Informe: Antena Yagi de Dipolo Simple - Diseño y Simulación

Asignatura: Antenas
Facultad: Ciencias e ingeniería
Carrera: Ing. Electrónica
Docente: Msc. Luis López
Informe de la elaboración de una antena Yagi de dipolo simple
de 6 elementos.
Autor:
Carlos Eliud Márquez Bejarano. NoCarné:14042460.
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Managua, Nicaragua Domingo 18 de agosto de 2019
Índice
Cálculos para la Banda base N° 2 VHF (210-216)........................................................... 1
Simulación de la antena Yagi con el software 4nec2. ...................................................... 3
Índice de Figura
Figura 1.Edit NEC input-file ......................................................................................... 3
Figura 2.Main ................................................................................................................. 3
Figura 3.Datos insertados en Edit NEC. ...................................................................... 3
Figura 4.Ventana Run NEC .......................................................................................... 4
Figura 5.Patron de Radiación y sus partes principales. .............................................. 4
Figura 6.Ventana Geometría ......................................................................................... 4
Figura 7.Carta Smith ..................................................................................................... 4
Figura 8.Vista 3D de la Antena Yagi de Dipolo Simple. ............................................. 4
Figura 9.Configuración de barrido de frecuencia. ...................................................... 4
Figura 10.Grafico de línea (Ganancia/SWR/impedancia). ......................................... 4
Índice de Tablas.
Tabla 1.Datos necesario para la construcción de una antena Yagi con un dipolo
simple. .............................................................................................................................. 1
Tabla 2.Margenes de separación para cada uno de los elementos de la antena. ...... 1
Tabla 3. Datos de los segmentos necesarios para la construccion de la antena en
4nec2. ............................................................................................................................... 2
Antena Yagi Dipolo Simple
Cálculos para la Banda base N° 2 VHF (210-216).
Banda media: 213
Conversiones
1 metro (m) = 100 centímetro (cm)
1 metro (m) = 39.37 Pulgadas (in)
Tabla 1.Datos necesario para la construcción de una antena Yagi con un dipolo simple.
Antena Yagi Dipolo Simple
Elementos
Reflector
Dipolo Activo
Director 1
Director 2
Director 3
Director 4
Formula
150/F
143/F
138/F
130/F
125/F
120/F
Cálculos Resultados (m) Resultados (cm) Resultados (in)
150/213
0.7042
70.4
28
143/213
0.6714
67.1
27
138/213
0.6479
64.8
26
130/213
0.6103
61.0
25
125/213
0.5869
58.7
24
120/213
0.5634
56.3
23.4
En la tabla 1, se muestra los datos necesarios para la media de una antena Yagi
con un dipolo simple.
Por lo tanto, en la tabla 2, se mostrarán los márgenes de separación de cada uno
de los elementos.
Tabla 2.Margenes de separación para cada uno de los elementos de la antena.
Márgenes de Separación
Formula Cálculos Resultados (m)
Resultados (in)
Reflector y Dipolo
48/F
48/213
0.2254
8.9
Dipolo y director 1
30/F
30/213
0.1408
5.5
Director 1 y director 2
30/F
30/213
0.1408
5.5
Director 2 y director 3
45/F
45/213
0.2113
8.3
Director 3 y director 4
60/F
60/213
0.2817
11.1
1.0000
39.4
Medición del eje central
1
Antena Yagi Dipolo Simple
Para comenzar la simulación en el software 4nec2 necesitáremos datos de la tabla
1 y la tabla 2, para ello se necesitará construir la tabla 3 donde se especificarán los datos
necesarios para la construcción de una antena Yagi de 6 elementos.
Tabla 3. Datos de los segmentos necesarios para la construccion de la antena en 4nec2.
SEGMENTOS PARA REALIZAR LA ANTENA (in)
Elementos Tag segmentos Resultados X1 Y1 Z1 X2 Y2 Z2 Radio
21
Reflector
1
28÷2
14.0 0.0 0 -14.0 0.0 0 0.3
Formula
Resultados(in)
tabla 1 /2
Resultados(in)
Dipolo Activo
tabla 1 /2
Resultados(in)
Director 1
tabla 1 /2
Resultados(in)
Director 2
tabla 1 /2
Resultados(in)
Director 3
tabla 1 /2
Resultados(in)
Director 4
tabla 1 /2
2
3
4
5
6
21
27÷2
13.5 8.9
1
0.3
21
26÷2
13.0 14.4 0 -13.0 14.4 0
0.3
21
25÷2
12.5 19.9 0 -12.5 19.9 0
0.3
21
24÷2
12.0 28.2 0 -12.0 28.2 0
0.3
21
23.4÷2
11.7 39.3 0 -11.7 39.3 0
0.3
1 -13.5 8.9
Los valores de la columna X1 son de la mitad de su valor original, a como también
los valores de la columna X2.
Lo valores de la columna Y1 y Y2 son los datos obtenidos de la suma de los
resultados(in) de la tabla 2 es decir es la suma de los márgenes de separación ejemplo:
0+8.9=8.9, 8.9+5.5=14.4.
Los valores de la columna Z1 y Z2 son los datos obtenidos para el margen de
separación entre el eje central y los elementos que componen dicha antena ejemplo: en el
tag de la fila 2 y la columna de Z1 y Z2 se puede apreciar en la tabla que este elemento
esta aislado del eje central con un margen de separación de 1 pulgada.
En la columna Radio estos valores corresponden a la medida del grosor de los
tubos que se están usando en la construcción de la antena.
La columna Segmento son las partes en la que esta dividida el elemento se le dio
el valor de 21 debido a que es el mejor dato para dividir el punto de voltaje y que quede
perpendicular al eje central.
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Antena Yagi Dipolo Simple
Simulación de la antena Yagi con el software 4nec2.
Lo primero que se realiza para la construcción de la antena Yagi de dipolo
simple es:
1. Abrir el software y dar click en la herramienta Edit NEC input-file como se
muestra en la figura 1 y luego se abrirá una ventana como la figura 2 y se
procede a insertar los datos de la Tabla 3.
Figura 1.Edit NEC input-file
Figura 2.Main
Dar Click
Figura 3.Datos insertados en Edit NEC.
2. Una vez rellenados los
datos en la ventana Edit
NEC input-file como se
muestra en la figura 2,
vamos a dar click en la
herramienta Run NEC
(GENERATE) como se
muestra en la figura 3 y
aparecerá la ventana de
la figura 4 donde se dará
click en el Far Field
Pattern y luego damos
click en Generate y
Dar click
3
Antena Yagi Dipolo Simple
obtendremos la figura 5 del patrón de
radiación y la figura 6 la cual
corresponde al Geometry.
Figura 4.Ventana Run NEC
Dar click
Figura 5.Patron de Radiación y sus partes principales.
Lóbulo lateral
derecho
Lóbulo Principal
Lóbulo lateral
izquierdo
Lóbulo frente y
atrás.
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Antena Yagi Dipolo Simple
Figura 6.Ventana Geometría
REFLECTOR
DIPOLO SIMPLE ACTIVO
EJE CENTRAL
DIRECTORES
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Antena Yagi Dipolo Simple
3. Al presionar la tecla F11 se obtiene la carta Smith Cart como se muestra en la
figura 7.
Figura 7.Carta Smith
4. En la figura 8 se observará que al presionar la tecla F9 se mostrara una vista en
3D en este caso se observa cómo están constituido los niveles de ganancia.
Figura 8.Vista 3D de la Antena Yagi de Dipolo Simple.
La ganancia se muestra
usando los prefijos o
términos dBi en los
rangos (-56 dBi a 8.84
dBi).
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Antena Yagi Dipolo Simple
5. Luego se vuelve a dar click en la herramienta RUN NEC(Generate) y se configura
como se muestra en la figura 9 donde se configura un punto de inicio de frecuencia
y punto donde se termina en este caso el punto de inicio es 210 y el punto donde
se termina es 216 y se escogieron estas frecuencias ya que son nuestra banda base.
Figura 9.Configuración de barrido de
frecuencia.
Dar click
7
Antena Yagi Dipolo Simple
6. Luego aparecerá una ventana con las opciones de Ganancia, SWR, impedancia
como se muestra en la figura 10.
Figura 10.Grafico de línea (Ganancia/SWR/impedancia).
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