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Articulo de referencia

Antena de guía de onda de haz

Diagrama de una antena de guía de ondas de haz de la NASA, que muestra la trayectoria de la señal (en rojo). Una antena de guía de ondas de haz es un tipo particular de antena p...

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Diagrama de una antena de guía de ondas de haz de la NASA, que muestra la trayectoria de la señal (en rojo).

Una antena de guía de ondas de haz es un tipo particular de antena parabólica en la que se utilizan guías de ondas para transmitir el haz de radio entre la gran antena orientable y el equipo de recepción o transmisión , como por ejemplo los amplificadores de potencia de RF .

Antena de guía de ondas de haz de 34 metros en el emplazamiento del Complejo de Comunicaciones del Espacio Profundo de la NASA, en las afueras de Madrid, España, que forma parte de la Red del Espacio Profundo de la NASA .

Principio de funcionamiento

Esquema de antena de guía de onda de haz

Las antenas de guía de onda direccional se utilizan en grandes radiotelescopios y estaciones de comunicación por satélite como alternativa al diseño de antena parabólica más común: la antena parabólica convencional de alimentación frontal. En la alimentación frontal, la antena de alimentación , la pequeña antena que transmite o recibe las ondas de radio reflejadas por el plato, se suspende en el foco , delante del plato. Sin embargo, esta ubicación genera varias dificultades prácticas. En sistemas de alto rendimiento, la compleja electrónica del transmisor y del receptor debe ubicarse en la antena de alimentación. Este equipo de alimentación suele requerir un mantenimiento intensivo; algunos ejemplos son la refrigeración por agua para los transmisores y la refrigeración criogénica para los receptores sensibles. Con los grandes platos utilizados en estos sistemas, el foco se encuentra a gran altura del suelo, y el mantenimiento requiere grúas o andamios, así como trabajo al aire libre con equipos delicados a gran altura. Además, las propias antenas de alimentación deben diseñarse para soportar condiciones exteriores como la lluvia y grandes fluctuaciones de temperatura, y para funcionar incluso inclinadas en cualquier ángulo.

La antena de guía de onda direccional resuelve estos problemas al ubicar la antena de alimentación en una caja de alimentación en la base de la antena, en lugar de frente a la parábola. Las ondas de radio captadas por la parábola se enfocan en un haz y se reflejan en superficies metálicas en una trayectoria a través de la estructura de soporte hasta la antena de alimentación fija en la base. La trayectoria es compleja porque el haz debe pasar por ambos ejes del soporte altazimutal de la antena, por lo que girar la antena no altera el haz.

Historia

Un ejemplo de una de las dificultades prácticas que llevaron a la introducción de las antenas de guía de onda de haz. Aquí se necesita un camión tipo plataforma elevadora para que los trabajadores puedan recargar helio líquido en un preamplificador montado en el foco primario de un radiotelescopio. [ 1 ]

Las guías de onda de haz, que propagan un haz de microondas mediante una serie de reflectores , se propusieron ya en 1964. [ 2 ] En 1968, se propusieron manejar parte de la trayectoria de la señal en antenas orientables mediante estas técnicas. [ 3 ] En 1970, se propuso un enfoque de guía de onda de haz completo para antenas de comunicación por satélite . [ 4 ] Al principio, se creía que la compleja trayectoria de la señal con sus múltiples superficies reflectantes daría como resultado una pérdida de señal inaceptable [ 5 ] pero un análisis posterior demostró que el sistema de guía de onda podía construirse con pérdidas muy bajas.

La primera antena de guía de ondas de haz a escala completa fue la antena de 64 metros en el Centro de Espacio Profundo Usuda , Japón, construida en 1984 por la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial . [ 6 ] Después de que el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) probara esta antena y la encontrara mejor que sus antenas convencionales de 64 metros, [ 7 ] ellos también cambiaron a este método de construcción para todas las antenas subsiguientes de su Red de Espacio Profundo (DSN).

Referencias

  1. ↑ Capítulo 3 de Sistemas de bajo ruido en la red del espacio profundo
  2. ↑ Degenford, JE; Sirkis, MD y Steier, WH (1964). "La guía de ondas de haz reflectante". IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques . 12 (4). IEEE: 445– 453. Bibcode : 1964ITMTT..12..445D . doi : 10.1109/TMTT.1964.1125845 . ISSN 0018-9480 . 
  3. ↑ PROPAGACIÓN DE ONDAS MILIMÉTRICAS Y CONSIDERACIONES DE SISTEMAS Archivado el 8 de octubre de 2012 en Wayback Machine Informe aeroespacial TR-0200(4230-46)-1, LA Hoffman, Laboratorio de Investigación Electrónica, octubre de 1968, página 69.
  4. ↑ Kitsuregawa, T. y Mizusawa, M. (1970). "Diseño de los radiadores primarios de guía de onda de haz de las antenas Cassegrain para comunicaciones por satélite". Simposio Internacional de la Sociedad de Antenas y Propagación, 1970. Vol. 8. IEEE. págs. 400–406 . doi : 10.1109/APS.1970.1150868 .  
  5. ↑ Layland, JW y Rauch, LL (1995). "La evolución de la tecnología en la red del espacio profundo: una historia del programa de sistemas avanzados" (PDF) . Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio, Laboratorio de Propulsión a Chorro, Instituto Tecnológico de California. pág. 5. Archivado del original (PDF) el 14 de junio de 2011. Recuperado el 22 de marzo de 2011 . 
  6. ↑ Hayashi, T.; Nishimura, T.; Takano, T.; Betsudan, SI y Koshizaka, S. (1994). "Estación japonesa de espacio profundo con antena de 64 m de diámetro alimentada a través de guías de onda de haz y sus aplicaciones de misión". Proceedings of the IEEE . 82 (5). IEEE: 646– 657. Bibcode : 1994IEEEP..82..646H . doi : 10.1109/5.284732 . ISSN 0018-9219 . 
  7. ↑ Neff, D. Uso de un máser de onda viajera de 2,3 GHz en la antena Usuda de 64 metros (PDF) . Informe de progreso TDA 42 (Informe técnico). Vol. 89. JPL. págs. 34–40 .