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ANTENAS Y MICROONDAS. SIMULACION DE ANTENA DIPOLO DE MEDIA ONDA

Integrantes: MARLON HURTADO CARLOS RODRIGUEZ JULIAN RAMIREZ KEVIN LOPEZ JAIME PAREDES

Prof: MABEL ROCIO DIAZ PINEDA

UNIDADES TECNOLOGICAS DE SANTANDER. SANTANDER – BUCARAMANGA 2020

MARCO TEORICO Una antena es un dispositivo diseñado con el objetivo de emitir o recibir ondas electromagnéticas hacia el espacio libre. Una antena transmisora transforma voltajes en ondas electromagnéticas (espectro electromagnético), y una receptora realiza la función inversa. En el caso que las antenas estén conectadas por medio de guía ondas, esta función de transformación se realiza en el propio emisor o receptor.

Existe una gran diversidad de tipos de antena, dependiendo del uso a que van a ser destinadas. En unos casos deben expandir en lo posible la potencia radiada, pueden ser directivas (ejemplo: una emisora de radio generalista o la central de los teléfonos móviles), otras veces deben serlo para canalizar la potencia y no interferir a otros servicios (antenas entre estaciones de radioenlaces). También es una antena la ferrita que permite oír un radio-receptor a transistores, o la que está integrada en la computadora portátil para conectarse a las redes Wi-Fi. Las características de las antenas dependen de la relación entre sus dimensiones y la longitud de onda de la señal de radiofrecuencia transmitida o recibida. Si las dimensiones de la antena son mucho más pequeñas que la longitud de onda, las antenas se denominan elementales. Las antenas resonantes (ecuaciones asociadas) tienen dimensiones del orden de media longitud de onda. La nuestra es una antena directiva receptora con esta se recibe mucho mejor en la dirección en que la antena este apuntando y rechazamos en mayor medida estaciones que se encuentren lateralmente o detrás de la antena. Con eso se consigue al asociar al elemento alimentado o excitado unos elementos reflectores (reflejaran las ondas producidas por el excitado) y/o unos elementos directores (que potenciarán las ondas producidas por el excitado). Obviamente la desventaja es el razonamiento inverso: necesitamos orientar la antena hacia donde nos interesa, con lo cual si la elegimos como antena "de base".

ANTENA DIPOLO DE MEDIA ONDA

Los dipolos de media onda (y sus múltiplos impares) tienen en el punto de alimentación una impedancia, teórica de 75 ohmios que al ser parecida a la del transmisor (50 ohmios) nos permitirá su alimentación sin problemas sin tener que recurrir a adaptadores de impedancia, en el peor de los casos la R.O.E. debería estar a 1,5. Si las ramas del dipolo se colocan en “V” invertida formando un ángulo de 120 a 90 grados, su impedancia desciende acercándose hasta los 50 ohmios lo que parece ser ideal. No obstante, se deforma ligeramente el lóbulo de radiación y al acercarse sus extremos al suelo u obstáculos adyacentes se empeora su rendimiento.

El cálculo de λ, longitud de onda, se obtiene de la ecuación:

SIMULACION DE ANTENA DIPOLO

Diseñar una antena dipolo con una frecuencia de 90 MHz (λ = m), con un ancho de la mitad de la longitud de onda, es decir, longitud de la antena: λ / 2 = 3,33 / 2 = 1,66 m. Si la antena mide 1,577m. Además, suponer que la antena tiene una impedancia: Za = Ra + Xaj = 75 + 5j = 75,16 Ω. Así mismo es conveniente que la línea de transmisión, dispuesta en cable coaxial tenga una impedancia característica Zo de 75 Ω para que no se pierda mucha señal al pasar por él.

CALCULOS TEORICOS

Intensidad del campo  Intensidad del campo → E=

√30∗DT ∗Pradiada = √30∗2,15∗1 → E = 5,092 1 , 5 77 d

volts/m  DT → Ganancia de la antena respecto a una antena isotrópica.  d → altura de la antena (en metros).

Resistencia de radiación P radiada 1 = ( 1,17+0,02 j ) mA Is

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Rr =



Rr = (854,45 – 14,60 j) Ω.

 I s → corriente de la antena, obtenida en la simulación.  Pradiada → potencia radiada por la antena, obtenida en la simulación.

Ancho del haz −1 1  A = 2 cos ( n ) ; n → es el número de polos. √2  n = 2 → ya que nuestro diseño es de una antena dipolo.  A = 90 grados.

DATOS ADQUIRIDOS CON DIPOLO DE MEDIA ONDA SIMULADA EN ESPACION LIBRE.

MAIN

Ventana principal, con datos obtenidos en la simulación. GEOMETRIA

Dipolo de media Onda con referencia en (0,0,0) en el espacio.

Diagramas de radiación

AQUI VA EL PLANO HORIZONTAL ( EL CIRCULO GRANDRE) INSERTE AQUI

SWR – ROE (RAZON DE ONDA ESTACIONARIA)

Grafica de SWR.

GANANCIA Y F/B

Grafica de la ganancia.

IMPEDANCIA RESISTIVA E INDUCTIVA

Grafica de la Impedancia POLARIZACION

PATRON DE RADIACION 3D

Grafica del campo de radiación en 3D. DIAGRAMA DE CAMPO

Grafica del campo.

CONCLUSIONES. 

Según los cálculos obtenidos y la simulación realizada anteriormente, se puede concluir que la antena dipolo plateada anteriormente en el diseño se puede implementar en la vida real, debido a que no tiene perdidas capacitivas y la eficiencia obtenida es de un 100%.

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Observando los datos obtenidos por la simulación y los cálculos matemáticos junto con los datos propuestos por el ejercicio, se obtuvo una ganancia de 2,13dB por el simulador mientras que la ganancia propuesta era de 2,15dB; aunque las ganancias no fueron exactamente iguales tampoco hubo una gran diferencia entre ellas.

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El simular la antena Dipolo de media onda en espacio libre, nos genera una antena con un campo de radiación en todas las direcciones, al no tener un punto de referencia. Debido a que la impedancia de entrada depende de la frecuencia de operación de la antena, se obtendrá el mejor valor en una antena cuando la parte imaginaria sea igual a cero. En dicho valor la antena resonará y su frecuencia de operación será también una frecuencia de resonancia. La polarización de la antena describe la trayectoria del campo eléctrico emitido en sentido de la propagación de la onda respecto a la referencia a tierra. Con solo disminuir la distancia de los polos, podemos tener mejoras significativas en el ROE o SWR, esto se observó al realizar la optimización de la antena con el software de simulación. Podemos mejorar la potencia de la antena, con solo ajustar la impedancia de entrada con juegos de capacitores, resistencias o inductores. (acoplador de impedancias RLC)

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BIBLIOGRAFIA

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https://es.wikipedia.org/wiki/Raz%C3%B3n_de_onda_estacionaria https://www.qsl.net/4nec2/ANEXOS.pdf http://www.tsc.uniovi.es/~jlaviada/NOAA/pdfs/Sesion8_4nec2.pdf http://solano.orgfree.com/INTROTELECOM/antenas.pdf