1 TEMA: DIPOLO SIMPLE Y DIPOLO PLEGADO Objetivos
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Propagación y antenas. Guía 1 1 Facultad: Ingeniería Escuela: Electrónica Asignatura: Propagación y antenas TEMA: DIPOLO SIMPLE Y DIPOLO PLEGADO Objetivos ● Medir parámetros de interés en un Dipolo Simple y un Dipolo Plegado tales como, Impedancia, Frecuencia de Resonancia, SWR, Patrón de Radiación, Ancho de Banda y Distribución de Corriente. Equipos y materiales ● ● ● ● ● ● ● Antena Dipolo Simple con frecuencia de trabajo 434 Mhz Antena Dipolo Plegado Cable Coaxial [RG 58] para conexiones Analizador MFJ-269 Vatímetro de inserción BIRD 4410 Indicador de corriente SO4100-3D Cautín, pasta para soldar y estaño Introducción teórica Dipolo simple El dipolo simple es la antena más sencilla, y consiste en dos varillas metálicas de un cuarto de longitud de onda Fig. 1 y a cuyos extremos centrales se conecta la Línea de Transmisión procedente del Transmisor o Receptor de RF. Su Impedancia es de aproximadamente 75 Ω y su longitud física puede calcularse a partir de λ 150 L= = 2 f Donde f es la Frecuencia de Trabajo en MHz y L la Longitud Real de la antena. L= λ/2 -5% ER Fig. 1.1 Dipolo simple simetrico 75 Ω (1.1) 2 Propagación y antenas. Guía 1 La distancia de separación [ER] entre las dos varillas debe ser inferior a la centésima parte de la longitud de onda ( λ ) E R≤ λ 100 (1.2) Desde el punto de vista práctico, es suficiente con acortar la longitud de las varillas un 5% con respecto a su longitud teórica, para obtener las mejores condiciones de resonancia. Así también para el cálculo de la longitud física de estas antenas se tendrán en cuenta las frecuencias máximas y mínimas de recepción o transmisión y obtener el promedio de ambas. Para el cálculo de la frecuencia central o promedio se utiliza F= F Max−F Min 2 (1.3) 300000 FC (1.4) Para calcular la Longitud de Onda utilizar λ= DIPOLO PLEGADO Este tipo de antena Fig. 1.2 es el más conocida en la radiodifusión de FM y TV, está hecha por una varilla de cobre o aluminio en forma de bucle cerrado en cuyos extremos se conecta la línea de transmisión. La ganancia de esta antena es la misma que la del dipolo simple, pero su principal ventaja sobre el dipolo simple es su mayor resistencia mecánica, ya que es 4 veces superior, es decir 300 Ω. La Impedancia del dipolo plegado viene dada por Z =2N Z 0 (1.5) Donde Zo es la impedancia del Dipolo simple (75 Ω) y N el número de hilos que contribuyen al dipolo plegado. c c λ 2 e Fig. 1.2 Dipolo Plegado simétrico 300 Ω La longitud total del dipolo plegado se calcula de forma similar a la del dipolo simple, es decir para la frecuencia media de la banda a recibir en la ecuación 1.3, con la longitud de onda de la ecuación 1.4 y tomando en cuenta que hay que reducirle un 5% de la longitud total calculada. Para obtener un rendimiento satisfactorio se recomienda que la distancia “e” Fig. 1.2 no sobrepase 1/32 del valor de longitud de onda e λ 32 (1.6) Propagación y antenas. Guía 1 3 Procedimiento PARTE I: DIPOLO SIMPLE 1. Con base a la teoría expuesta realizar los cálculos necesarios para obtener las dimensiones correctas para un dipolo que trabajará a 434 Mhz . 2. Con los materiales y herramientas proporcionados, construya la antena física de acuerdo a los cálculos efectuados anteriormente. 3. Con la ayuda del analizador MFJ-269, encuentre la frecuencia de resonancia del dipolo simple construido y obtenga una gráfica SWR vrs. Frecuencia en un una banda de ± 5 KHz desde la Frecuencia de Resonancia. La Frecuencia de Resonancia será aquella en donde la SWR es la menor posible para el dipolo dado F[MHz] SWR Tabla 1.1 SWR vs Frecuencia 4 3.5 SWR 3 2.5 2 1.5 1 410 420 430 440 450 460 470 Frecuencia (MHz) Fig. 1.3 Grafico SWR vs Frecuencia 4. Mida nuevamente la SWR, esta vez con ayuda de un Vatímetro de Inserción, disponga los equipos como se muestra en el diagrama Generador Vatimetro Carga de referencia Fig. 1.4 Circuito de conexión del vatimetro 4 Propagación y antenas. Guía 1 Regule la potencia del generador a 0.5 W, medido con el Vatímetro. Para esto la flecha del acoplador direccional del Vatímetro deberá estar indicando desde el generador hacia la carga. Esto será la Potencia Directa o Incidente [PINC] Ahora mida la Potencia Reflejada [PREF], que es la potencia que regresa de la carga hacia el generador. Para esto gire el acoplador direccional en dirección contraria. El SWR se calcula a partir de estos dos valores de la siguiente manera 1 SWR= P Ref PInc (1.7) P Ref 1− PInc 5. Utilizando el indicador de corriente SO4100-3D, dibuje la distribución de corriente a lo largo del dipolo. Corriente [mA] 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 Distancia Fig. 1.5 Distribución de corriente dipolo simple 6. Para obtener el patrón de radiación, complete la siguiente tabla Ángulo 0º 10º 20º 30º 40º 50º 60º 70º 80º 90º 100º 110º Lectura Ángulo 120º 130º 140º 150º 160º 170º 180º 190º 200º 210º 220º 230º Lectura Ángulo 240º 250º 260º 270º 280º 290º 300º 310º 320º 330º 340º 350º Tabla 1.2 Patrón de radiación dipolo simple Lectura 20 25 Propagación y antenas. Guía 1 5 PARTE II: DIPOLO PLEGADO 7. Repetir del procedimiento 3 al 6, utilizando una antena Dipolo Plegado. Corriente [mA] 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 Distancia Fig. 1.5 Distribución de corriente dipolo plegado Ángulo 0º 10º 20º 30º 40º 50º 60º 70º 80º 90º 100º 110º Lectura Ángulo 120º 130º 140º 150º 160º 170º 180º 190º 200º 210º 220º 230º Lectura Ángulo 240º 250º 260º 270º 280º 290º 300º 310º 320º 330º 340º 350º Tabla 1.2 Patrón de radiación dipolo plegado Lectura 20 25 6 Propagación y antenas. Guía 1 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Fig 1.6 Patrón de radiación dipolo simple Propagación y antenas. Guía 1 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Fig 1.7 Patrón de radiación dipolo plegado 7 8 Propagación y antenas. Guía 1 Guía 1: Dipolo simple y dipolo plegado Alumno: GL: Docente: Fecha: EVALUACION % 1-4 5-7 8-10 CONOCIMIENTO 20.0% El estudiante conoce deficiente los procedimientos desarrollados en la práctica. El estudiante evidencia conocer parcialmente los procedimientos desarrollados en la práctica. El estudiante evidencia conocer bien los procedimientos desarrollados en la práctica. APLICACIÓN DEL CONOCIMIENTO 75.0% El estudiante realiza pocos procedimientos de la práctica correctamente. El estudiante realiza parte los procedimientos de la práctica correctamente. El estudiante realiza todos los procedimientos de la práctica correctamente. ACTITUD 2.5% Es un observador pasivo. Participa ocasionalmente o lo hace constantemente pero sin coordinarse con su compañero Participa propositiva e integralmente en toda la práctica. 2.5% Es ordenado pero no hace un uso adecuado de los recursos. Hace un uso adecuado de lo recursos, respeta las pautas de seguridad, pero es desordenado. Hace un manejo responsable y adecuado de los recursos de conformidad a pautas de seguridad e higiene. TOTAL 100% Nota
