UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACUL FACULTTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
TX/RX entre una antena yag y una antena !"#$# LA%& TELECO'UNICACIONES II Pr#(& Ca)tr# Pu$*+a %ernar!# E$a)
, TORRES TRU-ILLANO -AVIER -AVIER
..001012
, CAYTUIRO 3ARATE DAVID
.000.1.40
, CERVANTES DIA3 LUIS
.000.11..
, REYNA CANDELA AIDA
.0000115
, VILLANUEVA ESPINO3A ARTUR
.000111.
2017-V
TX/RX entre una antena yag y una antena !"#$#
.& O%-ETIVOS -
Comprender la transmisión y recepción de radiofrecuencias. Aprender las propiedades de una antena yagi y dipolo. Comprender las diferentes zonas del espectro electromagnéco. ntender los medios de propagación de las ondas electromagnecas.
0& 'ARCO TEÓRICO Antena6 !na antena es un disposi"o #conductor met$lico% dise&ado con el o'(e"o de emir y)o reci'ir ondas electromagnécas *acia el espacio li're. !na antena transmisora transforma energ+a eléctrica en ondas electromagnécas, y una receptora realiza la función in"ersa.
Figura 1. Al aplicar una corriente eléctrica a un cable se emite una señal u onda de radio.
iste una gran di"ersidad de pos de antenas. n unos casos de'en epandir en lo posi'le la potencia radiada, es decir, no de'en ser direc"as #e(emplo una emisora de radio comercial o una estación 'ase de teléfonos mó"iles%, otras "eces de'en serlo para canalizar la potencia en una dirección y no interferir a otros ser"icios #antenas entre estaciones de radioenlaces%.
/atrones de radiación de las antenas
Figura 2. Patrones de radiación: a) isotrópico, b) omnidireccional, c) directivo
Antena yag6 a antena agi o antena agi-!da es una antena direccional in"entada por el r. 3*intaro !da de la !ni"ersidad 4mperial de 5o*o6u y en menor parte, el r. idetsugu agi #de a*+ al nom're agi-!da%. sta in"ención dio a"anzada a las antenas con"encionales, produ(o 8ue mediante una estructura simple de dipolo, com'inada con elementos par$sitos conocidos como re9ector y directores, se pudiera construir una antena de muy alto rendimiento.
Figura 3. lementos de una antena !agi: 1." lemento conductor 3." %irectores
Ca7"# !e ra!a*8n !e una antena yag6
2." #e$lectores &." 'able.
Figura &. 'ampo de radiacion en 3d de la antena (agi.
Figura . 'ampo de radiacion en el plano de la antena (agi.
La antena yagu e) !re**#na$6
!lizada ampliamente en la recepción de se&ales tele"isi"as, com:nmente en frecuencias de ;0<*z y ;=*z.
=anancia ele"ada >-1? d@i.
Figura *. Antena (agi + direccional.
Antena !"#$#6 as antenas dipolo son las m$s sencillas de todas. Consiste en un *ilo conductor de media longitud de onda a la frecuencia de tra'a(o, cortado por la mitad, en cuyo centro se coloca un generador o una l+nea de transmisión.
Figura . %iagrama de la antena dipolo.
Ca7"# !e ra!a*8n !e una antena !"#$#6
Figura -. 'ampo de radiacion en 3d de la antena dipolo.
Figura . 'ampo de radiacion en el plano de la antena dipolo.
La antena !"#$# e) #7n!re**#na$6
Usada en frecuencias arriba de 2MHz Ganancia baja: 2.2 dBi Angulo de radiación ancho Figura 1/. Antena dipolo + omnidireccional.
@re"e demostración de la transmisión por una antena dipolo
Figura 11. 0n diagrama animado de una antena dipolo de recibir una onda de radio
Como transmiten las antenas as antenas se 'asan en el principio de la radiación producida al circular una corriente eléctrica por un conductor. sta corriente produce un campo magnéco alrededor del conductor, cuyas l+neas de fuerza est$n en $ngulo recto con respecto al conductor y su dirección est$ determinada por la dirección de la corriente. ste campo magnéco es "aria'le y sigue las mismas ondulaciones de la corriente eléctrica de alta frecuencia 8ue se le entrega a la antena.
Figura 12. 'ampo magnético alrededor del conductor.
Cuando el transmisor entrega la se&al de corriente alterna, ésta aumenta desde cero "olos *asta su m$imo "alor. As+ al llegar al pico m$imo de "olta(e, la antena ad8uiere una carga eléctrica posi"a. sta carga produce a su alrededor un campo eléctrico. Cuando la se&al de corriente alterna empieza a decrecer de su m$imo "alor *acia cero, el campo eléctrico tam'ién decrece. /or lo mismo podemos concluir 8ue en una antena eisten un campo eléctrico y un campo magnéco simult$neos 8ue siguen las "ariaciones de la se&al entregada a ella, y 8ue adem$s son perpendiculares entre s+.
Figura 13. 'ampo eléctrico ( magnético emite la antena.
As+ resulta una radiación de energ+as eléctrica y magnéca 8ue se unen para formar las ondas electromagnécas.
D)e9# !e$ $a:#rat#r#
Pr7er *a)#6
Figura 1&. Antena (agi transmisora) ( antena dipolo receptora).
Segun!# *a)#6
Figura 1. Antena dipolo transmisora) ( antena (agi receptora).
Ganan*a !e una antena 5eniendo en cuenta el patrón de radiación, se dice 8ue una antena ene ganancia no en el sendo 8ue amplica la se&al reci'ida del transmisor, sino 8ue la concentra *acia una sola dirección, o 8ue *ace "er como si la se&al fuera emida con una potencia mayor. ste es el caso de las antenas direccionales 8ue dirigen sus ondas *acia un sólo sector, llegando la se&al con m$s fuerza 8ue si fuera emida por una antena
Figura 1*. Antena (agui.
omnidireccional.
a ganancia de las antenas se mide en deci'eles, 8ue es la unidad de medida adoptada para este po de par$metros. A mayor candad de deci'eles, me(or calidad de la antena. /ara determinar la ganancia se esta'lece la intensidad en un punto, irradiada por una antena omnidireccional sin ganancia y la intensidad de la se&al emida por la antena direccional. a relación de estas se&ales se uliza para o'tener los deci'eles de ganancia.
Dre*;<!a!6
a direc"idad de la antena es una medida de la concentración de la potencia radiada en una dirección parcular. 3e puede entender tam'ién como la *a'ilidad de la antena para direccionar la energ+a radiada en una dirección especica. s usualmente una relación de intensidad de radiación en una dirección parcular en comparación a la intensidad promedio isotrópica.
Espectro electromagnético Banda
Significado
Rango de Frecuencias
Servicios
VLF
Very Lo !re"uency
# $Hz % #& $Hz
'onducción de elec(ricidad
LF
Lo !re"uency
#& $Hz % #&& $Hz
'onducción de elec(ricidad) na*egación +ar,(i+a) con(rol de (r-fico areo
MF
Mediu+ !re"uency
#&& $Hz % # MHz
/adio AM
HF
High !re"uency
# MHz % #& MHz
/adio 01
VHF
Very High !re"uency
#& MHz % #&& MHz
/adio !M) V) radio dos *,as
UHF
Ul(ra High !re"uency
#&& MHz % # GHz
V UH!) (elefon,a celular) 1LL) co+unicaciones +ó*iles
SHF
0u3er High !re"uency
# GHz % #& GHz
0er*icios 3or 0a(li(e y +icroondas) MM40) LM40
EHF
56(re+ely High !re"uency
#& GHz en adelan(e
LM40
Infrarojo
# 6 7&72 % 8.# 6 7&78 Hz
19As
Lu visi!le
8.# 6 7&78 % ;.< 6 7&78 Hz
!ibras ó3(icas
Ultravioleta
;.< 6 7&78 % # 6 7&7; Hz
Pr#"aga*8n !e $a) On!a) e$e*tr#7agne;*a) isten cuatro formas disntas de propagación de las ondas electromagnecas 1. Propagación directa: s la 8ue m$s interesa. n ella la onda emida por la
antena emisora alcanza la antena receptora en l+nea recta y sin des"iación alguna.
Figura 1. Propagación directa.
2. Propagación por refexión: 3e enende por re9eión el cam'io en la dirección
de propagación de un fenómeno ondulatorio, como las ondas electromagnécas, cuando inciden so're una supercie re9ectante. n las siguientes ilustraciones puede "erse como a una antena receptora le llega una se&al electromagnéca re9e(ada por un o'st$culo, por e(emplo, un edicio de gran altura. ste po de propagación no es muy desea'le, ya 8ue a la antena receptora pueden llegarle, adem$s de la se&al directa, "arias se&ales re9e(adas procedentes de uno o "arios puntos, con lo cual llegan al receptor dos o m$s se&ales iguales y desfasadas en el empo, puesto 8ue las trayectorias de las re9e(adas son m$s largas, produciendo las conocidas y molestas Bim$genes fantasmaB o do'les im$genes.
Figura 1-. Propagación por re$leión.
/ara e"itar esto, de'en ulizarse antenas receptoras de gran direc"idad, correctamente situadas con relación al emisor.
3. Propagación por diracción: s el fenómeno caracter+sco de las propiedades
ondulatorias de la materia, por lo cual un o'st$culo 8ue se opone a la propagación li're de las ondas se presenta como una fuente secundaria 8ue emite ondas deri"adas en todas las direcciones. =racias a este fenómeno las ondas rodean al o'st$culo y consiguen sal"arlo.
Figura 1. Propagación por di$racción.
n
la
ilustración
puede "erse como, gracias al fenómeno de la difracción, la se&al electromagnéca procedente de la antena emisora sigue la ladera de las monta&as y colinas, y consigue alcanzar a la antena receptora.
4. Propagación por reracción: s el cam'io en la dirección de la propagación de
un mo"imiento ondulatorio, como las se&ales electromagnécas, de'ido al paso de la onda desde un medio a otro de disnto +ndice de refracción.
Figura 2/. Propagación por re$racción.
n la imagen
puede
"erse como la se&al radioeléctricas es refractada en las capas inferiores de la
ionosfera. ste fenómeno se de'e al estado ionizado de esta zona de la atmósfera. Ca'e citar a8u+ 8ue con este po de propagación, cuando se dan las condiciones idóneas, es posi'le captar emisiones muy le(anas, imposi'les de reci'ir por una propagación directa.
& PROCEDI'IENTO DE LA%ORATORIO 'atera$e) a U)ar6
'#nta=e Genera$6 Conectamos las antenas como se muestra en la gura a los transmisores y receptores usando ca'les coaiales con respec"os adaptadores para cada antena.
3e medir$n la recepción de la antena dipolo y en 8ué dirección capta me(or la se&al considerando la potencia de la antena transmisora, adem$s se eperimentara con interferencias usando materiales en la l+nea de "ista. /osteriormente se cam'iar$n las antenas y se *ar$n las mismas medidas para determinar cu$l es me(or como transmisora o receptora.
2& RESULTADOS DE LA%ORATORIO 'e!*#ne) *#n $a Antena D"#$# # D#:$e E$e7ent# Re*e"t#ra6 a antena dipolo pudo captar la se&al estando en cual8uier posición mostrando el lado anc*o frente a la antena agi, en otras posiciones la ganancia disminu+a medianamente, esto demuestra 8ue la antena dipolo es 'idireccional por estar en forma *orizontal. 3e midió usando una potencia de 0.00? en la antena agi transmisora con la cual la recepción esta'a al 100D, ca'e mencionar 8ue la sensi'ilidad de la antena receptora esta'a al m$imo.
'e!*#ne) *#n $a Antena Yag Re*e"t#ra6 a antena agi pudo captar la se&al sólo en la posición en la cual se apunta *acia la antena ipolo transmisora, en cual8uier otro lado la ganancia disminuye 'astante esto demuestra 8ue es una antena unidireccional. 3e midió usando una potencia inferior a las 0.00? ya 8ue la antena dipolo no pod+a emir tanta potencia, pero se tu"o 8ue disminuir la sensi'ilidad de la antena receptora ya 8ue capta'a por encima del 100D estando en la posición correcta.
'e!*#ne) *#n Inter(eren*a)6 3e pro'ó con los diferentes materiales y estos fueron los resultados
'atera$ !e Inter(eren*a 3in interferencia umano @olsa delgada
P#r*enta=e !e )e9a$ re*:!a 100D ;0#20-E0%D E0D >0D F0D F0D
Ganan*a E>u
Se !e7ue)tra >ue una !e $a) 7ay#re) nter(eren*a) e) "r#!u*!a "#r e$ *uer"# +u7an#&
B& CONCLUSIONES Y RECO'ENDACIONES
G'ser"amos 8ue la me(or ganancia se da'a cuando la antena yagi era el transmisor y la antena dipolo era el receptor, ya 8ue la antena yagi transmiHa en una sola dirección mientras 8ue la antena dipolo reci'+a de todas las direcciones en especial
la 8ue pro"en+a de la antena yagi. Compro'amos 8 la ganancia de la antena yagi es media)alta pero solo en una dirección #direccional%, mientras 8 la ganancia de la antena dipolo es media en dos
direcciones y 'a(a en las dem$s #'idireccional%. Compro'amos la direc"idad enfocando la potencia radiada y reci'ida en la misma
dirección el cual nos mostra'a mayor ganancia. G'ser"amos 8 la transmisión y recepción de las antenas opera'an por la frecuencia
de los E;;<z. Iecomendamos disminuir la candad de personas 8 est$n alrededor de las
antenas, ya 8ue pro"oca'an interferencias en las lecturas de los e8uipos. Iecomendamos poner las antenas en puntos (os, ya 8ue tam'ién nos da'an lecturas inciertas por momentos, esto causado por personas 8ue mo"+an el lugar so're el 8ue se apoya'a las antenas.
