Informe Final de Antenas Nº6

Integrantes: Ortiz Cordero Victor Andre 11190198 Fecha: 07/10/14 Profesor: Carlos eredia

FIEE-UNMSM

!a"oratorio # $ Antena %ag&i

Informe Final N°6 Antena Yagi Parte Experimental INTRODUCCIÓN TEÓRICA Antena Yagi

Elementos de una antena Yagi: 1.- Elemento conductor 2.- Reflectores 3.- Directores 4.- Cable. La antena Yagi o antena Yagi-Ua es una antena direccional inentada !or el Dr. "#intaro $da de la $niersidad %m!erial de &o#o'u ( en menor !arte) el Dr. *idetsugu Yagi +de a#, al nombre Yagi-Ua. Esta inencin de aan/ada a las antenas conencionales) !rodu0o ue mediante una estructura sim!le de di!olo) combinada con elementos !arsitos conocidos como reflector ( directores) se !udiera construir una antena de mu( alto rendimiento. La inencin del Dr. $da +!atentada en 12 no fue usada en 5a!n en un !rinci!io) (a ue el dise6o srcinal de la antena ten,a como ob0etio la transmisin inalmbrica de energ,a. "in embargo fue ace!tada en Euro!a ( 7orteam8rica) en donde se incor!or a la !roduccin comercial) de los sistemas de difusin) &9 ( otros. 2

Informe Final de Antenas | Carlos Heredia


El uso de esta antena en 5a!n solo comen/ a utili/arse durante la "egunda uerra ;undial) cuando fue descubierto ue la inencin de Yagi era utili/ada como antena de radar !or los e08rcitos aliados.

El esuema de una Antena Yagi sim!le. 1. $n conductor ue actradiador> de manera ina!ro!iada) (a ue en la antena Yagi-$da todos los elementos irradian de manera com!arable. Adems de ese elemento) la antena tiene uno o arios elementos aislados llamados) in0ustamente) elemento! par"!ito!. La corriente ue circula en el elemento alimentao irradia un cam!o electromagn8tico) el cual induce corrientes en los 2



>elementos !arsitos> de la antena. Las corrientes inducidas en esos elementos irradian tambi8n cam!os electromagn8ticos ue a su e/ inducen corrientes en los dems. ?inalmente la corriente ue circula en cada uno de los elementos es el resultado de la interaccin entre todos los elementos. El elemento alimentado. La fase de la corriente ue circula en el elemento !arsito de!ender de la distancia entre los dos elementos ( de la longitud ( dimetro de este
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eneralmente se !onen uno o dos reflectores ( uno o arios directores. "e calculan las !osiciones ( las dimensiones de manera ue las fases de las corrientes resultantes sean tales ue la adicin de los cam!os sea m,nima #acia atrs ( mGima #acia adelante. El8ctricamente) el costo de esta directiidad es una disminucin de la !arte resistia de la im!edancia de la antena. Con una misma corriente de alimentacin) el cam!o radiado es ms d8bil. "e com!ensa este inconeniente rem!la/ando el di!olo alimentado !or un di!olo doblado. ara la antena en rece!cin) la fase ( la am!litud de las corrientes inducidas en los elementos !or el cam!o incidente ( los dems elementos #ace ue la corriente inducida en el elemento alimentado +a#ora conectado al rece!tor sea mGima !ara los cam!os ue ienen de delante ( m,nima !ara los cam!os ue ienen de detrs.

Alimentar una antena Yagi ara res!etar la adecuacin entre la im!edancia de la antena ( la im!edancia de la l,nea de transmisin se utili/an distintos ti!o de alimentacin. •

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Alimenta#i$n a!im%tri#a por #a&le #oaxial : ada!tacin gamma Alimenta#i$n !im%tri#a por #a&le &ifilar : ada!tacin elta

A eces es necesario inter!oner un !imetri'aor o &al(n !ara asegurar ( !ara ada!tar la im!edancia de la antena Yagi. Algunas !ersonas alimentan con cable coaGial a una antena Yagi ue es!era una alimentacin sim8trica. Esta manera de alimentar !uede funcionar) !ero slo a ciertas frecuencias) ( a costa de conertir a la aina del coaGial en !arte del elemento irradiante. or lo tanto) no es una !rctica aconse0able. Eoluciones de la antena Yagi

Re e antena! Yagi

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Es un con0unto de antenas Yagi ue #an sido alineadas a!untando !er!endicularmente a un mismo !lano. La ra/n !ara agregar arias antenas Yagi en !aralelo) es ue cada antena su!lementaria a!orta 3 d= a la se6al) o sea) la multi!lica !or dos en !otencia) con un l,mite terico de 2d=. •

Es !or eso ue las redes de antenas Yagi se utili/an sobre todo en E;E +contactos !or refleGin lunar) donde las se6ales recorren   'm entre emisor ( rece!tor ( llegan considerablemente atenuadas cada decibelio de ganancia es sumamente !recioso.

EGiste una distancia m,nima entre antenas !ara minimi/ar el efecto de cada antena sobre su ecina. Las redes de antenas Yagi eGigen una interconeGin cuidadosa) sobre todo !ara res!etar la im!edancia de salida reuerida !or el transmisor. or ra/ones de dimensiones de las antenas) las redes de antenas Yagi se utili/an muc#o en 9*? ( $*?.

Antena! Yagi e elemento! a)(!ao! or ra/ones mecnicas conienen elementos gruesos) mientras ue !or ra/ones el8ctricas conienen elementos lo ms finos ue sea !osible. $n com!romiso entre ambos es #acer elementos a#usados) gruesos en el centro ( afinndose !rogresiamente #acia el eGtremo.

Antena! Yagi e elemento! a#ortao! "obre todo en las bandas *? +3-3 ;*/) los elementos tienen longitudes del orden de las decenas de metros. Eso #ace ue una antena Yagi sea !oco !rctica) sea !or ra/ones mecnicas) sea !or ra/ones de es!acio. •

$na antena Yagi !ara la banda de Bm tiene un anc#o ma(or ue la energadura de un Airbus A32

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Es !osible construir antenas Yagi ms cortas) reem!la/ando un segmento de cada elemento +!or e0em!lo) el tercio central de cada mitad de elemento !or unsolenoide o bobina. Eso #ace ue la antena sea ms corta) ( !or lo tanto mecnicamente iable) a costa de otras irtudes: anc#o de banda) ganancia) ( otras caracter,sticas. El resultado final es un com!romiso. ro!iedades el8ctricas

Ten!i$n * #orriente

Diagrama tridimensional de cam!o le0ano de una Antena Yagi !ara la banda de radioaficionados de 1m) modeli/ada !or ;;A7A. "iendo una eolucin del di!olo) el !unto medio del elemento conductor es un nodo de tensin ( un ientre de corriente. Los reflectores ( directores) !ese a no estar directamente alimentados) tambi8n tienen tensiones ( corrientes.

Diagrama e emi!i$n

?uncionamiento de una antena Yagi-$da

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La antena Yagi !uede concebirse como una eolucin del di!olo) donde los reflectores reducen la emisin #acia atrs) ( donde los directores concentran la emisin #acia adelante. De!endiendo entre otras cosas de la cantidad de elementos directores) ( de la longitud de la antena +boom) en ingl8s) es !osible llegar a ganancias mGimas de !or e0em!lo 1M d=) lo ue euiale a multi!licar la se6al !or 32. Como la antena Yagi no crea energ,a) cuanta ms ganancia en una direccin) ms estrec#o ser el #a/. ara medir esa a!ertura) la definimos como el ngulo res!ecto del e0e de la Yagi donde la ganancia cae a la mitad) es decir) !ierde 3 d= res!ecto del e0e central. "umamente im!ortante en las antenas Yagi) cu(o ob0etio es el de ser direccional) es el coeficiente de ganancia en las direcciones FN1BF +adelanteNatrs. Cuanto ma(or sea ese coeficiente) ms inmune es la antena a se6ales !roenientes de otras direcciones.

Polari'a#i$n •

Cuando la antena Yagi es !aralela al !lano de la tierra) la com!onente el8ctrica de la onda es !aralela al !lano de la tierra: se dice ue tiene !olari/aci.n #ori/ontal.

•

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Cuando la antena Yagi es !er!endicular al !lano de la tierra) la com!onente el8ctrica de la onda es !er!endicular al !lano de la tierra: se dice ue tiene !olari/aci.n ertical. En *?) ( en 9*? en clase de emisin banda lateral
Impean#ia •

La im!edancia de una antena Yagi de!ende de la configuracin de los reflectores ( directores +dimensiones de cada elemento) es!aciamiento entre elementos. *abitualmente las antenas se dise6an !ara ue la im!edancia sea

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de M o OM P#ms) o sea) la im!edancia reuerida !or los eui!os conectados a la antena: •

Antenas de rece!cin de teleisin: OM Q

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Antenas de emisin N rece!cin +!or e0em!lo) radioaficionados: M Q

•

Antenas de ifi: M Q

Re!onan#ia La Yagi es una antena resonante) es decir) eGiste una frecuencia en la cual !resenta una resistencia #mica !ura. Esto se !resenta cuando la reactancia inductia del circuito ue conforma la antena tiene igual alor ue la reactancia ca!acitia. En frmula: SR2I+TLTC2K donde TLUL -V Reactancia %nductia TC1UC -V Reactancia Ca!acitia U2J? -V ulsacin ? -V ?recuencia

La frecuencia de resonancia ser auella !ara la cual se cum!le ue TL  TC) ( resulta: SR2I+TLTC2K SR2I2K V SR2KR resultando un circuito resistio !uro.

Con!tr(##i$n &"!i#a Au, se muestra la construccin bsica de una antena Yagi) ue consta de un elemento ire#tor) un elemento refle#tor ( (n elemento a#ti+o. 2



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La longitud del elemento a#ti+o es de @N2) es decir) la mitad de la longitud de onda. El elemento refle#tor es ligeramente ms grande (a ue mide )MM@ +es decir) un 1W ms ue media longitud de onda o @N2

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A su e/) el elemento ire#tor es 1W ms corto ue el elemento actio.

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!ara el elemento eGitador es @N2X)  )4M@

fuente: antenas de 'raus

Amplit( En el caso !articular de este e0em!lo) E12)42I2)3Bcos+2J1cosHBJ1K

donde E1 es el cam!o !roducido !or el elemento alimentado si estuiese solo. la im!ortancia de los dbi es ma(or con res!ecto al ti!o de uso ( frecuencia ue se mane0e. La ganancia es de B) d=i.

Parte experimental PO,ARIACION Y ANC.URA DE, .A /0 &omando la antena (agi se !one a una !otencia de -M9 ( de0ar el indicador no !ase de los 3uA.

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10 La !olari/acin de la antena esta de forma .ORIONTA,0

TRAO PO,AR Y 2EDIDAD DE ,A ANC.URA DE, .A /0 "e !one el multimetro digital en el ;%C !ara lograr una medida de 1 m9. 10 &omar las mediadas !or cada 1F #asta los F. 30 Des!u8s de llegar regrese la antena a cero ( em!iece desde 3MF #asta ue uela a llegar a cero en el multimetro.

Ta&la / 4RADO5 7 /7 17 37 ;7

D22/A /77 89 /8 1 70/

4RADO5 36 7 39 7 3; 7 33 7 31 7

D22/A /77 //: /77 ;3 /7

97

7

3/ 7

70:

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;0 Anc#ura del #a/ de la antena Yagi: *a( algunos !armetros ue a(udan a com!arar los !atrones de radiacin ( estn definidos como sigue: Anc#o de #a/ entre los !rimeros nulos +?7=: Es el tama6o angular del lbulo !rinci!al) como se muestra en la ?igura. Anc#o de #a/ de media !otencia +*=: ;edida angular en la cual se radia el MW de la !otencia) de igual manera se muestra en la ?igura.

4ANANCIA DE ,A ANTENA YA4I /0 De0ando el mismo olta0e (a usado ( el ;%C !uesto) com!arar la distancia al frente ue !roduce 1m9 con la de atrs. La !rimera distancia ue se logro al frente fue: /99#m.

10 En la !arte trasera de la antena se !one el ;%C ( se mide la distancia !ara ue se den los 1m. La distancia es de 3<#m.

30 De las dos distancias medidas #alle la ganancia en db de la antena Yagi: //0<:93 &0

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;0 *aciendo una e/ ms las medidas !or la !arte de adelante como de atrs !ero esta e/ sin el reflector #allar la ganancia de la antena: Delante:/770/#m Detrs de la antena::1#m d=/0831; &

90 Esta e/ uite un director !ero regrese el reflector a#ora mida !or delante ( !or detrs !ara #allar la ganancia !ro!orcionada !or el director. Delante:/6<#m Detrs de la antena:/<#m d=/:0<:1 &

=I=,IO4RAF>A DE REFERENCIA #tt!:NN.irtual.unal.edu.coNcursosNsedesNmani/alesN44MNDescargasNca!se isN(agiuda.!df #tt!:NN.irtual.unal.edu.coNcursosNsedesNmani/alesN44MNDescargasNca!se isNdi!olos(mono!olos.!df #tt!:NN.edutecne.utn.edu.arNlanZfrtNantenas.!df

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Informe Final de Antenas Nº6

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