Elaboración de una Antena Dipolo
Ingmelgar123Documentos de Investigación19 de Febrero de 2017
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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE HONDURAS EN EL VALLE DE SULA UNAH-VS
Catedrático:
Ing. Hegel López
Integrantes:
Alex Arnoldo Mejia Hernandez 20112006560
Arnold Josué Castro Zavala 20122004408
Astrid Lucero Ortez 20132004432
Bryan Adolfo Medina Castillo 20122001054
Daniel Alejandro Rodriguez Cerrato 20132000973
Freibin Omar Melgar 20132002175
Henry Alexis Zavala Yanes 20112005974
Ivis Waldemar Maldonado 20062002588
Jose Armando Hernández Midence 20122000864
Rafael Alexander Hernandez Giron 20122000952
Asignatura:
Antenas IE-630
Proyecto: Antena Dipolo de media longitud de onda
INTRODUCCION
Cuando se requiere la transmisión de información de manera inalámbrica debemos recurrir al uso de una antena. La cual es un dispositivo que convierte señales eléctricas en señales electromagnéticas, para ello se vale de varias partes que son esenciales como su resistencia de radiación, longitud de onda, potencia, etc.
Si tenemos una antena podemos transmitir cualquier información a una distancia que se verá limitada por el tipo de antena que estemos usando y los parámetros antes mencionados, sin mencionar la calidad de dicha información.
El tipo de antena que escogimos es la antena dipolo de media onda ya que es una antena relativamente fácil de construir, este tipo de antena no necesita de una complicada estructura a diferencia de otras antenas como ser las helicoidales o las parabólicas. Además de que funcionan muy bien a pesar de su sencillez, esto podemos verlo debido a su uso extendido en lo que se refiere a radio-transmisión y radio-recepción, es aquí donde este tipo de antenas cobran importancia.
A lo largo de este proyecto veremos cuáles son las ventajas y las desventajas de usar este tipo de antena para transmisión de señales de radio.
OBJETIVOS
- Construir una antena dipolo de media longitud de onda completamente funcional.
- Acoplar la antena a un transmisor de radio FM.
- Enviar y recibir voz usando el sistema de antena-transmisor.
- Definir claramente la frecuencia de operación de la antena y su transmisor.
- Realizar un diseño digital de la antena usando el software MNAMA-GAL para ver el comportamiento ideal de la antena referente a su patrón de radiación y su impedancia.
ANTENA DIPOLO
[pic 1]
El Dipolo
El tipo de antena escogido para implementar la configuración del módulo de transmisión en banda ancha correspondió a una antena del tipo Dipolo de λ/2. Se decidió utilizar este modelo de antena por su fácil diseño y construcción. Además, tiene la ventaja de que el campo irradiado que entrega, tanto en polarización vertical como en horizontal, es simple y resulta apropiado para la realización de las mediciones. Las antenas dipolo son las más sencillas de todas. Consiste en un hilo conductor de media longitud de onda a la frecuencia de trabajo, cortado por la mitad, en cuyo centro se coloca un generador o una línea de transmisión.
El diagrama de radiación teórico de una antena dipolo de λ/2 es el siguiente:
[pic 2]
El diagrama tiene simetría radial, y sólo se presenta un dibujo de éste en los planos X, Y y Z para mayor claridad.
La forma del campo de irradiado depende básicamente de la longitud de la antena medida en longitudes de onda y de las terminaciones que determinan el grado de adaptación que tiene la antena, lo que se traduce en una mayor o menor cantidad de pérdidas. Según esto último la forma del lóbulo puede cambiar, variando en su anchura o extensión.
El objetivo es que los diagramas de radiación de ambas antenas sean lo más parecido a la forma teórica para que las mediciones que se realicen con el equipo resulten lo más exactas posibles.
En el plano azimuth (polarización Vertical), el dipolo presenta un campo omnidireccional, y en el plano de elevación (polarización Horizontal) el campo es direccional y está compuesto por dos lóbulos. La figura siguiente muestra el campo de radiación teóricos para ambos casos de polarización.
[pic 3]
Figura 2: Campo de radiación de radiación del dipolo para polarización
vertical y horizontal.
Distribución de corriente y tensión en un dipolo
La distribución de corriente y tensión en un dipolo es tal como se muestra en la figura 10b. En el centro tenemos una tensión reducida y una intensidad elevada, mientras que en las puntas se produce una tensión muy elevada y una intensidad nula. Esto quiere decir que hay que tener cuidado con la sujeción de esos puntos. Si el aislador no es de buena calidad, la elevada tensión existente en las puntas puede producir grandes pérdidas. También hay que tener en cuenta el hecho de que incluso con potencias pequeñas se pueden producir quemaduras en caso de tocar accidentalmente esas puntas.
Impedancia de un dipolo
La impedancia nominal de un dipolo es de 73 ohmios. Sin embargo, en un dipolo real situado a una cierta distancia del suelo la impedancia varía considerablemente. Este efecto no tiene demasiada importancia si se puede aceptar una ROE máxima en la línea de transmisión de 2:1.
Si se quiere anular esta ROE sólo podemos hacerlo variando la altura del dipolo. Cuanto más alto se encuentra el dipolo respecto a tierra, menor es la variación de impedancia y más se aproxima al valor nominal de 73 ohmios. Un dipolo colocado a una altura de 3/8 de la longitud de onda tendrá una impedancia de 81 ohmios aproximadamente.
Conectándolo a una línea de 75 ohmios, la ROE será 81/75 o sea 1,08:1, que es muy pequeña. Si el dipolo se encuentra a más de media longitud de onda de altura sobre el suelo a la frecuencia de trabajo, la ROE que habrá en la línea será insignificante.
En frecuencias bajas, donde la longitud de onda es grande, sí que resulta importante la altura a la que se coloca el dipolo. Supongamos un dipolo en la banda de 80 metros de los radioaficionados (3,5 a 38 MHz), media longitud de onda son 40 metros, altura que es muy difícil de lograr en la mayoría de los casos. Si colocamos el dipolo a 1/5 de longitud de onda, veremos que la impedancia del dipolo es de unos 50 ohmios, por lo tanto, si el dipolo anterior se coloca a 16 metros y se alimenta con una línea de 52 ohmios exisitrá un acoplamiento perfecto.
En cualquier caso (excepto el mencionado anteriormente), alimentando un dipolo con una línea de 52 ohmios habrá que aceptar una ROE de 1,5:1 aproximadamente. Además conviene evitar las alturas comprendidas entre un poco más de 1/4 y un poco menos de 1/2 de longitud de onda. Como norma general, un dipolo no debe montarse a alturas inferiores a 1/4 de longitud de onda, ya que la impedancia baja muy rápidamente y como veremos en el apartado siguiente su funcionamiento se vuelve totalmente inútil.
Radiación De Una Antena Dipolo
La radiación de un dipolo en el espacio libre es tal como se indica en la figura 12; en un plano perpendicular a la dirección del hilo del dipolo. Radia exactamente igual en todas direcciones: mientras que en el plano del dipolo radia con un máximo en la dirección perpendicular al hilo y un mínimo en la dirección del hilo. O sea que el dipolo es ligeramente directivo y como ya dijimos anteriormente tiene una ganancia respecto a una antena isotrápica de 2,3 dB en direcciones perpendiculares al hilo del dipolo. A efectos prácticos puede decirse que el dipolo es omnidíreccional, excepto para direcciones hacia las puntas o muy próximas a ellas.
[pic 4]
Antena Dipolo de media onda
Los dípolos de media onda (y sus múltiplos impares) tienen en el punto de alimentación una impedancia, teórica de 75 ohmios que al ser parecida a la del transmisor (50 ohmios) nos permitirá su alimentación sin problemas sin tener que recurrir a adaptadores de impedancia, en el peor de los casos la R.O.E. debería estar a 1,5.
Si las ramas del dipolo se colocan en “V” invertida formando un angulo de 120 a 90 grados, su impedancia desciende acercándose hasta los 50 ohmios lo que parece ser ideal. No obstante, se deforma ligeramente el lóbulo de radiación y al acercarse sus extremos al suelo u obstáculos adyacentes se empeora su rendimiento.
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