4. ANTENA ROTABLE DE PERIODO LOGARÍTMICO (RLP)

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1 4. ANTENA ROTABLE DE PERIODO LOGARÍTMICO (RLP) 4. INTRODUCCIÓN La plata y perfil de la atea puede observarse e la Represetació 9. La atea a istalar será ua atea ANDREW RLP (Rotatable Log-Periodic) comprada e el mercado. Es ua atea directiva de bada acha horizotalmete polarizada que debido al estar motada sobre u rotor puede ser dirigida, posibilitado la comuicació e cualquier direcció. Su acho de bada abarca desde 7,5Mhz a 30Mhz. Debido a que se utilizará para comuicacioes militares la bada a aalizar será desde 7,5Mhz hasta 4Mhz. El rotor a istalar será el modelo T2X de la casa TELEX HI-GAIN INC. E la siguiete tabla ecotramos las características aportadas por el fabricate: Freq- Power Ratig kw Rage Mhz Avarage Peak Azimuth Bea Width Iput Coector 7, º 50 ohm Type N Jack Gai 8dBi@7,5Mhz 2dBi@30Mhz F/B ratio VSWR om. Efficiecy Percet 2 2.0: 98 No Electrical Loadig Irá istalada a 8 metros de altura sobre u mástil Televés del tipo 360 (los tramos compoetes se especifica e los documetos de istalació). La impedacia o es costate e todas las frecuecias, pero da ua media de 56Ω, por lo que para adaptar la atea al trasmisor se ha recurrido a u balum de relació :. 4.. Descripció teórica U tipo de cofiguració de atea logoperiódica es la agrupació logoperiódica de dipolos. La geometría de esta atea se muestra e la figura 4.. Al estar realizada directamete co dipolos, desde el puto de vista de costrucció y trasporte de la misma ofrece vetajas, ya que es ua estructura desmotable. Está formada por ua agrupació o uiforme de dipolos, de forma que todas las dimesioes que defie la agrupació se escala por el factor de escala τ. R+ d + L+ a+ S + τ = = = = = < (4.) R d L a S Además del factor de escala la agrupació logoperiódica está defiida por el águloα ; tambié se defie u tercer parámetro, el espaciado relativoσ 4-

2 σ = d 2 L = τ 4 tgα (4.2) si bie, tal como se poe de maifiesto e (4.2), de estos tres parámetros sólo dos so idepedietes y basta para defiir completamete la agrupació de dipolos. E la práctica o se escala todas las dimesioes de la atea y, habitualmete, el diámetro de los dipolos y la separació de los termiales de alimetació se matiee costates para todos los elemetos o, e ciertos casos, se modifica de forma escaloada para grupos de varios elemetos; por ejemplo, se realiza ua agrupació de 0 elemetos co dipolos de 2 grosores distitos. La agrupació logoperiódica se alimeta por el vértice. Para coseguir resultados óptimos es ecesario cruzar los cables de alimetació de forma que cada dipolo esté alimetado co u desfase adicioal de π al itroducido por la líea de trasmisió (figura 4.2a). La forma habitual de alimetar ua agrupació logoperiódica es a partir de u cable coaxial; ua forma simple de realizar la alimetació cruzada y a la vez icluir u simetrizador está represetada e la figura 4.2b. Figura4. Agrupació logoperiódica de dipolos Figura4.2 Alimetació de ua agrupació logoperiódica El fucioamieto de la agrupació logoperiódica puede etederse de la siguiete maera: a ua frecuecia determiada, el dipolo que sea resoate radiará la 4-2

3 mayor parte de la potecia que trasporta la líea de trasmisió. Los dipolos de logitud mayor actúa de reflectores mietras que los de logitud meor de directores, de forma aáloga a la atea Yagi. De esta forma el diagrama de radiació preseta el máximo e la direcció del vértice. La zoa dode se produce la radiació se deomia regió activa de la atea y estará formada por aquellos dipolos cuya logitud sea aproximadamete l/2 a la frecuecia de trabajo. La zoa activa se desplaza a lo largo de la atea e fució de la frecuecia. Dado que el elemeto radiate es u dipolo, la polarizació es lieal. A partir de este razoamieto se comprede que el acho de bada de ua agrupació logoperiódica estará fijado por la logitud del dipolo más largo y la del más corto. El diseño de ua agrupació logoperiódica se basa e gra parte e el empleo de curvas y tablas que se ha obteido de forma empírica o bie mediate modelos aproximados. E primer lugar, dado el marge de frecuecias que se debe cubrir, se determia la logitud de los dipolos más cortos y más largos, de forma que L L mi máx = k = k 2 λ λ sup mi (4.3) dode λ mí correspode a la logitud de oda a la frecuecia iferior de la bada y λ sup a la frecuecia superior de la bada. Las costates k y k 2 se puede cosultar e tablas o e primera aproximació puede tomarse como 0,5. El úmero de elemetos de la agrupació y el acho de bada está relacioados por el factor de escala τ. Si N es el úmero de elemetos de la agrupació se cumple que L f máx ( N ) k2 λif sup = τ = = k = k B Lmí k λsup f if (4.4) log( k B) N = + log( τ ) (4.5) k =, + 7,7 ( τ ) cot gα (4.6) dode B es el acho de bada relativo de la agrupació, y k es u factor que tiee e cueta que la zoa activa de la atea tiee ua cierta achura y que, por tato, es ecesario que el elemeto más corto de la agrupació sea meor que l/2 a la frecuecia mayor y que el elemeto mayor sea más largo que l/2 a la frecuecia meor, de forma que el diseño se realiza para ua atea de acho de bada mayor. El factor de escala y el espaciado relativo determia la directividad de la agrupació. E la figura 4.3 se muestra ua gráfica obteida por Carrel (modificada por Johso 84 para corregir u error de la figura origial) que relacioa estos dos parámetros co la directividad. 4-3

4 Fig. 4.3 Directividad de ua agrupació logoperiódica de dipolos e fució de σ y τ (R. Carrel, The desig of log-periodic dipole ateas, IRE It. Cov. Rec., 96 IRE (ahora IEEE)) Ua vez determiados σ y τ se ecuetra automáticamete α a partir de la ecuació (4.2), co lo cual queda totalmete determiadas las características de la agrupació. La logitud total de la agrupació puede ecotrarse mediate simples cosideracioes geométricas, y tiee el valor L = R R = ( L 2 tgα L N máx mí ) (4.7) Las agrupacioes logoperiódicas so estructuras bidimesioales que proporcioa haces uidireccioales co directividades del orde de 0 db. Es habitual el uso de agrupacioes logoperiódicas e elaces ioosféricos e la bada de HF. 4-4

5 4.2 SIMULACIÓN Y DISEÑO La atea será simulada a 8 metros de altura (Z=8m) sobre tierra perfecta. Costará de 32 dipolos formados por hilos de 2,5mm de radio, separados etre sí ua distacia de 0,4m y formado u águlo de 60º co el boom cetral. Las logitudes de los dipolos cumple la siguiete relació: l32 = lmáx = 0m l = lmí = 2, 5m ( ) l = τ l dode = τ 30 0 ; τ = 0, 956 Simulació. Represetació de la atea Simularemos la atea e el rago de 7Mhz hasta 4Mhz co paso de simulació de 0.5Mhz. 4-5

6 Simulació2. SWR y Coef. Reflexió Simulació3. Resistecia de etrada Simulació4. Gaacia 4-6

7 Observamos como la atea preseta uas magíficas características e la bada de iterés, cumpliedo co las expectativas. A modo de ilustració represetaremos el diagrama de radiació para las frecuecias de 7,5Mhz, 0,75Mhz y 4Mhz. Simulació5. Diagrama de radiació 7,5Mhz Simulació6. Diagrama de radiació 0,75Mhz 4-7

8 Simulació7. Diagrama de radiació 4Mhz. 4-8

9 4.3 SIMULACIÓN DE PROPAGACIÓN CON ItsHF Co objeto de mostrar el alcace de la atea Australiaa realizaremos la simulació de la misma, observado el alcace del campo radiado. Para ello, haremos uso de la aplicació ItsHF. Hemos de teer e cueta que el objeto de este apartado o es el cálculo exacto del radioelace, sio simplemete ua estimació del alcace. Los avioes de guerra atisubmaria P-3 mota radios HF modelo HF-9000 D Collis, cuya sesibilidad es de -8dBu para ua SNR de 0dB. Tomaremos este valor como referecia para comprobar el alcace de la atea. La simulació se hará co las siguietes características: - Frecuecia: 0,750 Mhz. - Potecia de trasmisió: 760W. - Trasmisor cetrado e la Base Aérea de Moró. - Día: Mes: Juio. - Hora: 8:00. - SSN: 2. - MaMade Noise Level: -40dBw/Hz (Idrustrial). - Míimo águlo de Take off: 0. degrees. Simulació8. Itesidad del campo radiado 4-9

10 Observamos que la máxima radiació (zoa roja) se produce e la direcció a la cual está orietada la atea. 4-0