Projetar uma antena de guia de onda exige relacionar banda e modos, abertura radiante, alimentação e validação experimental. Um guia fechado para transmissão e uma antena que irradia têm funções distintas. Escolher cobre ou uma largura fixa de 0,7λ não conclui o projeto.
Definir a radiação necessária
Especifique frequências extremas, polarização, direções, cobertura, ganho e lóbulos laterais. Determine se a antena irradia diretamente ou alimenta um refletor e se será uma extremidade aberta, corneta ou rede de fendas.
No refletor, iluminação, transbordamento e centro de fase podem importar mais que o ganho máximo isolado da corneta. Inclua ângulos e toda a banda, não apenas um valor máximo em dBi.
Modos e dimensões da transmissão
No guia retangular com ar, largura interna a e altura b, com a > b, o modo dominante usual é TE10. O corte fc = c/(2a) implica a > λ0/2 para propagação acima do corte.
Isso é uma condição de propagação, não a largura ótima universal. Verifique modos superiores e banda recomendada. WR-90, com 22,86 × 10,16 mm internos, corta perto de 6,56 GHz e é usado normalmente em 8,2–12,4 GHz.
O comprimento guiado é λg = λ0/√[1−(fc/f)²]. Em WR-90 a 10 GHz, cerca de 39,7 mm não se confundem com aproximadamente 30 mm no espaço livre.
Um guia elíptico tem seção e modos próprios. Não substitua simplesmente a pela dimensão maior da elipse: utilize análise e banda correspondentes.
Abertura, corneta e fendas
Uma extremidade aberta irradia, mas também pode refletir. A corneta amplia a seção; comprimento e alargamento afetam a fase da abertura. Aumentar apenas a boca de uma estrutura curta não garante ganho proporcional à área.
Na rede de fendas, ajuste comprimento, orientação, posição e acoplamento. Fase da alimentação, terminação e interação entre fendas importam além da quantidade. Não imponha espaçamento λ/2 livre a toda arquitetura.
Primeira estimativa de abertura
A aproximação G ≈ 4πηA/λ² dá cerca de 18,3 dBi para 10 GHz, A = 0,10 × 0,08 m² e eficiência de abertura η = 0,60.
São hipóteses ilustrativas, não garantia de um produto com essas dimensões. A eficiência depende do projeto e da alimentação; diagrama e polarização precisam de verificação. Uma abertura circular não cria automaticamente polarização circular.
Alimentação e simulação
Defina modos e planos reais da porta de guia ou transição coaxial. Inclua perdas metálicas e dielétricas, juntas e estruturas próximas relevantes. Confira convergência da malha e definição das portas.
Otimizar apenas S11 pode deixar de atender direção e eficiência. Compare adaptação, ganho, lóbulos e polarização cruzada na banda, incluindo sensibilidade às tolerâncias e montagem.
Fabricar e medir
Inspecione superfícies internas, rebarbas, contatos e alinhamento. Uma pureza de cobre ou 0,1 dB/m não serve como valor comum a todas as geometrias. Camadas e acabamento devem corresponder às condições elétricas e ambientais.
O VNA mede a adaptação; ganho e diagrama exigem medidas radiadas. Para uma abertura eletricamente grande, R ≳ 2D²/λ é uma referência de campo distante, complementada por local, antena oposta e erro admissível.
Aceitar o conjunto
| Área | Verificação |
|---|---|
| RF | Banda, reflexão e planos. |
| Radiação | Ganho, polarização, planos e lóbulos. |
| Mecânica | Abertura, comprimento, interfaces e tolerâncias. |
| Operação | Potências média e de pico, temperatura e instalação. |
Uma medida de baixa potência não substitui os limites de alta potência e ambiente. Consulte relações do guia e os princípios de cornetas e fendas.
