PRACTICA DE LABORATORIO # TELECOMUCICACIONES II INTRODUCCION El presente documento se desarrolló con la idea de presentar la simulación de dierentes tipos de antenas para una longitud de onda de lambda medios. Los modelos aplicados son el dipolo y la antena loop cuadrada, obteniendo dentro del proceso los dierentes patrones de radiación. OBJETIVO - Diseñar y simular antenas alámbricas. PROCEDIMIENTO. Diseñar una antena dipolo lambda medios con una recuencia de corte de: 78 8 5.8 Hz 5.8MHz Fundamentos básicos del diseño de sistemas de antenas Las antenas son similares a las líneas de transmisión, en que las ormas de onda de las corrientes y los voltajes existen a lo largo de ellas, al igual que las ondas estacionarias en voltaje y corriente. Las ormas de onda reales de corriente y de voltaje son sinusoidales. Sus valores absolutos (ó instantáneos) varían conorme a la recuencia aplicada, tal como en una línea de transmisión. Las relexiones tienen lugar en los extremos de la antena y las ondas de corriente y voltaje se pueden imaginar tal como existen en la antena. Autores: Diana M. Valencia 9578 Alexander Caballero 975 David R. Parra 9858 Modiicando la distribución de corriente en una antena, ajustando su longitud, variaremos la impedancia y por lo tanto aectaremos la ROE (swr) en la línea de transmisión. En la mitad de una antena dipolo de / onda, el voltaje está a su mínimo. Esta característica es útil en la construcción de antenas en ase, donde los elementos de una antena pueden ser conectados a la cama de la antena (boom), sin tener que aislarlos. Por supuesto, dos puntos con el mismo potencial pueden estar ísicamente en corto circuito sin aectar la operación del circuito. La resistencia de radiación (impedancia) a la mitad de una antena de media onda está en el órden de 5 a 75 ohms, haciendo muy práctico acoplarla directamente a un cable coaxial de 5 ó 75 ohms. Este diseño se conoce como Antena Dipolo. No es necesario un sintonizador de antena cuando una antena dipolo está bien acoplada. La longitud teórica de un dipolo es: L = 5 x.95 / (MHz) donde: = rec. en MHz.,.95 es el actor por eecto de puntas, 5 es la velocidad de la luz entre para dar L en metros. Las antenas dipolo son muy populares en las bandas de 8 y 4 metros donde las dimensiones son grandes y a menudo impiden elaborar instalaciones mas soisticadas. Entre más alto se instale un dipolo sobre la tierra, mejor se desempeñará. Esto es verdad para la mayoría de las antenas.
Diseño de la antena: Con estos parámetros de diseño se tiene que la longitud del dipolo es: L=5x.95/.5=.459m La simulación en SuperNec.9 se realizó con los siguientes parámetros: Pérdidas de retorno Antena dipolo lambda medios Propiedades de la antena Para la simulación se generó un barrido de recuencias desde 8MHz hasta MHz con los siguientes resultados: Patron de radiación D a o Patrón de radiación D
Para variaciones de la longitud del dipolo se obtienen los siguientes resultados en el patrón de radiación D. Diseñar una antena loop lambda medios con una recuencia de corte: 78 8 5.8 Hz 5.8MHz. Antena loop lambda medios circular Se tomaron los siguientes parámetros de diseño: Patrón de radiación D λ/4 C 49m. C a.7798m a ln b a b.4mm 4.77 C=circunerencia a=radio b=calibre del alambre Patrón de radiación D λ Tomando estos valores se realizó la simulación: Patrón de radiación D λ Propiedades de la antena loop
Antena loop lambda medios circular Para la simulación se generó un barrido de recuencia desde 9MHz hasta MHz con los siguientes resultados: Patrón de radiación D La antena no se encuentra acoplada para la recuencia de corte, por lo cual se requiere un dispositivo de acople para un uncionamiento óptimo. Los valores de impedancia son bastante altos.. Antena loop lambda medios cuadrada Se tomaron los siguientes parámetros de diseño: a b 5 m 8. Pérdidas de retorno Tomando estos valores se realizó la simulación: Propiedades de la antena loop cuadrada
Antena loop cuadrada lambda medios Patrón de radiación D. Diseñar una antena dipolo lambda medios con una recuencia de corte de: En el momento de variar el calibre empleado para la antena λ/ del punto, que se diseña en el principio muy delgado (.m a.5m), so obtienen los siguientes resultados: Pérdidas de retorno Propiedades de la antena
Pérdidas de retorno Se pierde completamente el acople logrado en el diseño preliminar, por lo cual hay que hacer un ajuste para acoplar la antena a la recuencia de corte. Esto se produce por las pérdidas que se producen con un alambre más grueso (entre más delgado se acerca mas al ideal). CONCLUSIONES Se obtuvieron valores muy cercanos a los esperados para el diseño de la antena dipolo, con acople de impedancia a la recuencia de corte. Para los valores de la antena tipo loop, tanto cuadrada como circular, se encontró que por sus características se presenta un desacople para λ/, por lo que se requiere un acople adicional para trabajar con estas dimensiones. Dentro de las recomendaciones de los desarrolladores del paquete de sotware se tiene que los segmentos de las antenas sean de una décima parte del valor total de la longitud de la antena, por lo cual se realizaron las simulaciones tomando en cuenta esta consideración.