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Laboratorio de Telecomunicaciones

Experiencia: Antenas

Laboratorio de Telecomunicaciones - (Antenas) pág 1 de 8

Temas de Estudio previo al laboratorio

− Los tipos más comunes de antenas (dipolo de media onda, yagi, vertical de cuarto de onda e.o.)

− Antenas direccionales y omnidireccionales, ventajas y desventajas de cada clase.

− Impedancia de entrada a la antena.

− Conceptos de eficiencia en antenas.

− Patrón de irradiación de una antena (o diagrama de irradiación, en particular para la dipolo de media onda)

− Características de la antena dipolo de media onda.

− Propagación de ondas electromagnéticas en distintas frecuencias (con y sin rebote ionosférico)

− Polarización de ondas electromagnéticas

− ¿Que es la resistencia de radiación? ¿De que parámetros depende?

− ¿Cual es la relación que debe haber entre la impedancia de entrada de una antena y la impedancia

− característica de la linea de transmisión que alimenta la antena? ¿Porqué? ¿Que métodos se utilizan

− para ajustar dichas impedancias y lograr un acoplado óptimo?

− ¿Que es un Balún? ¿Cómo se puede utilizar un segmento de cable coaxial para fabricar un balún?

Referencias

− Tomasi W., Sistemas de Comunicaciones Electrónicas (segunda edición), Prentice Hall 1996.

− Carr J., Practical Antenna Handbook, McGraw-Hill, Second Edition 1994.

− Cheng D., Fundamentals of Engineering Electromagnetics, Addison-Wesley, 1993.

− Hooton H., Antenas para Radioaficionados, Arbó, 1980.

− Van Duuren J., Fixed and Mobile Telecommunications (second edition), Addison Wesley, 1996.


Trabajo en el Laboratorio

En el presente laboratorio se estudiarán diferentes tipos de antenas mediante el uso del software computacional AntennaLab Discovery. El software realiza diferentes mediciones de recepción de señales, emisión de señales, pérdidas, diagramas Polares y Cartesianos de emisividad, así como respuesta en frecuencia para diferentes tipos de antenas.

El Software utiliza un par emisor-receptor de antenas que deben ser configuradas por los alumnos para cada tipo de medición. Este par emisor-receptor debe ser tratado con SUMO CUIDADO e instalado por el profesor o ayudante a cargo. No se preocupe aún por instalar una antena en la base giratoria.

El módulo de transmisión-recepción debe ser conectado al computador con el software Discovery mediante la conexión USB presente.

Las antenas deben posicionarse de frente, a unos 6-7 metros de distancia, mirándose directamente a la misma altura, sin obstáculos entre ellas y lo más lejos de las paredes posible.

El conjunto de trabajo contiene los siguientes elementos:- Base Antena Emisora giratoria (Base T)- Antena Receptora Universal Fija (Arreglo 4 antenas)- Dipolos de Largo Variable- Bases de dipolos- Antena Log Periódica- Antena Horn (Caja)- Antena Dish (Parabólica) - Cables de conexión variados


Software AntennaLab Discovery

Una vez que las antenas se encuentran en posición, el software que se ejecuta en el PC se encuentra en Inicio > programas > Discovery > Discovery II

Dentro de la Página se encuentran las opciones de realizar los siguientes gráficos:


Dipolo en el espacio libre

Asegúrese que el Switch del motor, en la parte trasera del emisor, se encuentre en la posición OFF y que la base giratoria no posee ninguna antena.

- Conecte la base milimetrada para antenas Yagi en la base giratoria utilizando tornillos.- Instale en su centro un dipolo simple horizontal, asegúrese que el dipolo posea el cable que

permite conectarlo a la base giratoria. Según muestra la figura:

Una vez conectado el dipolo, conecte el switch del motor en la posición ON

Ahora el sistema de antenas está listo para realizar las mediciones mediante el software Discovery.

CL1.- Seleccione la opción “Signal Strength Monitor” y ejecútela. Observe las fuerza de la señal (en decibeles) y explique cómo varía según el movimiento del ambiente. Cruce sus manos en frente de la antena, aléjelas y acérquelas. Explique el fenómeno.


CL2.- Realice, según su estudio previo, el diagrama de radiación que, en el caso ideal, debería tener un dipolo simple en el espacio libre (en 2D)

Ejecute la opción “Signal Strength Vs Angle” en el software Discovery. Escoja 1500 MHz. La antena emisora girará en 360º y generará un gráfico polar de radiación, guárdelo como figura con un nombre que permita reconocerlo posteriormente.

I1.- Compare el gráfico Real con el gráfico Ideal. Explique cada gráfico indicando todos los puntos de interés (máximos, mínimos, ángulos en los que se producen, etc). Además explique las diferencias entre ambos gráficos y sus posibles causas.

Ejecute la opción “Signal Strength Vs Frecuency” en el software Discovery. La antena realizará un diagrama de respuesta dependiendo de la frecuencia de transmisión, guárdelo como figura con un nombre que permita reconocerlo posteriormente.I2.- Analice este gráfico de Fuerza de Señal Vs Frecuencia. Indique el comportamiento de la antena a bajas y a altas frecuencias. Explique por qué hay diferentes rangos de frecuencia para los cuales la antena tiene buena respuesta.

I3.- Seleccione una frecuencia en la que el dipolo tenga una buena respuesta. Realice un nuevo gráfico Signal Strength Vs Angle 2D pero esta vez a la frecuencia escogida. Guarde el dibujo y compárelo con el gráfico a 1500 MHz. ¿Cuál tiene mejor respuesta a su juicio?. (CUIDADO CON LAS ESCALAS DEL GRÁFICO!!!)

CL2.- Ahora realice un gráfico Signal Strength Vs Angle en 3D. Explique en su cuaderno la forma del gráfico obtenido y el efecto de los alrededores (el encontrarse en un espacio cerrado).

Antena Yagi

La antena Yagi, corresponde a un arreglo de dipolos dispuestos en la base milimetrada. Consulte al profesor cuál es la configuración que debe construir. Recuerde que sólo el dipolo central debe estar conectado a la base giratoria. Los demás dipolos actúan como directores y reflectores.


Luego de construida la configuración en la base milimetrada. Se realizan los gráficos Signal Strength Vs Angle en 2D y Signal Strength Vs Frecuency. Guarde estos gráficos.

I4.- Presente estos gráficos comparándolos con los obtenidos con el dipolo simple. Indique las diferencias y similitudes más significativas. ¿Son gráficos parecidos o absolutamente independientes?

La Antena Horn

Para revisar el comportamiento de la antena Horn. Es necesario retirar tanto los dipolos como la base milimetrada de la base giratoria. Y luego instalar la antena Horn o Caja utilizando tornillos. Según muestra la figura:

Realice los gráficos de Signal Strength Vs Angle en 2D y Signal Strength Vs Frecuency. Guarde estos gráficos.

I5.- Indique cuál es la característica más importante de la Antena Horn en cuanto a directividad utilizando el gráfico de Fuerza de señal Vs ángulo. Además indique utilizando el gráfico de frecuencia por qué esta antena es utilizada para transmisiones de Micro-ondas.

I6.- Realice una comparación utilizando todos los gráficos obtenidos anteriormente indicando las características más importantes de cada antena en cuando a directividad, apertura, rango de frecuencias, atenuación y todo lo que considere digno de mencionarse.


Trabajo posterior al laboratorioPrepare un informe con respuestas a los puntos I (en cada caso anote la pregunta correspondiente).Recuerde que el informe debe ser entregado en papel tamaño carta, corcheteado, con letra Times New Roman de tamaño 12 e interlineado 1,5.

Es requisito incluir fotocopia de las anotaciones tomadas en el Laboratorio.

Ver pauta de evaluación en el Reglamento del curso.


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