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UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA EN INGENIERÍA Y TECNOLOGÍAS AVANZADAS ACADEMIA DE TELEMÁTICA

Tarea

Antena Bicónica.

Alumno:

Díaz Ugalde Jonathan

Profesor:

Dr. Víctor Barrera Figueroa

05 de Marzo de 2015

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ANTENA BÍCONICA Una conguración simple que se puede utilizar para conseguir características de banda ancha es la antena bicónica que se forma colocando dos conos de extensión innita juntos, como se muestra en la siguiente gura. Esto puede ser pensado para representar una línea de transmisión uniforme cónico. La aplicaciónde una tensión Vi a los terminales de entrada producirá odas esfericas salientes, como entrantes, que produce en cualquier punto (r, θ = θc, φ) una corriente I a lo largo de la supercie del cono y el voltaje V entre los conos. Estos pueden ser utilizados para encontrar la impedancia característica de la línea de transmisión, que también es igual a la impedancia de entrada de una geometría innito. modicaciones de esta expresión, que tenga en cuenta las longitudes nitas de los conos, se hará uso de analogía de línea de transmisión.

Figure 1: Geometria Biconica

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Figure 2: Radiacion de ondas esfericas.

Figure 3: Campo electrico y magnetico. Una antena UHF muy común utilizada para estaciones jas es la Antena Bicónica que se ilustra en la Figura 4. Una antena de este tipo ha sido diseñada para cubrir el rango de 100 a 400 MHz. Su capacidad de banda ancha la hace una excelente elección para los modos de Seguridad de Transmisión (TRANSEC) de banda ancha tal como el salto de frecuencia. 3

Figure 4: Antena biconica. Uno de los componentes más importantes en las comunicaciones UWB es la antena. La conguración de la antena bicónica es una de muchas conguraciones que se puede utilizar para lograr características de banda ancha. La conguración bicónica tiene un mejor desempeño en el retardo de grupo.

Figure 5: Conguracion de la antena bíconica. La conguración de una antena bicónica alimentado por cable coaxial se 4

muestra en la Fig. 5 . La longitud del cono es l, el radio superior del cono es l ∗ sen(a/2), el radio inferior del cono es el radio del cable coaxial, el ángulo entre los dos conos es 'l'. Los conos superior e inferior son simétricas. Los conos son excitados simétricamente en los vértices con la brecha de alimentación. Impedancia de entrada.

Zin = Zo 1−β/δ 1+β/δ

cuando

Zo = 60lncot( α4 )

∞ X 2n + 1 2 [Pn (cos(α/2))] ζn (kl) n(n + 1) n=1 = e−2jkl ∞ X 2n + 1 2 60 [Pn (cos(α/2))] ζn (kl) −1+j Zo n(n + 1) n=1 60 1+j Z o

β δ

y

ζn (kl) =

donde:

h2n (kl) n 2 h2n−1 (kl)− kl hn (kl)

k = 2π/λ, λ : Longitud de onda en el espacio libre. Zo :Caracteristicas de la impedancia de la antena. P n :Polinomio de orden n. ζn (kl): Funcion auxiliar compleja de la variable real kl. h2n :Funcion esferica de Hankel de 2do. orden. β δ :Radio de reectancia y propagacion. Patrón de radiacion.

La antena se considera que es una fuente aislada en el espacio libre con radiación azimutal independiente en el plano H. R (θ) =

Eθ (r,θ) Eθ (r,90°)

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Figure 6: Patron de radiacion

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ANTENA BICONICA INFINITA Actúa como una linea de transmisión de longitud innita, de impedancia caracteristica Zk que adapta a la impedancia de entrada de la antena Zi al medio en el que se propagan las ondas esféricas. Se utiliza en su versión de dos brazos , o como un monopolo sobre el plano de masa. En este último caso la impedancia de entrada es la mitad que la del dipolo bicónico. Se utiliza para diseños en los que se pretende conseguir una impedancia de entrada proxima a 50 ohms, el angulo del cónico debe situarse en torno a los 60°. Zi = Zk = 120ln(cot( θ2 ))

ANTENA BICÓNICA FINITA La versión plana de la antena biconica nita es la antena bow-tie. Sus brazos son triangulares y su ancho de banda es mucho mayor que el de un dipolo convencional. En el caso real de unos conos de longitud nita, se producen reexiones en los bordes de dichos conos. Ello altera la impedancia de la antena. En este caso, la antena sigue actuando como un transformador de impedancia, pero con una impedancia de carga ZL . k +jZm tanβl Zi = Zk Z Zm +jZk tanβl

PATRÓN DE RADIACIÓN La bocina bicónica gracias a su simetría puede producir un diagrama omnidireccional en el plano azimutal. Los modos más bajos, el transversal electromagnético TEM, y el modo transversal eléctrico TE01, son excitados para generar respectivamente ondas polarizadas vertical y horizontalmente. Utilizando las propiedades de las distintas constantes de fase de estos dos modos se obtiene una onda polarizada circularmente. La ganancia de la bocina se calcula mediante las siguientes aproximaciones:

Gdb = 10log(2a/1)

Le para el modo TEM

Gdb = 10log(2a/1) − (Lh + 0.91)Para

el modo TE01

Donde Le y Lh son factores de corrección, y a el diámetro de las bocinas. Por último hay que indicar que el diagrama de radiación en elevación se obtiene de las curvas universales para los modos TEM y TE01 de una apertura.

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Figure 7: ANTENA BICONICA SEIBERSDORF.

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