Una antena de ranura consiste en una superficie metálica , generalmente una placa plana, con uno o más agujeros o ranuras cortadas. [1] Cuando la placa es accionada como una antena por una corriente de radiofrecuencia aplicada, la ranura irradia ondas electromagnéticas de una manera similar a una antena dipolo . La forma y el tamaño de la ranura, así como la frecuencia de accionamiento, 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 a menudo son 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 una antena de matriz directiva y pueden emitir un haz estrecho en forma de abanico de microondas. Se utilizan en fuentes de microondas de laboratorio estándar utilizadas para investigación, antenas de transmisión de televisión UHF, antenas en 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, la simplicidad del diseño y la cómoda adaptación a la producción en masa utilizando tecnología de guía de ondas o de placa de PC.
Como lo demostró HG Booker en 1946, a partir del principio de Babinet en óptica, una ranura en una placa de metal 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 las direcciones del campo eléctrico y el campo magnético están intercambiadas; la antena es un dipolo magnético en lugar de un dipolo eléctrico; el campo magnético es paralelo al eje largo de la ranura y el campo eléctrico es perpendicular. Por lo tanto, el patrón de radiación de una ranura se puede calcular mediante las mismas ecuaciones bien conocidas que se usan para antenas de elementos de varilla como el dipolo . Las ondas están polarizadas linealmente perpendiculares al eje de la ranura. Las ranuras de hasta una longitud de onda tienen un solo lóbulo principal con una radiación máxima perpendicular a la superficie.
Las antenas que consisten en múltiples ranuras paralelas en una guía de ondas son antenas de matriz ampliamente utilizadas . Tienen un patrón de radiación similar al de una matriz lineal correspondiente de antenas dipolo, con la excepción de que la ranura solo puede radiar hacia el espacio en un lado de la superficie de la guía de ondas, 180° del espacio circundante. Hay dos tipos ampliamente utilizados:
La antena de ranura fue inventada en 1938 por Alan Blumlein , mientras trabajaba para EMI . La inventó con el fin de 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 de radar colaborativa llevada a cabo 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 de los Estados Unidos para el dispositivo, descrito como una "antena directiva para microondas", en 1951. [5]
En una aplicación relacionada, las denominadas guías de ondas con fugas también se utilizan para determinar la posición de los vagones en ciertas 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 espera en el andén o con un segundo conjunto de puertas de seguridad, en caso de que se disponga de ellas.