Antenas con reflector parabólico - Universidad de Cantabria

©Constantino Pérez Vega
Dpto. de Ingeniería de Comunicaciones
Universidad de Cantabria - 2008
necesariamente relación con el tamaño y forma física del radiador, si bien da una base para
comparar diferentes tipos de alimentadores y, eventualmente, puede sugerir algún método
para su corrección. Si el frente de fase de un alimentador no es esférico, la fase en la abertura
de la antena puede corregirse cambiando la forma del reflector 5 .
Si el frente de fase no es esférico o no se corrige, se alterará el patrón de radiación y la ganan‐
cia se verá reducida. Generalmente el ensanchamiento del lóbulo principal en bajos niveles y
el llenado de nulos entre lóbulos secundarios, es indicativo de desviaciones de fase. Tanto el
dipolo con o sin reflector o una guía de onda abierta proporcionan buenas distribuciones de
fase independientemente de sus dimensiones relativamente grandes y en general, no es co‐
rrecto atribuir las limitaciones en la directividad de una antena parabólica a las desviaciones
de fase a causa de las dimensiones físicas del alimentador. La principal limitación a la delga‐
dez del haz radiado es la difracción en los bordes de la abertura del paraboloide. En la prác‐
tica 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 6 )opt, para el cual se
alcanza la eficiencia máxima. Cuando f/D < (f/D)opt la eficiencia tiende al máximo, sin embar‐
go, 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 ampli‐
tud se vuelve irregular. 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.
Para un alimentador en forma de dipolo de media longitud de onda y con un reflector para
el que (f/D)opt = 0.38, el nivel de la amplitud en el borde de la abertura, es decir, en el borde
del paraboloide en el caso óptimo es de aproximadamente 0.33 (‐10 dB) 7 y el factor de utiliza‐
ción de la superficie reflectora es de alrededor de 83%. Se puede considerar este como el ni‐
vel adecuado de excitación de los bordes del reflector. y, en este caso, el ancho del haz puede
estimarse mediante la siguiente fórmula:
o
λ × (65 a 70)
∆ θ = (3)
D
El nivel del primer lóbulo secundario es de ‐22 a ‐24 dB respesto al lóbulo principal.
Las consideraciones anteriores son válidas para el cálculo de antenas parabólicas de peque‐
ñas dimensiones y bajo costo. El costo de producción de antenas de grandes dimensiones
aumenta considerablemente al aumentar el diámetro, por lo general, proporcionalmente al
cuadrado del diámetro.
Para obtener la ganancia óptima el alimentador debe estar situado precisamente en el foco. Si
se mueve a lo largo del eje focal la ganancia oscila alrededor de un valor promedio, ya que el
5 Cutler, C.C. “Parabolic‐ Antenna Design for Microwaves”. Proc. IRE, vol 35, pp. 1284‐1294, Nov. 1947.
6 La relación f/D se designa por lo general como relación focal.
7 Márkov, G. y Sazónov, D. Antenas. Editorial MIR, Moscú, 1978.
4