Las antenas de bocina son antenas direccionales de alta frecuencia que consisten en una guía de onda metálica en forma de bocina. Funcionan principalmente en las bandas UHF y SHF, aunque pueden usarse en otros rangos. Son altamente direccionales con bajas pérdidas y excelente ancho de banda, y se usan comúnmente para alimentar antenas parabólicas reflectoras.
2. INTRODUCCIÓN
El estudio de las antenas es de suma importancia ya
que son fundamentales en los sistemas de
comunicaciones. Las antenas de apertura se utilizan
principalmente a altas frecuencias debido a la alta
direccionalidad de las mismas. Siendo planteadas en
el siglo XIX y mejoradas durante la segunda guerra
mundial, las antenas de bocina son muy utilizadas en
campos de estudio y comunicaciones de todo tipo.
3. ¿QUÉ ES UNA ANTENA DE BOCINA?
También conocida como antena de microondas, es
un tipo de antena que consiste en una guía de onda
metálica que progresivamente va tomando la forma
de una bocina la cual transmite ondas de alta
frecuencia de manera direccional. Este tipo de
antenas usualmente trabajan en altas, pero se
pueden utilizar en distintos rangos de frecuencias
para aplicaciones específicas.
4. CARACTERÍSTICAS
• No tienen elementos resonantes
• Trabajan en un rango de frecuencias muy amplio
• Tienen una onda estacionaria muy baja
• Excelente ancho de banda
• Son altamente directivas, con pérdidas muy bajas
• Son de fácil construcción y ajuste
5. TIPOS DE ANTENA DE BOCINA
Los principales tipos son los que se encuentran en la figura.
a) Piramidal: es la más común, se utilizan con guías de ondas
rectangulares e irradian ondas linealmente polarizadas.
b) Plano E: sigue la forma del plano E que tiene la guía de onda.
c) Plano H: sigue la forma del plano H que tiene la guía de onda.
d) Cónica: la bocina tiene forma de cono, se utiliza con guías de onda
circulares
e) Exponencial: tiene sus lados curvados, los cuales crecen
exponencialmente hacia la apertura. Alto rendimiento.
Otros tipos: bocina corrugada, bocina diagonal, bocina de apertura limitada,
bocina de alimentación, bocina puntiaguda
6. Frecuencias de trabajo
• Este tipo de antenas al ser altamente
direccionales, trabajan principalmente en
frecuencias de microondas. Es decir, en la banda
UHF (300 MHz a 3 GHz) y la banda SHF (3 GHz a
30 GHz). Sin embargo, al ser altamente
experimentales, estas antenas pueden utilizarse
en frecuencias aun mayores.
Regiones de campo
• Las regiones de campo de esta antena se enfocan
principalmente en la región de campo lejano, debido
a su alta directividad y ganancia. Es allí donde se
irradia la mayor cantidad de potencia, viéndose
afectado por la longitud de onda y las características
de la misma. En el campo cercano, los valores y
parámetros de la antena son muy bajos, casi nulos.
7. DIRECTIVIDAD Y GANANCIA
La ganancia y la directividad en una antena de bocina
tienen siempre valores casi idénticos. Esto se debe a
que esta antena no tiene casi pérdidas, por lo que
existe esta relación directa entre la ganancia y la
directividad. Su ganancia puede ser de hasta 25 dBi,
pero usualmente trabajan con una ganancia entre 10
y 20 dBi, dependiendo de las dimensiones y la
frecuencia de trabajo.
𝑮 =
𝟒𝝅𝑨
𝝀 𝟐
𝒆 𝑨
Donde:
A es el área de la apertura de la antena
𝝀 es la longitud de onda
𝐞 𝐀 es la eficiencia de apertura
8. PATRÓN DE RADIACIÓN
El patrón de radiación de una antena de bocina
depende completamente de las dimensiones de la
misma, es decir, de su apertura, así como también el
largo de estas. Las antenas de bocina son altamente
direccionales, por lo que el lóbulo del haz se
encuentra en valores menores en la proximidad de la
antena y va incrementando a medida que se aleja de
la apertura de la antena.
9. Densidad de potencia
• La densidad de potencia en este tipo de antenas
depende de la directividad de la misma. Es por
esto que las dimensiones de la antena afectan de
manera directa su densidad de potencia.
Además, depende de factores externos a ella
como lo son su potencia de alimentación y la
distancia que hay entre el equipo transmisor y
receptor.
Temperatura de la antena
• La temperatura de la antena de bocina sigue los
mismos principios generales de esta. Se ve afectada
por el ruido de la transmisión, así como el ruido
cósmico. En términos generales, la temperatura de la
antena depende directamente de el área de apertura
de la antena, su patrón de radiación y la temperatura
del ambiente donde se encuentre la antena.
10. ALIMENTACIÓN PARA ANTENAS
REFLECTORAS
Las antenas de bocina proporcionan un buen método
de alimentación para las antenas parabólicas
reflectoras. En este caso, se les llama bocina de
alimentación, proporcionando otro elemento de
“iluminación” el cual es necesario en las antenas
parabólicas. Las bocinas de alimentación pueden
proporcionar la directividad suficiente a este tipo de
antenas para que trabajen de manera deseada a
largas distancias.
11. ANTENA DE BOCINA DE HOLMDEL
Esta antena tiene unas
dimensiones de 6x6 metros,
utilizada para comunicaciones
satelitales en el siglo XX por Bell
Labs. Se realizaron grandes
descubrimientos cosmológicos
gracias a esta antena, donde
destaca evidencia que respalda la
teoría del big bang.
