Una antena de guía de ondas convierte un campo guiado en radiación mediante una abertura o ranuras diseñadas. La guía transporta energía; la estructura radiante determina cómo sale al espacio. Entre los ejemplos están la guía abierta, la bocina y el array de ranuras.
Una línea de transmisión no es todavía una antena
Una sección cerrada transporta energía entre los equipos. No está destinada a radiar de forma importante a través de sus paredes. Al abrir el extremo, ensancharlo o incorporar ranuras, se crea una estructura que acopla el campo al exterior.
Ni una frecuencia superior a 1 GHz hace siempre preferible la guía al coaxial, ni todas las antenas de guía ofrecen más de 20 dBi. Banda, dimensiones, modo, material y alimentación determinan las prestaciones.
El modo interior forma el campo de apertura
En una guía rectangular homogénea llena de aire con a > b, TE10 es el modo dominante. Si z es la dirección longitudinal, TE significa Ez = 0. La distribución transversal del campo y su fase influyen en la radiación al llegar a la abertura.
Su corte es fc = c/(2a). Para WR-90, a = 22,86 mm y el corte es aproximadamente 6,56 GHz, mientras la banda usual es 8,2–12,4 GHz. No deben confundirse esos dos límites.
En una abertura abrupta parte de la energía puede radiarse y parte reflejarse. El diseño debe controlar la transición, no limitarse a cortar un tubo a una longitud arbitraria.
Tres estructuras habituales
| Estructura | Radiación | Qué comprobar |
|---|---|---|
| Guía abierta | Desde el extremo. | Campo de apertura, reflexión, polarización y haz. |
| Bocina | Transición ensanchada hacia una apertura mayor. | Dimensiones, fase de apertura y ganancia. |
| Array ranurado | Desde ranuras distribuidas en la pared. | Acoplamiento, amplitud, fase, lóbulos y banda. |
Bocinas: apertura y fase
Una mayor apertura puede permitir más directividad, pero el ángulo de expansión y la longitud condicionan la fase. Una bocina demasiado corta puede tener errores de fase que impidan aprovechar su superficie.
Como aproximación de apertura, G ≈ 4πηA/λ². Si se supone 10 GHz, A = 0,10 × 0,08 m² y η = 0,60, el resultado es aproximadamente 18,3 dBi. Es un ejemplo calculado, no una especificación de producto.
Ranuras y lóbulos del conjunto
Longitud, orientación y desplazamiento de cada ranura determinan su acoplamiento con el campo. Importan también las interacciones entre elementos y la terminación. El número de ranuras por sí solo no determina el patrón.
La longitud de onda guiada difiere de la de espacio libre. Para fijar separaciones se debe considerar la fase de excitación en la guía y la radiación del array. Lóbulo principal, secundarios y nulos describen regiones del diagrama; no son componentes independientes que se seleccionan solo por nombre.
Conectar y medir
- Comprobar tamaño de guía, modo y banda de todos los componentes.
- Incluir pérdidas y reflexión de la transición coaxial cuando exista.
- Montar las bridas con orientación, alineación y sellado apropiados.
- Medir adaptación con un VNA y patrón, ganancia y polarización mediante ensayos de antena.
- Evaluar potencia media y pico, temperatura y presión con las condiciones especificadas.
Una buena curva S11 no demuestra que la energía salga en la dirección deseada. También hay que comprobar el montaje final, el radomo y los objetos metálicos cercanos.
Guía de un horno microondas
En un horno, una guía o estructura de acoplamiento lleva energía del generador a la cavidad de calentamiento. Su objetivo no es crear un enlace de comunicaciones al exterior. No deben trasladarse sin más las dimensiones de una antena de comunicaciones a ese sistema.
Las bases están en matemática de guías y apertura efectiva. Los componentes de guía Dolph Microwave deben compararse según su función dentro del trayecto completo.
