Introduccion

Antena Yagi & Pringles

Andrés Espinel Monsalve, Jaime Andrés Meneses, Ever Antonio Dagovett

Resumen—Una antena es un dispositivo reciproco diseñado para emitir o recibir ondas electromagnéticas en el espacio libre. En este documento, presentaremos la información sobre el diseño y la construcción de una antena yagi y una antena casera tipo “pringles” para redes wi-fi, teniendo como parámetro una frecuencia de 2.4GHz, además se demostrara por medio de fotos que estas tuvieron un correcto funcionamiento en el momento que se hicieron algunas pruebas.

Palabras Claves—Antenas, Dipolo, Director, Reflector, Emisora, Frecuencia, Propagación, Longitud de Onda, Ondas, Radiación, Receptora, Wi-fi, Yagi, Conectividad,.

INTRODUCCIÓN

E

n los sistemas de comunicaciones, no es usual la interconexión física de equipos, como un cable metálico. Debido a las a grandes distancias, lo nos lleva a usar el espacio libre como el medio de transmisión.

Para propagar las ondas por el espacio libre se necesita que la energía sea irradiada por una fuente. Y debe ser capturada, para que esto suceda necesitamos utilizar antenas de emisión y recepción.

MARCO TEORICO

Una antena transmisora transforma voltajes en ondas electromagnéticas (espectro electromagnético), y una receptora realiza la función inversa. En el caso que las antenas estén conectadas por medio de guía ondas, esta función de transformación se realiza en el propio emisor o receptor.

Existe una gran diversidad de tipos de antena, dependiendo del uso a que van a ser destinadas. En unos casos deben expandir en lo posible la potencia radiada, pueden ser directivas (ejemplo: una emisora de radio generalista o la central de los teléfonos móviles), otras veces deben serlo para canalizar la potencia y no interferir a otros servicios (antenas entre estaciones de radioenlaces). También es una antena la ferrita que permite oír un radio-receptor a transistores, o la que está integrada en la computadora portátil para conectarse a las redes Wi-Fi.

Las características de las antenas dependen de la relación entre sus dimensiones y la longitud de onda de la señal de radiofrecuencia transmitida o recibida. Si las dimensiones de la antena son mucho más pequeñas que la longitud de onda, las antenas se denominan elementales. Las antenas resonantes tienen dimensiones del orden de media longitud de onda.

Las antenas construidas son directivas receptoras con estas se recibe mucho mejor en la dirección a la que la antena este apuntando y rechazamos en mayor medida estaciones que se encuentren lateralmente o detrás de la antena. Con eso se consigue al asociar al elemento alimentado o excitado unos elementos reflectores (reflejaran las ondas producidas por el excitado) y/o unos elementos directores (que potenciarán las ondas producidas por el excitado). Obviamente la desventaja es el razonamiento inverso: necesitamos orientar la antena hacia donde nos interesa, con lo cual si la elegimos como antena "de base", necesitaremos un rotor o tendremos que conformarnos con una única dirección privilegiada.

Esta antena usa la directividad que es la relación entre la densidad de potencia radiada en la dirección de máxima radiación, a una cierta distancia r y la potencia total radiada dividida por el área de la esfera de radio r. La directividad se puede calcular a partir del diagrama de radiación. La ganancia de una antena es igual a la directividad multiplicada por la eficiencia.

Existen dos grandes grupos de antenas:

A. ANTENAS DIRECCIONALES:

Estas antenas son capaces de enfocar toda la señal que le aplica la tarjeta o punto de acceso, a una dirección concreta, con mayor o menor grado directividad en función del modelo y características. Normalmente estas antenas se usan para establecer enlaces punto a punto o para enlazar con un nodo que tenga una antena Omni direccional.

B. ANTENAS OMNI - DIRECCIONALES:

Las antenas omnidireccionales se usan para cubrir áreas extensas y de forma pareja, logrando una cobertura de 360º.

DISEÑO ANTENA YAGI

La antena Yagi básica consta de material conductor, su longitud es dada por la frecuencia que vamos a utilizar. El dipolo es el elemento activo, hay otros elementos llamados reflector y directores, los cuales son elementos pasivos. El reflector es ubica detrás del dipolo, los director se coloca en frente del dipolo. La antena propaga la energía del campo electromagnético en la dirección desde el dipolo hacia los directores.

Para nuestra antena utilizaremos una frecuencia de 2,4 GHz, y colocaremos tres directores. Las fórmulas para los cálculos son:

λ= c/f

REFLECTOR

d_R=λ/2

DIPOLO

d_D=0.95*λ/2

C. PRIMER DIRECTOR, SEGUNDO DIRECTOR

d_1DIR=0.90*λ/2

D. TERCER DIRECTOR

d_3DIR=0.885*λ/2

F. SEPARACION REFLECTOR – DIPOLO

0.18*λ

G. SEPARACION DIPOLO – DIRECTOR

0.09*λ

H. SEPARACION DIRECTORES

0.18*λ

Para realizar los cálculos hicimos una macros en Excel con las formulas anteriores.

TABLA II

CALCULOS ANTENA YAGI

DATOS

FRECUENCIA 2400000000

NUMERO DE DIRECTORES 3

CALCULOS

λ 0,125 m ESPACIO

Reflector 0,0625 m --

Dipolo 0,0593 m 0,022 m

Directores ESPACIO

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