1 Electrónica y Telecomunicaciones
DISEÑO DISE ÑO Y ENSAMBLAJE ENSAMBLAJE DE UNA ANTENA LOG-PERIODICA Marco arc o Parra, Mil Milton ton Lema, Byron Sag ba, Daniel Haro, Haro, David David Si gcho, gc ho, Alexand Ale xandra ra Coro, Nathal Nathaly y Niama Ni ama Electrónica lec trónica y Telecomunicaciones Univers idad Nacional Nac ional de Chimboraz Chimboraz o Riobamba- Ecuador
[email protected] , mar marcopch18@
[email protected], hotmail.com,
[email protected] ,
[email protected],
[email protected],nanyss55@hotmailcom. ABSTRACT: This report describes the design and assembly of a log-periodic antenna, the same which is mainly concerned concerned wit h t he analysis made in which I take into account views, aspects and elements which allow us to t o catch cat ch waves in VHF television a given frequency frequency range. Índice Índice de Términos Dipolos, BW, Diagrama de Radiación, resonancia, reflector, director
E
I. INTRODUCCIÓN
l desarroll desa rrolloo de la la tecnología tecnología en especial espe cial de la la electrónica orientada a las telecomunicaciones en las últimas décadas ha llevado a los ingenieros a la vanguardia mundial de la ciencia permitiendo que cada día sea una labor más ligada a la solución de problemas que se presentan en cualquier situación.
Es una antena direccional en donde cada elemento resuena a una frecuencia distinta y en un rango determinado. La unión de todos estos elementos resonantes a diferentes frecuencias en una disposición logarítmica de antena, hace que se pueda construir un sistema resonante con un gran ancho de banda. [3] La Antena Arreglo Logarítmico Periódico de Dipolos (Log-Periodic Dipole Arrays – LDPA), LDPA), es un grupo de antenas dipolos unidas y alimentadas alternativamente a través de una línea de transmisión común. Fig.1 Es la más común de las antenas VHF de banda ancha, también se está haciendo popular en UHF. Es una antena en banda ancha que mantiene una ganancia e impedancia constante. Tiene una gananci gananciaa de 6.5 a 7.5 dB. [2]
[3]
Dentro de los sistemas de telecomunicaciones las antenas han ocupado un lugar muy importante, pues sin ellas las estaciones radioeléctricas no podrían funci funcionar. onar. Una clase de antenas antenas independientes independientes de la frecuencia llamadas logarítmicas periódicas evolucionaron del trabajo inicial de V.H.Rumsey, J.D.Dyson, R.H: DuHamel,yD.E.Isbell. [1] -Antena Logarítmica:
Fig.1
Arreglo Logarítmico Periódico de Dipolos
2 Electrónica y Telecomunicaciones
II. DESARROLLO La antena trabaja en su región activa, que es la porción en la cual está emitiendo o recibiendo radiación radiación eficientemente. eficientemente. La región cambia con con la frecuencia. El elementó más largo que se muestra en la figura está activo en bajas frecuencias donde actúa como un dipolo de media onda. Como la frecuencia cambia en forma ascendente, la región activa cambia hacia delante. La frecuencia límite superior de la antena está en función del elemento más corto. [1] PARAMETROS:
Se define define los sigu siguiente ientess parámetros parámetros de d e diseño de LDPA, Fig.2, en el cual:
El ángulo α. Las longi longittudes ude s de los dipolos dipolos Ln. La ubicación de los elementos con respecto al vértice del del triángulo, Rn. El espaciam espa ciamiento iento entre dipolos dipolos σ. La constante de diseño τ, que es la relación entre la longitud de un dipolo o su ubicación con respecto al vértice y la longitud o ubicación del siguiente dipolo .
Fig.2
elemento es resonante, entonces los elementos 2 y 4 son ligeramente más largos y cortos respectivamente que el tercer elemento. Su espaciamiento combinado con el hecho de que la línea de transmisión cambia 180 grados en fase entre elementos permite que estos dos elementos estén en fase y cercanamente (pero no mucho) en resonancia con el tercer elemento. Frecuencia de corte en alto y una frecuencia de corte en bajo de una ganancia de antena de 8dbi con una una imped impedanc anciia de entrada de 125 ohm. ohm. [1] Los dos factores, tau ( τ) y sigma (σ) son los únicos factores que consideramos para el diseño de la LDPA. τ es la razón de la longitud de un elemento con su vecino próximo más largo. Sigma es conocida como el espaciamiento constante relativo con el cual se determin determinaa el ángul ánguloo del del vértice de d e la antena. El diagrama de radiación se identifica con la antena que trasmite, las mismas propiedades aplican a una antena en el modo de recepción. Esto se debe a que las antenas son dispositivos recíprocos, esto es que radian o captan energía electromagnética de la misma manera. [3] El diagrama de radiación es peculiar al tipo de antenas, a sus características eléctricas y a sus dimensiones físicas. Fig.3
Parámetros de Dipolos
La LDPA, consiste de un conjunto de dipolos conectados a una línea de transmisión central con reversión de fase entre los dipolos,cuya operación se realiza de la siguiente manera: Asumiendo que se está operando en una frecuencia en la cual el tercer
Fig.3
Diagramas Diagramas de radiación de la antena
3 Electrónica y Telecomunicaciones
Con los respectivos cálculos se coloca los dipolos en una distancia respectiva como se representa a continuación. Fig.4
Medi Med iciones entre dipolo dipolo y posiciones con el mástil de aluminio
Fig.6
Fig.4
III. LA MATEMÁTICA
Medidas de dipolos
Todos estos dipolos serán colocados en un mástil de aluminio que pueda ser resistente en peso y tamaño, se colocaras cuidadosamente sobre un aislante en nuestro caso madera flexible y son un soporte para los extremos con alambre galvanizado. Fig.5 y
1 tan 4 1
Fig.6 tan
1
.865 1 0.865 0.157 7 4 0.15 0
a=12.132
Ancho de banda deseado B
Fig.5
Dipolos en tamaño real
B
Fh
Fl
400 Mhz
200 Mhz
=2
4 Electrónica y Telecomunicaciones
Ancho de banda en la región activa
2
7.7 1 cot Bar 1.1 7.
Bar 1.1 1.1 7.7 7.7 1 0.86 0.865 5
2
cot cot 12.1 12.132 32
Bar = 1.753 Ancho de banda del diseño.
Bs B Ba Bar r
Bs
2 1.753
Distancia entre dipolos
= 3.506
Longitud de onda máxima
max
C
Fl 3 10 m / s 8
max
200 Mhz
= 1.5m
Longitud del eje o mástil (teórico)
A. Resultados Resultados L
L
max
4
1 1 Bs cot
1.5mts
1 2 1 cot 12.1=31.24m 3.506
4
Longitud máxima del dipolo l max
l max
max 2 1.5mts
2
Lmax =0.75 m
Longitud de todos los dipolos
Fig.7
Antena acoplada a un medio de transmisión (cable coaxial)
5 Electrónica y Telecomunicaciones
El conector que se utiliza la antena tiene que ser de buena calidad para poder resistir la operación en campo de la antena significa un ahorro en la inversión inicial y los costos de operación y mantenimiento. REFERENCIAS
R.C. Johnson, Antenna Engineering Handbook, 3ª ed., McGraw-Hill, Nueva York, 1997. [1]
Poynting Group. Design Curves for a Logperiodic Dipole Antenna, disponible en: http://www.poynting.co.za/tech_training/lpda.sht ml Fecha F echa de acceso 28 de Mayo del 2012. 201 2.
[2]
[3] Wolfgans.
Entwicklung einer log.-per. Dipolantenne, disponible en: http://ww.wolfgangolke. Autores
Fig.8
Recepción Recep ción de canales de d e VHF
IV. IV. ALGUNOS ERRORES COMUNES
Al colocar el alambre galvanizado sobre los dipolos se debe procurar que no se toque en cada extremo ya que puede afectar los patrones patro nes de radiación de la antena antena V. CONCLUSIONES
La antena fabricada cumple con las especificaciones necesarias para una adecuada calidad de operación. En la Fabricación de los elementos de la antena se necesita precisión en la longitud de los elementos de la antena (como los dipolos), de lo contrario será necesario hacer ajustes a las longitudes de los dipolos (mediante laminas) durante las pruebas para llegar llegar a un VSWE lo lo más bajo ba jo posibl pos ible. e. El cable coaxial usado para conectar los booms boo ms tiene tiene que estar muy muy bien aislado. aislado.
Coro Sayay Alexandra Nelly nivel en la academia de CISCO. Curso en nuevas tecnología en redes LAN nacida el 16 de julio de 1990, bachil bachiller ler en aplicaciones informáticas informáticas por po r el ITTES “Isabel de Godín, actualmente
cursa el tercer año de ingeniería en electrónica y telecomunicaciones en la Universidad Nacional de Chimborazo actualmente estudia tercer nivel nivel CISCO CIS CO . Niama Borja Nathaly Geovanna nacida el 17 de noviembre de 1990, bachiller en aplicaciones informáticas en el ITTES “Isabel de Godín”
se encuentra estudiando el tercer nivel de CISCO en la UNACH y está cursando el tercer año de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones en la Universidad Universidad Nacional Nacional de Chimbora Chimborazo. zo.
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Haro Daniel. Nació el 12/09/1989 en Ambato. Sus estudios primarios y secundarios los realizo en la escuela “Fray Sebastián Acosta” y colegio “ITS Oscar Efren Reyes”, e ingreso a estudiar en la “Universidad Naciona Nacionall de Chim Chimborazo” borazo”,, cursa cursa el cuart cuarto o año de
Electró Electrónica nica Y Telecomunic Telecomunicac acio iones. nes.
Sagba estudia
Byron.en la
Actualmente
“Universidad Naciona Nacionall de Chim Chimborazo” borazo”,, cursa cursa
el cuarto año de Electrónica Y Telecomunicaciones
Milton Lema. Nació el 08/08/1989 en Riobamba. Sus estudios primarios y secundarios los realizo en la escuela “Mariana de Jesús” y colegio “ITS Tomas B. Oleas”,
e ingreso a estudiar en la
“Universidad Nacional de Chimborazo”, cursa el cuarto
año de Electró Electrónica nica Y Teleco Telecomuni municac cacio iones. nes. David Sigcho. Nació el 20/03/1988 en Cajabamba. Sus estudios primarios y secundarios los realizo en la escuela “Glenda Alcívar” y colegio “ITS Carlos Cisneros”, e
ingreso
a
“Universidad Chimborazo”,
estudiar
en
la
Nacional de cursa el cuarto
año de Electró Electrónica nica Y Teleco Telecomuni municac cacio iones. nes.
Marco Parra. Nació el 26/11/1989 en Riobamba. Sus estudios primarios y secundarios los realizo en la escuela “Fe y Alegría” y colegio “ITS Carlos Cisneros”, e ingreso a estudiar en la “Universidad Naciona Nacionall de Chim Chimborazo” borazo”,, cursa cursa el cuarto cuarto año de
Electró Electrónica nica Y Telecomunic Telecomunicac acio iones. nes.
