Una antena de ranura consta de una superficie metálica , normalmente una placa plana, con uno o más orificios o ranuras recortadas. [1] Cuando la placa funciona como antena mediante una corriente de radiofrecuencia aplicada , la ranura irradia ondas electromagnéticas de forma similar a una antena dipolo . La forma y el tamaño de la ranura, así como la frecuencia de conducción, determinan el patrón de radiación . Las antenas de ranura se utilizan generalmente en frecuencias UHF y microondas en las que las longitudes de onda son lo suficientemente pequeñas como para que la placa y la ranura sean convenientemente pequeñas. En estas frecuencias, las ondas de radio suelen ser conducidas por una guía de ondas y la antena consta de ranuras en la guía de ondas; esto se llama antena de guía de ondas ranurada . Múltiples ranuras actúan como un conjunto de antenas directivas y pueden emitir un haz de microondas estrecho en forma de abanico. Se utilizan en fuentes de microondas de laboratorio estándar utilizadas para investigación, antenas transmisoras de televisión UHF, antenas de misiles y aviones, antenas sectoriales para estaciones base celulares y, en particular, antenas de radar marino . Las principales ventajas de una antena de ranura son su tamaño, simplicidad de diseño y adaptación conveniente a la producción en masa utilizando tecnología de guía de ondas o placa de PC.
Como lo demostró HG Booker en 1946, según el principio de Babinet en óptica, una ranura en una placa metálica o guía de ondas tiene el mismo patrón de radiación que una antena de varilla accionada cuya varilla tiene la misma forma que la ranura, con la excepción de que el campo eléctrico y el campo magnético las direcciones de campo se intercambian; la antena es un dipolo magnético en lugar de un dipolo eléctrico; el campo magnético es paralelo al eje longitudinal de la ranura y el campo eléctrico es perpendicular. Por tanto, el patrón de radiación de una ranura se puede calcular mediante las mismas ecuaciones conocidas que se utilizan para antenas de elementos de varilla como el dipolo . Las ondas están polarizadas linealmente perpendicularmente al eje de la ranura. Las ranuras de hasta una longitud de onda tienen un único lóbulo principal con radiación máxima perpendicular a la superficie.
Las antenas que constan de múltiples ranuras paralelas en una guía de ondas son antenas de matriz ampliamente utilizadas . Tienen un patrón de radiación similar al correspondiente conjunto lineal de antenas dipolo, con la excepción de que la ranura sólo puede irradiar hacia el espacio en un lado de la superficie de la guía de ondas, 180° del espacio circundante. Hay dos tipos muy utilizados:
La antena de ranura fue inventada en 1938 por Alan Blumlein , mientras trabajaba para EMI . Lo inventó para producir un tipo práctico de antena para la transmisión de televisión VHF que tuviera polarización horizontal, un patrón de radiación horizontal omnidireccional y un patrón de radiación vertical estrecho. [2] [3]
Antes de su uso en radares de búsqueda de superficie, estos sistemas utilizaban un reflector de segmento parabólico o " antena de queso ". La antena de guía de ondas ranurada fue el resultado de una investigación colaborativa sobre radares realizada por la Universidad McGill y el Consejo Nacional de Investigación de Canadá durante la Segunda Guerra Mundial . [4] Los co-inventores, WH Watson y EW Guptill de McGill, obtuvieron una patente estadounidense para el dispositivo, descrito como una "antena directiva para microondas", en 1951. [5]
En una aplicación relacionada, también se utilizan las llamadas guías de ondas con fugas para determinar las posiciones de los vagones en determinadas aplicaciones de tránsito rápido. Se utilizan principalmente para determinar la posición precisa del tren cuando se detiene en una estación, de modo que las posiciones de las puertas se alineen correctamente con los puntos de cola en el andén o con un segundo juego de puertas de seguridad, en caso de que existan. .