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• Matias Vargas

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Antena Bi-Quad Trabajo practico Propagación y Antenas

21/06/2012

Integrantes: Lucas Venturin Matías Vargas Análisis teórico y practico de una antena Bi-Quad para una frecuencia de 2.4GHz en canal 6

Introducción: Este informe se centrara en el análisis teórico y practico de una antena Bi-Quad, que es básicamente un arreglo de antenas Quad, la cual fue construida para analizar parámetros característicos de antenas, las cuales se contemplaron en las clases teóricas a lo largo del cursado de la asignatura. Desde la construcción hasta la medición de las mismas aparecieron aspectos importantes a investigar que se investigaron y se consultaron al profesor, brindando así mas información sobre la antena en cuestión.

Desarrollo Teórico La antena Bi-Quad se realizo en primer lugar mediante una construcción virtual mediante un programa de simulación de antenas llamado FEKO, donde se respetó las características de una antena Quad para lograr el arreglo mencionado. Según datos encontrados en internet, una bi-quad sirve para diversas aplicaciones en nuestro caso vamos a implementarla en una red wi-fi que opera en la frecuencia de 2.4GHz, la cual a su vez, esta se divide en 11 canales separados por 5Mhz, nosotros utilizaremos la frecuencia de canal 6 para estar en medio del espectro. Veamos cómo se parte de una antena tipo Quad para lograr una Bi-Quad. Un elemento Quad no es más que dos dipolos de media longitud de onda doblados y unidos, cada lado tiene una longitud física de 1/4 de longitud de onda ya que al ser un dipolo cerrado la suma de todos sus lados debería ser igual a 1λ. Lo que se pretende con este arreglo de dipolos es tratar de obtener más ganancia, ya que sabemos que al comprimir la radiación de la antena hacia un cierto lugar estaríamos logrando dicho efecto. En sí, estaremos dando más ganancia mediante la eliminación de la energía en direcciones no deseadas. La longitud de cada lado del elemento Quad es D=306/f MHz que es una relación que es válida por medio de pruebas realizadas. Entonces 4*D=1λ. En esta antena hay 2 puntos donde se puede insertar el cable coaxial de alimentación, previo análisis de la impedancia de la antena y del sistema que utilicemos para acoplarla al coaxial. El más obvio es al centro del lado horizontal inferior, esta opción dará un alto promedio de radiación con polarización horizontal. Si se alimenta en el centro de cualquiera de los lados verticales, la polarización será vertical. Entre las 2 posibilidades, es más útil la primera, porque la mayoría de las señales provienen de antenas polarizadas horizontalmente (dipolos, Yagis, etc.). Todos los sistemas que utilizan una onda completa, tienen una impedancia superior a los 200 ohms, teóricamente debería ser de 300 ohms, pero raramente encontramos ese valor en otra antena que no sea un dipolo cerrado. Si le agregamos un elemento reflector o director, ese valor baja más, digamos cerca de los 100 ohms. Para acercarnos lo más posible a esos 100 ohms, debemos utilizar un sistema de acoplamiento ya que nuestro cable coaxial será de 50 ohms (RG58)

Ahora que tenemos un panorama más amplio de lo que es una antena tipo Quad, construimos nuestra antena, ya que no es más que 2 elementos Quad unidos para lograr mayor ganancia y directividad. También cabe aclarar que dicho elemento esta sobre una superficie reflectora por dos razones, la primera es aumentar la ganancia, y la segunda es la de reducir la impedancia de la antena. En la siguiente figura podemos apreciar como debería construirse el elemento radiante (pegar foto de antena biquad)

En la simulación con el software FEKO utilizamos 2 modelos, uno hecho con una antena Bi-Quad del programa "Antenna Magus", y otro construido por nosotros.

Nuestra antena en principio tendría una forma como la que se presenta a continuación:  Longitud de onda (λ)= c0/f = 300.000.000/2437.000.000=0.12310 metros  Distancia de cada lado del elemento radiante = λ/4 = 0.03077 metros = 30.77 mm

Nótese que los lados del elemento radiante forman un ángulo recto, esto se modificara más adelante cuando se analice el modelo sacado del software "Antenna Magus" y veremos porque. El plato reflector será simplemente un cuadrado de por lo menos una área de 1λ X 1λ, se opto finalmente que sería un rectángulo de 2λx1λ para asegurarnos una mejor superficie reflectante.

El modelo de "Antena Magus" es el que se implementaría, ya que al ser un modelo testeado y simulado por el mismo programa ofrece una mayor calidad en las mediciones simuladas.

pegar foto antena magus Como se puede observar, el modelo propuesto no es similar al que se iba a construir en principio, es decir, un gran detalle es que los lados del elemento radiante no forman ángulos rectos, sino que en sus extremos se puede observar un ángulo de 56°, no hay mucho material que demuestre porque la antena se construyo así, pero según los