haydesaco%lamiento de im%edancias debido a !"e %artede la energía emitida no regresa al alimentador.

9ntena Parab#lica Ofset



/e caracteriza %or lle+ar "n seg"ndo refector cerca des" )oco el c"al refe7a la onda radiada desde eldis%ositi+o radiante hacia el refector en las antenastransmisoras o refe7a la onda recibida desde elrefector hacia el dis%ositi+o detector en las antenasrece%toras.

2na de las +enta7as es !"e el alimentador no necesita"na línea de transmisi#n larga y se conecta casidirectamente a la salida del transmisor o a la entrada

del rece%tor esto red"ce considerablemente las%&rdidas

9ntena Parab#licaCassegrain



9ntena Parab#lica CassegrainO$set



Para elegir "na antena %arab#lica deben tenerseen c"enta "na serie de características t&cnicas asaber:



&IA'ETRO &EL REFLECTOR 0"anto mayor sea el dimetro del refector ms

energía tendr la seal !"e le llegar y mayorser la energía concentrada en el )oco. Dicho deotra )orma c"anto mayor sea el dimetro del

refector mayor energía se concentrar en el )ocode la %arab#lica; lo !"e signi,ca !"e %ara elmismo ni+el de seal emitida %or "na )"ente "naantena %arab#lica de gran tamao tendr msganancia !"e otra de menor tamao sit"ada enel mismo %"nto geogr,co.



Diagrama de radiaci#ntí%ico de "n refector%arab#lico

Polari#acin Cr(#a!a



Para il"minar refectores %arab#licos y lentes es habit"al"tilizar alimentadores con geometría de re+ol"ci#n comoes el caso de las g"ías y bocinas circ"lares. El diagrama deestos alimentadores %"ede a%ro$imarse %or "na )"nci#n<se"do6circ"lar<

En ocasiones esta e$%resi#n se "tiliza tambi&n de )ormaa%ro$imada %ara las g"ías y bocinas de secci#n rectang"lar



De esta e$%resi#n %"eden e$traerse lasig"iente concl"si#n:

*a distrib"ci#n de %olarizaci#n cr"zada en laa%ert"ra del refector y comoconsec"encia en el diagrama sec"ndariotiene "na re%artici#n es%acial m"y

característica n"la en los dos %lanos%rinci%ales y m$ima en los%lanos diagonales



GANANCIA ) REN&I'IENTO

*a ganancia de%ende del dimetro del%lato de la e$actit"d geom&trica delrefector y de la )rec"encia de o%eraci#n.

/e de,ne como rendimiento de "na antena%arab#lica a la relaci#n entre la cantidad deenergía incidente en el refector y laconcentrada en el )oco.



*NG+LO &E RA&IACIÓN

El ng"lo de radiaci#n es el ng"lo dentrodel c"al la seal ca%tada %or la antena semantiene entre el =4> y el 144> de%otencia o sea el ng"lo !"e %"ededes%lazarse la antena con res%ecto a ladirecci#n e$acta hacia la )"ente hasta !"ela seal s")re "na aten"aci#n de ?d.



ANALI,I,

El refector se )orma rotando la ,g"ra sobres" %ro%io e7e o mo+iendo esta a lo largo des" e7e %ara )ormar "n refector cilíndrico.

2n refector %arab#lico trans)orma "na ondaes)&rica radiada %or la alimentaci#n "bicadaen s" )oco a "na onda %lana.



Geometría ptica @amos a establecer la a%ro$imaci#n de #%tica geom&trica

!"e c"al!"ier onda emanada del )oco ser refe7ada en elrefector de ac"erdo con la ley de /nell de lo !"e res"ltar!"e la direcci#n de salida es %aralela al e7e y !"e ademslos caminos recorridos son ig"ales lo !"e da origen a "na

onda %lana en la boca del %araboloide.





En "n refector ha de dimensionarse s"dimetro Da de )orma !"e se obtenga laganancia deseada %ero !"eda toda+ía lalibertad de elegir la distancia )ocal ). El

cociente ) A Da es de gran im%ortancia en eldiseo ya !"e ,7a la %osici#n del )oco y lac"r+at"ra de la %arbola y condiciona eldiagrama de radiaci#n del alimentador.

De)iniendo B como el ng"lo res%ecto al e7eba7o el !"e se +e el borde del %araboloidedesde el )oco se tiene





Análisis Electromagn-tico El anlisis electromagn&tico %"ede realizarse considerando

la incidencia de "na onda emanada del )oco sobre elrefector !"e localmente %"ede considerarse %lano ya !"ehabit"almente las dimensiones distancia )ocal dimetro yradio de c"r+at"ra son grandes en t&rminos de la longit"d

de onda. /"%ongamos !"e en el )oco se sit-a "na antena de

diagrama de radiaci#n D) C F %ara "n sistema deng"los Fre)eridos al )oco !"e radie "na %otencia Pr ; laintensidad de radiaci#n ser:



El cam%o el&ctrico incidente sobre elrefector se calc"la a %artir de &sta y de:

Entonces !"edar +aliendo:



y al haber s"%"esto !"e el refector est enel cam%o le7ano del alimentadorobtenemos los cam%os magn&ticosincidente y refe7ado sobre la s"%er,cie delrefector



El cam%o radiado %artir de "n %"nto Cr seobtiene a %artir del conocimiento de ladistrib"ci#n de corrientes el&ctricas ind"cidassobre la s"%er,cie del refector c"ando es

il"minado %or el alimentador



Es habit"al traba7ar con +alores de f

/Da en el margen de 4I= a 4=

Relacin /Da



El alimentador est en el interior de la%arbola con lo c"al las %&rdidas %ordesbordamiento y la ca%taci#n de r"idoe$terno son m"y ba7os; %or contra lail"minaci#n de la a%ert"ra %resenta "n)"erte decaimiento en los bordes %or loc"al no se "tiliza e,cientemente las"%er,cie de la %arbola; adems lac"r+at"ra del refector y %or tanto la%olarizaci#n cr"zada son ele+adas.

Para "&a %a/os 00"&a1 2345617



Permiten "na b"ena il"minaci#n de laa%ert"ra y "na %olarizaci#n cr"zada ba7a%ero tienen ele+adas %&rdidas %ordesbordamiento y %resentan %roblemasmecnicos de s"7eci#n del alimentador.

Para "&a ele8a!os 00"&1 93461



&ECAI'IENTO EN LO,BOR&E, Debido a !"e el cam%o decae como el de "na

onda es)&rica hasta incidir en el refector. 9 %artirdel refector y hasta llegar a la a%ert"ra la%ro%agaci#n se realiza como onda %lana y %or lo

tanto sin decaimiento de la am%lit"d. *a%ro%agaci#n como onda %lana hasta la a%ert"raes "na a%ro$imaci#n !"e de7aría de ser +lida si%retendi&ramos calc"lar el cam%o en "n %lanoale7ado de la boca del refector



De lo anterior obtendríamos la ley deDecrecimiento de la il"minaci#n

*a c"al es:@alores del decaimiento en )"nci#n del

ng"lo



Tambi&n tenemos en c"enta !"e se da el decaimiento%rod"cido %or la direccionalidad del diagrama de radiaci#ndel alimentador. /i s"%onemos !"e &ste radia el m$imo enla direcci#n del e7e tendremos

donde s el diagrama de radiaci#n normalizado.



*a s"%er%osici#n de las dos contrib"cioness"%one "na +ariaci#n de la am%lit"d en )"nci#nde los ng"los F ba7o los !"e se +en los%"ntos del refector desde el )oco dada %or

Por la ec"aci#n de la %arbola



EFICIENCIA )&IRECTI:I&A& *a ,nalidad de "n refector %arab#lico es

concentrar la %otencia radiada %or el alimentadoren "na determinada direcci#n del es%acio con "ndiagrama !"e c"m%la "nas es%eci,caciones

determinadas habit"almente de directi+idadni+el de l#b"los sec"ndarios y %olarizaci#ncr"zada. /i nos centramos en la directi+idad+amos a +er !"e "n %armetro m"y signi,cati+oes la e,ciencia. Hemos de,nido la directi+idad de"na antena en general mediante la e$%resi#n



En e"ecto4 !e la potencia Pr ra!ia!a por el alimenta!or4 slo(na parte Pa es intercepta!a por el re;ector. La !i"erencia Pr<Pa no alcan#a el re;ector = no contri%(=e4 por tanto4 a la"ormacin !el !iagrama sec(n!ario. A esta potencia se laconoce como potencia !e !es%or!amiento4 = en generalinteresa >(e sea lo menor posi%le.



Tenemos !"e:

Donde %otencia Pa genera en la boca del refector "na

distrib"ci#n de cam%os de la )orma

P"esto !"e estamos interesados -nicamente en la %otenciacontenida en la %olarizaci#n de re)erencia se %"ede de,nir"na e)iciencia de %olarizaci#n $ como el cociente PcoAPa .

Podemos reescribir la ec"aci#n como



/i modelamos la boca del refector como "na a%ert"ra%odemos escribir en )"nci#n de la e,ciencia de il"minaci#n



Alimenta!ores

2n alimentador ideal debe radiar "na ondaes)&rica !"e al ser refe7ada %or el %araboloide secon+ierte en "na onda %lana. y en la rece%toras"cede lo contrario. Por tal moti+o "n alimentador

ideal debe ser %"nti)orme es decir debe radiar)rentes de onda es)&ricos. Ktra característica es !"e debe %ro%orcionar la

il"minaci#n adec"ada del refector %rimario con"na distrib"ci#n de am%lit"d %redeterminadasobre &ste así como mínimo desbordamiento %orlos bordes de la %arbola con mínima %olarizaci#ncr"zada.



Los mas (tili#a!os a "rec(enciamicroon!as son7

En )orma de g"ía de onda ensanchada talescomo cornetas rectang"lares con %ro%agaci#nen el modo dominante TE14 ya !"e c"m%lencon los re!"erimientos %ara mane7ar

%otencias ele+adas en alg"nos casos se"tilizan g"ías.



E/emplo

Datos





E/emplo 5

2n caso %rctico orientar hacia elsat&lite 9stra en 'adrid /icons"ltamos la tabla tenemos lossig"ientes +alores: 1LMN %ara el

azim"t ?8N la ele+aci#n y I=N la%olarizaci#n. Oecesitamos tresdatos %ara lograrlo: azim"tele+aci#n y %olarizaci#n del *O.



A#im(t7 Es la %osici#n del %lato en%lano horizontal res%ecto delnorte. /e mide en grados.



Ele8acin7 Es la inclinaci#n en la !"e llegael haz de seal del sat&lite hasta n"estra

%arab#lica. /e mide en grados y+ali&ndonos de lo !"e +enga marcado en elso%orte del %lato.



Polari#acin7 Es la rotaci#n !"edebe tener el *O res%ecto a la+ertical del s"elo. /e mide engrados

Para el e7em%lo:

A#im(t4 ?@



Ele8acin4 D

Polari#acin4 56





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http://personales.unican.es/perezvr/pdf/Antenas%20con%20Reflector%20Parab%C3%B3lico_V4.pdf




http://eie.ucr.ac.cr/uploads/file/proybach/pb07_II/pb0705t.pdf










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