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Medida de antenas en campo abierto

Estudio de la antena Yagi-Uda

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Prctica: Estudio de la antena Yagi-Uda 4 Curso - Fsica 2

1. INTRODUCCIN

En este documento se describe la prctica de laboratorio correspondiente a la

medida de antenas en campo abierto y al estudio de una antena Yagi-Uda

Antes de comenzar con el desarrollo de la prctica, se va a proceder adescribir de forma abreviada los principales elementos que componen el banco demedida que va a ser utilizado. Es necesario que antes de la realizacin de lasprcticas de laboratorio se realice la lectura rigurosa y profunda del presente manualpara familiarizarse con los dispositivos y entender la estrategia a seguir para larealizacin de la prctica.

2. DISPOSITIVOS A UTILIZAR EN LA PRCTICA

FUENTE DE ALIMENTACION

Permite alimentar mediante tensin y corriente adecuada algenerador de seal

GENERADOR DE SEAL

Conectado a la fuente de alimentacin, es el encargado degenerar una seal de alta frecuencia y transmitrsela a laantena a t ravs de un eje conductor rotatorio.

El giro calibrado admitido es de 360 con un paso de ungrado lo que permitir medir la antena en un planohorizontal cmodamente, para diferentes direcciones depropagacin sin necesidad de rotar el receptor.

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RECEPTOR-SENSOR CON MICROAMPERIMETRO

A travs de este dispositivo recibiremos la sealemitida por la antena bajo estudio y medianteel microampermetro podremos conocerdiferentes niveles de emisin para distintasdirecciones de observacin.

El receptor-sensor esta dotado de una antena de tipo dipolo doblado sostenido por uneje vertical no conductor con el fin de evitar perturbaciones y por lo tanto errores enla seal recibida por el microampermetro.

El soporte permite adems dos posiciones:

Posicin A: Medida para polarizacin

horizontal con respecto al plano de tierra.

Posicin B: Medida para polarizacin

vertical con respecto al plano de tierra.

ANTENA TIPO DIPOLO

Emplearemos como elementos activosantenas tipo dipolo. En la imagen seobserva una antena tipo dipolo sencillo y

una antena dipolo doblado.

Su diagrama de radiacin asociado presenta una distribucin del campo radiado comose muest ra a cont inuacin.

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Patrn de radiacin de un dipoloinfinitesimal colocado en el origen con sueje alineado segn el ej e Z.

Componentes del campo radiadoreferidas al sistema de coordenadasesfrico asociado al dipolo emisor.

3. BANCO DE MEDIDA

CALIBRACIN DEL SISTEMA: Dado que nos encont ramos en un escenario no aislado deradiacin electromagntica externa y de que existen objetos en los alrededores quepueden interferir en la media, deberemos realizar una serie de ajustes para poderrealizar las medidas con un cierto grado de fiabilidad.

Receptor

Emisor

Rotor

Potencia del emisor

Sensibi li dad del

receptor

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Establecer una distancia entre el emisor y el receptor de entre 1 metro y 2metros

Regular la potencia del emisor en coordinacin con la sensibilidad delreceptor para aprovechar el mayor rango de escala del microamperimetro.

Tomaremos como punto de partida dos tipos de elementos radiantes clsicos en laconstruccin de antenas:

Dipolo simple / 2, representacin del diagrama deradiacin de campo E.

Dipolo doblado / 2, representacin del diagrama deradiacin de campo E.

Dependiendo de a que distancia deseemos calcular el campo radiado por una antenadebemos tener en cuenta que se establecen tres zonas bien diferenciadas. Son

(Ver anexo 5.7)

4. PROCESO EXPERIMENTAL:

FASE 1: Obt encin del diagrama o pat rn de radi acin de una ant enadipolo doblado

El objetivo ser trasladar a una representacin en diagrama polar los valoresobtenidos a travs del receptor. Para ello tomaremos sobre el rotor del emisor unorigen angular.

Regin react iva:R1< 0.62(D

3/)1/ 2

Regin de radiacin de cercano:R2 < 2D

2/

Regin de campo lej ano:R3 > R2 (onda plana)

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A continuacin asociaremos los valores mximos y mnimos detectados a travs delmicroamperimetro al menor y mayor de los radios del diagrama. Igualmente

buscaremos la correlacin entre la escala del microamperimetro y las divisiones paralos diferentes radios presente en el diagrama.

Una vez sintonizado el banco y observando una seal estable para cualquier direccinde propagacin, comenzaremos las siguientes medidas.

a)Realizar pruebas como antenas emisoras los dos tipos dedipolos disponibles.

b)Comprobar el tipo de dolarizacin de ambos dipolos,cruzando si fuera necesario el dipolo receptor.

c)Montar el dipolo doblado que aparece en laimagen siguiente y realizar la primerarepresentacin de los valores obtenidos atravs del receptor para un barrido de 360grados con paso de 5 grados. Utilizar el diagrama polar facilitado en el anexo 5.1y 5.2.

d)Aadir como elemento pasivo el reflector yrealizar idntica medida que en el paso

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anterior. Dibujar con otro color sobre el diagrama iniciado anteriormente.

e)Aadir como elemento pasivo un primerdirector y realizar idntica medida que en elpaso anterior. Dibujar con otro color sobre eldiagrama iniciado anteriormente

f )Aadir como elemento pasivo el segundodirector y realizar idntica medida que en elpaso anterior. Dibujar con otro color sobre eldiagrama iniciado anteriormente

Una vez realizadas las medidas ver el anexo 5.3

g)Las medidas habrn sido para un corte o plano concreto, ahora deber realizarsecon la antena completa (o sea, reflector y directores) una medida para un corteperpendicular al anterior. Superponer el diagrama sobre los anteriores.(Ver anexo 5.4, 5.5 y 5.8)

FASE 2: Int erf erencia del campo elect romagnt ico

La experiencia siguiente consiste en observar y establecer una explicacin terica alefecto de llamado mult icamino . En l las ref lexiones de la seal de la antena danlugar a degradaciones en el nivel de potencia o distorsin de la seal. En particular,un camino secundario ligeramente mayor puede ocasionar la cancelacin completadel t rayecto principal.

a)Con el banco de mediada sintonizado como en el punto f de la fase anterior,tomaremos una placa conductora plana y la aproximaremos gradualmente a ladireccin de visin directa emisor receptor. Deberemos observar para diferentes

posiciones y orientaciones de la placa, cual es el efecto de la inclusin de esteelemento dispersor de campo y por qu hay fluctuaciones muy significativas en la

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recepcin del campo dependiendo de la posicin y orientacin de la placametlica. (Ver Anexo 5.6)

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5. ANEXOS:5.1 DIAGRAMA DE RADIACION

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5.2DIAGRAMA DE RADIACION (copia)

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5.3 PROCESO DE MEJORA DE LA DIRECTIVIDAD:

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5.4 CONCEPTOS SOBRE ANTENA YAGI-UDA

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5.5 ANCHURA DE HAZ

5.6 REFLEXION

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5.7 REGIONES DE CAMPO

5.8 ANTENA YAGI COMERCIALIZADA, DATOS TECNICOS