Antenas de Apertura — Tutorial Interactivo

Teoría — Aperturas Circulares

Figura: Apertura circular (línea azul discontinua) de radio a en el plano xy, con el punto de observación P definido por las coordenadas esféricas (r, θ, φ).
Los componentes del campo eléctrico E_θ y E_φ se muestran en el punto P.

Una antena de apertura circular radia ondas electromagnéticas. En un punto de observación en la zona de campo lejano, los componentes del campo eléctrico en coordenadas esféricas son:

\[ E_r = 0 \] \[ E_\theta = j \frac{k a^2 E_0 e^{-j k r}}{r} \left\{ \sin \phi \left[ \frac{J_1 (k a \sin \theta)}{k a \sin \theta} \right] \right\} \] \[ E_\phi = j \frac{k a^2 E_0 e^{-j k r}}{r} \left\{ \cos \theta \cos \phi \left[ \frac{J_1 (k a \sin \theta)}{k a \sin \theta} \right] \right\} \]

Donde: - \(a\) es el radio de la apertura circular (mostrado en el diagrama), - \(r\) es la distancia al punto de observación, - \(k = 2 \pi / \lambda\) es el número de onda, - \(E_0\) es el campo constante sobre la apertura, - \(J_1\) es la función de Bessel de primera especie de orden 1, - \(\theta\) es el ángulo polar desde el eje z (normal a la apertura), - \(\phi\) es el ángulo azimutal en el plano xy.

El patrón de radiación depende fuertemente del radio \(a\) en relación con la longitud de onda \(\lambda\): aumentar el radio estrecha el lóbulo principal y aumenta la directividad.

Patrón de Radiación (Polar)

Radio de apertura (λ)

Valor: 1 λ

El lóbulo principal siempre es visible. Mayor radio → haz más estrecho.

Patrón de Radiación (Rectangular)

Muestra la amplitud del campo E a lo largo de x (azul, φ=0) y de y (rojo, φ=π/2). Tanto el lóbulo principal como los lóbulos laterales son visibles para cualquier radio.