ANTENASYPROPAGACIÓN ENTERÁTE
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ACERCA DE LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO
UNIVERSIDAD FERMIN TORO
LABORATORIO DE ANTENAS Y PROPAGACIÓN
PROF. ASTRID CONTRERAS
EN EL MUNDO DE HOYAQUÍ
UFT
Práctica 1
Dipolo simple de media onda
PRINCIPIO DE OPERACIÓN
n dipolo es una antena empleada para transmitir o recibir ondas de radiofrecuencia El dipolo consiste en dos
conductores rectilíneos colineales de igual longitud alimentados en el centro y de radio mucho menor que el largo
Un dipolo es una antena formada por dos conductores de longitud total igual a la mitad de una longitud de onda Hay que señalar que esa longitud de landa/2 no tiene nada de remarcable eléctricamente
DISTRIBUCIÓN DE CORRIENTE Y TENSIÓN
La distribución de corriente y tensión en un dipolo nos permite ver el comportamiento del dipolo referente a los parámetros antes mencionado En el centro tenemos una tensión reducida y una intensidad elevada mientras que en las puntas se produce una tensión muy elevada y una intensidad nula
CONDICIÓN DE RESONANCIA DE UNA ANTENA DIPOLO
Para que una antena dipolo opere de manera eficiente en una frecuencia específica, debe cumplir con la condición de resonancia Esta condición se produce cuando la longitud física de la antena es aproximadamente la mitad de la longitud de onda de la señal que se desea transmitir o recibir
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¿SABÍAS QUÉ?
En el vacío la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas es aproximadamente 300 000 metros por segundo (300 000 m/s)
U
COMÚNMENTE UTILIZADA
TRANSMITIR
ELECTROMAGNÉTICAS.
UNA ANTENA DIPOLO ES UN TIPO DE ANTENA SIMPLE Y
PARA
Y RECIBIR ONDAS
RESPUESTA DE FRECUENCIA Y MEDICIÓN
SCI BUZZ >
E COEFICIENTE DEREFLEXIÓN
l coeficiente de reflexión (Γ) en una antena dipolo se define como la
relación entre la amplitud de la onda reflejada desde la antena y la amplitud de la onda incidente Se expresa como un número complejo y su magnitud (|Γ|) indica la proporción de potencia reflejada, mientras que su fase (∠Γ) indica el desfase entre la onda incidente y la onda reflejada
INDUSTRY >
EFECTODELESPESORENLA FRECUENCIADERESONANCIA DEUNAANTENADIPOLO
FRECUENCIADE RESONANCIADE UNAANTENA DIPOLO
La frecuencia de resonancia de una antena dipolo es la frecuencia en la que la antena presenta una impedancia de entrada cercana a los 73 ohmios lo que permite una buena transferencia de energía entre la antena y la línea de transmisión En esta frecuencia, la antena irradia de manera eficiente la señal en todas las direcciones perpendiculares a su eje
DETAIL >
El espesor del conductor de una antena dipolo tiene un efecto leve sobre su frecuencia de resonancia En general, un mayor espesor del conductor acorta ligeramente la longitud de la antena necesaria para la resonancia Esto se debe a que el mayor diámetro del conductor aumenta la inductancia de la antena, lo que compensa la disminución de la capacitancia causada por la reducción de la longitud
RESISTENCIADERADIACIÓNDELDIPOLO DE½ONDA
La resistencia de radiación de una antena dipolo de media onda es la resistencia equivalente que representa la potencia disipada por la antena en forma de radiación electromagnética Se expresa en ohmios (Ω) y se simboliza como Rr
La frecuencia de resonancia de una antena dipolo está aproximadamente relacionada con su longitud física (L) y la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas en el medio (v) En resumen:
Es importante tener en cuenta que esta es solo una aproximación y la resistencia de radiación real de una antena dipolo puede variar dependiendo de factores como la geometría específica de la antena y las características del medio circundante
El coeficiente de reflexión indica la cantidad de onda reflejada desde la antena
La frecuencia de resonancia es la frecuencia en la que la antena opera eficientemente
El espesor del conductor afecta levemente la frecuencia de resonancia
La resistencia de radiación representa la potencia disipada por la antena en forma de radiación
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P R Á C T I C A 2
FUNCIONAMIENTO DE SINTONIZADOR CON DOBLE STUB
El sintonizador con doble stub utiliza dos stubs de longitudes ajustables para lograr una adaptación de impedancia más precisa que un solo stub
Cada stub se conecta en paralelo a la antena y su longitud se ajusta de forma independiente hasta que se alcance la coincidencia de impedancias
COMPENSACIÓN POR TRANSFORMADOR DE UN CUARTO DE LONGITUD DE ONDA
Un transformador de cuarto de longitud de onda (λ/4) se puede utilizar en conjunto con un sintonizador para compensar los efectos reactivos de la antena El transformador invierte la reactancia de la antena lo que facilita su adaptación a la línea de transmisión
UTILIZACIÓN DEL DIAGRAMA DE SMITH
PARA LA ADAPTACIÓN DE IMPEDANCIAS
El diagrama de Smith es una herramienta gráfica útil para visualizar y analizar la impedancia de una antena y la adaptación de impedancias El diagrama representa la impedancia como un punto en un plano complejo, y las líneas en el diagrama corresponden a diferentes valores de reactancia y conductancia
Práctica 3
Adaptación de impedancias
FUNCIONAMIENTO DEL SINTONIZADOR DE TORNILLO
El sintonizador de tornillo también conocido como acoplador de antena o "matchbox" es un tipo de sintonizador manual comúnmente utilizado en radioafición Su funcionamiento se basa en un circuito variable compuesto por inductores y condensadores controlados por un tornillo o perilla
ADAPTACIÓN DE IMPEDANCIAS
El sintonizador de tornillo varía la inductancia y capacitancia del circuito para ajustar la impedancia de entrada de la antena a la impedancia característica de la línea de transmisión La impedancia de entrada de la antena depende de su diseño, longitud y entorno, mientras que la impedancia característica de la línea de transmisión es una propiedad fija determinada por su construcción
FUNCIONAMIENTO DE SINTONIZADOR CON UN SOLO STUB
Un stub es un segmento corto de línea de transmisión generalmente de longitud variable que se conecta en paralelo a la antena El sintonizador con un solo stub utiliza este stub para ajustar la impedancia de la antena La longitud del stub se ajusta hasta que la impedancia de la antena coincida con la impedancia característica de la línea de transmisión
¿SABÍAS QUÉ?
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Práctica 4
Medidas de Ganancia y Patrón de radiación de antenas de bocina
FUNDAMENTOS TEÓRICOS RELATIVOS A LAS ANTENAS
PATRÓN DE RADIACIÓN
El patrón de radiación de una antena describe la distribución espacial de la potencia radiada por la antena Se representa gráficamente en forma de diagramas polares o tridimensionales, donde el eje radial indica la intensidad de la radiación en una dirección específica y el ángulo θ representa la dirección desde la antena
ANCHO DEL HAZ DE MEDIA POTENCIA
LÓBULOS PRINCIPALES Y SECUNDARIOS
El patrón de radiación de una antena generalmente presenta uno o más lóbulos principales, que son las direcciones en las que la antena irradia la mayor cantidad de potencia Además pueden existir lóbulos secundarios que son direcciones en las que la antena irradia menor potencia El diseño de la antena se enfoca en maximizar la potencia radiada en los lóbulos principales y minimizar la potencia en los lóbulos secundarios
El ancho del haz de media potencia (3dB) de una antena se define como el ángulo angular dentro del cual la potencia radiada es igual o mayor a la mitad de la potencia máxima en el lóbulo principal En otras palabras es el rango angular en el que la antena concentra la mayor parte de su energía radiada
ANTENAS DE BOCINA
Las antenas de bocina son un tipo de antena direccional comúnmente utilizadas en aplicaciones de microondas y radiofrecuencia Su patrón de radiación se caracteriza por un lóbulo principal estrecho y enfocado lo que las hace ideales para transmitir o recibir señales en una dirección específica La ganancia de una antena de bocina puede ser muy alta, dependiendo de su diseño y tamaño
POTENCIA RECIBIDA
La potencia recibida (Pr) por una antena es la potencia que la antena capta de una onda electromagnética incidente Se expresa en vatios (W) y depende de la densidad de potencia de la onda incidente el área efectiva de la antena y la ganancia de la antena en la dirección de la onda incidente
PATRÓN DE RADIACIÓN Y GANANCIA DE LAS ANTENAS DE BOCINA
El patrón de radiación de una antena de bocina depende de la forma y dimensiones de la bocina En general presentan un lóbulo principal estrecho y enfocado en la dirección del eje de la bocina, y lóbulos secundarios de menor intensidad en otras direcciones La ganancia de una antena de bocina puede ser muy alta, alcanzando valores de hasta 30 dB o más Esto se debe a su capacidad para concentrar la potencia radiada en un lóbulo principal estrecho
QUÉ?
¿SABÍAS
MEDIDAS DE GANANCIA Y PATRÓN DE RADIACIÓN DE ANTENAS PARABÓLICAS.
SCI BUZZ >
ANTENAS PARABÓLICAS
Las antenas parabólicas son un tipo de antena direccional comúnmente utilizadas en aplicaciones de telecomunicaciones, radioastronomía y radar Su forma parabólica refleja las ondas electromagnéticas hacia un punto focal, donde se encuentra un alimentador que convierte las ondas en una señal eléctrica
INDUSTRY >
GANANCIADELASANTENAS PARABÓLICAS
La ganancia de una antena parabólica depende de varios factores incluyendo el diámetro del plato la precisión de la superficie parabólica y la eficiencia del alimentador Las antenas parabólicas pueden alcanzar valores de ganancia muy altos, de hasta 40 dB o más, lo que las convierte en ideales para aplicaciones donde se requiere una alta directividad y recepción de señales débiles
PATRÓNDE RADIACIÓNDE
LASANTENAS
PARABÓLICAS
El patrón de radiación de una antena parabólica presenta un lóbulo principal estrecho y enfocado en la dirección del eje del plato Los lóbulos secundarios son generalmente de menor intensidad y se encuentran en otras direcciones
DETAIL >
MÉTODOSDEMEDICIÓNDELAGANANCIA
DELASANTENAS
Método de comparación con antena de referencia: Se compara la potencia recibida por la antena a medir con la potencia recibida por una antena de referencia de ganancia conocida
Método de cámara anecoica: La antena se coloca en una cámara anecoica, una sala aislada de ondas electromagnéticas externas, y se mide la potencia radiada en diferentes direcciones
Método de ganancia relativa: Se compara la potencia radiada por la antena en una dirección específica con la potencia radiada en otra dirección de referencia
La elección del método de medición adecuado depende de la frecuencia de operación de la antena la precisión deseada y los recursos disponibles
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P R Á C T I C A 5
LAS ANTENAS SON DISPOSITIVOS FUNDAMENTALES EN LAS COMUNICACIONES INALÁMBRICAS, PERMITIENDO LA TRANSMISIÓN Y RECEPCIÓN DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS.
Antenas y Propagación SAIA A UFT