Antena Dipolo a Frecuencia Frecuencia de 530 MHz Universidad Nacional de Ingeniería, Facultad de Electrotecnia !o"putaci#n $ran Ale%ander &se'o (utierrez
)esu"en* en este tra+a'o presentare"os el diseo an-lisis de una antena dipolo, .ue opera a una /recuencia de 530 MHz Este docu"ento tiene el diseo la si"ulaci#n de la antena
I. INTRODUCCIÓN
Antena Dipolo 1a antena dipolo es la "-s sencilla de todas !onsiste en un 2ilo conductor de "edia longitud de onda a la /recuencia de tra+a'o, cortado por la "itad, en cuo centro se coloca un generador o una línea de trans"isi#n El dipolo presenta una estructur estructuraa sencilla sencilla per"itie per"itiendo ndo una si"ulaci# si"ulaci#n n c#"oda c#"oda r-pida, por lo .ue /-cil"ente se puede conocer el e/ecto del "edio del entorno so+re la antena En ca"+io, en la "edida resulta di/ícil de "edir en +anda anc2a a .ue es necesario i"ple"entar un +alun con gran anc2o de +anda, por lo .ue esta estructura se 2a utilizado solo en si"ulaci#n
II ANTENA DIPOLO Este Este tipo tipo de antena antena cuenta cuenta con una ali"e ali"enta ntaci# ci#n n centra centrall e"pleada para trans"itir o reci+ir ondas de radio/recuencia consiste en un 2ilo conductor de "edia longitud de onda a la /recuencia de tra+a'o, cortado por la "itad en cuo centro se coloca un generador o una línea de trans"isi#n, estas antenas al estar construidas general"ente en co+re ter"inarse en dos puntas .ue introducen una cierta capacidad .ue no e%iste en el conductor continuo, para o+tener la resonancia lo apropiado es acortar ligera"ente esta longitud de+ido al "is"o e/ecto .ue el /actor de propagaci#n de las líneas de trans"isi#n, es decir para e/ectos pr-cticos, se puede considerar .ue al acortar la longitud a un 5 se logra conseguir la condici#n de resonancia
A.
Distribución de corriente y tensión
1a distri+uci#n de corriente tensi#n en un dipolo es tal co"o se "uestra en la /igura4 En el centro tene"os una tensi#n reducida una intensidad elevada, "ientras .ue en las puntas se produce una tensi#n "u elevada una intensidad nula Esto .uiere decir .ue 2a .ue tener cuidado con la su'eci#n de esos puntos i el aislador no es de +uena calidad, calidad, la elevada tensi#n e%iste e%istente nte en las puntas puntas puede puede produc producir ir grande grandess p6rdid p6rdidas as 7a"+i6n 2a .ue tener en cuenta el 2ec2o de .ue incluso con potencias pe.ueas se pueden producir .ue"aduras en caso de tocar accidental"ente esas puntas
Figura1. Distribución de corriente y tensión
B.
Impedancia de un dipoo
1a i"pedancia no"inal de un dipolo es de 83 o2"ios in e"+argo, en un dipolo real situado a una cierta distancia del suelo la i"pedancia varía considera+le"ente Este e/ecto no tiene tie ne de" de"asi asiada ada i" i"por portan tancia cia si se pue puede de ace acepta ptarr una )&E "-%i"a en la línea de trans"isi#n de 9*4 i se .uiere anular esta )&E s#lo pode"os 2acerlo variando la altura alt ura del dip dipolo olo !ua !uanto nto "-s alt alto o se enc encuen uentra tra el dip dipolo olo respecto a tierra, "enor es la variaci#n de i"pedancia "-s se apro%i"a al valor no"inal de 83 o2"ios C.
Radiación de un dipoo
1a radiaci#n de un dipolo en el espacio li+re es li+re es tal co"o se indica en la /igura 9: en un plano perpendicular a la direcci#n dell 2i de 2ilo lo de dell di dipo polo lo )a )adi diaa e% e%ac acta ta"e "ent ntee ig igua uall en to toda dass direccion direc ciones* es* "ientras "ientras .ue en el plano del dipolo radia con un "-%i"o en la direcci#n perpendicular al 2ilo un "íni"o en la direcci#n del 2ilo & sea .ue el dipolo es ligera"ente directivo tiene una ganancia respecto a una antena isotr-pica de 9,3 d$ en dire direccion cciones es perpe perpendicu ndiculare laress al 2ilo del dipol dipolo o A e/ec e/ectos tos pr-cticos puede decirse .ue el dipolo es o"nidíreccional o"nidíreccional,, e%cepto para direcciones 2acia las puntas o "u pr#%i"as a ellas
Figura2. Radiación de un dipolo
II. DI!E"O DE LA ANTENA El rendi"iento de la antena dipolo depende de su di"ensi#n 7a"+i6n in/luen par-"etros co"o la /recuencia de operaci#n, e/iciencia de radiaci#n, directividad, p6rdida de retorno ;3< En la Fig3 se "uestra las di"ensiones de la antena dipolo .ue tiene la antena
1a Fig 5 ilustra el diagra"a de radiaci#n en el -ngulo de elevaci#n a una /recuencia de operaci#n de 530 MHz
Figura . Diagrama de Radiación !ertical
dB C9B 0""
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Figura 3. Dimensiones de l a
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Antena
A Par#metros de An#isis de a Antena 1a Fig = ilustra el coe/iciente de re/le%i#n de la antena En el gr-/ico "uestra .ue la p6rdida de retorno es de >8??@8 d$ 530 M Hz con un ) de 939
Figure ". Diagrama de Radiación #ori$ontal
Figura 4. Parámetro de perdida S
El )&E "-%i"o ad"itido general"ente es igual a 9: esta es una potencia re/le%i#n de >8? d$ e.uivalente a 44 de la potencia re/le'ada
Figura %. Diagrama de Radiación a color
Figura ? Diagra"a de datos en la carta de s"it2
III O$!ER%ACIONE! Figura &. Diagrama de datos obtenidos en 4nec2 Un dipolo viene de su origen dos polos, pues su e%citaci#n se coloca a la "itad, se /or"an por consecuencia 9 ala"+res de radio "íni"o su disipaci#n de corriente en cada ala"+re es opuesta Un dipolo por de/ault en el espacio li+re se tra+a'a con la"+da9 En la antena dipolo se utiliz# una /recuencia de 530 M2z para la si"ulaci#n de una antena dipolo, se genera una longitud de onda de 05@ "tr ode"os o+servar en la relacione de onda estacionaria supone"os .ue est- +ien diseada al estar en 939d+ aun.ue lo ideal es "enor de 9d+ El coe/iciente de re/le%i#n es algo "ala a .ue lo ideal es de 4=d+ o "-s, siendo la real de >8??d+ Dada la relaci#n ideal de resistencia reactancia respecto a una antena de "edia onda es de e%acta"ente zB 83G'=9 o2"s e pudo "odi/icar el aspecto del radio los seg"entos para encontrar una i"pedancia a lo "-s cercano de lo ideal con 834G'=84 De lti"o se utiliz# la carta de "it2 para corro+orar la si"ilitud de la si"ulaci#n de la onda en el progra"a de =nec9 se e%presa e%acta"ente igual a los valores dados en los c-lculos
% RE&ERENCIA!
ara lograr .ue la antena resuene a la /recuencia deseada lo apropiado es acortar ligera"ente la longitud de onda de+ido al "is"o e/ecto .ue el /actor de propagaci#n de las líneas de trans"isi#n, es decir para e/ectos pr-cticos, se puede considerar .ue al acortar la longitud a un 5 se logra conseguir la condici#n de resonancia 1a /or"a del ca"po irradiado depende +-sica"ente de la longitud de la antena "edida en longitudes de onda de las ter"inaciones .ue deter"inan el grado de adaptaci#n .ue tiene la antena, lo .ue se traduce en una "aor o "enor cantidad de p6rdidas El anc2o de +anda de la antena depende principal"ente de la i"pedancia de la antena, e/iciencia de radiaci#n, ganancia, anc2o del 2az su direcci#n Es decir a+arca todas estas características en con'unto, e i"plica valores acepta+les de cada una para un /unciona"iento satis/actorio de la antena
;4< 7 Hu.ue, Hosain, Isla", A !2oJd2ur, KDisenos analisis de antenasL ;9< Fa+i-n oznsi, Nicol-s 1ev Electr#nica de )adio Ingeniería en 7eleco"unicaciones KAntenas de "icroondasL Disponi+le en* 2ttp*su+versionasse"+laco"svnMonoE)principalpd/ ;3< A'()'AS. Manuel )ico>ecades Disponi+le en* 2ttp*JJJunioviedoesate"anuelEM!>EA>$olonia09> AN7ENApd/ ;=< 7ipos de Antenas Disponi+le en* 2ttp*JJJgoogleco"ecurlsaBtOrctB'O.BreportePantenasdoc ;5< !o"unicaciones por radio "icroondas Disponi+le en* 2ttp*esJiipediaorgJii!o"unicacionesPporPradio"icroondas Q)adioenlace ;@< iipedia, Antena Disponi+le en* 2ttp*esJiipediaorgJiiAntena
