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TEORÍA DE RADIADORES ELECTROMAGNÉTICOS
PROFESORA: M. EN C. GUTIERREZ MORENO PILAR GUADALUPE.
CASTILLO PÉREZ SERGIO HERNÁNDEZ HERNÁNDEZ ISABEL MERA CORNEJO MA. GUADALUPE
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INTRODUCCIÓN TEÓRICA 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. 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. Generalidades
Convierte los datos en ondas EM (Electro Magneticas) Posiblemente: El dispositivo mas importante en la red Tipos: Omnidireccionales y Direccionales
Ganancias y perdidas
Se utiliza la unidad dB, definida como 10log(G) 0dB = No ganancia ni perdida +3dB Doble de ganancia +10dB = Diez veces mas ganancia Las antenas tipo mariposa son esencialmente un tipo de dipolo cruzado. La disposición típica consta de cuatro elementos de compensación en ángulo recto que se montan verticalmente alrededor de un mástil común. Los elementos "alas" en los lados opuestos están conectados eléctricamente entre sí a través del polo y trabajan como un par. Para generar un patrón omnidireccional, los dos pares de elementos se alimentan de modo que el primero es de 90° fuera de fase con la segunda. Esto crea principalmente polarización horizontal en el plano horizontal, con una componente vertical de aumenta, a medida que aumenta ángulo de elevación. Cada grupo de cuatro elementos en un solo nivel se refiere típicamente como una bahía. En las aplicaciones de difusión, bahías múltiples se apilan verticalmente con una separación de aproximadamente una longitud de onda para generar una matriz. Esto genera un patrón de radiación con mayor directividad vertical adecuada para la radiodifusión terrestre. La característica más notable de una antena tipo mariposa es su gran ancho de banda de aproximadamente 35% a una VSWR de 1,1:1. Esto hace que el diseño de la antena sea
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adecuada para las emisoras que deseen utilizar una sola antena a las señales de tránsito de televisión al mismo tiempo.
Características y especificaciones de la antena tipo mariposa La antena mariposa ilustrada en la figura 1 es el equipo con polarización horizontal VHF antena de TV. Se compone de varias bahías de configuraciones tipo torniquetes de banda ancha de dipolos planos. Los dipolos están formados por una rejilla de varillas y tienen una longitud y una anchura de media longitud de onda. Cada medio de un dipolo está soportado por una varilla distanciadora que está en cortocircuito con el mástil de soporte en la parte superior e inferior del dipolo. Enfrente de un divisor de potencia con de igual longitud de líneas de transmisión coaxiales de alimentación de la mitad de una línea coaxial conectado a tierra para el mástil y el conductor central conectado al centro del espaciador y la otra mitad de una línea coaxial que se extiende a lo largo de y conectado con el espaciador con el conductor central conectado al mástil en el centro del espaciador. Los dipolos son alimentados en cuadratura 90 ° activo que puede obtenerse por longitudes de línea diferentes para los dipolos de cuadratura o por un híbrido en cuadratura. En este último caso, los transmisores visuales y auditivos pueden diplexear en el sistema de la antena a través de el híbrido. El aislamiento entre los transmisores es aproximadamente la misma que la pérdida de retorno desde los dipolos, que es mayor que 26 dB. Cada mitad del dipolo tiene una impedancia de 75 ohmios, y anchos de banda de 20% con una pérdida de retorno mayor que se ha alcanzado de 26 dB. Los dipolos tienen valores nulos en las direcciones de nadir y el cenit, debido a su anchura o la altura cuando se ve desde el plano horizontal. Así, los compartimientos están separados por una longitud de onda para lograr la máxima ganancia. De dos a seisvbahías se utilizan normalmente para los canales 2 a 6 y hasta 18 bahías para los canales 7 a 13.
Antenas de polarización horizontal A pesar de que la FCC ahora permite la transmisión CP, muchas estaciones siguen emitiendo Polarización horizontal (HP). La mayoría de las estaciones estaban en el aire antes de 1977, cuando la instalación de las antenas de HP era todo lo PERMITIDO. Además, la polarización circular, al tiempo que mejoraba cobertura en muchas zonas, no es una panacea para todos los problemas relacionados con la propagación de difusión. Por lo tanto, muchas estaciones encuentran deseable seguir operando en HP. Como en el caso de antenas de CP, ambos tipos de montaje superior y lateral de montaje se utilizan.
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Antenas tipo mariposa Los radiadores están atornillados al mástil a aproximadamente ƛ/3 del punto de alimentación, proporcionando así soporte estructural y un medio de protección contra rayos. Esta disposición proporciona un SWR de menos de 1,1:1 a través de un ancho de banda de 35%, por lo que es conveniente para el servicio de televisión hasta un mínimo de 47 MHz. Hay muy poca radiación a lo largo del mástil. Sólo una bahía se requiere para obtener una ganancia equivalente a una sola ƛ/2 del dipolo. Para aumentar la directividad, varias bahías se apilan con una separación de aproximadamente entre ƛ centros. La ganancia de potencia es aproximadamente proporcional al número de bahías. La antena tiene una resistencia de entrada de alrededor de 72 Ω con ba ja reactancia bastante amplia sobre un ancho de banda. El ancho de banda es suficiente para canales diplexing 4 y 5 o cualquiera de los dos canales 7 a 13. La impedancia de punto de alimentación es fácilmente adaptado a 7/8-in (22,2 mm) de líneas coaxiales sin redes de adaptación.
Para proporcionar un patrón de azimut omnidireccional, pares ortogonales de los radiadores están alimentados en fase cuadratura. El patrón es generalmente circular y no se desvía de onmidireccional por más de +-1.5dB. La antena puede ser diseñada para proporcionar diferentes patrones de azimut de la normal onmidireccional. Esto se logra mediante la variación de la relación de la división de potencia y/o fase a los pares ortogonales o radiadores. Por lo general, dos líneas de transmisión se utilizan hasta la torre, aunque un avance de línea única puede ser utilizado Si la división de potencia entre las dos mitades de la antena y 90 ° escalonamiento se coloca en la parte superior. Si hay una sola línea de alimentación, se utiliza un diplexor. A menudo es factible para alimentar las bahías superior e inferior de forma independiente. Esto es particularmente conveniente cuando seis, ocho o doce bahías son utilizadas
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Fig. 1 Elementos de la antena tipo mariposa
Frecuencia manejada El modo de transmisión empleado en la Televisión, se determina por la combinación de transmisor y receptor en un satélite. Los satélites geoestacionarios, usados para entregar señales de televisión, tienen algunos "transponders", los cuales reciben una señal emitida
en
una frecuencia determinada desde una estación terrestre, o telepuerto, y la retransmiten hacia la tierra, a una estación de recepción (parabólica y decodificador) en otra frecuencia determinada
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OJETIVO
OBJETIVO: Que el alumno sea capaz de construir una antena mariposa de banda alta par televisión, en este caso para los canales del 7 al 13 MATERIAL Tubo de aluminio de 3/8 Tornillos con tuercas Tubo metálico cuadrado de y¡" Aislador Acoplador para antena Cable coaxial Flexometro Taladro Arco de segueta
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DESARROLLO Para realizar el diseño de la antena se propone una frecuencia
Entonces .23 λ=.023(1.4354m)=32.9m .085 λ=.085(1.4354m)=12.2m .65 λ=.65(1.4354m)=.933m .025 λ=.025(1.4354)=.035m
Una vez hechas las medidas se realiza el armado de la antena, con el material antes mencionado.
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- Simulación de antena tipo mariposa –
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Frecuencia de video…...Frecuencia de imágen
2-------55250 kHz.---------59750 kHz. 3-------61250-----------------65750 4-------67250-----------------71750 5-------77250-----------------81750 6-------83250-----------------87750 7-----175250----------------179750 8-----181250----------------185750 9-----187250----------------191750 10---193250----------------197750 11---199250----------------203750 12---205250----------------209750 13---211250----------------215750 Banda UHF 14---471250 kHz.--------475750 kHz.
35---597250----------------601750
15---477250----------------481750
36---603250----------------607750
16---483250----------------487750
37---609250----------------613750
17---489250----------------493750
38---615250----------------619750
18---495250----------------499750
39---621250----------------625750
19---501250----------------505750
40---627250----------------631750
20---507250----------------511750
41---633250----------------637750
21---513250----------------517750
42---639250----------------643750
22---519250----------------523750
43---645250----------------649750
23---525250----------------529750
44---651250----------------655750
24---531250----------------535750
45---657250----------------661750
25---537250----------------541750
46---663250----------------667750
26---543250----------------547750
47---669250----------------673750
27---549250----------------553750
48---675250----------------679750
28---555250----------------559750
49---681250----------------685750
29---561250----------------565750
50---687250----------------691750
30---567250----------------571750
51---693250----------------697750
31---573250----------------577750
52---699250----------------703750
32---579250----------------583750
53---705250----------------709750
33---585250----------------589750
54---711250----------------715750
34---591250----------------595750
55---717250----------------721750
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56---723250----------------727750
67---789250----------------793750
57---729250----------------733750
68---795250----------------799750
58---735250----------------739750
69---801250----------------805750
59---741250----------------745750
70---807250----------------811750
60---747250----------------751750
71---813250----------------817750
61---753250----------------757750
72---819250----------------823750
62---759250----------------763750
73---825250----------------829750
63---765250----------------769750
74---831250----------------835750
64---771250----------------775750
75---837250----------------841750
65---777250----------------781750
76---843250----------------847750
66---783250----------------787750
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COSTOS 8 m. De tubo de aluminio de 3/8”------------------------------------------------------- $100.00
2 pares de aisladores ---------------------------------------------------------------------- $20.00 Acoplador------------------------------------------------------------------------------------$25.00 Tornillos con tuercas------------------------------------------------------------------------$30.00 TOTAL-----------------------------------------------------------------------------------------$ 175.00 La antena tipo mariposa actualmente no es una antena comercial, se investigaron los precios y oscila entre los $230 y $250 pesos.
Conclusiones Con esta antena nos dimos cuenta de que existen diversos patrones de radiación que una antena puede generar. Además de que vimos la importancia que tiene la frecuencia y, por consecuente, la longitud de onda que la antena puede captar. Lo que hicimos a grandes rasgos fue adaptar un modelo matemático a un modelo físico, en este caso nuestra antena mariposa. 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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