Antena Yagui Para Tv 04 Ing Imeca Pit e

PROYECTO FINAL ANTENA DE TELEVISION

UNIVERSIDAD DEL VALLE DE MEXICO CAMPUS TLALPAN

ESCUELA DE INGENIERIA PROYECTO: ANTENA YAGUI PARA TELEVISION

ALUMNOS: ORTEGA ROMERO ANA LOZOYA ARZATE FERNANDO CASTRO NOEMI PABLO

PROFESOR: GREGORIO SANCHEZ

MAYO DEL 2010

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INDICE INTRODUCCION _______________________________________________________________________ 3 

OBJETIVO DEL PROTOTIPO

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OBJETIVO ESPEIFICO DEL PROTOTIPO

JUSTIFICACION DEL PROYECTO_________________________________________________________ 6 MARCO TEORICO______________________________________________________________________ 7 DESARROLLO DEL PROYECTO__________________________________________________________ 8 DISEÑO DEL PROYECTO________________________________________________________________ 9 PASOS DEL PROYECTO________________________________________________________________ 10 IMÁGENES___________________________________________________________________________ 11 GLOSARIO___________________________________________________________________________ 13 CONCLUSIONES______________________________________________________________________ 14 BIBLIOGARIA_________________________________________________________________________ 15

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OBJETIVO DEL PROYECTO: Diseñar una antena para sintetizar los canales de T.V abierto y locales de la cuidad la antena alcanza una frecuencia máxima de 250 MHz Dicha antena tomara en cuenta la altura en donde se encuentre ubicada.

OBJETIVO ESPECIFICO: Construir una antena de televisión económica de alta ganancia que abarque varias frecuencias y sea fácil en su uso e instalación al momento de utilizar la televisión.

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INTRODUCCION La definición formal de una antena es un dispositivo que sirve para transmitir y recibir ondas de radio. Convierte la onda guiada por la línea de transmisión (el cable o guía de onda) en ondas electromagnéticas que se pueden transmitir por el espacio libre. En realidad una antena es un trozo de material conductor al cual se le aplica una señal y esta es radiada por el espacio libre. Para recibir una imagen de televisión de calidad, por supuesto necesitamos de un buen televisor y una antena muy buena. Ella es la que se encarga de atrapar las ondas de imagen y sonido. Se usan varios tipos de antenas para recibir estas señales.

ACOPLADOR Divisores de potencia y acopladores direccionales son dispositivos pasivos usados en el campo de la radio tecnología. Estos dispositivos acoplan parte de la potencia transmitida a través de una línea de transmisión hacia otro puerto, a menudo usando dos líneas de transmisión dispuestas lo suficientemente cerca para que la energía que circula por una de las líneas se acople a la otra.

EJEMPLO: o o o o

Dipolo simple Multicanal Reflector Cónica “V”

ANTENAS YAGI Una antena es un dispositivo que sirve para transmitir y recibir ondas de radio. Convierte la onda guiada por la línea de transmisión (el cable o guía de onda) en ondas electromagnéticas que se pueden transmitir por el espacio libre. En realidad una antena es un trozo de material conductor al cual se le aplica una señal y esta es radiada por el espacio libre. Las antenas deben de dotar a la onda radiada con un aspecto de dirección. Es decir, deben acentuar un solo aspecto de dirección y anular o mermar los demás. Esto es necesario ya que solo nos interesa radiar hacia una dirección determinada. Esto se puede explicar con un ejemplo, hablando de las antenas que llevan los satélites. Estas acentúan mucho la dirección hacia la tierra y anulan la de sentido contrario, puesto que lo que se quiere es comunicarse con la tierra y no mandar señales hacia el espacio. Las antenas también deben dotar a la onda radiada de una polarización. La polarización de una onda es la figura geométrica descrita, al transcurrir el tiempo, por el extremo del vector del campo eléctrico en un punto fijo del espacio en el plano perpendicular a la dirección de propagación

Diseño de la antena A diferencia de la antena dipolo, es sumamente difícil modelizar con ecuaciones matemáticas una antena Yagi. Por lo tanto, existen distintos programas de simulación numérica de antenas que permiten simular distintos diseños que permitirán una primera aproximación.

ALIMENTACION DE LA ANTENA YAGI Para respetar la adecuación entre la impedancia de la antena y la impedancia de la línea de transmisión se utilizan distintos tipo de alimentación. Alimentación asimétrica por cable coaxial: adaptación gamma Alimentación simétrica por cable bifilar: adaptación delta • •

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DIPOLO: Es el elemento principal de la antena, pues es el encargado de captar la energía (ondas electromagnéticas). Esto lo puede hacer por la parte posterior o la anterior. REFLECTOR: La función de este elemento es impedir que el dipolo capte energía por la parte posterior (con esto se evita la imagen fantasma). De tal manera que el dipolo recibe señales en una dirección. DIRECTOR: Este elemento aumenta la direccionalidad de la antena, además de la ganancia. Aumenta la captación hacia adelante de la antena. Pueden agregarse más elementos directores, lo que haría más direccional a la antena, pero el máximo de elementos aconsejables para una antena son diez. Una antena debe cumplir con varios requisitos Por ejemplo: Longitud de los elementos, distancia e impedancia entre estos. Como el tamaño de los elementos y su separación están relacionados con la frecuencia, cada canal tendrá una antena de tamaño diferente.

Antenas Yagi de elementos Por razones mecánicas convienen elementos gruesos, mientras que por razones eléctricas convienen elementos lo más finos que sea posible.

Antenas Yagi de elementos acortados Sobre todo en las bandas HF (3-30 MHz), los elementos tienen longitudes del orden de las decenas de metros. Eso hace que una antena Yagi sea poco práctica, sea por razones mecánicas, o por razones de espacio. •

Una antena Yagi para la banda de 80m tiene un ancho mayor que la envergadura de un Airbus A320

Es posible construir antenas Yagi más cortas, reemplazando un segmento de cada elemento (por ejemplo, el tercio central de cada mitad de elemento) por un solenoide o bobina. Eso hace que la antena sea más corta, y por lo tanto mecánicamente viable, a costa de otras virtudes: ancho de banda, ganancia, y otras características. El resultado final es un compromiso.

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JUSTIFICACION DEL PROYECTO PREGUNTAS MAS FRECUENTES DEL PROYECTO 1.- ¿Cuál es la frecuencia más grande con la que trabaja la antena Yagi y cuál es la más baja? En si no hay un parámetro de frecuencia fijo para estas antenas, todo depende de la medida de esta ya que se han creado antenas que recorren distancias desde 10 m hasta los 600 000 Km , dando a entender que se pueden utilizar frecuencias muy altas al igual que muy bajas.

2.- ¿Cuántos tipos de antena Yagi para televisión existen?   

Antena de TV Universal (canales 2 al 13) Antena de Alta Ganancia (señales extremadamente débiles): Un paso de la antena parabólica Antena Universal para recepción en UHF (canales 14 al 83)

3.- ¿Cuando la señal de TV es débil o no existe, una buena antena casera exterior algo de tiempo y paciencia puede ofrece una solución? - Para la fabricación de esas antenas sólo deberán considerarse las medidas de longitud para cada modelo. - A cada canal de televisión de televisión le corresponde una frecuencia y a cada frecuencia le corresponde una longitud determinada. - Dichas medidas de longitud no son en absoluto críticas, por ende no se necesita gran precisión en el cálculo

4.-¿Por qué tener un cable coaxial de alta calidad en nuestra antena de TV? Algo que si es importante es elegir un cable coaxial de muy buena calidad y procurar que halla la menor cantidad de cable de la televisión a la antena ya que por cada metro de cable excesivo se pierde ganancia de señal.

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MARCO TEORICO Era una antena direccional hecha de segmentos paralelos apoyados en un boom, y puestos horizontalmente sobre la tierra. Fue diseñada para su utilización en ondas cortas y ultra cortas como así también para HF y frecuencias superiores. Fue algunos años más tarde, en 1940, que el Dr Yagi y el Dr. Uda patentaron su su invención en la oficina de patentes de Japón . La antena Yagi como será llamada desde entonces estaba delante de su tiempo y ningún japonés entendía su utilidad. En Europa y Norteamérica por el contrario esta antena revolucionaria fue comercializada inmediatamente como antena de recepción, principalmente para los receptores de la TV. Se dice que los nipones entendieron el verdadero valor de la antena inventada por el Dr. Yagi durante la II guerra mundial cuando descubrieron que la invención fue utilizada como antena de radar por las fuerzas aliadas. Los Ham experimentaron este nuevo diseño también, y pronto "la misma" fue producida en grandes cantidades, usando un boom hecho del hierro o de madera. Aunque era demasiado grande cuando se deseaba trabajar en algunas bandas de HF, muchos aficionados adoptaron la antena Yagi porque era no solamente fácil diseñar, sino que además ofrecía una mejor recepción y direccionalidad, comparada a los dipolos y a las antenas verticales. Son antenas directivas de elementos múltiple y alta ganancia. Al añadir al dipolo, por ser bidireccional, más elementos para hacerlo direccional, llamados parásitos, porque en sí mismo no son captadores, llamamos al conjunto antenas 'Yagi'. Los elementos directores colocados delante, refuerzan la señal en dirección del emisor. Pueden ser varios. Son siempre más cortos que el dipolo, de longitud decreciente conforme se aleja de él. El elemento reflector colocado detrás, bloquea la captación de señales en la dirección opuesta al emisor. El reflector hace unidireccional el dipolo. El reflector es algo más largo que el dipolo. Las antenas Yagi tienen más ganancia porque cada elemento adicional hace ganar algo en la captación de la señal. El dipolo parásito (es igual que un dipolo aunque no está dividido por el centro), recibe cierta energía y la vuelve a radiar en mayor o menor parte, y la recibe el dipolo. Para que las dos radiaciones, la del elemento parásito y la de la emisora, estén en fase, el parásito y el dipolo receptor deben estar a una distancia de 1/4 longitud de onda. Antenas directivas en UHF.- La característica de estas ondas, ondas decimétricas, es parecida a un rayo luminoso o a la luz. Si se coloca un obstáculo, éste dificulta la propagación del rayo luminoso. Por eso, las antenas han de colocarse lo más altas posibles, para 'ver' la antena emisora. Como la onda es pequeña, así debe ser el dipolo, que entonces tiene poca superficie de captación de energía y obliga a aumentar el número de elementos directores para aumentar la ganancia. El cable deberá tener pocas pérdidas y lo más corto posible. VHF ----------------- de 3 A 6 elementos. UHF ----------------- de 6 a 20 elementos, incluso 27.

Consideraciones generales La antena Yagi que proponemos utiliza como elemento irradiante (Drv), el llamado "DIPOLO PLEGADO O FOLDED DIPOLE ", cuya impedancia nominal es de 300 Ohms. Este dipolo, al estar instalado con elementos parásitos en su entorno, verá su impedancia reducida a 200 Ohms, aproximadamente, es decir que nuestra antena Yagi tendrá una impedancia 4 veces mayor a la impedancia del cable coaxial (50 Ohms), que normalmente utilizamos para alimentar nuestras antenas. Si bien al conectarla a éste cable la antena funcionará, parte de la malla del cable coaxial pasará a formar parte de la rama del elemento irradiante al que está conectada, produciendo una variación en la longitud de la antena y haciendo que la frecuencia de resonancia sea distinta a la deseada, como consecuencia que estamos conectando un elemento balanceado (antena dipolo) a otro desbalanceado (cable coaxial).

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DESARROLLO TEORICO FRECUENCIAS DE LOS CANALES DE TELEVISION Los canales están divididos en 2 grupos: CANALES BAJOS Y ALTOS, dependiendo si son de baja o alta frecuencia, a continuación te describo las frecuencias:

CANALES BAJOS Canal 2 frecuencia: 54 - 60 MHz Canal 3 frecuencia: 60 - 66 MHz Canal 4 frecuencia: 66 - 72 MHz Canal 6 frecuencia: 78 - 84 MHz

CANALES ALTOS Canal 8 frecuencia: 174 - 180 MHz Canal 9 frecuencia: 180 - 186 MHz Canal 10 frecuencia: 186 - 192 MHz Canal 11 frecuencia: 192 - 198 MHz Canal 12 frecuencia: 198 - 204 MHz Canal 13 frecuencia: 204 - 210 MHz Canal 14 frecuencia: 210 - 216 MHz Si vemos la lista de canales, notamos que el ancho de banda de cada canal es de 6 MHz, con una onda portadora común para el sonido, la imagen y los pulsos de sincronismo. Si vamos a construir una antena, debemos de tener en cuenta que la frecuencia escogida para las fórmulas es la frecuencia promedio.

Ejemplo: canal 3, Frecuencia promedio: = 63 MHz (60 + 66 = 126 dividido 2 = 63). FORMULA PARA CALCULAR UNA ANTENA: REFLECTOR = 150 dividido entre la frecuencia en MHz = metros. DIPOLO = 142.5 dividido entre la frecuencia en MHz = metros. PRIMER DIRECTOR = 135 dividido entre la frecuencia en MHz = Metros F = frecuencia promedio en MHz Metros = Longitud de los elementos. Para calcular el segundo director se toma la longitud del primero y se le resta la longitud del primero y se le resta otro 3% a su medida. Para calcular el tercer director se toma la longitud del segundo y se le resta otro 3% a su medida

Formulas para calcular la antena Yagi. f = V * longitud de onda

-> Reactancia Inductiva -> Reactancia Capacitiva -> Pulsación G = 10 log n -> Ganancia

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VAMOS A CALCULAR PARA ANTENA PARA EL CANAL 3: La frecuencia central del canal es de 63 MHz Para saber la longitud de los elementos, haremos los siguientes cálculos: REFLECTOR = 150 dividido 63 = 2.38 metros, DIPOLO = 142.5 dividido 63 = 2.26 metros. PRIMER DIRECTOR = 135 dividido 63 = 2.14 metros. SEGUNDO DIRECTOR = 131 dividido 63 = 2.08 metros. TERCER DIRECTOR = 128 dividido 63 = 2.03 metros. Si necesitáramos más directores, se harán de la misma medida que el tercero(los directores hacen más sensible a la antena). Analizando los resultados vemos que el dipolo es 5% más pequeño que el reflector, el primer director, 5% menor que el dipolo, que el segundo director 3% menor que el primero y el tercero, 3% menor que el segundo director. Aquí ya sabemos cuáles son las medidas de los elementos de nuestra antena. Sin embargo, otra de las condiciones para que una antena sea efectiva, es la separación entre estos. Esta distancia la podemos averiguar por medio de las fórmulas siguientes (tomamos como base el largo del reflector):

ECUACIONES DISTANCIA 1 = 238 dividido entre 2.7 = 88 centímetros DISTANCIA 2 = 238 dividido entre 4.3 = 55 centímetros DISTANCIA 3 = 238 dividido entre 4.3 = 55 centímetros DISTANCIA 4 = 238 dividido entre 3.9 = 61 centímetros También debemos de tomar en cuenta la impedancia, la cual deberá ser de 300 ohmios, por supuesto que ésta varía, según el número de elementos de la antena, por ejemplo: Un dipolo plegado simple tiene una impedancia de 300 ohmios, cuando le agregamos un reflector y un director, la impedancia baja a 250 ohmios aproximadamente, lo cual se considera correcta para acoplarse a un televisor. Cuando construimos la antena con 5 elementos, la impedancia baja a 140 ohmios, para evitar pérdidas por falta de acoplamiento se acostumbra colocar un elemento extra que hace subir nuevamente la impedancia a 300 ohmios. También se puede aumentar la impedancia aumentando el diámetro de la parte superior del dipolo, el doble del diámetro.

DISEÑO DEL PROYECTO

MATERIAL DEL PROYECTO    

Un tubo que se ocupe como base para sostener los dipolos Cable Coaxial (5 metros) Varillas de Aluminio Herramienta

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PASOS PARA CONSTRUIR EL PROYECTO Primero empezar por seleccionar el tubo de la antena, este puede un tubo de cualquier material, lo único importante es que sea lo suficientemente estable para que no se mueva la antena, también se puede adquirir uno especial en cualquier ferretería su precio varía dependiendo de la altura. Es recomendable conseguir uno lo más alto posible ya que la altura nos da ganancia de señal.

Colocar un soporte donde irán los elementos de la antena, este soporte no debe de tocar el tubo de la antena por lo cual se pondra un aislante como por ejemplo dielectrico de plástico o cinta de aislar.

Para aprender a construir una antena aérea es necesario conocer dos cosas que son: Frecuencia y Dipolos. La antena mas básica que se conoce es el dipolo y un ejemplo de dipolo es la muy clásica antena de conejo

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IMÁGENES

FIG. 1.- ANTENA YAGI DE TELEVISION

FIG 2.- SEÑAL DE TELEVISION RECIBIDA POR LA ANTENA FIG 3.- CONTENIDO DE LA ANTENA OBSERVACION: VEMOS LA ANTENA DE TELEVISION ARRIBA DE LA TELEVISION, CONECTADA, ESTAMOS PROBANDO QUE CANALES DE TELEVISION ALCANZA, EN NUESTRA OTRA FOTO VEMOS LO QUE ESTA OCUPANDO LA ANTENA PARA PODER RECIBIR LA FRECUENCIA DE CADA CANAL DE TV.

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FIG 4.- SEÑAL DE TV SIN CONEXIÓN DE LA ANTENA OBSERVACION: VEMOS LA ANTENA APUNTO DE CONECTARLA A LA TELEVISION, PARA PODER VER NUESTRA SEÑAL QUE ESTAMOS TRANSMITIENDO DEBEMOS DE DIRECCIONAR LA ANTENA HASTA ALCANZAR LA FRECUENCIA QUE QUERAMOS RECIBIR.

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GLOSARIO: Frecuencia modulada (FM): Modulación de frecuencia es una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia esta con la amplitud modulada o modulación de amplitud (AM), en donde la amplitud de la onda es variada mientras que su frecuencia se mantiene constante. En aplicaciones analógicas, la frecuencia instantánea de la señal modulada es proporcional al valor instantáneo de la señal moduladora. Datos digitales pueden ser enviados por el desplazamiento de la onda de frecuencia entre un conjunto de valores discretos, una modulación conocida como FSK . Modulación: información sobre una onda portadora, típicamente una onda sinusoidal. Estas técnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de comunicación lo que posibilita transmitir más información en forma simultánea, protegiéndola de posibles interferencias y ruidos. Interferencia: Es cualquier proceso que altera, modifica o destruye una señal durante su trayecto en el canal existente entre el emisor y el receptor. La palabra destrucción, en este caso, debe entenderse en el sentido de que las ondas cambian de forma al unirse con otras; esto es, después de la interferencia normalmente vuelven a ser las mismas ondas con la misma frecuencia. VHF: partir de los 50 MHz encontramos frecuencias asignadas, según los países, a la televisión comercial; son los canales llamados "bajos" del 2 al 13. También hay canales de televisión en UHF. Entre los 88 y los 108 MHz encontramos frecuencias asignadas a las radios comerciales en Frecuencia Modulada o FM. Se la llama "FM de banda ancha" porque para que el sonido tenga buena calidad, es preciso aumentar el ancho de banda. Reactancia inductiva: la reactancia inductiva es lo que se opone a la circulación de una corriente variable y justamente aparece por la circulación de esta corriente variable, ya sea alterna o continua pulsante, es de esperar que sus efectos sean más acentuados cuanto mayor sea la concentración de magnetismo en el inductor Reactancia: Se denomina Reactancia a la oposición ofrecida al paso de la corriente alterna por inductores (bobinas) o capacitores (condensadores) y se mide en Ohms. 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. Dipolo: Un dipolo es una antena con alimentación central empleada para transmitir o recibir ondas de radiofrecuencia. U.H.F: Uno de los servicios UHF más conocidos por el público son los canales de televisión tanto locales como nacionales. Según los países, algunos canales ocupan las frecuencias entre algo menos de 470 MHz y unos 862 MHz Actualmente se usa la banda UHF para emitir la TDT.

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CONCLUSION: La teoría debe ser fundamental para la comprensión a fondo de la asignatura al momento de realizar la antena. El analizador de espectros puede resultar en una herramienta de trabajo muy poderosa cuando se está haciendo diseño e implementación de antenas, redes inalámbricas, y otro tipo de aplicaciones en las que se trabaje en frecuencias correspondientes a la banda de radiofrecuencia. Determinar correctamente el ancho de banda de trabajo de una antena es muy necesario en el momento de utilizarla para cualquier tipo de aplicación, debido a que es necesario conocer las limitaciones del elemento usado. El cálculo y posteriormente la obtención del patrón de radiación de una antena es muy importante para poder realizar montajes o redes con la misma, ya que el patrón de radiación indica, la dirección o direcciones en las cuales, la antena debe ser orientada para poder obtener la máxima señal posible de ella

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BIBLIOGRAFIA -Electrical Engineers' Handbook, Pender & McIlwain. -Enciclopedia de la Electronica, Ingeniería y Tecnica, C. Belove. -Propagación y Antenas Salmeron -Sistemas de Comunicaciones Electrónicas Wayne Tomasi -RCUA Antenas

Webs De Interés Eiffel Antenas http://www.geocities.com/CapeCanaveral/Hall/3334/enlants.htm http://www.laantena.com http://www.geocities.com/wireless4data/ http://www.sonicolor.com/catalogo/antenas/antenas.html http://www.geocities.com/eaqrpclub_es/es/bibli_es/antenas.html http://www.ieee.org http://www.nasa.gov http://www.conatel.gov.ve

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