INFORME DE LABORATORIO 2

RONALD A. MEDINA 20111273017

OSCAR MARIO MURCIA R 20111273019

Docente ING. EDGAR J. MANTILLA

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS FACULTAD TECNOLOGICA

INGENIERIA EN TELECOMUNICACIONES ANTENAS Y PROPAGACION.

2011-2

OBJETIVOS

Analizar comparativamente los diferentes tipos de antenas con la una antena yagi direccional desde su patrón de radiación, respecto a su posición horizontal

MARCO TEORICO

ANTENA

Una antena es un dispositivo diseñado con el objetivo de emitir o recibir ondas electromagnéticas hacia el espacio libre. Una antena transmisora transforma voltajes en ondas electromagnéticas, y una receptora realiza la función inversa.

Dipolo De Media Onda

Dipolo de media onda que podría emplearse para construir un receptor de onda corta. Rigurosamente, hay que alimentar el dipolo con una alimentación simétrica, para lo cual hay que intercalar un balun o simetrizador entre el dipolo y el cable coaxial

Un dipolo es una antena con alimentación central empleada para transmitir o recibir ondas de radiofrecuencia. Estas antenas son las más simples desde el punto de vista teórico.

Antena Yagi

La antena Yagi es una antena direccional inventada por el Dr. Hidetsugu Yagi de la Universidad Imperial de Tohoku y su ayudante, el Dr. Shintaro Uda (de ahí al nombre Yagi-Uda). Una antena de este tipo se utiliza principalmente para recibir señales de televisión, tanto en VHF como en UHF. Su peculiaridad es que por cada elemento que se le añade aumenta su ganancia de forma que cuantos más elementos más ganancia se tiene en el dipolo. Asimismo con cada elemento parásito que se le agrega (por delante) más acusada es la direccionalidad de la antena y más cerrado es el ángulo de recepción. Lo mismo se podría decir si se usa este tipo de antena Yagi para transmitir: cuantos más elementos más ganancia de transmisión y más directividad se obtiene, con lo que con una determinada potencia de emisión y una

antena de alta ganancia se pueden obtener un haz radioeléctrico concentrado hacia una determinada dirección y más larga será la distancia, lineal, a la que se puede enviar las señales.

Reflectores Gregoriano

En aplicaciones espaciales donde se requiere una gran directividad de la antena, una elevada potencia en el transmisor y un receptor de bajo ruido, utilizar una gran antena reflectora implica grandes distancias del transmisor al foco (y la imposibilidad de colocar equipos en él) por lo que la solución es emplear un segundo reflector o subreflector. El caso de la configuración Gregoriana se trata de un elipsoide cóncavo.

Log Periódica

Una antena de tipo logarítmica periódica es una antena cuyos parámetros de impedancia o de radiación son una función periódica del logaritmo de la frecuencia de operación. Con una construcción similar a la de la antena Yagui, solo que las diferencias de longitudes entre los elementos y sus separaciones siguen una variación logarítmica en vez de lineal. La ventaja de la antena logarítmica sobre la Yagui es que aquélla no tiene un elemento excitado, sino que recibe alimentación en todos sus elementos. Con esto se consigue un ancho de banda mayor y una impedancia pareja dentro de todas las frecuencias de trabajo de esta antena.

Cable coaxial

El cable coaxial fue creado en la década de los 30, y es un cable utilizado para transportar señales eléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado vivo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, llamado malla o blindaje, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes. Entre ambos se encuentra una capa aislante llamada dieléctrico, de cuyas características dependerá principalmente la calidad del cable. Todo el conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante.

Montaje

Como observamos en la grafica anterior se utilizo un generador que generaba 50W conectado a una antena yagi de 6 elementos que se encontraba separada 2 m de la otra antena la cual estaba conectado a un VNA (Analizador vectorial de Redes). Esta segunda antena se giraría en ángulos de 10°. Mediciones Antena Lambda medios

Angulo Angulo

radianes Dbm potencia (wat) normalizando

potencia

0 0 -16,07 2,47172E-05 0,00368129

10 0,174532925 -16 2,51189E-05 0,003741106

20 0,34906585 -2,86 0,000517607 0,077090347

30 0,523598776 -0,12 0,000972747 0,144877185

40 0,698131701 1,43 0,001389953 0,207014135

50 0,872664626 4,5 0,002818383 0,419758984

60 1,047197551 5,84 0,003837072 0,571478637

70 1,221730476 7,2 0,005248075 0,781627805

80 1,396263402 7,57 0,005714786 0,851138038

90 1,570796327 7,98 0,006280584 0,935405674

100 1,745329252 7,98 0,006280584 0,935405674

110 1,919862177 7,45 0,005559043 0,827942164

120 2,094395102 6,16 0,004130475 0,615176873

130 2,268928028 4,68 0,00293765 0,437522105

140 2,443460953 3,19 0,002084491 0,310455959

150 2,617993878 -0,08 0,000981748 0,146217717

160 2,792526803 -2,58 0,000552077 0,082224265

170 2,967059728 -8,88 0,00012942 0,019275249

180 3,141592654 -7,94 0,000160694 0,023933158

190 3,316125579 -1,96 0,000636796 0,094841846

200 3,490658504 1,19 0,001315225 0,195884467

210 3,665191429 3,86 0,002432204 0,362242998

220 3,839724354 5,46 0,003515604 0,523600437

230 4,01425728 6,41 0,004375221 0,651628394

240 4,188790205 7,56 0,005701643 0,849180475

250 4,36332313 8,08 0,006426877 0,957194071

260 4,537856055 8,27 0,006714289 1

270 4,71238898 8,23 0,006652732 0,990831945

280 4,886921906 7,61 0,005767665 0,859013522

290 5,061454831 6,07 0,004045759 0,602559586

300 5,235987756 5,29 0,003380648 0,503500609

310 5,410520681 3,54 0,002259436 0,336511569

320 5,585053606 1,03 0,001267652 0,188799135

330 5,759586532 -1,86 0,000651628 0,097050997

340 5,934119457 -6,12 0,000244343 0,036391504

350 6,108652382 -12,01 6,29506E-05 0,00937562

360 6,283185307 -12,62 5,47016E-05 0,008147043

puntos de media potencia (grados)

1 55 219

2 125 300

BW 70 81

0

0.2

0.4

0.6

0.8

10

1020

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150160

170180

190200

210

220

230

240

250

260

270

280

290

300

310

320

330340

350

RADIACION DE POTENCIA

Antena de 5/8 de lambda (59cm)

Angulo Angulo radianes Dbm potencia (wat) normalizando potencia

0 0 -2,38 0,000578096 0,062661386

10 0,174532925 -5,27 0,000297167 0,032210688

20 0,34906585 -9,1 0,000123027 0,013335214

30 0,523598776 -8,03 0,000157398 0,017060824

40 0,698131701 -2,97 0,000504661 0,054701596

50 0,872664626 0,46 0,001111732 0,120503594

60 1,047197551 3,5 0,002238721 0,24266101

70 1,221730476 5 0,003162278 0,342767787

80 1,396263402 6,47 0,004436086 0,480839348

90 1,570796327 6,5 0,004466836 0,484172368

100 1,745329252 6,03 0,004008667 0,434510224

110 1,919862177 5,04 0,003191538 0,345939378

120 2,094395102 3,66 0,002322737 0,251767693

130 2,268928028 2,04 0,001599558 0,1733804

140 2,443460953 -0,75 0,000841395 0,091201084

150 2,617993878 -3,59 0,000437522 0,047424199

160 2,792526803 -4,61 0,000345939 0,0374973

170 2,967059728 -8,62 0,000137404 0,014893611

180 3,141592654 -9,26 0,000118577 0,012852867

190 3,316125579 -3,87 0,000410204 0,044463127

200 3,490658504 -0,74 0,000843335 0,091411324

210 3,665191429 4,24 0,002654606 0,287739841

220 3,839724354 5,92 0,003908409 0,423642966

230 4,01425728 6,23 0,00419759 0,45498806

240 4,188790205 7,52 0,00564937 0,612350392

250 4,36332313 8,56 0,007177943 0,778036551

260 4,537856055 8,56 0,007177943 0,778036551

270 4,71238898 9,03 0,007998343 0,866961876

280 4,886921906 9,65 0,009225714 1

290 5,061454831 7,63 0,005794287 0,628058359

300 5,235987756 7,17 0,005211947 0,564936975

310 5,410520681 6,9 0,004897788 0,530884444

320 5,585053606 5,38 0,003451437 0,374110588

330 5,759586532 3,72 0,002355049 0,25527013

340 5,934119457 3,01 0,001999862 0,21677041

350 6,108652382 -0,44 0,000903649 0,097948999

360 6,283185307 -0,97 0,000799834 0,086696188

puntos de media potencia (Grados)

1 234

2 312

BW 78

0

0.2

0.4

0.6

0.8

10

10 2030

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140150

160170180190200

210220

230

240

250

260

270

280

290

300

310

320

330340

350 360

POTENCIA RADIADA

Antena de 3/2 de Lambda

Angulo Angulo radianes Dbm potencia (wat) normalizando potencia

0 0 -40,78 8,35603E-08 2,060629913

10 0,174532925 -40,38 9,1622E-08 2,25943577

20 0,34906585 -31,2 7,58578E-07 18,7068214

30 0,523598776 -26,97 2,00909E-06 49,54501908

40 0,698131701 -24,66 3,41979E-06 84,33347578

50 0,872664626 -24,64 3,43558E-06 84,72274141

60 1,047197551 -26,56 2,208E-06 54,45026528

70 1,221730476 -31,42 7,21107E-07 17,7827941

80 1,396263402 -41,74 6,69885E-08 1,651961798

90 1,570796327 -40,2 9,54993E-08 2,355049284

100 1,745329252 -38,68 1,35519E-07 3,3419504

110 1,919862177 -31,04 7,87046E-07 19,40885878

120 2,094395102 -26,36 2,31206E-06 57,01642723

130 2,268928028 -24,8 3,31131E-06 81,65823714

140 2,443460953 -25,37 2,90402E-06 71,61434102

150 2,617993878 -27,26 1,87932E-06 46,34469197

160 2,792526803 -31,74 6,69885E-07 16,51961798

170 2,967059728 -40,01 9,977E-08 2,460367604

180 3,141592654 -41,42 7,21107E-08 1,77827941

190 3,316125579 -33,18 4,80839E-07 11,85768748

200 3,490658504 -28,72 1,34276E-06 33,11311215

210 3,665191429 -26,29 2,34963E-06 57,94286964

220 3,839724354 -25,87 2,58821E-06 63,82634862

230 4,01425728 -26,7 2,13796E-06 52,72298614

240 4,188790205 -29,21 1,1995E-06 29,58012467

250 4,36332313 -34,19 3,81066E-07 9,397233106

260 4,537856055 -42,95 5,06991E-08 1,25025903

270 4,71238898 -43,92 4,05509E-08 1

280 4,886921906 -41,14 7,6913E-08 1,896705921

290 5,061454831 -31,79 6,62217E-07 16,33051948

300 5,235987756 -26,46 2,25944E-06 55,71857489

310 5,410520681 -24,44 3,59749E-06 88,7156012

320 5,585053606 -24,44 3,59749E-06 88,7156012

330 5,759586532 -26,05 2,48313E-06 61,23503917

340 5,934119457 -29,1 1,23027E-06 30,33891184

350 6,108652382 -34,28 3,7325E-07 9,204495718

360 6,283185307 -42,61 5,48277E-08 1,352072563

puntos de media potencia (grados)

1 30 118 206 298

2 62 146 232 333

BW 32 28 26 35

Bw prom 30,25 Grados

0

10

20

30

40

50

60

70

80

900

1020

3040

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150160

170180190200210

220

230

240

250

260

270

280

290

300

310

320

330340

350360

POTENCIA RADIADA

Antena Yagi

Angulo Angulo radianes Dbm potencia (wat) normalizando potencia

0 0 4,25 0,002660725 0,134586035

10 0,174532925 5,48 0,003531832 0,178648757

20 0,34906585 7,38 0,00547016 0,276694165

30 0,523598776 8,98 0,007906786 0,39994475

40 0,698131701 11,14 0,013001696 0,657657837

50 0,872664626 12,5 0,017782794 0,899497582

60 1,047197551 12,96 0,019769696 1

70 1,221730476 12,16 0,016443717 0,831763771

80 1,396263402 11,01 0,012618275 0,638263486

90 1,570796327 7,6 0,005754399 0,291071712

100 1,745329252 3,44 0,002208005 0,111686325

110 1,919862177 -3,25 0,000473151 0,023933158

120 2,094395102 -1,25 0,000749894 0,037931498

130 2,268928028 3,46 0,002218196 0,112201845

140 2,443460953 5,98 0,00396278 0,200447203

150 2,617993878 7,68 0,005861382 0,296483139

160 2,792526803 7,85 0,006095369 0,308318795

170 2,967059728 6,75 0,004731513 0,239331576

180 3,141592654 4,01 0,002517677 0,127350308

190 3,316125579 -1,17 0,000763836 0,038636698

200 3,490658504 -0,88 0,000816582 0,04130475

210 3,665191429 0,95 0,001244515 0,062950618

220 3,839724354 4,34 0,002716439 0,137404198

230 4,01425728 2,81 0,001909853 0,096605088

240 4,188790205 2,01 0,001588547 0,080352612

250 4,36332313 0,51 0,001124605 0,056885293

260 4,537856055 -1,4 0,000724436 0,036643757

270 4,71238898 -1,78 0,000663743 0,033573761

280 4,886921906 0,69 0,001172195 0,059292532

290 5,061454831 1,71 0,001482518 0,074989421

300 5,235987756 3,69 0,002338837 0,118304156

310 5,410520681 5,17 0,003288516 0,166341265

320 5,585053606 4,99 0,003155005 0,159587915

330 5,759586532 3,98 0,002500345 0,126473635

340 5,934119457 3,15 0,00206538 0,104472022

350 6,108652382 1,91 0,001552387 0,078523563

360 6,283185307 0,95 0,001244515 0,062950618

puntos de media potencia (Grados)

1 35

2 83

BW 48

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

010

2030

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150160

170180190200210

220

230

240

250

260

270

280

290

300

310

320

330

340350

360

POTENCIA RADIADA

Antena Gregoriana

Angulo Angulo radianes Dbm potencia (wat) normalizando potencia

0 0 -2,3 0,000588844 0,031988951

10 0,174532925 -1,4 0,000724436 0,039355008

20 0,34906585 -24,29 3,72392E-06 0,000202302

30 0,523598776 -8,66 0,000136144 0,007396053

40 0,698131701 -0,68 0,000855067 0,046451528

50 0,872664626 3,53 0,002254239 0,12246162

60 1,047197551 6,38 0,004345102 0,236047823

70 1,221730476 8,64 0,007311391 0,397191549

80 1,396263402 10,4 0,010964782 0,595662144

90 1,570796327 11,39 0,013772095 0,748169501

100 1,745329252 12,31 0,017021585 0,924698174

110 1,919862177 12,65 0,01840772 1

120 2,094395102 12,39 0,01733804 0,941889597

130 2,268928028 12,07 0,016106456 0,874983775

140 2,443460953 10,84 0,012133889 0,659173895

150 2,617993878 8,53 0,00712853 0,387257645

160 2,792526803 0,92 0,001235947 0,067142885

170 2,967059728 4,79 0,003013006 0,163681652

180 3,141592654 2,31 0,001702159 0,092469817

190 3,316125579 -2,24 0,000597035 0,032433962

200 3,490658504 -9,66 0,000108143 0,005874894

210 3,665191429 -17,42 1,81134E-05 0,000984011

220 3,839724354 -6,67 0,000215278 0,011694994

230 4,01425728 -1,03 0,00078886 0,042854852

240 4,188790205 2,86 0,001931968 0,104954243

250 4,36332313 5,01 0,003169567 0,172186857

260 4,537856055 6,32 0,004285485 0,232809126

270 4,71238898 8,21 0,006622165 0,359749335

280 4,886921906 8,71 0,007430191 0,403645393

290 5,061454831 8,61 0,00726106 0,394457302

300 5,235987756 8,36 0,006854882 0,372391706

310 5,410520681 8,21 0,006622165 0,359749335

320 5,585053606 6,93 0,004931738 0,267916832

330 5,759586532 5,82 0,003819443 0,207491352

340 5,934119457 3,87 0,002437811 0,132434154

350 6,108652382 1,74 0,001492794 0,081096106

360 6,283185307 -1,44 0,000717794 0,038994199

puntos de media potencia (Grados)

1 76

2 145

BW 69

0

0.2

0.4

0.6

0.8

10

10 2030

4050

60

70

80

90

100

110

120

130140

150160

170180190200210

220230

240

250

260

270

280

290

300

310

320330

340350360

POTENCIA RADIADA

Antena Log Periodica

Angulo Angulo radianes Dbm potencia (wat) normalizando potencia

0 0 -11,59 6,93426E-05 0,003111716

10 0,174532925 -3,78 0,000418794 0,018793168

20 0,34906585 -0,9 0,000812831 0,036475395

30 0,523598776 -1,4 0,000724436 0,03250873

40 0,698131701 -2,72 0,000534564 0,023988329

50 0,872664626 0,28 0,001066596 0,047863009

60 1,047197551 3,91 0,002460368 0,110407862

70 1,221730476 4,72 0,002964831 0,133045442

80 1,396263402 3,28 0,002128139 0,095499259

90 1,570796327 3,2 0,002089296 0,093756201

100 1,745329252 3,68 0,002333458 0,104712855

110 1,919862177 4,62 0,002897344 0,130016958

120 2,094395102 4,75 0,002985383 0,133967669

130 2,268928028 3,48 0,002228435 0,1

140 2,443460953 2,58 0,00181134 0,081283052

150 2,617993878 3,09 0,002037042 0,091411324

160 2,792526803 1,7 0,001479108 0,066374307

170 2,967059728 -4,7 0,000338844 0,015205475

180 3,141592654 -13,49 4,47713E-05 0,002009093

190 3,316125579 -4,38 0,000364754 0,016368165

200 3,490658504 -4,67 0,000341193 0,015310875

210 3,665191429 -10,61 8,6896E-05 0,00389942

220 3,839724354 -7,94 0,000160694 0,007211075

230 4,01425728 -3,58 0,000438531 0,019678863

240 4,188790205 -2,48 0,000564937 0,025351286

250 4,36332313 7,86 0,00610942 0,274157417

260 4,537856055 11,76 0,014996848 0,672976656

270 4,71238898 13,48 0,022284351 1

280 4,886921906 7,6 0,005754399 0,258226019

290 5,061454831 11,71 0,014825181 0,665273156

300 5,235987756 7,91 0,006180164 0,27733201

310 5,410520681 4,38 0,002741574 0,123026877

320 5,585053606 -3,32 0,000465586 0,020892961

330 5,759586532 -5,8 0,000263027 0,011803206

340 5,934119457 -0,66 0,000859014 0,038547836

350 6,108652382 2,94 0,001967886 0,08830799

360 6,283185307 -15,01 3,155E-05 0,001415794

puntos de media potencia (Grados)

1 258

2 273

Bw 15

Análisis de resultados En casi todas las antenas se obtuvieron patrones de radiación semejantes a los que teóricamente se determinaban, únicamente en la antena gregoriana se obtuvo un patrón como de un dipolo debido a que esta antena contaba con uno en la parte de atrás. Es decir que esta se comporta solamente como el dipolo.

00.10.20.30.40.50.60.70.80.9

10

1020

3040

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150160

170180190200210

220

230

240

250

260

270

280

290

300

310

320

330340

350360

POTENCIA RADIADA

En la mayoría de graficas de potencia se observa un desplazamiento en ángulos en comparación a la mayor potencia con respecto a lo teórico, esto se debe a que no se ubico correctamente el ángulo 0 pero que simplemente es un ángulo que se puede ajustar físicamente. De las antenas analizadas se ve como la Yagi es precisamente la de mayor directividad y que la log Periódica tiene un buen ancho de banda y además su lóbulo principal se encuentra en el vértice de su construcción tal como la teoría lo indica. Se analiza como las antenas de mayor a un lambda cambia su directividad dividiendo cada lóbulo en dos, lo que visualmente se ve como un trébol de 4 hojas, es decir que un dipolo funciona mucho mejor en valores cercanos a la media longitud de onda. Conclusiones

Las graficas del patrón de radiación, según las medidas hechas en el laboratorio dan resultados muy semejante a las gráficas de patrón de radiación teóricas que se hallaron en el simulador MMNAGAL.

Para que haya una buena comunicación es importante tener en cuenta cuatro cosas: la ganancia de la antena, potencia reflejada, potencia incidente y las condiciones climáticas.

Al momento de escoger una antena se debe tomar en cuenta la forma en que se quiere transmitir y/o recibir la información, ya que como se aprecia, cada una de las antenas analizadas tiene un comportamiento diferente, ya sea en directividad, ganancia, BW, patrón de radiación y impedancia de radiación, pero que es muy importante poder contar con esa variedad ya que las comunicaciones se realizan para múltiples utilidades.

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BIBLIOGRAFIA http://usuarios.multimania.es/arey2005/studies.html http://es.wikipedia.org/wiki/Antena http://es.wikipedia.org/wiki/Dipolo_%28antena%29 http://www.dei.uc.edu.py/tai2002/CVS/tiposant.htm#casse http://es.wikipedia.org/wiki/Antena#Log_Peri.C3.B3dica_2

http://es.wikipedia.org/wiki/Cable_coaxial#Aplicaciones_tecnol.C3.B3gicas