Red de antenas

Una red de antenas es un conjunto de antenas iguales, separadas, con la misma orientación y alimentadas sincrónicamente. Es decir que el desfase de la corriente entre cada par de antenas es constante. Una red de antenas puede incluir elementos que no están alimentados directamente, sino que están alimentados por la radiaciones de otros elementos (es el caso de las antenas Yagi-Uda). El campo eléctrico y magnético producido por una red de antenas es la suma vectorial de los campos producidos por cada una de las antenas. Además de la dirección y de la amplitud de los campos, cuando se calcula la suma, hay que tener en cuenta la fase de cada uno de los campos. Esa fase depende de la fase de la corriente en cada una de las antenas y de la distancia al punto donde se hace la suma, que suele ser diferente para cada uno de los elementos y que añade o disminuye el desfase.

Radiación de un par de antenas

Las ondas que salen de 2 llegan al punto de observación en avance de fase.

Sean dos antenas idénticas separadas de una distancia y alimentadas en fase (es decir, desfase cero). Calculemos el campo eléctrico producido por ese par de antenas a gran distancia de las antenas, es decir que es muy grande comparado a la longitud de onda y que Como la distancia es grande, el ángulo es el mismo para las dos antenas y el campo producido por cada una será el mismo: y . Pero si la amplitud es la misma, la fase no lo será ya que la antena 2 está más cerca del punto donde calculamos. El campo producido por la antena 2 llegará segundos antes que el campo producido por la antena 1. Quiere decir que el campo de la antena 1 estará en avance de fase

Aquí, es el número de onda.

Como los dos campos son paralelos, la suma vectorial se reduce a sumar las amplitudes, pero teniendo en cuenta del desfase:

Como la fase del campo eléctrico recibido no presenta ningún interés y que únicamente la amplitud es importante, solo al módulo de este número complejo nos interesa:

Es fácil ver que para el campo eléctrico es máximo y que es igual al doble del campo producido por cada una de las antenas. Es lógico ya que para las dos emisiones han recorrido la misma distancia y llegan en fase. En cambio, el campo emitido será cero cuando el coseno valga cero. Eso sucede la primera vez cuando . Es decir, cuando la diferencia de distancia recorrida es igual a media longitud de onda y que las dos emisiones llegan desfasadas de 180°. Para más grande, la diferencia de fases va hacia 360° y, para ese valor, la emisión será de nuevo máxima. Cada vez que es igual a un múltiplo impar de la emisión pasa por cero y cada vez que es igual a un múltiplo par de la emisión es máxima. Pero no hay que olvidar que no puede aumentar indefinidamente ya que su valor está comprendido entre -90° y +90°.

Tampoco hay que olvidar que la emisión es simétrica alrededor del eje que pasa por las dos antenas.

Las antenas tienen un diagrama de emisión propio. El campo que hemos calculado solo tiene en cuenta el aspecto interferencia entre las dos ondas emitidas por cada una de las antenas. En el calculo y la visualización del resultado, hay que tener también en cuenta el diagrama de radiación de las antenas. Por ejemplo, el cálculo que hemos hecho puede dar un máximo hacia . Pero si las antenas son dipolos alineados con el eje que las contiene, el resultado no será un máximo sino un cero, ya que los dipolos no emiten en esa dirección.

He aquí un ejemplo formado por dos antenas dipolos verticales separadas de una distancia

Para obtener el diagrama de radiación final hay que multiplicar el diagrama debido a la interferencia con el diagrama de los radiadores individuales.

A la izquierda hemos dibujado el diagrama de radiación de un dipolo . En el centro, el diagrama de radiación debido a las interferencias entre las dos antenas. El diagrama de radiación resultante se encuentra a la derecha y es el resultado de multiplicar los dos diagramas. Los tres dibujos son simétricos alrededor del eje vertical.






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