PRACTICA DE LABORATORIO # 1 TELECOMUCICACIONES II Diana M. Valencia – 9610578 Alexander Caballero – 9710522 David R. Parra – 9810583 Modificando la distribución de corriente en una antena, ajustando su longitud, variaremos la impedancia y por lo tanto afectaremos la ROE (swr) en la línea de transmisión. Autores: INTRODUCCION El presente documento se desarrolló con la idea de presentar la simulación de diferentes tipos de antenas para una longitud de onda de lambda medios. Los modelos aplicados son el dipolo y la antena loop cuadrada, obteniendo dentro del proceso los diferentes patrones de radiación. OBJETIVO - Diseñar y simular antenas alámbricas. PROCEDIMIENTO 1. Diseñar una antena dipolo lambda medios con una frecuencia de corte de: f 0 300106 f1 f 2 f 3 f1 78 f 2 22 La resistencia de radiación (impedancia) a la mitad de una antena de media onda está en el órden de 50 a 75 ohms, haciendo muy práctico acoplarla directamente a un cable coaxial de 50 ó 75 ohms. Este diseño se conoce como Antena Dipolo. No es necesario un sintonizador de antena cuando una antena dipolo está bien acoplada. f 3 83 f 0 305.86 106 Hz 305.86MHz Fundamentos básicos del diseño de sistemas de antenas Las antenas son similares a las líneas transmisión, en que las formas de onda de corrientes y los voltajes existen a lo largo ellas, al igual que las ondas estacionarias voltaje y corriente. En la mitad de una antena dipolo de 1/2 onda, el voltaje está a su mínimo. Esta característica es útil en la construcción de antenas en fase, donde los elementos de una antena pueden ser conectados a la cama de la antena (boom), sin tener que aislarlos. Por supuesto, dos puntos con el mismo potencial pueden estar físicamente en corto circuito sin afectar la operación del circuito. de las de en Las formas de onda reales de corriente y de voltaje son sinusoidales. Sus valores absolutos (ó instantáneos) varían conforme a la frecuencia aplicada, tal como en una línea de transmisión. Las reflexiones tienen lugar en los extremos de la antena y las ondas de corriente y voltaje se pueden imaginar tal como existen en la antena. La longitud teórica de un dipolo es: L = 150 x 0.95 / f(MHz) donde: f = frec. en MHz., 0.95 es el factor por efecto de puntas, 150 es la velocidad de la luz entre 2 para dar L en metros. Las antenas dipolo son muy populares en las bandas de 80 y 40 metros donde las dimensiones son grandes y a menudo impiden elaborar instalaciones mas sofisticadas. Entre más alto se instale un dipolo sobre la tierra, mejor se desempeñará. Esto es verdad para la mayoría de las antenas. Diseño de la antena: Con estos parámetros de diseño se tiene que la longitud del dipolo es: L=150x0.95/303.5=0.4659m La simulación en SuperNec 2.9 se realizó con los siguientes parámetros: Pérdidas de retorno Antena dipolo lambda medios Propiedades de la antena Para la simulación se generó un barrido de frecuencias desde 280MHz hasta 330MHz con los siguientes resultados: Impedancia de entrada Patron de radiación 2D a fo Patrón de radiación 3D Para variaciones de la longitud del dipolo se obtienen los siguientes resultados en el patrón de radiación 3D 2. Diseñar una antena loop lambda medios con una frecuencia de corte: f 0 300106 f1 f 2 f 3 f1 78 f 2 22 f 3 83 f 0 305.86 106 Hz 305.86MHz 2.1 Antena loop lambda medios circular Se tomaron los siguientes parámetros de diseño: Patrón de radiación 3D λ/4 C 0.49 m 2 C a 0.07798m 2 a 2a 12 2 ln 1.2146m m b 64.2077 b C=circunferencia a=radio b=calibre del alambre Patrón de radiación 3D λ Tomando estos valores se realizó la simulación: Patrón de radiación 3D 2λ Propiedades de la antena loop Antena loop lambda medios circular Para la simulación se generó un barrido de frecuencia desde 290MHz hasta 320MHz con los siguientes resultados: Patrón de radiación 3D La antena no se encuentra acoplada para la frecuencia de corte, por lo cual se requiere un dispositivo de acople para un funcionamiento óptimo. Los valores de impedancia son bastante altos. 2.2 Antena loop lambda medios cuadrada Se tomaron los siguientes parámetros de diseño: ab 8 0.1225 m Pérdidas de retorno Tomando estos valores se realizó la simulación: Impedancia de entrada Propiedades de la antena loop cuadrada Antena loop cuadrada lambda medios Patrón de radiación 3D 3. Diseñar una antena dipolo lambda medios con una frecuencia de corte de: En el momento de variar el calibre empleado para la antena λ/2 del punto 1, que se diseña en el principio muy delgado (0.001m a 0.005m), so obtienen los siguientes resultados: Pérdidas de retorno Propiedades de la antena Impedancia de entrada Impedancia de entrada Pérdidas de retorno Se pierde completamente el acople logrado en el diseño preliminar, por lo cual hay que hacer un ajuste para acoplar la antena a la frecuencia de corte. Esto se produce por las pérdidas que se producen con un alambre más grueso (entre más delgado se acerca mas al ideal). CONCLUSIONES Se obtuvieron valores muy cercanos a los esperados para el diseño de la antena dipolo, con acople de impedancia a la frecuencia de corte. Para los valores de la antena tipo loop, tanto cuadrada como circular, se encontró que por sus características se presenta un desacople para λ/2, por lo que se requiere un acople adicional para trabajar con estas dimensiones. Dentro de las recomendaciones de los desarrolladores del paquete de software se tiene que los segmentos de las antenas sean de una décima parte del valor total de la longitud de la antena, por lo cual se realizaron las simulaciones tomando en cuenta esta consideración.