REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA

BOLIVARIANA

NÚCLEO ARAGUA

SEDE MARACAY

INGENIERIA DE TELECOMUNICACIONES

Arreglo Bidimensional de 3x3 elementos con dipolos lambda medio.

Profesor: Jhonny Molleja

Alumnos:

Ilving Vargas CI:

Seccion: ITD. 70x

Maracay, Junio de 2012

Índice

Introduccion........................................................................................……….3

Marco Teorico.................................................................................................4

• Factor de arreglo………………………………………………………..…4

• Directividad ………………………………………………………………..4

• Diagrama de radiación…………………………………………………...4

• Eficiencia……………………………………………………………….…..4

• Ganancia ……………………………………………………….………4 y 5

• Arreglo endfire……………………………………………………………..5

• Dipolo de media onda…………………………………………………….6

• Arreglos bidimensionales………………………………………………..6

Diseño de la antena……………………………………………………………7-10

Conclusiones……………………………………………………………………..11

Bibliografía………………………………………………………………………12

INTRODUCCION

Las antenas juegan un papel importante en las telecomunicaciones, ya que

permiten establecer enlaces para satisfacer requerimientos especiales, muchos de

estos requerimientos no son cumplidos por una antena normal, y es necesario recurrir a

una “arreglo” en donde varias antenas simples formas una sola con la capacidad

cumplir objetivos específicos. En el diseño a presentar consiste en un arreglo

bidimensional de tres elementos endfire, es decir que la potencia esta orientada

paralela al eje de crecimiento; esto se explicara con detalle en el desarrollo de este

trabajo. Estos conocimientos son fundamentales para un ingeniero que trabaje en esta

área, ya que permite entender con mayor facilidad el funcionamiento de las antenas en

general, además de abrir la posibilidad de hace una empresa que se encargue en la

elaboración de antenas, cuestión que es poco abundante en el mundo por la

complejidad que estas presentan, por lo que su costo es bastante elevado. En general

se puede decir antes de abordar el tema con mas detalles, que las antenas son parte

de la vida actual, ya que permiten el buen funcionamiento de muchos de los servicios

actuales.

MARCO TEORICO

Para mejorar la comprensión del proyecto comenzaremos con la definición de

ciertos parámetros de antenas, que se utilizaran mas adelante, entre estos se

mencionan:

Factor de Arreglo: Es el patrón de radiación del arreglo asumiendo que los elementos

utilizados son antenas isotrópicas.

Directividad: es la medida de contraste del arreglo y es el radio de la potencia radiada

por el arreglo en la dirección de interés a la potencia media radiada por el arreglo en

todas las direcciones.

Diagrama de radiación: es la representación gráfica de sus propiedades de radiación

en las distintas direcciones del espacio. Lo habitual es representar el campo eléctrico

en coordenadas esféricas, con la antena situada en el origen de coordenadas y

tomando como referencia el valor máximo de la magnitud. El resto serán valores

relativos a él. En la figura 1 se aprecia un diagrama de radiación.

Eficiencia de la antena: Sirve como un parámetro para determinar las pérdidas

presentes en la entrada de un circuito cualquiera.

Ganancia: Es la relación entre la densidad de potencia radiada en una dirección, a una

distancia y la densidad de potencia que radiaría a la misma distancia una antena

isotrópica con la misma potencia entregada.

Figura 1. Diagrama de radiacion.

Arreglo Endfire

Se le conoce también como arreglo axial, consiste en que la energía radiada es

orientada de forma paralela en el eje de crecimiento del arreglo, esto se logra mediante

el uso de Ψ=0, con una diferencia de fase α=-Kod. Como se sabe se requiere que esta

diferencia de fase sea de π/2, por lo tanto la distancia de separación requerida entre

elementos es de d=λ/4. A continuación se muestra en la figura 2 un diagrama de

radiación de un arreglo endfire unidimensional.

Figura 2. Diagrama de radiación arreglo Endfire.

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.

Arreglos bidimensionales: este tipo de arreglo consistes en que se tienen dos ejes

de posicionamiento de los elementos ( dos dimensiones), en donde se obtiene mayor

concentración de la energía debido a la alta radiación que se obtiene de estas

dimensiones. Para este diseño se realizara un arreglo endfire para media longitud de

onda, además se trabajara para la frecuencia que establece la IEEE 802.11 para wifi,

es decir 2450 Mhz. Dicho esto se pasara al diseño de la antena.

DISEÑO DE LA ANTENA

Basándonos en lo anterior, se tiene que se trabajara con:

Frecuencia= 2450 Mhz

Longitud de onda (λ)= 12.25 cm

Media longitud de onda (λ/2)= 6.125 cm

N° de elementos=6

Ψ= 0

α = -Kod

d= λ/4

Radio de la antena (a)= 6.125 cm

Diámetro (b)= 12.25 cm

Ecuación de Factor de arreglo Bidimensional:

Vale destacar que B es la diferencia de fase eléctrica de la segunda dimensión,

no se uso alpha para diferenciar del arreglo en la primera dimensión. Con el valor que

proporciona la ecuación anterior se procede al cálculo de los diferentes parámetros, de

manera tal que se evalué el comportamiento de la antena.

Vale mencionar que para formar el dipolo se deben de cortar dos trozo de cuarta

longitud de onda para formar uno de media longitud, la distancia de separación entre

trozos de dipolo de λ/10=1.225.

Campo Electrico del arreglo:

Campo Magnético del arreglo

Elaboración del Balun

La función primordial de este elemento es la de funcionar como adaptación de

impedancias del sistema de manera tal que permita pasar de una línea síncrona a

una asíncrona que permita alimentar la antena desde el Router Edimax y mediante

el uso del cable RG-6. El balun elaborado sigue el siguiente esquema básico:

Figura 3.Balun

En la elaboración de este balun, es necesario adherir un trozo de cable coaxial

adicional de longitud (Q en la figura) al cable RG-6 que está conectado a la antena y

al router (P en la figura). El cable Q se cortocircuita en la parte inferior conectando su

positivo con su negativo (malla y vivo). Y luego, en la parte superior, se procede a

conectar el vivo de P con la malla de Q y la malla de P con el vivo de Q. Este sistema

garantiza la alimentación total de la antena y brinda dos puntos de conexión para cada

dipolo. Este balun además de actuar como medio de alimentación para los dipolos,

sirve como adaptador de impedancias. En este caso, se adapto la impedancia de cable

de 75 ohm, con la de la antena (73.1 ohm), de acuerdo a una relación 1.1.

Posteriormente, se soldaron pequeños terminales de latón a los vivos de los

cables Q y P conectados con las mallas, y luego se coloco teipe negro aislante para

garantizar una optima continuidad.

Para este punto, solo faltaría establecer la sección de conexión del cable coaxial

del balun con el Router Edimax que se utilizará.

Figura 4. Balun Terminado.

Con el balun terminado se culmina la elaboración de la antena y solo queda calcular de

forma real los patrones de la antena.

CONSLUSIONES

Los arreglos de antenas son poseen funciones únicas, y permiten que se

cumplan con requerimientos muy importantes, como aumentar la ganancia, dirigir la

potencia a una zona en particular, entre otros. El arreglo bidimensional realizado fue

una antena de 3x3 endfire, es decir se tuvieron dos ejes de posicionamiento diferentes

y se oriento la energía paralela al eje de crecimiento de ambas dimensiones. Durante la

implementación se hizo uso de conectores SMA, cable coaxial, tubos conductores para

los dipolos, entre otros. Esta antena radia su energía para cero grados, eliminando asi

los lóbulos que se generan en una antena simple; la distancia de separación entre

elementos fue de un cuarto de la longitud de onda, esto corresponde debido a la

diferencia eléctrica que es de 90°, a demás se considero que cada dipolo debe de ser

dividido a la mitad y separada a λ/10, con esto es suficiente para la construcción de la

antena. Además se construyo un balun para acoplar la antema con el cable, de esta

forma se termino con la construcción de la antena; por ultimo se conecto un router para

obtener la frecuencia wifi, y se verifico que efectivamente la energía presentara su

mayor intensidad de forma paralela al arreglo, lo que ocurrio de forma satisfactoria.

BIBLIOGRAFIA

• Antena (2011). Diccionario de la Real Lengua Española (Versión en Linea).

[Consulta: 2012, Enero 15]

• Balun (2011) [articulo on line]. Disponible en:

http://www.lw3ewz.com.ar/modules.php?name=News&file=print&sid=259

[Consulta: 2012, Enero 15]

• Diagrama de los patrones de radiación de una antena simple y de un

arreglo de antenas (2009). [articulo on line]. Disponible en:

http://mingaonline.uach.cl/pdf/sintec/v3n2/art05.pdf [Consulta: 2012, Enero

17]

• Dipolo (2011) [articulo on line]. Disponible en:

http://es.wikipedia.org/wiki/Dipolo_%28antena%29 [Consulta: 2012, Enero

11]