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• Andree Medina

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LABORATORIOS DE ANTENAS: 1. ANTENA YAGI 2. DIPOLO PLEGADO 3. ANTENA YAGI – UDA LUIS FERNANDO LOPEZ O CARLOS ANDRES JURADO GRUPO RAT65-3

Resumen: Con esta práctica se pretende introducir al estudiante en la caracterización de los dispositivos pasivos de transmisión de señales electromagnéticas. El estudiante trabajara conceptos como polarización, ganancia, directividad, potencia isotrópica radiada efectiva, resistencia de radiación, campos cercano y lejano, ancho de banda y el sistema de coordenadas de la antena En esta práctica de laboratorio se busca conocer y entender los patrones de las diferentes antenas (laboratorio 1: antena Yagi laboratorio 2: dipolo plegado, y laboratorio 3: antena Yagi – uda) con el fin de mirar sus diferencias, principios de radiación y cual nos ofrece un mejor desempeño en diferentes factores externos que nos permita saber cual debemos utilizar en un momento determinado. Se encontró que el patrón de radiación varía mucho con respecto a los elementos utilizados ya que las medidas tomadas pueden variar mucho con un movimiento que se realice. En este informe se entregaran las prácticas 1, 2 y 3 al igual que las tablas de medición y las conclusiones obtenidas luego de conocer más sobre dichas antenas.

Dipolo Plegado Este tipo de antena Fig. 1.2 es el más conocida en la radiodifusión de FM y TV, está hecha por una varilla de cobre o aluminio en forma de bucle cerrado en cuyos extremos se conecta la línea de transmisión. La ganancia de esta antena es la misma que la del dipolo simple, pero su principal ventaja sobre el dipolo simple es su mayor resistencia mecánica, ya que es 4 veces superior, es decir 300 Ω. La Impedancia del dipolo plegado viene dada por Donde Zo es la impedancia del Dipolo simple (75 Ω) y N el número de hilos que contribuyen al dipolo plegado.

Introducción Dipolo Simple (Antena Yagi) El dipolo simple es la antena más sencilla, y consiste en dos varillas metálicas de un cuarto de longitud de onda Fig. 1 y a cuyos extremos centrales se conecta la Línea de Transmisión procedente del Transmisor o Receptor de RF. Su Impedancia es de aproximadamente 75 Ω y su longitud física puede calcularse a partir de

Donde f es la Frecuencia de Trabajo en MHz y L la Longitud Real de la antena.

Las Antenas Yagi-Uda Están constituidas por varios elementos paralelos y coplanarios, directores, activos y reflectores, utilizada ampliamente en la recepción de señales televisivas. Los elementos directores dirigen el campo eléctrico, los activos radian el campo y los reflectores lo reflejan. Los elementos no activados se denominan parásitos, la

antena Yagi puede tener varios elementos activos y varios parásitos. Su ganancia está dada por: G = 10 log n Donde n es el número de elementos por considerar.

Procedimiento Lista de Material 1) Analizador de espectros 2) Medidor de potencia 3) Kit didáctico D’Lorenzo, para aprendizaje de antenas 4) Bases de prueba y flexómetro Laboratorio 1 El enfoque de esta práctica será la experimentación y obtención de las características de radiación de las antenas transmisoras construyendo sus diagramas polares. Los objetivos planteados son los siguientes: Introducir al estudiante en el estudio práctico de las antenas filiformes como son las antenas dipolo de λ/2 Familiarizar al estudiante con el diagrama o patrón de radiación de una antena dipolo de longitud λ/2 en los planos E y H Afianzar al estudiante en el manejo hábil de los diferentes tipos de polarización de las antenas dipolos Inducirlo a medir y verificar el ancho del haz del patrón de radiación de una antena dipolo de λ/2 Procedimiento El sistema, figura 1, comprende un conjunto de antenas de varios tipos (dipolo simple, dipolo plegado, Yagi-Uda, Ground Plane antenna), además de la instrumentación necesaria (generador RF, detector de radiaciones 2EM, línea Lecher) y accesorios como cables coaxiales, conectores y adaptadores. Trabaja a frecuencias desde 860 a 940 MHz y debe alimentarse con una fuente de 15Vcc a 200mA. Obtener Patrón de Radiación Antena Dipolo de Media Onda Tenga en cuenta que el módulo didáctico tiene desajuste en los conectores, por lo tanto es necesario estar atentos a que las conexiones queden bien. Es recomendable no sujetar los dispositivos en el momento de la medición, ni estar demasiado cerca a las antenas transmisora y receptora, ya que la presencia de personas genera ruido en la medida. Tomaremos como frecuencia de trabajo del radiador 900 MHz, y los pasos a seguir son los siguientes: Nota: Tenga en cuenta que las mediciones que se le indican en esta secuencia de pasos que debe repetir deben hacerse bajo las mismas condiciones del entorno de la medición anterior, esto con el fin de poder realizar comparaciones validas entre las diferentes medidas

1. Mida -15Vcc en la fuente DC, apague la fuente DC y conéctela al módulo DL-2595. Asegúrese de que la polaridad sea la correcta 2. Encienda el medidor de potencia Agilent E4416A, y realice la auto calibración 3. Encienda la fuente DC y en el conector BNC de la base del módulo DL-2595 mida la potencia de salida de la antena utilizando el equipo Agilent E4416A. Establezca la perilla de salida al 100 % 4. Apague de nuevo la fuente DC y conecte a la base del equipo didáctico el mástil con una antena dipolo de λ/2 5. Ajuste el detector de radiaciones EM a la misma altura del dipolo. Tenga en cuenta que este detector trabaja con una antena dipolo plegado 6. Teniendo en cuenta la longitud de onda de la señal radiada, ubique el detector de radiaciones EM a una distancia apropiada 7. Verifique que la antena transmisora y receptora tengan polarización horizontal 8. Mueva la perilla de salida al nivel que genere máxima medición en el detector de radiación EM, pero de tal forma que no supere la escala del instrumento 9. Construya una tabla de valores con cada uno de los ángulos marcados en las divisiones del módulo y la corriente medida por el detector de radiación EM 10. Verifique lo que sucede si cambia la polarización de una sola de las antenas 11. Repita el procedimiento si las antenas tienen ambas polarización vertical 12. Repita el procedimiento cambiando la altura del dipolo plegado del detector de radiación de EM. Saque conclusiones 13. Repita todos los numerales anteriores modificando la distancia entre el transmisor y el receptor. Hágalo tanto con una distancia menor como una mayor 14. Acerque lo máximo que se puede el detector de radiación EM a la antena dipolo de λ/2 y mida la corriente registrada. Tenga en cuenta que es posible que sea necesario atenuar la salida del transmisor para que la medición no sobrepase la escala del instrumento. De esta manera es posible tener una aproximación de la potencia de transmisión. Compare con el valor medido por el medidor de potencia Agilent E4416A Informe Con los datos tomados en el procedimiento practico realizar un informe que contenga lo siguiente: Convierta los valores de corriente medidos con el detector de radiación EM a valores de potencia, tanto en mili vatios como en dBm. Tenga en cuenta que el detector trabaja con una antena dipolo plegado Con los datos obtenidos dibuje el patrón de radiación tanto en mili vatios como en dBm. Para esto utilice a Matlab como herramienta. Incluya el código del programa utilizado para hacer estas graficas Compare el patrón obtenido en el laboratorio con el obtenido en la simulación. Saque conclusiones Determine el ángulo de apertura de la antena Determine las pérdidas de propagación. Compare resultados y saque conclusiones Con el fin de complementar el informe de laboratorio, se deben responder las siguientes preguntas:

1. ¿Podría afirmarse que la antena dipolo es una antena omnidireccional? Justifique su respuesta La antena dipolo no irradia en todas las direcciones con la misma potencia; se dice entonces que es una antena direccional. Las antenas omnidireccionales orientan la señal en todas direcciones con un haz amplio pero de corto alcance. Si una antena direccional sería como un foco, una antena omnidireccional sería como una bombilla emitiendo luz en todas direcciones pero con una intensidad menor que la de un foco, es decir, con menor alcance. 2. ¿Qué se puede decir de la posición del dipolo, en cuanto a la polarización del campo emitido, para la captación máxima de señal? La polarización de una antena se refiere a la dirección del campo eléctrico dentro de la onda electromagnética emitida por ésta. Las antenas verticales emiten un campo eléctrico vertical y se dice que están polarizadas verticalmente. Las antenas horizontales tienen, por lo tanto, polarización horizontal. Para transferir la máxima potencia entre una antena transmisora y una receptora, ambas antenas deben tener la misma orientación espacial, el mismo sentido de polarización y el mismo coeficiente axial. 3. ¿Qué ocurriría con el patrón de radiación y la polarización, si se cambia la frecuencia de operación del transmisor? Una antena ideal irradiaría toda la energía que recibe del trasmisor en forma de ondas electromagnéticas, en la frecuencia que recibe esa energía radio frecuenté. En HF, y en VHF en clase de emisión banda lateral única se prefiere la polarización horizontal, y en VHF en frecuencia modulada, la polarización vertical. 4. ¿Qué le sucede al patrón de radiación en los planos E y H, si cambiamos la distancia de la fuente de radiación? ¿Cuál es la causa de dicha variación? Los campos E y H radiados por el dipolo media onda decrecen proporcionalmente a la distancia de la fuente. Imágenes Laboratorio

Tabla de datos YAGI SIMPLE Horizontal Angulo Corriente Resistencia Frecuencia Potencia (Grados) (IµA) (R) (Fc Mhz) (PdBm) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 120 140 150 180 200 220 240

50 50 50 50 25 15 7 3 1.5 0 1 7 42 50 50 50 6

75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75

849.2 849.5 849 849.2 849.2 849.07 849.1 849.18 849.3 849.1 849.4 849.4 850 849.9 850 849.9 850

-21 -24 -23 -28 -33 -29 -31 -35 -34 -38 -38 -30 -33 -26 -25 -31 -34

260 280 300 320 340 360

1 0 4 20 50 50

75 75 75 75 75 75

850 850 849.5 849.7 849.7 849.5

-43 -35 -34 -30 -30 -27

YAGI SIMPLE Vertical Angulo Corriente Resistencia Frecuencia Potencia (Grados) (IµA) (R) (Fc Mhz) (PdBm) 0 10 20 c30 40 50 60 70 80 90 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

25 17 12 |c 8 5 3 1 1 1 1 7 20 25 20 8 3 1 1 2 8 12 15

75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75

849 849 848.9 848.6 848.6 848.4 848.2 848.1 848 848 848.8 849.3 849.4 849.6 849.3 849.2 849 849 849.3 848.8 849.1 849.6 849

-29 -27 -30 -32 -31 -32 -28 -31 -34 -32 -36 -31 -29 -31 -30 -34 -31 -31 -32 -30 -30 -30 -30

120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

0 1 2 8 9 4 1 0 0 0 2 6 10

75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75

844.9 850 850.1 850.2 850.8 850.2 850.1 850.1 850.1 850.1 850.1 849.9 849.8

-94 -40 -36 -27 -26 -31 -31 -38 -46 -40 -29 -32 -30

YAGI SIMPLE Vertical Aumento distancia 110 cm Angulo Corriente Resistencia Frecuenci Potencia (Grados) (IµA) (R) a (Fc Mhz) (PdBm) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

10 10 9 6 4 3 1 0 0 0

75 75 75 75 75 75 75 75 75 75

849.7 849.8 849.7 849.7 849.7 849..6 849.5 849.4 850 844.9

-27 -25 -25 -26 -28 -26 -27 -28 -90 -94

Imágenes en Matlab COMANDO YAGI SIMPLE HORIZONTAL >> Z=[0:20 : 360]*pi/180; I=[50 50 25 7 1.5 0 1 7 42 50 50 50 6 1 0 4 20 50 50]*1E6; P=I.*I*75; >>POLAR(Z,P)

Conclusiones Laboratorio 1 Como conclusión creo que este tipo de antena es óptimo para lograr largos alcances ya que son muy direccionales concentrando el máximo de la señal en una línea recta y sacando la mejor eficiencia en el envió y recibo de la información. Laboratorio 2

COMANDO YAGI SIMPLE VERTICAL >> Z=[0:20 : 360]*pi/180; I=[25 12 8 3 1 1 1 7 20 25 20 8 3 1 1 2 8 12 15]*1E-6; P=I.*I*75; POLAR(Z,P)

COMANDOS YAGI SIMPLE VERTICAL ( AUMENTO DISTANCIA 110 cm) Z=[0:20 : 360]*pi/180; I=[10 9 4 1 0 0 0 1 2 8 9 4 1 0 0 0 2 6 10]*1E-6; P=I.*I*75; POLAR(Z,P)

El enfoque de esta práctica será la experimentación y obtención de las características de radiación de las antenas transmisoras construyendo sus diagramas polares. Los objetivos planteados son los siguientes: Familiarizar al estudiante con las principales propiedades de la Antena Dipolo plegado de media longitud de onda Mostrar mediante comparación los beneficios del uso de las Antenas dipolo plegado de media longitud de onda Darle a conocer al estudiante el uso de los Balunes para transformar las impedancias de ciertos tipos de Antenas Procedimiento En esta práctica, el estudiante trazara los diagramas de radiación de un dipolo plegado con balun. Aprenderá el significado de ganancia expresada en dBm y utilizara este concepto para calcular la ganancia del dipolo plegado Patrón de Radiación Antena Dipolo Plegado Tenga en cuenta que el modulo didáctico tiene desajuste en los conectores, por lo tanto es necesario estar atentos a que las conexiones queden bien. Es recomendable no sujetar los dispositivos en el momento de la medición, ni estar demasiado cerca a las antenas transmisora y receptora, ya que la presencia de personas genera ruido en la medida. Tomaremos como frecuencia de trabajo del radiador 900 MHz, y los pasos a seguir son los siguientes: Nota: Tenga en cuenta que las mediciones que se le indican en esta secuencia de pasos que debe repetir deben hacerse bajo las mismas condiciones del entorno de la medición anterior, esto con el fin de poder realizar comparaciones validas entre las diferentes medidas 1. Mida -15Vcc en la fuente DC, apague la fuente DC y conéctela al módulo DL-2595. Asegúrese de que la polaridad sea la correcta 2. Apague la fuente DC y conecte a la base del equipo didáctico el mástil con una antena dipolo plegado 3. Ajuste el detector de radiaciones EM a la misma altura del dipolo. Tenga en cuenta que este detector trabaja con una antena dipolo plegado 4. Teniendo en cuenta la longitud de onda de la señal radiada, ubique el detector de radiaciones EM a una distancia entre 1.5 m y 2.0 m 5. Verifique que la antena transmisora y receptora tengan la misma polarización 6. Regúlese la atenuación del receptor a 0 y la potencia del transmisor de manera que pueda haber una indicación de aproximadamente el 80 % con respecto al valor máximo de la escala 7. Construya una tabla de valores para los ´ángulos de 10◦, 20◦, 30◦ hasta 360◦ y la corriente medida por el detector de radiación EM

Si es necesario cambiar escala en el transcurso de la ejecución de las mediciones, habrá que tomar en cuenta el coeficiente multiplicativo introducido. Informe Con los datos tomados en el procedimiento practico realizar un informe que contenga lo siguiente: Convierta los valores de corriente medidos con el detector de radiación EM a valores de potencia, tanto en mili vatios como en dBm. Tenga en cuenta que el detector trabaja con una antena dipolo plegado Con los datos obtenidos dibuje el patrón de radiación en mili vatios. Para esto utilice a Matlab como herramienta. Incluya el código del programa utilizado para hacer estas graficas Compare el patrón obtenido en el laboratorio con el patrón teórico del dipolo plegado. Saque conclusiones Determine el ángulo de apertura de la antena Determine las pérdidas de propagación. Compare resultados y saque Conclusiones Con el fin de complementar el informe de laboratorio, se deben responder las siguientes preguntas: 1. Los diagramas de radiación pueden verse ligeramente asimétricos, investigue las razones para ello. La tomas de mediciones debe de ser una de las principales causas de las variaciones en la diagramación de radiación, debido a la cantidad de datos que se tomen, a la exactitud de los equipos de medición y al ambiente de desarrollo de la práctica ya que los datos arrojados pueden ser alterados por obstáculos y alteraciones del ambiente. 2. ¿Por qué la impedancia del dipolo plegado es cuatro veces más elevada que la de un dipolo de λ /2? Un elemento se alimenta directamente mientras otro esta acoplado conductivamente en los extremos. Cada elemento es de media longitud de onda de largo. Sin embargo, como la corriente puede fluir del otro lado de las orillas, hay una corriente de longitud de onda completa en la antena. Por ello para una misma potencia suministrada, la corriente será la mitad del dipolo básico de media onda y la impedancia de entrada es cuatro veces más alta. La impedancia del dipolo plegado es igual a la impedancia de media onda (72Ωcomo valor típico) multiplicado por el número de cables plegados al cuadrado. 3. ¿Qué significa ´´adaptación de impedancia perfecta”? ¿Por qué es importante adaptar las impedancias de la línea de transmisión y la antena? Finalmente, ¿qué sucede cuando una antena transmisora no está adaptada correctamente con la línea de transmisión? Adaptar o emparejar las impedancias, consiste en hacer que la impedancia de salida de un origen de señal, como puede ser una fuente de alimentación o un amplificador, sea igual a la impedancia de entrada de la carga a la cual que se conecta. Esto con el fin de conseguir la máxima transferencia de potencia y aminorar las pérdidas de potencia por reflexiones desde la carga. Este sólo aplica cuando ambos dispositivos son lineales.

La impedancia de entrada de una antena es un parámetro que determina la interacción entre la antena y los circuitos a ella asociados. Es necesario tener control sobre dicha impedancia si se desea la máxima transferencia de potencia entre una línea de transmisión y una antena. Al proceso de ajustar la impedancia de entrada de una antena se llama acople de impedancia. Cuando la línea de transmisión tiene una impedancia y la antena otra muy distinta y no son acopladas aparece un efecto llamado ROE (Return of equity) en la línea, esto quiere decir que parte de la señal transmitida puede sufrir retorno o reflexión y causa pérdida de la señal dependiendo de la diferencia de impedancias. 4. La utilización de un balún 4:1 mejora la ganancia de un dipolo plegado alimentado por una línea de transmisión de 75Ω. Explique el porqué La impedancia típica de una antena dipolo plegado es de 300Ω, en este caso la línea de transmisión es de 75Ω. Balún proviene del término «BALancedUNbalanced», esto quiere decir: que la entrada balanceada conectada al primario es la antena, y el secundario desbalanceado es la línea de coaxial al receptor. El balance se logra debido a las características de las líneas de media onda, las cuales invierten la tensión en sus extremos, es decir, mantiene una diferencia de fase de 180º entre los mismos. Por lo general, éste balún se utiliza para adaptar el dipolo plegado (presenta impedancia característica de 300Ω), y enlazarlo a una fuente emisora por intermedio de un cable coaxial de 75Ω. 5. ¿Hay alguna razón para fijar un dipolo plegado en un mástil metálico? ¿Tiene alguna importancia la distancia entre la antena y el mástil? La instalación de la antena dipolo plegado a un mástil metálico requeriría de un aislamiento entre la antena y el mástil para no provocar efecto de resonancia y a su vez pérdida de calidad y señal. Imágenes laboratorio

40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360

1.5 1.5 1 1 0.5 0 0 1 1 2 4 6 9 9 10 8 5 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 4 5 6

300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300

Analizador de espectros

Tabla de datos DIPOLO PLEGADO Angulo (Grados) 0 10 20 30

Corriente (IµA) 10 5 4 2

Resistencia (R) 300 300 300 300

Potencia (PdBm) -96,5 -96,7 -96,6 -96,8

-96,6 -99,1 -99,2 -100,7 -99,4 -99,1 -104,9 -110,8 -102,8 -97,3 -97,9 -96 -99,1 -94,8 -95,6 -97,1 -93,7 -92,2 -95,9 -103,3 -100,1 -107,8 -108,3 -109,2 -115,3 -121 -112,8 -113,5 -110,9 -108,7 -106,5 -100,9 -98,1

Imágenes Matlab COMANDO DIPOLO PLEGADO Z=[0:10 : 360]*PI/180 I=[10 5 4 2 1.5 1.5 1 1 0.5 0 0 1 1 2 4 6 9 9 10 8 5 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 4 5 6]*1E-6 P=I.*I*300 POLAR(Z,P)

Conclusiones Laboratorio 2 Se concluye que las características de operación de una antena yagi con dipolo plegado no son iguales a las antenas con un dipolo recto ya que en las figura se observa que con un dipolo plegado el lóbulo de radiación Es menor en el dipolo plegado Laboratorio 3 El enfoque de esta práctica será la experimentación y obtención de las características de radiación de las antenas transmisoras construyendo sus diagramas polares. Los objetivos planteados son los siguientes: Familiarizar al estudiante con las principales propiedades de la Antena Yagi Mostrar mediante comparación los beneficios del uso de las Antenas Yagi Conocer la función de los elementos reflector y director de una antena Yagi-Ud. Procedimiento En esta práctica, el estudiante trazara los diagramas de radiación de una antena Yagi-Uda. Aprenderá el significado de ganancia expresada en dBm y utilizara este concepto para calcular la ganancia de la antena Yagi Uda. Patrón de Radiación Antena Yagi-Uda Tenga en cuenta que el modulo didáctico tiene desajuste en los conectores, por lo tanto es necesario estar atentos a que las conexiones queden bien. Es recomendable no sujetar los dispositivos en el momento de la medición, ni estar demasiado cerca a las antenas transmisora y receptora, ya que la presencia de personas genera ruido en la medida. Tomaremos como frecuencia de trabajo del radiador 900 MHz, y los pasos a seguir son los siguientes: Nota: Tenga en cuenta que las mediciones que se le indican en esta secuencia de pasos que debe repetir deben hacerse bajo las mismas condiciones del entorno de la medición anterior, esto con el fin de poder realizar comparaciones validas entre las diferentes medidas 1. Mida -15Vcc en la fuente DC, apague la fuente DC y conéctela al módulo DL-2595. Asegúrese de que la polaridad sea la correcta

2. Apague la fuente DC y conecte a la base del equipo didáctico el mástil con una antena Yagi-Uda 3. Ajuste el detector de radiaciones EM a la misma altura de la antena Yagi-Uda. Tenga en cuenta que este detector trabaja con una antena dipolo plegado 4. Teniendo en cuenta la longitud de onda de la señal radiada, ubique el detector de radiaciones EM a una distancia entre 1.5 m y 2.0 m 5. Verifique que la antena transmisora y receptora tengan la misma polarización 6. Regúlese la atenuación del receptor a 0 y la potencia del transmisor de manera que pueda haber una indicación de aproximadamente el 80 % con respecto al valor máximo de la escala 7. Construya una tabla de valores para los ángulos de 10◦, 20◦, 30◦hasta 360◦ y la corriente medida por el detector de radiación EM Si es necesario cambiar escala en el transcurso de la ejecución de las mediciones, habrá que tomar en cuenta el coeficiente multiplicativo introducido. Informe Con los datos tomados en el procedimiento practico realizar un informe que contenga lo siguiente: Convierta los valores de corriente medidos con el detector de radiación EM a valores de potencia, tanto en nano vatios como en dBm. Tenga en cuenta que el detector trabaja con una antena dipolo plegado Con los datos obtenidos dibuje el patrón de radiación en nano vatios. Para esto utilice a Matlab como herramienta. Incluya el código del programa utilizado para hacer estas graficas Compare el patrón obtenido en el laboratorio con el patrón teórico de la antena Yagi-Uda. Saque conclusiones Determine el ángulo de apertura de la antena Determine las pérdidas de propagación. Compare resultados y saque conclusiones Con el fin de complementar el informe de laboratorio, se deben responder las siguientes preguntas: 1. Explique la relación entre un dipolo plegado, una antena de cuadros, una antena helicoidal y una antena Yagi-Uda. Esta relación entre las antenas mencionadas es la distribución de corrientes sobre los elementos, estas antenas están fabricadas con varios elementos, donde cada elemento tiene su propia distribución de corriente. El diagrama de radiación de una antena Yagi – Uda resulta de la suma o eliminación de las distribuciones de corriente. Por ejemplo, el dipolo plegado, las distribuciones de corriente de ambos alambres paralelos se cierran sumándose entre sí para mejorar el diagrama de radiación en ciertas direcciones. También que las distribuciones de corriente en las antenas de cuadros, en diferentes partes del cuadro y ubicadas a la misma distancia unas de otras, se suman o eliminan para producir un diagrama de radiación. Por ultimo en helicoidal, se vio que las ondas que se desplazan se suman de un ciclo a otro de la hélice para producir un diagrama de radiación de haz.

2. ¿En qué se diferencia la antena Yagi-Uda de los otros tres tipos de antenas mencionados en la pregunta anterior? Una antena Yagi a diferencia de las otras antenas consiste en una antena de dipolo a la cual se le añaden unos elementos llamados "parásitos" para hacerlo direccional. Estos elementos pueden ser directores o reflectores. 3. Explique la función de cada elemento de una antena Yagi-Uda Las antenas yagi presentan dos tipos de elementos: Elementos de excitación. (Dipolo) Pueden ser activos o excitados, estos se conectan directamente a la línea de transmisión y reciben potencia de la fuente. Elementos parásitos. No se conectan a la línea de transmisión y reciben la energía a través de la inducción mutua. Estos elementos se clasifican en Reflectores y Directores. Reflector. Elemento parásito más largo que el elemento de excitación. Reduce la intensidad de la señal que está en su dirección e incrementa la que está en dirección del dipolo. Director(es). Elemento(s) parásito(s) más corto(s) que su elemento de excitación. Incrementa(n) la intensidad del campo en su dirección y la reduce(n) a la dirección del reflector. 4. Explique la relación entre la cantidad de elementos de una antena Yagi y su ganancia En las antenas de 2 a 4 elementos, la separación aproximada es de 0.15 a 0.2 λ, en algunos casos se logra una ganancia mayor si el segundo director esta 0.25 λ del primero, y aun mayor, separando el tercero y cuarto elementos hasta un máximo de 0.4 λ. Otro factor importante es la ganancia ya que esta aumenta rápidamente con pocos elementos y lentamente para un número mayor. 5. ¿Por qué el beneficio de adicionar directores en forma gradual decrece cuando la cantidad de elementos aumenta? Con un diagrama de 2 elementos (1 director, dipolo y un reflector) la ganancia es de 5 a 7 dB, con 5 es aproximadamente de 10 dB y de 8 elementos de unos 12 dB, por esta razón no se diseñan antenas Yagi de más de 12 a 15 elementos. Ya que el aumento de la reactancia de los directores al ir creciendo su número lleva a la disminución de las amplitudes de corrientes entre ellos. Al mismo tiempo disminuye de forma brusca la amplitud de la corriente de los directores situados a gran distancia del dipolo activo. Imágenes de laboratorio

190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360

4 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 11 20 28 28

Analizador de espectros

Tabla de datos YAGI UDA Angulo Corriente Resistencia Potencia Potencia (Grados) (IµA) (R) (PdBm) Salida 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

20 20 18 7 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 2 5

300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300

-62 -61 -60 -62 -67 -65 -67 -69 -72 -70 -71 -73 -75 -78 -76 -76 -76 -79 -72

60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 100% 100% 100% 100%

300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300 300

-75 -74 -80 -81 -79 -73 -73 -71 -72 -72 -75 -77 -74 -71 -69 -68 -67 -70

100% 100% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60%

Imágenes Matlab COMANDO YAGI UDA Z=[0:10 : 360]*PI/180 I=[20 20 18 7 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 2 5 4 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3 11 20 28 28]*1E-6 P=I.*I*300 POLAR(Z,P)

Conclusiones Laboratorio 3 Con respecto al resultado obtenido en la simulación de MATLAB las imágenes demuestran que no es una patrón de radiación idóneo ya las condiciones en el

laboratorio no eran las ideales para la recolección de datos teniendo en cuenta por ejemplo: el equipo kit de antenas Lorenzo que solo es para practicas educativas y no profesional, la cantidad de estudiantes y objetos que intervenían en el lóbulo de radiación, la antena de recepción del analizador de espectros no era la ideal, entre otros. El cálculo y posteriormente la obtención del patrón de radiación de una antena es muy importante para poder realizar montajes, ya que el patrón de radiación indica, la dirección o direcciones en las cuales, la antena debe ser orientada para poder obtener la máxima señal posible de ella. Conclusiones Totales De las prácticas realizadas en los laboratorios, se pueden obtener las siguientes conclusiones: Las prácticas son esenciales para el aprendizaje de toda ciencia, y su complemento con la teoría debe ser fundamental para la comprensión afondo de toda asignatura. El analizador de espectros puede resultar en una herramienta de trabajo muy poderosa cuando se está haciendo diseño e implementación de antenas, redes inalámbricas, y otro tipo de aplicaciones en las que se trabaje en frecuencias correspondientes a la banda de radiofrecuencia. Determinar correctamente el ancho de banda de trabajo de una antena es muy necesario en el momento de utilizarla para cualquier tipo de aplicación, debido a que es necesario conocer las limitaciones del elemento usado. El cálculo y posteriormente la obtención del patrón de radiación de una antena es muy importante para poder realizar montajes o redes con la misma, ya que el patrón de radiación indica, la dirección o direcciones en las cuales, la antena debe ser orientada para poder obtener la máxima señal posible de ella.