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array Conjunto, dispositivo, sistema, formación. Matriz. En informática, colección ordenada de elementos de datos, con un nombre, en la que todos los elementos tienen atributos idénticos. Una matriz consta de dimensiones y elementos que se identifican por medio de subíndices.
array aerial Red directiva de antenas. (Véase ANTENNA ARRAY).
array antennas

Antenas en Arreglo.

Las antenas en arreglo representan un diseño avanzado y flexible en el campo de las telecomunicaciones. Estas configuraciones, que combinan múltiples elementos radiantes dispuestos geométricamente, permiten mejorar parámetros clave como la ganancia, la direccionalidad y el control de los patrones de radiación. Este texto explora los principios de funcionamiento, aplicaciones, regiones del espectro electromagnético donde operan, tamaños y otras características clave de estas antenas, basándonos en los contenidos de los documentos proporcionados.

Principios de Funcionamiento
Las antenas en arreglo funcionan mediante la combinación de múltiples elementos radiantes que trabajan en conjunto para controlar y dirigir la emisión y recepción de ondas electromagnéticas:

  1. Configuración de Elementos:
    • Un arreglo consta de varios elementos individuales (como dipolos, parches o bocinas) colocados en una disposición específica.
    • Los elementos pueden estar organizados en líneas (arreglos lineales), planos bidimensionales o configuraciones tridimensionales.
  2. Interferencia Constructiva y Destructiva:
    • Las ondas emitidas por cada elemento se combinan en el espacio, creando un patrón de radiación resultante.
    • La interferencia constructiva refuerza la señal en ciertas direcciones, mientras que la destructiva cancela la señal en otras.
  3. Control de Fase y Amplitud:
    • Mediante el ajuste de la fase y la amplitud de la señal en cada elemento, es posible modificar el patrón de radiación del arreglo.
    • Esto permite dirigir el lóbulo principal, suprimir lóbulos secundarios y mejorar la relación frente a espalda.
  4. Beamforming:
    • Una técnica clave en antenas en arreglo, el beamforming permite enfocar la radiación en una dirección específica, maximizando la eficiencia y minimizando las interferencias.
  5. Tipos de Arreglos:
    • Arreglo Uniforme: Todos los elementos tienen la misma amplitud y fase.
    • Arreglo No Uniforme: Los elementos tienen amplitudes o fases variables para optimizar el patrón de radiación.

Aplicaciones
Las antenas en arreglo son fundamentales en una amplia variedad de aplicaciones tecnológicas:

  1. Telecomunicaciones Móviles:
    • Utilizadas en estaciones base y redes 5G para mejorar la cobertura, la capacidad y la eficiencia espectral.
    • En sistemas MIMO (Multiple Input Multiple Output), los arreglos permiten transmitir y recibir múltiples señales simultáneamente.
  2. Radar:
    • En radares modernos, los arreglos de antenas permiten escanear áreas extensas sin necesidad de mover físicamente la antena.
  3. Comunicaciones Satelitales:
    • Empleados en estaciones terrestres y satélites para mejorar la direccionalidad y la ganancia.
  4. Radioastronomía:
    • Los radiotelescopios usan arreglos para captar señales débiles de fuentes celestes con alta resolución.
  5. Sistemas de Defensa:
    • En sistemas militares, las antenas en arreglo se utilizan en radares de vigilancia y comunicaciones tácticas.
  6. Redes Inalámbricas e IoT:
    • En dispositivos IoT y redes inalámbricas, permiten una comunicación eficiente en entornos densamente poblados.

Región del Espectro que Usa
Las antenas en arreglo operan en una amplia gama de frecuencias, dependiendo de su diseño y aplicación:

  1. Frecuencias Bajas y Medias (LF y MF):
    • En aplicaciones como radiodifusión y navegación, los arreglos pueden cubrir frecuencias por debajo de 1 GHz.
  2. Frecuencias Altas (HF, VHF, UHF):
    • Utilizadas en sistemas de comunicaciones de radio, televisión y redes inalámbricas, cubriendo rangos desde 3 MHz hasta 3 GHz.
  3. Microondas y Frecuencias Milimétricas:
    • En comunicaciones satelitales, redes 5G y radares avanzados, los arreglos operan en frecuencias superiores a 30 GHz.
  4. Banda Ancha:
    • Algunos diseños de arreglos están optimizados para funcionar en un rango amplio de frecuencias, lo que los hace ideales para aplicaciones multibanda.

Tamaño y Diseño
El tamaño de un arreglo de antenas depende del número de elementos, el rango de frecuencias y las especificaciones del sistema:

  1. Relación Tamaño-Frecuencia:
    • La separación entre los elementos suele ser de aproximadamente λ/2 (mitad de la longitud de onda) para evitar interferencias no deseadas.
    • Para frecuencias más altas, el tamaño total del arreglo puede ser más compacto.
  2. Número de Elementos:
    • Más elementos proporcionan mayor ganancia y mejor control del patrón de radiación.
    • Los arreglos pequeños pueden tener tan solo 4-8 elementos, mientras que los grandes pueden superar los cientos.
  3. Materiales:
    • Los elementos suelen fabricarse con materiales conductores como aluminio o cobre.
    • Los soportes y aisladores están diseñados para minimizar las pérdidas y las interferencias.
  4. Diseños Especiales:
    • Arreglos Planos: Diseñados para aplicaciones en superficies, como estaciones base.
    • Arreglos Conformados: Adaptados a la geometría de vehículos o satélites.

Ventajas y Limitaciones
Ventajas:

  1. Direccionalidad Ajustable:
    • Permite cambiar dinámicamente el patrón de radiación sin mover físicamente la antena.
  2. Alta Ganancia:
    • Ideal para aplicaciones de largo alcance y alta precisión.
  3. Versatilidad:
    • Adecuado para una amplia gama de aplicaciones en diferentes bandas de frecuencia.
  4. Reducción de Interferencias:
    • Los lóbulos secundarios pueden minimizarse mediante control de fase y amplitud.

Limitaciones:

  1. Complejidad:
    • El diseño, la fabricación y el control de los arreglos pueden ser complejos y costosos.
  2. Requisitos de Alimentación:
    • La necesidad de alimentar múltiples elementos puede incrementar el consumo energético.
  3. Sensibilidad a Errores:
    • Las variaciones en las características de los elementos individuales pueden afectar el rendimiento global.

Innovaciones Modernas
Las antenas en arreglo han evolucionado significativamente para satisfacer las demandas de las tecnologías modernas:

  1. Arreglos Activos:
    • Incorporan amplificadores y circuitos electrónicos para mejorar la ganancia y la adaptabilidad.
  2. Antenas Conformadas Electrónicamente (ESA):
    • Utilizan tecnologías de control electrónico para cambiar dinámicamente el patrón de radiación sin partes móviles.
  3. Arreglos Multibanda:
    • Diseñados para operar en múltiples frecuencias simultáneamente.
  4. Miniaturización:
    • En aplicaciones como IoT y dispositivos móviles, los arreglos se diseñan para ser compactos y ligeros.

Consideraciones de Instalación y Uso

  1. Alineación y Orientación:
    • Los arreglos deben estar correctamente orientados para maximizar la eficiencia.
  2. Entorno:
    • Deben minimizarse las obstrucciones y fuentes de interferencia cercanas.
  3. Mantenimiento:
    • En aplicaciones exteriores, requieren protección contra la corrosión y factores ambientales.
Las antenas en arreglo son una tecnología avanzada y versátil que desempeña un papel esencial en las telecomunicaciones modernas. Su capacidad para controlar y dirigir señales de manera eficiente las hace ideales para aplicaciones en comunicaciones, radar, ciencia y defensa. Con los avances en materiales, diseño y control electrónico, estas antenas continúan evolucionando, ofreciendo soluciones innovadoras para las demandas crecientes de conectividad y rendimiento en un mundo cada vez más interconectado
array backfire Red de radiación regresiva. Expresión sinónima de BACKFIRE ANTENNA.
array billboard Red de radiación plana directiva. Red de antenas en la forma de una corriente laminar uniforme, equivalente a una ranura óptica o a una bocina electromagnética.
array broadside Red de radiación transversal. Red directiva de antenas en la que la dirección de máxima radiación es perpendicular al eje de la red.
array colineal Red de antenas en línea. Red de antenas en la que los distintos elementos se hallan distribuidos a lo largo de una línea.
array end -fire Red de radiación longitudinal. Red directiva de antenas en la que la dirección de máxima radiación es paralela al eje de la red.
array in line Red de antenas en fila. Distribución especial de las antenas de una red, en la que los elementos de la misma están enfrentados.
array index number Número índice de matriz. Número que identifica un elemento específico en una matriz.
array linear Red de antenas equiespaciadas. Alineación o red de antenas elementales igualmente espaciadas entre sí. En esta expresión el adjetivo "linear" se refiere al espaciamiento constante que separa una antena de la siguiente.
array processor Procesador de matrices. Procesador que realiza las operaciones con matrices mucho más rápidamente que un ordenador normal.
array stacked Red de antenas apiladas. Red de antenas en la que estas están apiladas sobre un eje vertical.
array staggered Red de antenas escalonadas. Distribución especial de una red de antenas, en la que los elementos de la misma están escalonados.
arrester Pararrayos, protector, tope
arsenic Arsénico. Elemento químico de número atómico 33 y símbolo As.
articulated dump truck (Heavy Equipment) camión articulado
articulated robot Robot articulado. Robot cuyo manipulador se parece a un brazo humano. Está constituido por miembros rígidos conectados por medio de articulaciones.
articulated truck (Heavy Equipment) camión articulado