Antena de ranura : una antena hecha en forma de una guía de ondas de radio de metal , una línea coaxial rígida, un resonador de cavidad o una lámina metálica plana (pantalla), en cuya superficie conductora se cortan agujeros (ranuras) que sirven para emitir (o recibir) ondas de radio . La radiación se produce como resultado de la excitación de las ranuras: en guías de ondas, resonadores y líneas coaxiales, por un campo electromagnético interno., en pantallas planas - usando un cable RF conectado directamente a los bordes de la ranura. Las antenas de ranura tienen un diseño relativamente simple; pueden carecer de partes sobresalientes, lo que en algunos casos es su importante ventaja (por ejemplo, cuando se instalan en aviones).
Cuando las corrientes superficiales fluyen a lo largo de las paredes internas de la guía de ondas, la ranura que interseca las líneas de propagación de estas corrientes se excita en consecuencia. La corriente superficial recorre parcialmente el espacio en forma de corriente de desplazamiento correspondiente al campo eléctrico dentro del espacio y luego continúa fluyendo en la misma dirección. La ley de distribución de este campo es casi sinusoidal. Dado que las guías de onda rectangulares excitadas por la onda H 10 se utilizan con mayor frecuencia en la fabricación de antenas de ranura , el campo magnético consta de dos componentes H x y H z , lo que significa que las corrientes superficiales longitudinales (js pr ) y transversales (js p ) fluyen en las paredes de la guía de ondas. En este caso, las corrientes longitudinales fluyen sobre las paredes anchas de la guía de ondas y las corrientes transversales sobre las estrechas. En consecuencia, estas corrientes utilizan ranuras transversales y longitudinales; los transversales generalmente se ubican solo en paredes anchas, mientras que los longitudinales se ubican tanto en paredes anchas como estrechas de la guía de ondas.
Hay tres tipos principales de antenas de ranura:
Las antenas de ranura resonante son antenas en las que la distancia entre ranuras adyacentes es . Dichas antenas están coordinadas solo en una banda de frecuencia estrecha, y la excitación de sus ranuras está en fase, respectivamente, irradia a lo largo de la normal al eje de la antena.
Las ranuras longitudinales de tales antenas están desplazadas con respecto a la línea media de la pared ancha de la guía de ondas debido a la ausencia de corrientes transversales allí. La excitación en fase de las ranuras ubicadas a un lado de la línea media es proporcionada por una distancia entre las ranuras adyacentes igual a , y la excitación en fase de las ranuras a ambos lados de la línea media por una distancia igual a . Esto crea un cambio de fase de 180°. Y debido al hecho de que las corrientes transversales fluyen en direcciones opuestas a ambos lados de la línea central, se crea un cambio de fase adicional de 180 °, lo que garantiza la excitación en fase de las ranuras.
La excitación en fase de las ranuras transversales se logra por el hecho de que la distancia entre las ranuras adyacentes es . Hay dos veces menos ranuras transversales en la misma longitud de la guía de ondas que ranuras longitudinales, lo que conduce a un grave inconveniente: un aumento de los lóbulos laterales.
La desventaja de las antenas resonantes es un cambio brusco en la adaptación de la antena con un cambio en la frecuencia. En frecuencias distintas a las resonantes, la distancia entre los emisores no es igual , por lo tanto, la excitación de las ranuras se produce de manera desigual y desfasada, el patrón de radiación se distorsiona.
Las antenas de ranura no resonantes se denominan antenas en las que la distancia entre ranuras adyacentes dentro de la banda operativa es ligeramente menor o mayor . La banda de adaptación de las antenas no resonantes es más ancha que la de las resonantes. La diferencia en la distancia entre las rendijas conduce a una excitación desfasada por la onda incidente, lo que conduce a un cambio de fase lineal y una desviación de la radiación máxima de la normal al eje. Puede ocurrir una reflexión desde el extremo de la antena, lo cual no es deseable, ya que conduce a la aparición de un lóbulo que forma un ángulo con la normal. Para eliminar este lóbulo, se suele dotar a la antena de una carga absorbente.
Dado que las ranuras están ubicadas a lo largo de la guía de ondas a una distancia no igual a , son excitadas por una onda viajera. Debido a la excitación desfasada de las ranuras, la dirección de máxima radiación forma un cierto ángulo con la normal al eje de la guía de ondas. El ángulo de inclinación del frente de fase (superficies de fases iguales) y la dirección de máxima radiación dependen de la relación de la longitud de onda en el aire y la guía de ondas. El ángulo de inclinación medido desde la normal hasta el eje de la guía de ondas , donde es la diferencia de fase entre las ranuras adyacentes y d es la distancia entre las ranuras adyacentes. Debido al aumento de la velocidad de fase en la guía de ondas . Para reducir la diferencia de fase entre ranuras adyacentes y reducir el ángulo , la antena está hecha de tal manera que cada ranura subsiguiente recibe un cambio de fase adicional de 180° con respecto a la anterior. en este caso, la diferencia de fase entre las ranuras: .
La diferencia entre este tipo de antena y la anterior está en buena concordancia sobre una amplia banda de frecuencias.
En antenas de este tipo, las ranuras suelen estar situadas a una distancia igual a . No hay ondas reflejadas, la distribución del campo está en fase y la dirección de máxima radiación coincide con la normal al eje de la antena.
Al sintetizar antenas de ranura, se pueden utilizar formas geométricas fractales y cuasi-fractales [2] . El fresado de contornos de ranura utilizando curvas de relleno de espacio que llenan el espacio ( ing. Space-Filling Curves ) le permite expandir el ancho de banda de los elementos de la antena de la ranura.
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