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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES

I/2019

FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA ELECTRONICA

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA ANTENA HELICOIDAL ESTUDIANTES:

MARCA CASTILLO MARCO MANUEL LUIS PABLO AGUILAR TICONA ROCIO KHATERINE MEDINA CORINI MATERIA: ANTENAS Y PROPAGACIÓN ETN -913

FECHA: 19/06/2019

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INDICE

1.- MARCO TEORICO

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2.- RESULTADOS OBTENIDOS

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3.- CONCLUSIONES

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4.- BIBLIOGRAFIA

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5.- ANEXOS

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INFORME

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA ANTENA HELICOIDAL OBJETIVOS:  Familiarizarse con la configuración y administración de un enlace inalámbrico IP.  El estudiantepodrádiseñar y fabricar una antena helicoidal.  El estudiantepuedareafirmar y conocer los parámetros de las antenasreales para suconstrucción.  El estudianteconozcafísicamente una antena y la forma de conexión de la misma.  El estudianteconozca el diseño de antenashelicoidales. JUSTIFICACIÓN:  Gracias a los enlaces inalámbricos se acorta el tiempo de implementaciónencomparación a una red cableada.  Las antenas IP en la actualidad son fáciles de configurar y con un entornoamigable de configuración Web. INTRODUCCIÓN. La antena helicoidal (a menudo llamadas una "hélice") es una antena de onda que se propaga en forma de un sacacorchos que produce la radiación a lo largo del eje de la hélice. Estas hélices se conocen como axial modo antenas helicoidales. Los beneficios de esta antena es que tiene un ancho de banda grande, es de fácil construcción, tiene una impedancia de entrada real, y puede producir polarización circularmente.

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1. MARCO TEORICO ANTENA HELICOIDAL La antena helicoidal o antena hélice es una antena con forma de solenoide. La antena helicoidal es una evolución del monopolo vertical, en la cual el monopolo vertical ha sido modificado para tomar la forma de un solenoide.

CARACTERISTICAS Es un tipo de antena que presenta un comportamiento de alto ancho de banda. Una hélice es el resultado de bobinar un hilo conductor sobre un cilindro de diámetro constante Los parámetros geométricos de diseño de una hélice son: su diámetro, la separación entre dos vueltas o paso de la hélice, el número de vueltas, el diámetro del hilo y el sentido del bobinado (a derechas o izquierdas) Presenta una polarización de tipo circular. El sentido de la polarización derecha o izquierda es definido por el sentido de giro del elemento conductor. Poco sensible a los fenómenos atmosféricos. Además, independiza bastante la calidad de los enlaces respecto de la orientación angular de las antenas ya que todas las posiciones son equivalentes. Este tipo de antena es comúnmente utilizada en comunicación es para el telecontrol de satelitales (TTC) y actualmente es muy difundida entre los radio-aficionados Presenta la ventaja de que es fácil de fabricar a muy bajo costo y, además, en base a este diseño es relativamente fácil fabricar antenas con ganancias diferentes ya que se aumenta la ganancia simplemente aumentando el número de espiras (aun que la relación no es lineal)

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MODO DE FUNCIONAMIENTO El modo normal de radiación se presenta cuando el largo de onda es mucho mayor a las dimensiones de la antena y se caracteriza por tener un campo radiado máximo en el plano perpendicular al eje y mínimo en el eje de la antena. El modo axial de radiación se presenta cuando el perímetro de la circunferencia que forma el helicoide es cercano a un largo de onda La antena helicoidal más populares (a menudo llamadas una "hélice") es una antena de onda que se propaga en forma de un sacacorchos que produce la radiación a lo largo del eje de la hélice. Estas hélices se conocen como axial modo antenas helicoidales. Los beneficios de esta antena es que tiene un ancho de banda de ancho, es de fácil construcción, tiene una impedancia de entrada real, y puede producir polarizada circularmente campos CLASIFICACION ANTENAS PARA WALKIE-TALKIES Antenas para walkie-talkies Las antenas helicoidales son sumamente utilizadas en las radios portátiles de tipowalkie-talkie, como los PMR446. El hecho de enrollar el mono polo en forma de hélice reduce sensiblemente el largo de la antena, reduciendo la a dimensiones razonables; así, una antena mono polo vertical que mediría17cm para la banda de radio aficionados de 70cm, mide apenas cinco o seis en su forma helicoidal ANTENAS PARA RECEPCIÓN SATELITAL Antenas para recepción satelital Otras antenas helicoidales son utilizadas en UHF para recibir señales satelitales (1575.42Mhz). La polarización de la antena helicoidal es circular, lo que es sumamente favorable para la recepción de satélites. Estas antenas se fabrican con las espiras separadas un poco menos que el diámetro mismo de la hélice. ANTENAS HALO Antenas Halo Caso límite de una antena helicoidal, se usan sobre todo en VHF. Son omnidireccionales y tienen buena ganancia POLARIZACION CIRCULAR La polarización circular de una onda electromagnética es una polarización en la que el campo eléctrico de la onda de paso no cambia la fuerza, sino sólo de dirección de una manera rotativa. En electrodinámica, la fuerza y la dirección de un campo eléctrico, se define por lo que se llama un vector de campo eléctrico. En el caso de una onda polarizada circularmente, como se ve en la animación de acompañamiento, la punta del [Escribir texto]

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campo eléctrico vector, en un punto dado en el espacio, describe un círculo a medida que avanza el tiempo. Si la onda se congela en el tiempo, el campo de vector eléctrico de la onda describe una hélice a lo largo de la dirección de propagación. La polarización circular es un caso límite de la condición más general de polarización elíptica. El otro caso especial es el más fácil de entender, la polarización lineal. El fenómeno de la polarización surge como consecuencia del hecho de que la luz se comporta como una onda transversal de dos dimensiones. EN ANTENAS Se pueden utilizar varios tipos de elementos de antena para producir una radiación polarizada circularmente (o casi); siguiendo a Balanis, se puede utilizar elementos dipolo: Dos dipolos cruzados proporcionan los dos componentes de campo ortogonales... Si los dos dipolos son idénticos, la intensidad de campo a lo largo de cada cenit... sería de la misma intensidad. Además, si los dos dipolos estuvieran alimentados con un grado de 90° diferencia de tiempo de fase (en cuadratura de fase), la polarización a lo largo de cenit sería circular... Una forma de obtener el tiempo de 90º de diferencia de fase entre las dos componentes de campo ortogonales, radiada, respectivamente, por los dos dipolos, es por la alimentación de uno de los dos dipolos con una línea de transmisión que es un cuarto de longitud de onda más larga o más corta que la de la otra Para conseguir polarización circular [en axial o modo de extremo-fuego]... la circunferencia C de la hélice debe ser... con C / longitud de onda = 1 cerca del óptimo, y el espaciamiento cerca de S = longitud de onda / 4. Se pueden obtener polarizaciones circulares y elípticas utilizando diversas disposiciones de alimentación o ligeras modificaciones hechas a los elementos... La polarización circular puede ser obtenida si dos modos ortogonales son excitados con una diferencia de tiempo de fase de 90º entre ellos. Esto se puede lograr mediante el ajuste las dimensiones físicas del parche... Para un elemento de parche cuadrado, la forma más fácil de excitar idealmente la polarización circular consiste en alimentar el elemento en dos bordes adyacentes... La diferencia de fase en cuadratura se obtiene alimentando el elemento con un divisor de potencia de 90°

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2. RESULTADOS

Resultados obtenidos de SignalStrength Como se puede apreciar se logro llegar a un nivel de SignalStrength de -52dBm como se puede ver a continuación:

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Para el test de saturación de red se uso: Network performance measurementtool (Jperf).

Como se puede ver se envían teóricamente datos a una velocidad de 90.2Mbits/sec;

Pero la velocidad de recepción RX real, llega hasta 53.4Mbps:

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Frecuencia (Ghz) 5650 5470

AB (Mhz) 20 20

DL (Mbps) 53.4 53.4

UL (Mbps) 53.4 53.4

3. CONCLUSIONES Como se logró diseñar e implementar una antena helicoidal, según las características solicitadas. En este caso logramos una SignalStrength de -52dBm y una velocidad de transmisión y recepción de 53.4Mbps como velocidad pico. Para el diseño de la antena helicoidal, usamos como base un tubo de red de cableado que media justamente el diámetro de diseño. Despues usamos una línea de referencia dibujada para que las vueltas tengan una separación lo mas precisa posible, y finalmente pegamos con silicona cada una de las vueltas.

4. BIBLIOGRAFIA http://www.antenna-theory.com/spanish/antennas/travelling/helix.php https://es.wikipedia.org/wiki/Polarizaci%C3%B3n_circular https://es.wikipedia.org/wiki/Antena_helicoidal https://www.google.com/search? q=antenas+helicoidales&oq=antenas+helicoi&aqs=chrome.1.69i57j0l5.5763j0j8&sourceid=chrome &ie=UTF-8

5. ANEXOS Datos obtenidos para el diseño: [Escribir texto]

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Antena obtenida de 30 vueltas: [Escribir texto]

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