Antenas parabólicas o satelitales: Características, tipos y mucho más

Las Antenas parabólicas o satelitales son herramientas que se traducen en una potencia para impulsar el desarrollo social, tecnológico o económico en todo el universo. Se trata de un recurso de utilidad importantísima en cuanto a trasmisión de información se refiere, entre otros aportes que desglosaremos.

¿Qué son las Antenas parabólicas o satelitales?

Caminamos por cualquier calle o avenida y vemos con frecuencia en los techos de las casas o en lo más alto de los edificios y también en pequeños cerros en zonas urbanas, platos gigantes como de aluminio de todos los tamaños, e inclusive con otros equipos incorporados a ellos haciéndolos aún más extravagantes.

Además de esto, también se consiguen torres con eslabones y piezas de muchos metros de altura instalados en la parte de la azotea de los edificios, conectados con cables. Pero muchas veces, como cualquier episodio de la vida cotidiana, ignoramos por completo a existencia o razón de ese tipo de aparatos.

Nos hemos preguntado; ¿Para qué sirven las Antenas parabólicas o satelitales?, ¿Cuál es su nombre realmente más allá que antena? ¿ Cuál es su alcance?, pues; comenzamos por el término antena en primer lugar para ir desglosando el tema y conocer a fondo todo lo relacionado con las diferencias y su importancia.

Las Antenas parabólicas o satelitales; en el término más sencillo son dispositivos de formas muy diversas que, en los emisores y receptores de ondas electromagnéticas, sirve para emitirlas o recibirlas.

En otros términos utilizados por los expertos en telecomunicaciones, o recepción de ondas o simplemente en un sistema radiotransmisor, una antena es un elemento que tiene la misión de lanza al espacio la energía electromagnética suministrada por un generador y conducida por una línea de transmisión apropiada.

En un sistema receptor está destinada a recoger la energía de las ondas que proceden del espacio circundante y enviarla, siempre a través de una línea conveniente, al aparato adecuado.

En ambos casos, la antena funciona como un enlace entre dos medios, el espacio y la línea de transmisión, en las cuales las ondas electromagnéticas se propagan siguiendo leyes diferentes. Es decir, la antena constituye un adaptador entre dos sistemas; línea y espacio.

Significado de Transmisión

Haremos una pausa para explicar en qué consiste el término transmisión. Tenemos que es la acción de hacer llegar un mensaje, es decir, comunicar una noticia o difundir una estación de radio y televisión, programas de música, espectáculos, etc.

Explican los expertos en esta materia que la transmisión permite conducir o ser el medio través del cual pasan vibraciones o radiaciones.

Continuando con el tema de las antenas, en su forma más característica se presenta como una estructura metálica dotada de dos terminales de entrada, a través de los cuales se alimenta. Para una antena cualquiera pueden definirse las magnitudes que caracterizan su manera de funcionar.

Son de vital importancia los diagramas de radiación, la directividad, la ganancia, la impedancia, la anchura o amplitud de banda, es decir, el intervalo de frecuencia para las cuales se obtiene el mejor funcionamiento y la polarización.

Significado de Impedancia

En la física, este término se utiliza para identificar la resistencia total aparente de un circuito al paso de una corriente alterna. Se mide en ohmios.

Amplitud de banda de Antenas parabólicas o satelitales

En cuanto a la amplitud de banda, esto hace referencia a la energía absoluta de un amplificador o de cualquier cuadrípolo, viene dada por la separación entre las dos frecuencias para las cuales la amplificación es inferior a la máxima en tres decibelios; el campo de frecuencia comprendido entre dichos valores se llama banda pasante y las dos frecuencias que lo limitan son las frecuencias de corte.

Además, la anchura de banda absoluta puede definirse una anchura de banda relativa, dada por la relación entre la anchura de  banda absoluta y la frecuencia centra de banda, definida como la raíz cuadrada del producto de las dos frecuencias de corte.

Autores que iniciaron las Antenas parabólicas o satelitales

Vamos a comenzar por un inicio más allá de la idea, con el físico alemán Heinrich Rudolf Hertz que descubrió las ondas electromagnéticas de baja frecuencia, llamadas en su honor ondas hertzianas. Demostró que están sometidas a las mismas leyes de reflexión y refracción que las luminosas y midió su velocidad, la misma que las de la luz y la radiación infrarroja.

De este modo confirmó la naturaleza electromagnética de la luz y la teoría electromagnética de Maxwel, abriendo paso al desarrollo de la radio la telegrafía sin hilos. También descubrió el fenómeno conocido como efecto fotoeléctrico, por el que la luz y otras formas de energía electromagnética de alta frecuencia provocan la emisión de electrones en algunos metales.

En su honor se dio el nombre de hercio a la unidad de frecuencia. Entre sus obras destacan Principios de la mecánica y Sobre las relaciones entre la luz y la electricidad.

Entre los que incursionaron en este tema de las ondas, la radiodifusión, y todo lo relacionado con las Antenas parabólicas o satelitales y componentes estuvo también Isaac Newton, sin embargo, sus estudios tomaron otro enfoque por ciertos resultados con sus experimentos que al parecer no eran lo que esperaban con respecto a la idea inicial.

Sin embargo, es importante describir al respecto de este autor en matemáticas descubrió al mismo tiempo que libniz, el cálculo  de fluxiones, y generalizó la fórmula del binomio desmostando que era aplicable para cualquier ponente.

Demostró matemáticamente que el curso de los planetas alrededor del Sol se explica admitiendo la atracción mutua entre los astros, que generalizó toda clase de masas, los cuales se atraen, según la célebre Ley de la gravitación universal.

Determinó, además, con gran exactitud las masas del sol y de los planetas y varias de las particularidades del movimiento del Planeta Tierra. De igual forma, entre sus descubrimiento basado en prolongadas investigaciones, demostró que las mareas se deben a la atracción del sol y la luna, calculó diversas órbitas cometarias, etc. (Ver artículo: ¿Cómo la luna afecta las mareas?)

Por otro lado, en la historia de los principios de las Antenas parabólicas o satelitales también está James Clerk Maxwel, físico y matemático británico que investigó casi todos los campos de la física: afirmó que los anillos de Saturno están formados por masas pequeñas aisladas.

Determinó que las ondas electromagnéticas se propagan con la velocidad de la luz, lo que le indujo a afirmar que aquella era también una forma de energía electromagnética.

Posterior a estos autores intelectuales que incursionaron en el interesante mundo que comenzaba a surgir en relación a las ondas electromagnéticas, estuvieron por ejemplo Grote Reber, que adelantó un paso importante en la tecnología con el desarrollo de la radio astronomía con la construcción de un radiotelescopio.

Tal estructura incluía la forma de un espejo parabólico que le permitía demostrar la existencia de una exorbitante cantidad de señales de muy baja energía, mientras que Marconi Guglielmo, quien utilizó los reflectores parabólicos para transmitir UHF vía marítima.

Marconi, Desde muy pequeño se interesó por los descubrimientos de Hertz sobre la transmisión por ondas y en 1895 logró realizar transmisiones de telegrafía sin hilos; al año siguiente fundó la Compañía de Telegrafía sin Hilos Marconi,  y en 1899 se transmitían las señales a través del canal de la Mancha.

En diciembre de 1901 se estableció comunicación inalámbrica entre Europa y América. Gracias a sus descubrimientos se progresó muy rápidamente en todos los medios de comunicación con los barcos en alta mar y en otras muchas direcciones. En 1909 recibió el premio Nobel de Física.

Tipos de Antenas parabólicas o satelitales

Son muchas las opciones que se pueden encontrar en la evolución de las Antenas parabólicas o satelitales, y varían según el requerimiento en el que se vayan a emplear y la zona inclusive en el que se vayan a instalar. Cada una tiene una función específica. En lo siguiente, explicaremos de qué se trata cada antena.

Antena dipolar

Se dice que una antena es de polarización rectilínea cuando el vector eléctrico de la onda irradiada se mantiene siempre orientado en una misma dirección. Éste es el caso de una antena dipolar que es el tipo más sencillo y funcional de las antenas.

Por el contrario, los vectores eléctrico y magnético de la onda irradiada por la antena giran, cambiando de dirección continuamente, la polarización es elíptica o circular, que bien pudiéramos comparar con ciertas galaxias y sus características. (Ver artículo: Galaxias elípticas).

En la recepción, cuando la dirección de la componente eléctrica del campo incidente no es paralela a la dirección de polarización de la antena, la potencia absorbida disminuye, y se anula cuando ambas direcciones son ortogonales.

Para lograr una buena eficiencia eléctrica, las dimensiones de las Antenas parabólicas o satelitales han de ser del orden de la longitud de las ondas irradiadas o recibidas. Por ello, dado el amplio campo de las longitudes de onda utilizadas para las comunicaciones, desde las kilométricas hasta las centimétricas y milimétricas, los tipos de antenas empleadas son muy diferentes.

Significado de Onda

Como vemos tanto en la gráfica anterior como en la siguiente, una onda electromagnética se define como la perturbación que se propaga hacia el exterior de cualquier carga eléctrica y lejos de la carga se forman campos eléctricos y magnéticos que se mueven a la velocidad de la luz y son perpendiculares entre sí y a la dirección del movimiento.

Es decir, lo que llamamos perturbación en la gráfica se manifiesta como las lineas en forma de ondas que van de un extremo a otro, que se producen al recibir la carga eléctrica, y luego de ese impacto se generan los eléctricos y los magnéticos impulsados también por la velocidad de la luz y se dejan llevar por el movimiento hacia donde se dirigen.

Atraviesan los cuerpos no metálicos y aunque su intensidad, decrece según el cuadrado de la distancia, pueden ser captadas muy lejos mediante aparatos de alta sensibilidad.

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Atraviesan los cuerpos no metálicos y aunque su intensidad, decrece según el cuadrado de la distancia, pueden ser captadas muy lejos mediante aparatos de alta sensibilidad.

Entre las ondas electromagnéticas, para las cuales se emplean, según su frecuencia, nombres especiales, como ondas radioeléctricas o microondas, se cuentan las utilizadas en la comunicaciones de radiodifusión, televisión por radar, las infrarrojas, la luz visible, las radiaciones ultravioletas y los rayos X, gama y cósmicos.

Los fenómenos ondulatorio tienen una importancia no sólo en la mecánica sino también en electromagnetismo y en física atómica. La existencia de un medio material para la propagación de una onda no es estrictamente necesaria, el ejemplo más claro está en la propagación de los campos eléctricos y magnéticos en el espacio: las denominadas ondas electromagnéticas son capaces de viajar en el vacío.

Todas estas explicaciones, aunque parecieran muy técnicas, nos permite incursionar en un tema de bastante importancia, si decidimos de alguna forma intentar entender el sentido y funcionamiento de las Antenas parabólicas o satelitales. Si bien no llegaremos a ser expertos en la materia, el conocimiento básico nos otorgará cierto nivel de comprensión que en un futuro será apreciado y valorado.

Continuando con el tema de las definiciones de Antenas parabólicas o satelitales, y sus elementos; para las longitudes de ondas kilométricas y aun más largas, la antena es un semidipolo vertical, la otra mitad está constituida por el suelo que, para los efectos de la irradiación, se comporta como un espejo reflectante.

Para las longitudes de onda hectométricas, utilizadas en las radiocomunicaciones locales, el terreno no es ya bastante reflectante y por ello alrededor de la antena suele disponerse de un retículo de hilos metálicos a fin de aumentar la conductividad del terreno; mientras que para la recepción se utilizan las antenas llamadas de bastidor o de cuadro formadas por espiras de conductores que actúan como un dipolo magnético.

Antena de cuadro

Es el tipo de antena receptora, utilizado a veces como transmisora, equivalente a un dipolo magnético, cuya área eficaz  se encuentra aumentada en los aparatos radiorreceptores normales, debido a que las espiras están arrolladas alrededor de un núcleo de material de elevada permabilidad.

De espiral se llaman algunas Antenas parabólicas o satelitales

Para longitudes de onda del orden de metro o mas cortas se puede utilizar la antena espiral (en espiral logarítmica o de Arquímedes), que consiste en dos hilos o cintas conductoras arrollados en espiral en una superficie plana aislante.

La antena irradia, con buena eficacia, en una amplia gama de longitudes de onda, que varía desde cerca de la longitud de la circunferencia máxima de la espiral hasta la distancia existente entre los terminales de alimentación.

Sin duda alguna, muchos de los campos de la industria, la telecomunicación o simplemente para el quehacer de la vida diaria, las invenciones relacionada con la tecnología para el perfeccionamiento de las funciones de aparatos para el uso del individuo en su cotidianidad, están supeditadas y originadas tanto en formas como proceso de evolución de las esferas celestes, movimientos de los planetas, etc,

En este caso, la antena de espiral está inspirada en la galaxia que lleva el mismo nombre, que a simple vista la forma de su composición nos lleva a asemejarla con facilidad, fortaleciendo la relación del universo con el ser humano, pues, el individuo con su afán de buscar incesantemente respuestas en el cosmos, encuentra verdaderos fundamentos para su evolución. (Ver artículo: Galaxias espirales).

Una antena espiral también puede apoyarse sobre una superficie no plana, por ejemplo, esférica como en el caso de la antena espiral del satélite Transit, cuya disposición proporciona una emisión lo más uniforme posible en todas las direcciones.

La antena espiral es, en realidad, una escala directividad, pero irradia con polarización circular a lo largo del eje alrededor del cual está arrollada; tal característica es útil para limitar la debilidad de la señal recibida en tierra debido a efectos ionosféricos. Esta antena forma parte de las que son llamadas antenas independientes de la frecuencia.

Antenas parabólicas o satelitales de reflexión

Es el sistema de tipo óptico que se emplea para obtener altos valores de directividad, o también para conseguir, con longitudes de onda más corta, diagramas de radiación de tipo especial. Un tipo de reflector muy usado es el paraboloide de rotación. Una antena de baja directividad, por ejemplo; un dipolo o una trompa, va colocada en el foco de una superficie metálica que tiene forma de paraboloide de rotación.

La antena va montada de tal modo que irradie, lo más uniformemente posible, a la superficie metálica. Ésta refleja las radiaciones incidentes y las concentra en la dirección del eje del paraboloide, en un lóbulo de radiación que puede ser muy estrecho.

También se usan reflectores parabólicos, o de otras formas, en los aparatos de radar; se trata de obtener siempre un diagrama de radiación con un lóbulo suficientemente estrecho, a fin de obtener unas buenas sensibilidad determinación angular.

Significado de dipolo

En párrafos anteriores habíamos invertido algunas en describir de lo que se trataba una antena dipolar, pero es importante conocer a fondo el término que nombra a esta antena; por lo que tenemos que el dipolo es un sistema de dos cargas eléctricas o magnéticas puntuales de igual magnitud, pero de carga eléctrica opuesta. El producto de la carga se denomina momento dipolar eléctrico.

¿Qué es Paraboloide?

Es una figura que puede dar una sección parabólica en cualquiera de sus puntos al ser cortada por un plano, como también puede ser definido como la figura que puede realizar una parábola cuando gira alrededor de su eje de simetría.

Antena rómbica

Es una antena receptora directiva constituida por cuatro conductores iguales y dispuestos paralelamente al terreno, según los lados de un rombo. Tiene la característica de ser aperiódica, es decir, idónea para un amplio campo de frecuencias, a condición de que las longitudes de onda no superen a la de la mitad del lado del rombo.

Antenas parabólicas o satelitales tipo cortina

Las antenas de cortina están constituidas por un conjunto de dipolo, cada uno de longitud igual a la longitud de onda o a una semi longitud de onda, dispuestos paralelamente sobre una o más alineaciones. Esta disposición conduce a mejor directividad que con un sólo dipolo.

En efecto, para dos dipolos de media onda, paralelos y separados por media longitud de onda, alimentados en fase, es decir, de modo que el máximo de la corriente de entrada se produzca simultáneamente para los dos dipolos, todos los puntos del plano medio están a la misma distancia que ambos polos.

Por ello, las ondas irradiadas en fase por las dos antenas llegan también en fase entre sí. La intensidad del campo es la suma de las intensidades, en cambio los puntos situados en planos inclinados respecto al plano medio se encuentran a diferentes distancias de los dipolos, y por lo tanto, el camino recorrido por las ondas para alcanzar una u otra de las antenas es distinto.

Cuando el angulo de inclinación es tal que la diferencia de recorrido BA’ sea igual a λ2, las ondas llegan a B’ en fase perfectamente opuesta y se anulan recíprocamente; el campo magnético es nulo. Este tipo de alineación se designa como broad-side array.

Los mismos dos polos de media onda, paralelos pero situados a una distancia igual a un cuarto de longitud en onda y alimentados con una diferencia de fase de un cuarto de período de oscilación, producen un máximo de intensidad, debida a la parte del dipolo alimentado con fase en retraso.

Antena de lente

Para las microondas se utilizan lentes metálicos con el fin de aumentar la directividad de la antena. En el campo óptico, las propiedades de una lente dependen de las diversas características de propagación de las ondas luminosas en el vacío y en el medio que constituye la lente. En especial, es diferente el índice de refracción de los dos medios.

Las lentes metálicas para microondas se basan en el hecho de que la velocidad de programación de las ondas eletromagnéticas guiadas entre láminas metálicas pueden ser también notablemente superior a la velocidad de las mismas ondas en el vacío.

Estas lentes metálicas pueden disponerse sobre la boca de una trompa. El haz de radiaciones que se obtiene es notablemente más estrecho que el que se obtendría con las trompas sin lente.

Antenas parabólicas o satelitales llamadas helicoidal

Es una antena construida por un hilo metálico arrollado a o largo de un cilindro o un tronco de cono. La línea de alimentación está conectada a un conductor por un extremo de la hélice y por el otro conectada a tierra o a una placa metálica plana perpendicular al eje de la helicoide.

La irradiación se produce, en dirección opuesta a la placa de los dos modos característicos; en uno de ellos, llamado axil o axial, el lóbulo principal de radiación está dirigido según el eje de la hélice, con polarización circular según el sentido de arrollamiento de las espiras.

Esta forma de radiación es preponderante, con buenos valores de eficiencia eléctrica y directividad, cuando la longitud de cada espira es del orden de λ y la longitud total de la antena en sentido axial es del orden de una o más longitudes de onda.

Cuando la longitud axial de la hélice es pequeña respecto a la longitud de onda, la irradiación se produce transversalmente al eje con polarización rectilínea, por ejemplo, para un dipolo magnético constituido por una o más espiras recorridas por una corriente oscilante.

Este tipo puede utilizarse como antena trasmisora para longitudes de onda métricas o más cortas, mientras que para longitudes de onda mayores de utiliza preferentemente como antena receptora.

Antena de trompa

 

Las ondas electromagnéticas decimétricas, centimétricas y milimétricas pueden propagarse a través de las guías de onda. especie de tubos, de sección generalmente rectangular, circular o elíptica, y de paredes conductoras. Si la guía está truncada en una cierta sección, una parte de la energía se irradia al espacio circundante y la guía truncada funciona como una antena.

Para mejorar la adaptación entre la guía y el espacio exterior y evitar que una poción, incluso considerable, de la energía llega a la boca de la guía se refleje de nuevo hacia el interior, se ensancha gradualmente la sección de la parte terminal de la mencionada guía, obteniendo así la llamada trompa o cuerno.

Hendidura se llaman algunas Antenas parabólicas o satelitales

Algunas Antenas parabólicas o satelitales son llamadas de hendidura por estar constituidas por una placa metálica muy extensa que tiene una delgada hendidura de forma rectangular; entre los lados mayores del rectángulo se aplica una fuerza electromotriz: el conjunto funciona como un dipolo eléctrico de longitud igual a la de la rejilla y dispuesto perpendicularmente a ésta.

Al igual que sucede con los dipolos, pueden constituirse disposiciones de rejillas, alimentadas cada una con la fase conveniente, de modo que se obtengan características especiales de radiación.

Las rendijas se constituyen especialmente para radiaciones de longitud de onda decimétricas e inferiores. Para la propagación con guía de onda, se practican hendiduras sobre las paredes de la guía. La onda o las ondas que se propagan en dicha guía alimentan las rendijas, cada una con una fase que depende también de la longitud de onda.

El diagrama de radiación de la alineación de rendijas puede tener un lóbulo principal, cuya dirección depende de la frecuencia de alimentación y está en función de las fases de las rendijas. Si se hace variar la frecuencia se logra cambiar la dirección en que irradia la antena o la dirección en la que esta antena recibe su máxima potencia.

Antena Parabólica

Una antena parabólica consiste en un manantial de ondas electromagnéticas (iluminador) situado en el foco de una superficie parabólica conductora. En virtud de las propiedades de la parábola, la totalidad de los rayos emergentes del foco se reflejan en forma de haz paralelo al eje de la misma, los planos normales a dicho eje son equifásicos.

Esta clase de antenas tiene que actuar en dos direcciones angulares distintas, debido a lo cual están compuestas por diversos tipos de reflectores agrupados. Teóricamente, el diagrama de radiación de una antena parabólica debería extenderse tan solo en la dirección del eje de la parábola, (directividad infinita), pero esto solamente ocurriría si el manantial radiante fuese perfectamente puntiforme y la parábola se prolongase indefinidamente.

En las condiciones reales, tanto de la antena como el iluminador poseen dimensiones finitas, y el diagrama de radiación dependerá del reflector y del tipo de iluminador elegido.

Según sea su frecuencia de régimen, los reflectores pueden ser de plancha o de tela metálica e incluso de material metalizado. sus dimensiones dependen de la directividad deseada, en relación con la frecuencia de régimen. El iluminador se proyecta de tal modo que la energía radiada se concentre, casi totalmente, sobre el reflector.

El empleo de las antenas parabólicas es frecuente en el campo de aplicación de aplicación de las microondas cuando interesa una buena directividad, como ocurre en el caso del radar, que explicaremos más adelante.

Antenas parabólicas o satelitales: ¿Qué es la directividad?

La directividad de una antena es la relación entre la intensidad del capo irradiado en la dirección de máxima radiación y la del campo irradiado por una antena hipotética de diagrama esférico, a igualdad de potencia de conjunto irradiado. Cuando más acentuado es el lóbulo principal de una antena tanto mayor es su directividad.

El diagrama de radiación de una antena que irradiase igualmente en todas direcciones (antena isotrópica) sería una esfera con su centro en el centro de la antena, pero una antena semejante es de realización física imposible.

¿Qué es una parábola?

Una parábola es la cónica que se obtiene como lugar geométrico de los puntos equidistantes de una recta fija MN (directtriz) y de un punto fijo F (foco); es también la linea de intersección determinada por una superficie cónica y un plano paralelo a una generatriz.

Toda parábola puede ser representada por una ecuación de la forma y²=2px (ecuación de la parábola en forma canónica) donde p es una constante (parámetro de la parábola). Un punto material lanzado con una cierta velocidad inicial en un campo de fuerzas uniforme describe un arco de parábola.

Puesto que el campo gravitatorio es uniforme, con tal que se considere una región no demasiado extensa, se puede decir que la trayectoria de un proyectil en el vacío es un arco de parábola. Con el nombre de parábola se designan también otras curvas representadas por ecuaciones del tipo y=axª (parábola de orden n)con a=constante.

Antenas parabólicas o satelitales de radar

La palabra radar es un sigla correspondiente a la denominación inglesa Radio detecting and Ranging (detección y apreciación de distancias mediante radioondas) que abarca todos los sistemas electrónicos capaces de detectar la presencia de obstáculos, localizarlos y determinar su distancia al puesto de observación.

Dichos sistemas están basados en las propiedades de las ondas electromagnéticas  que, cuando alcanzan un blanco dotado de suficiente conductividad eléctrica se reflejan parcialmente en él. Guglielmo Marconi intuyó la posibilidad de detectar la presencia de objetos en movimiento a través de las modificaciones causadas por éstos en las características de las radioondas que los alcanzan.

En 1922 , Taylor y Young, en EEUU., recogiendo las ideas de Marconi lograron detectar la presencia de un buque. Breit y Tuve, en 1925, mediante un procedimiento de impulsos, consiguieron determinar la altura de la ionósfera. Estos estudios se reanudaron en 1930, partiendo del método de las interferencias en onda continua que permitan tan solo advertir la presencia de un obstáculo.

A partir de entonces comenzó a presumirse que esto sería posible recurriendo a métodos en los que era preciso utilizar frecuencias más elevadas que de costumbre, aunque solo fuera para para reducir la importancia de las antenas necesarias.

En 1936 inició su funcionamiento en EEUU, un radar de impulsos que funcionaba a 200 MHz. Entre 1939 y 1941 se dotó de radar a diversos navíos de la escuadra estadounidense. En la misma época empezaron a interesarse por el radar las principales naciones europeas: Francia, Alemania y sobre todo Inglaterra, que encontró en sir Robert Watson un genial realizador.

Importancia decisiva para el progreso

La eficacia del radar fue en aumento hasta constituirse en un factor de importancia bélica decisiva cuando la técnica logró dominar el campo de las microondas, gracias a las investigaciones y a dos invenciones fundamentales: el magnetrón y el Klystrón, dos tuvos generadores de potencia de microondas.

Desde un punto de vista tecnológico, todo radar está constituido por un trasmisor y un receptor. Según el tipo de la modulación elegida existen: radar de onda continua no modulada (Efecto doppler), radar de onda continua modulada en frecuencia y radar de impulsos.

Así como en las radiocomunicaciones a la salida del receptor las señales actúan sobre el altavoz u otro dispositivo que lo sustituya, en el radar actúan sobre un dispositivo, llamado indicador, variable según los tipos de radar, cuya estructura depende de la clase de representación de las informaciones acerca de la posición, velocidad u otros datos semejantes relativos al obstáculo.

En los radares de efecto doppler, una onda de frecuencia F incide sobre el objeto dotado de una velocidad v (en la dirección de propagación de la onda) y se refleja con una frecuencia f’=f+2v/c, distinta de la anterior (c es velocidad de propagación de las ondas).

La frecuencia f’ es superior a f si la superficie reflectante se acerca a la emisora. Este efecto puede ser aprovechado por un radar de onda continua para la detección de objetos dotados de movimiento radial respecto al radar, y para la medición de esa velocidad, comparando con el receptor de radar las frecuencias f y f’y deducir, por el batimento, su diferencia 2v/c.

Dicha frecuencia se envía a un detector acústico o a un frecuencímetro adecuado. Conociendo c, puede calcularse v. El propio frecuencímetro suele estar graduado de manera que suministre directamente la lectura v.

EL radar modulado en frecuencia se basa en la emisión de una señal continua que, modulada en frecuencia y reflejada en el obstáculo, regresa al punto de partida con un retardo Λt. Si la modulación de frecuencia se obtiene mediante una modulación sinusoidal de frecuencia f, como ocurre generalmente, la correspondiente diferencia de fase entre las modulaciones de salida y de llegada es Λφ=2π·Λt.

En cuanto al radar de impulsos, es el más corriente y se basa en la irradiación, mediante antenas direccionales  y exploradoras de zona más o menos amplias del horizonte, de ondas de radiofrecuencia moduladas a impulsos, es decir, con una modulación del tipo todo o nada.

Este radar permite la detección de muchos obstáculos, incluso en distintas direcciones, siempre se hallen dentro del haz de radiación de las antenas.

En la mayoría de los casos, la antena es única y se utiliza tanto para la transmisión como para la recepción; en la linea de alimentación de la antena, es necesario intercambiar un dispositivo de conmutación, denominado TR-anti TR que impide que los fuertes impulsos de radiofrecuencia de salida perjudiquen el circuito de entrada del receptor.

El retardo en la llegada del impulso reflejado, respecto al de salida, analógicamente a lo dicho anteriormente, y empelando las mismas notaciones, Λt=2D-c. Para evitar ambigüedades en la determinaciones de las distancias debe ser inferior al período de repetición con el cual se suceden los impulsos de radiofrecuencia.

La duración de cada impulso influye sobre el alcance mínimo del radar y sobre el poder resolutivo del mismo, o distancia mínima a la que deben encontrarse dos obstáculos distintos para poder ser distinguidos por el radar.

Utilidad importante de Antenas parabólicas o satelitales de radar

Ambas características mejoran al disminuir la duración de los impulsos. En las Antenas parabólicas o satelitales de radar de avistamiento, suele darse al período de repetición un valor de 1000 μseg y a cada impulso una duración de 1 μseg. De este modo, a una potencia media de la radiofrecuencia de 100 vatios corresponden impulsos de 100 kw de potencia.

Análogamente a lo que ocurre con el radar de modulación de frecuencia, la valoración de la distancia se calcula multiplicando Λt por la mitad de la velocidad de la luz.

Para la localización de los obstáculos situados en la zona de bastante amplitud es necesario que la antena pueda efectuar determinados movimiento, cuyo conjunto constituye la exploración. Los diversos obstáculos van apareciendo en momento sucesivos, según las posiciones de la antena.

Las modalidades más corrientes de la exploración, que deben efectuarse automáticamente son la circular, la helicoidal, la cónica y la de espiral.

En la exploración circular, la antena gira continuamente en torno a su eje, generalmente vertical, con velocidad angular constante sobre la totalidad del horizonte, o bien con movimientos alternativos dentro de ángulos inferiores a 360°.

La velocidad de rotación de la antena debe regularse de modo que los impulsos que durante una rotación alcancen a un blanco determinado no sean demasiado escasos para la obtención de una representación correcta de dicho blanco.

Para la exploración de estas Antenas parabólicas o satelitales tipo helicoidal se necesita una antena con un diagrama de irradiación estrecho y con simetría de rotación. Durante el movimiento, el lóbulo principal de este diagrama describe una hélice esférica alrededor del eje vertical.

Si la abertura del haz de irradiación es b, se hace variar a la altura de la antena de b/2 durante le tiempo que invierte en efectuar una revolución completa en sentido horizontal. La faja helicoidal asó explorada tiene una superposición  igual a b/2, lo cual constituye un margen adecuado de seguridad para el descubrimiento del blanco.

También la exploración cónica exige una antena con un diagrama de irradiación estrecho.  El eje del lóbulo principal  de irradiación y por tanto la antena, describe una superficie cónica circular de abertura igual a la semiabertura de dicho lóbulo.

Si el blanco está situado sobre el eje del cono, todos los impulsos que recibe tienen la misma intensidad, cualquiera que sea la posición del lóbulo de irradiación respecto a dicho cono. Por esta razón se llama al eje del cono dirección de equiseñal.

Mínima potencia revelable. A señal presente a la salida del receptor de radar contiene, no solamente la potencia de eco recibida, sino también perturbaciones debidas, en primer lugar a causas de origen industrial y a descargas de la atmósfera que afectan poco a las bajas frecuencias; en segundo lugar las radiaciones existentes en la atmósfera y por último fluctuaciones de la intensidad y tensión de la corriente del componente eléctrico.

Con el fin de aumentar la sensibilidad de los receptores y por tanto, el alcance del radar, se han llegado a construir amplificadores muy sensibles, como el maser, con los cuales se alcanzan factores de ruido sumamente reducidos. En la siguiente gráfica observamos lo que es un maser, al que denominan primo del rayo, que potencialmente hará revolución en la tecnología. Más adelante lo describiremos.

El alcance de radar acusa también todos los fenómenos relativos a la propagación de las ondas electromagnéticas. Las reflexiones producidas en el suelo hacen llegar al obstáculo, no solamente la onda directa, sino las procedentes de dichas reflexiones.

La resultante de ambas invierte en alcanzar el obstáculo mas tiempo del que necesitaría la onda directa, produciéndose así un desfase entre ambas. El mayor camino recorrido por la onda reflejada implica así mismo su mayor absorción por parte del terreno.

Los efectos de la refracción atmosférica y de la curvatura terrestre sobre la propagación de las radioondas pueden deducirse de la relación geométrica entre la forma de la curva realmente recorrida y la que tendría si el radio de curvatura d la superficie terrestre se hiciese infinito y la Tierra pudiera considerarse plana.

Respecto a los aparatos emisores y receptores tradicionales, presentan mayor grado de diferenciación los aparatos de radar de tipo impulsivo, considerados a continuación.

• Receptores. Para que  os impulsos puedan reconstruirse con la mínima deformación posible, después de pasar por el detector, es necesario que la banda operante en el receptor de radar sea mucho mayor que en los receptores normales. Para los radares usuales se necesitan bandas a=de 2/3 MHz para valores de unos 30 MHz de la frecuencia media.
• Transmisores. En la modulación de impulsos, que es del tipo todo o nada, la potencia de la radiofrecuencia  toma su valor máximo o valor nulo, siguiendo a cadencia de los impulsos moduladores. La pitencia de radiofrecuencia puede ser generada por un tubo de potencia accionado por un tubo oscilador o por una cadena de pasos.

Los pequeños radares tácticos de empleo terrestre, fundamentalmente cumplen la misión de ahorrar el despliegue necesario de unidades para vigilar los grandes espacios impuestos por la guerra atómica y las penetraciones insidiosas que caracterizan a las de guerrillas.

Ejemplo de este tipo de radar es el francés Rasura, que se instala en un vehículo ligero o en versión portátil, formada por tres elementos de 20 kg cada uno, y detecta cuerpos en movimiento a 10 km si se trata de un vehículo y a 7 km en el caso de un hombre.

Otra variedad de radares en pleno desarrollo la constituyen los montados en aeronaves  para observación del terreno que sobrevuelan con fines de vigilancia y localización de objetos o bien de navegación, para hacer posible el vuelo a baja cota, es decir, a ras de las copas de los árboles, con el objeto de eludir la detección de los radares enemigos.

Este tipo especial de radar se denomina en inglés Terrain following. Las señales que proporciona sobre los accidentes del terreno y obstáculos pasan de forma automática a los controles del avión que, sin intervención del piloto, los esquiva.

Definición de maser

Un maser es un aparato similar al láser, para producir y amplificar microondas por emisión inducida de radiación. Se basa en el principio de que las moléculas y átomos pueden existir en dos o más niveles de energía y que, al pasar de un nivel alto a otro más bajo, emiten ondas electromagnéticas que actúan como amplificadores de una sensibilidad extraordinaria.

En la gráfica anterior, se muestra al físico estadounidense de nombre Charles Hard Townes, A principios de los años cincuenta, independientemente de Basov y Projorov, ideó el principio del máser, es decir, del amplificador de microondas por emisión estimulada de radiación. La idea ya había sido adelantada por Einstein, pero no se había llevado a la práctica.

En 1953, aplicando este principio, construyó el primer maser de la historia, que producía la alteración de moléculas y a su vez generaba energía en medidas inferiores a las de un vatio.

En colaboración con otro científico de apellido Schawlow, demostró que también era posible construir un dispositivo parecido, que en ligar de microondas, generara ondas luminosas que dio por nombre láser o amplificación de luz por emisión estimulada de radiación.

Entre sus labores, el físico también investigó acerca de aplicar el maser en la radio astronomía, es decir en los casos de estudios utilizando los satélites artificiales y la Astronomía, como también estuvo al frente de programas que permitían la localización de moléculas en el espacio exterior, específicamente en el polvo estelar, lo que luego arrojó el descubrimiento de agua en algunas esferas celeste.  Ver artículo: Planetas con agua.)

Con todas estas características que hemos hablado hasta ahora de los distintos tipos de radares, vemos que cada una tiene una función, algunas con características distintas pero otras con aspectos similares, según los elementos que se consideren en su construcción.

En cuanto a los usos o propósitos, explicamos en un principio que este tipo de herramientas se posiciona como uno de los elementos más importantes para el desarrollo de una nación, región o localidad, considerando que en la parte comunicacional y la transmisión de informaciones y datos mantiene la globalización al día por los distintos acontecimientos que se van presentando.

En otros aspectos, las antenas permiten la recopilación de datos para mantener a las poblaciones informadas al minuto, por ejemplo las televisiones en otros idiomas, programaciones diversas, familias de un país a otro podrían mantener contacto de forma inmediata, y en otros casos influye también la parte de seguridad.

En este punto, la importante valoración que se le da a las Antenas parabólicas o satelitales es elevada considerando el nivel de bienestar que el gobierno de una nación le otorgue a sus ciudadanos, como por ejemplo un tipo de antena de radar, que es instalad con la intención de localizar elementos que pudieran considerarse enemigos y que resquebrajen la seguridad y el orden,

Las inversiones que hacen las instituciones, organizaciones y los gobiernos de cada nación son bastantes elevadas precisamente para no escatimar en gastos a la hora de cumplir con la parte protocolar de seguridad establecidos además en los estatutos.

Siempre este tipo de aparatos se encuentran en total operatividad y funcionalidad, independiente de si se llegase a presentar intervención enemiga en la zona, la evolución de la tecnología debe hacer constantemente su aparición y buscar los métodos para que los avances de las nuevas eras intercedan de forma positiva para un uso con mayor optimización.

Antenas parabólicas o satelitales

En cuanto a las Antenas parabólicas o satelitales o de satélite, son instrumentos que sirven en muchas fases de investigación de orden científico aplicable a varios sectores para promover la evolución y los progresos, que abarcan gran cantidad de datos.

Por ejemplo, se puede distinguir las de orden civil, con proyecciones a futuras utilizaciones comerciales o militares, que promueven a su vez recopilación de material fotográfico del entorno, advertencias de eventuales acciones ofensivas, amenaza bélica directas, etc.

Antenas parabólicas o satelitales tipo plana

Este tipo de Antenas parabólicas o satelitales de tipo planas son llamadas también matriz planar, y tienen a ser construidas con piezas ligeras, sencillas y muy práctica con la misión de hacerlas lo menos moletas posibles, tanto  la vista como por espacios.

Han sido las antenas por recepción satelital más compactas que se hallan diseñado para la comodidad de los usuarios y su optimización va a depender de su situación con respecto a la zona de área de huella de la cobertura del satélite que se haya seleccionado.

Sin embargo, la parte negativa del uso de este tipo de Antenas parabólicas o satelitales de tipo plana, es que sus elementos no permiten la escogencia de varios satélites para el cumplimiento de sus objetivos, es decir, las antenas planas están limitada a utilizar sólo un satélite.

Sin embargo, resultan ser aparatos bastante discretos pero con mucha potencia, que pueden ser instalaciones en los balcones de apartamentos, en las terrazas de las casas o edificios, lo que permite además ajustarse a la estética y estructura protocolar de la convivencia en las residencias, evitando llamar la atención y cumplir con las normas además.

Quienes diseñaron este tipo de antenas discretas, lo hicieron también otorgándole la posibilidad de tener salidas para la distribución de la señal para que la capten más de un receptor, y además de esto, estos modelos pueden incorporarse a paneles o decorarse para disimularlos aún más de miradas extrañas o mal intencionadas. O simplemente refugiarlas.

Antenas parabólicas o satelitales para telefonía celular

En cuanto a este tipo de Antenas parabólicas o satelitales para telefonía celular, se puede agregar que viene vinculada a las telecomunicaciones y a un sector específico que repercute en un enlace del que se beneficia gran parte de una nación.

Por ejemplo, hablando de sectores especificamos cierto servicios que prestan los cuerpos de seguridad, el cuerpo de bomberos, clínicas y hospitales y demás redes que ameriten el uso de la telefonía tanto móvil como fija como empresas escuelas o zonas residenciales.

Sabemos que la telefonía móvil es uno de los pilares fundamentales en la era de las telecomunicaciones, y una vez que comenzaron a surgir gracias a los descubrimientos de científicos e investigadores a la par de dichas necesidades, evolucionaron las tecnologías y actualmente son mucho más avanzadas y vanguardistas por el requerimiento actual que la globalización ha establecido y la sociedad ha venido marcando y exigiendo.

Las antenas vienen a formar la raíz o la matriz de todos estos aspectos de importancia y según las particularidades matemáticas y geométricas para su elaboración, existen tres tipos o categorías de antenas que son las lineales, las planas y las volumétricas.

La telefonía celular viene dado por el funcionamiento de las células, que permite al usuario mantenerse en movimiento y comunicado, y la teoría es que a mayor número de celdas, mejor es la señal que recibe una persona en su teléfono para comunicarse.

Anteriormente, según la historia de las Antenas parabólicas o satelitales para telefonía, se utilizaban o se construían con frecuencia torres con mucha altura para tal fin, de pedestal, autosoportada, arriostrada, monopolo, entre otras, pero actualmente y con los estudios a la par de las evoluciones en la tecnología se han reducido a antenas, mucho más cómodas y practicas.