Bocina de plano H

ANTENAS
1
Bocina de plano H
Se desea diseña una bocina sectorial plano H, con una Directividad
de 16 dB a 12 GHz. La altura b de la guía y de la bocina es 25 mm.
LH
Ey
a
a) Realizar un diseño en el que la fase en la apertura sea
prácticamente constante (error menor que п/16).
b) Realizar un nuevo diseño óptimo para conseguir la directividad
fijada.
c) ¿Qué sucede si se mantiene el valor de LH y se aumenta la
dimensión de la apertura al doble?
La reducción de eficiencia en una bocina de plano H se indica en la
figura
1
REDUCCIÓN DE LA EFICIENCIA
1
0.8
0.6
f ( s1)
0.4
0.2
0
0
0
0
0.5
1
1.5
2
s1
DIFERENCIA DE CAMINOS NORMALIZADA
2.5
3
3
© Miguel Ferrando, Alejandro Valero. Dep. Comunicaciones. Universidad Politécnica de Valencia
ANTENAS
2
Solución
Diseño de fase constante
La distribución de campos en la boca de la bocina es
β x2
⎛ π x ⎞ − j 2 LH
E y = E0 cos ⎜
⎟e
⎝ a ⎠
El máximo error de fase se tiene en el extremo de la bocina
2
⎛a⎞
⎜ ⎟
a2
2⎠
⎝
=β
β ( Rm − LH ) = β
2 LH
8LH
Si se quiere que el máximo error de fase sea pequeño
2π a 2
π
≤
λ 8LH 16
LH >
4a 2
λ
Si el error de fase es pequeño, la distribución de campos en la
⎛π x ⎞
apertura es E y = E0 cos ⎜
⎟
⎝ a ⎠
La Directividad es la de una apertura rectangular con distribución
coseno.
16dB → 39.8
4π
8
DH = 2 ab 2 = 39.8
λ
π
2
πλ
a = DH
32b
= 9.77cm
La longitud debe ser como mínimo LH=152 cm.
Diseño óptimo
En el diseño óptimo, en las bocinas de plano H el error de fase en el
extremo de la bocina es de 1350, que equivale a 5/8 de longitud de
onda.
a = 3λ LH
Si el error de fase es cero, la eficiencia es ηil =
8
π2
© Miguel Ferrando, Alejandro Valero. Dep. Comunicaciones. Universidad Politécnica de Valencia
ANTENAS
3
En el diseño óptimo, ηil = 0.793
8
π2
Las dimensión a debe compensar la pérdida de eficiencia
a = DH
πλ 2
0.793 ⋅ 32b
= 12.975cm
a = 3λ LH
a2
LH =
= 22.45cm
3λ
Aumento de las dimensiones de la bocina.
La dimensión de la bocina son
a=25.95 cm
b=2.5 cm
LH=22.45 cm
s=
a2
= 1.5
8λ LH
Para s=1.5 la eficiencia es ηil = 0.21
8
π2
La Directividad es
DH =
4π
λ
2
( 2a ) b
8
π2
0.21 = 0.53 ⋅ 39.8
El valor se reduce prácticamente a la mitad, pese a aumentar las
dimensiones de la apertura.
© Miguel Ferrando, Alejandro Valero. Dep. Comunicaciones. Universidad Politécnica de Valencia