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Inicio/Electricidad y magnetismo/Arreglo en fase (antena)

Arreglo en fase (antena)

Factor de un arreglo lineal uniforme según la fase de apuntamiento y el paso entre elementos.

Arreglo

8
0.5
0°

Giro del lóbulo principal: las rampas de fase aproximan el retraso verdadero para señales de banda estrecha. No entran el diagrama del elemento ni el acoplamiento mutuo.

Magnitudes medidas

Longitud del arreglo3.50 λ

Sobre el modelo

El arreglo en fase forma el haz por interferencia de los campos de N elementos, sin girar la antena. En un arreglo lineal uniforme el factor es AF(θ) = |sin(Nψ/2)/sin(ψ/2)|, donde ψ = 2π(d/λ) sinθ + Δφ, d es el paso y Δφ el desfase progresivo. Al cambiar Δφ se desplaza el lóbulo principal; si d > λ/2 aparecen lóbulos de red. Los elementos se toman como fuentes puntuales isótropas en la zona lejana; no entran el diagrama de cada elemento ni el acoplamiento mutuo.

Para quién: Teoría de antenas y electromagnetismo: factor de arreglo y apuntamiento electrónico del haz.

Conceptos clave

  • factor de arreglo
  • apuntamiento del haz
  • lóbulos de red
  • desfase progresivo
  • paso entre elementos
  • lóbulo principal
  • zona lejana

Cómo funciona

Factor de un arreglo lineal uniforme |sin(Nψ/2)/sin(ψ/2)|, ψ = 2π(d/λ)sinθ + Δφ. La fase progresiva Δφ inclina el lóbulo principal; el paso d/λ decide si aparecen lóbulos de red. En pantalla, el diagrama |AF(θ)|; no se incluye el diagrama de cada elemento.

Preguntas frecuentes

¿Por qué con un paso grande aparecen lóbulos de más?
Los lóbulos de red son un solapamiento espacial. Si d > λ/2 hay ángulos en los que la diferencia de fase entre vecinos vuelve a ser múltiplo de 2π y las ondas se suman en fase. La condición d ≤ λ/2 suele dejar un solo lóbulo principal a cualquier ángulo de apuntamiento.
¿Cómo se fija en la práctica la fase de apuntamiento?
Con desfasadores detrás de cada elemento: se retrasa la señal una cantidad dada. El desfase progresivo inclina el frente y gira el haz sin mover la antena.
¿Es este el diagrama completo de una antena real?
No. Solo se muestra el factor de arreglo con elementos isótropos. El diagrama total es el producto del factor del elemento y el del arreglo. Aquí se aíslan la geometría y la fase.
¿Cómo depende el ancho del haz del número de elementos?
El ancho del lóbulo principal es inversamente proporcional a la longitud eléctrica del arreglo. Más N al mismo paso d: apertura más larga, haz más estrecho y mayor directividad.