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Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”
UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR TECNICO
INDUSTRIAL “HERMANO MIGUEL”
Memoria Técnica previo a la obtención del Título de Bachiller Técnico en
Electrónica de Consumo
Estudio e implementación de la antena de recepción para el
Centro de Comunicación Satelital de la Unidad Educativa
Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel” de la Ciudad de
Latacunga
INTEGRANTES:
Albán Guanoluisa Erika Paola
Molina Arequipa Ginette Andreina
Tasinchana Chuqui Anabel Vaneza
ASESOR:
Ing. Miguel Navas
Latacunga-Ecuador
2014-2015
I
Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”
CERTIFICACIÓN
Yo Ing. Miguel Navas, certifico que guié y aprobé el presente
trabajo de investigación, ESTUDIO E IMPLEMENTACIÓN DE
LA ANTENA DE RECEPCIÓN PARA EL CENTRO DE
COMUNICACIÓN SATELITAL DE LA UNIDAD EDUCATIVA
PARTICULAR TÉCNICO INDUSTRIAL “HERMANO MIGUEL”
EN LA CIUDAD DE LATACUNGA, realizado por las señoritas:
Albán Guanoluisa Erika Paola, Molina Arequipa Ginette
Andreina y Tasinchana Chuqui Anabel Vaneza, alumnas de
Tercer año de Bachillerato Paralelo “T” especialización
Electrónica de consumo, de la Unidad Educativa Particular
Técnico Industrial “Hermano Miguel” quienes han trabajado en
la investigación de la misma y han presentado a tiempo.
……………………………………………………
Ing. Miguel Navas
II
Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”
AGRADECIMIENTO
Agradecemos a Dios todopoderoso y a la Virgen María por brindarnos la
oportunidad de obtener otro triunfo personal, y darnos salud, sabiduría y
entendimiento para lograr esta meta.
Nuestros más sinceros agradecimientos a nuestro asesor el Ingeniero
Miguel Navas, por su apoyo y valiosa colaboración que con su nobleza y
entusiasmo, depositó en nosotras sus vastos conocimientos.
Y a nuestro prestigioso colegio por las enseñanzas en él recibidas, las
cuales han sido sumamente importantes en nuestras vidas.
Erika, Andreina, Anabel.
III
Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”
DEDICATORIA
Dedicamos de manera especial a nuestros padres, pues ellos fueron el
principal cimiento para la construcción de nuestra vida estudiantil,
sentaron en nosotras las bases de responsabilidad y deseos de
superación ya que con su afán y sacrificio fue posible la culminación de
esta memoria técnica, la misma que nos ha capacitado para un futuro
mejor y que siempre pondremos al servicio del bien, la verdad y la justicia.
Erika, Andreina, Anabel.
IV
Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”
ÍNDICERESUMEN EJECUTIVO...............................................................................................VI
INTRODUCCIÓN.............................................................................................................1
1. PROPUESTA DE TRABAJO................................................................................2
2. MEMORIA DESCRIPTIVA.....................................................................................3
2.1. DESCRIPCIÓN GENERAL................................................................................3
2.1.1. La antena......................................................................................................3
2.1.1.1 Estructura de la antena de recepción............................................3
2.1.1.2 Clasificación básica de las antenas................................................4
a) Antenas de Hilo.........................................................................................5
b) Antenas de apertura.................................................................................6
c) Antenas planas..........................................................................................6
2.1.2. Antena V invertida......................................................................................7
2.1.2.1. Fórmulas para el diseño de la antena............................................8
2.1.3. Antena bigote de gato...............................................................................9
2.1.3.1 Balun.....................................................................................................10
2.2 DESCRIPCIÓN TÉCNICA.................................................................................11
2.2.1. Equipos de transmisión y recepción...................................................11
2.2.2. Ubicación de la antena............................................................................12
2.2.3. Cálculos para el diseño de la antena...................................................13
2.2.4. Pasos para construir la antena............................................................14
2.2.5. Pruebas de funcionamiento...................................................................17
2.2.6. Estructura física de la antena................................................................17
2.3. GLOSARIO.........................................................................................................18
3. RECURSOS..............................................................................................................20
4. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES.....................................................................21
5. CONCLUSIONES.....................................................................................................22
6. RECOMENDACIONES............................................................................................23
7. LINKOGRAFIA.........................................................................................................24
8. ANEXOS....................................................................................................................25
V
Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”
RESUMEN EJECUTIVO
La presente memoria técnica es destinada al estudio e implementación de
los equipos de transmisión-recepción para el Centro de Comunicación
Satelital de la Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano
Miguel” de la Ciudad de Latacunga, provincia de Cotopaxi.
La metodología utilizada tanto para la memoria técnica como su parte
práctica es el método inductivo deductivo, el experimental y el método
científico, los cuales nos permite ir analizando los contenidos teóricos,
para llegar a la experimentación con los diversos equipos que se utilizan
para la comunicación con los radioaficionados.
La propuesta de un centro de comunicación está basada en la curiosidad
humana de tener una experiencia cercana con los radioaficionados, con
antenas de emisión y transmisión, como la antena bigotes de gato, y
varios programas que se están destinados a ayudar al usuario a
comunicarse.
Se recomienda el uso posterior de esta memoria técnica para que los
estudiantes puedan comunicarse con los radioaficionados, mediante los
equipos que la misma institución dispone, además de ser una guía para el
uso práctico y correcto de dichos equipos.
VI
Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”
INTRODUCCIÓN
Una antena es un dispositivo (conductor metálico) diseñado con el
objetivo de emitir o recibir ondas electromagnéticas desde el espacio libre.
Una antena trasmisora transforma energía eléctrica en ondas
electromagnéticas, y una receptora realiza la función inversa.
Existe una gran diversidad de tipos de antenas. En unos casos deben
expandir en lo posible la potencia radiada, es decir, no deben ser
directivas (ejemplo: una emisora de radio comercial o una estación base
de teléfonos móviles), otras veces deben serlo para canalizar la potencia
en una dirección y no interferir a otros servicios (antenas entre estaciones
de radioenlaces).
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, si tienen dimensiones del orden de media
longitud de onda se llaman resonantes, y si su tamaño es mucho mayor
que la longitud de onda son directivas.
VII
Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”
1. PROPUESTA DE TRABAJO
El proyecto trata del estudio e implementación de una antena de
recepción para el Centro de Comunicación Satelital de la Unidad
Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel” de la
Ciudad de Latacunga, esta antena de recepción permitirá recibir señales
electromagnéticas de radioaficionados. Se propone estudiar y determinar
teórica y prácticamente como llegan las señales a una antena de
recepción.
El objetivo de esta memoria técnica es diseñar una antena para transmitir
y recibir ondas electromagnéticas desde el espacio libre. Una antena
transmisora transforma energía eléctrica en ondas electromagnéticas, y
una receptora realiza la función inversa, a la vez determinar las fallas más
comunes que existen en las antenas de recepción.
Para determinar la antena más adecuada, primero se realizará el estudio
de los fundamentos teóricos de los equipos de radioaficionado, para luego
realizar fichas con una temática técnica y sugerir las mejores opciones.
Para esto se procederán a realizar una investigación bibliográfica en
textos, revistas especializadas y se complementará con la búsqueda de
información en internet.
Es muy importante que se cumplan ciertos requisitos, los cuales
garantizarán el correcto funcionamiento del dispositivo transceptor como
el uso adecuado del mismo, bajo vigilancia de un técnico capacitado tanto
en la recepción como en la transmisión. Conjuntamente el dispositivo
debe colocarse en un lugar el cual debe ser apropiado para la instalación
del mismo.
VIII
Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”
2. MEMORIA DESCRIPTIVA.
2.1. DESCRIPCIÓN GENERAL.
2.1.1. La antena.
Las antenas son las partes de los sistemas de telecomunicación
específicamente diseñadas para radiar o recibir ondas electromagnéticas.
También se pueden definir como los dispositivos que adaptan las ondas
guiadas, que se transmiten por conductores o guías, a las ondas que se
propagan en el espacio libre. Los sistemas de comunicaciones utilizan
antenas para realizar enlaces punto a punto, difundir señales de televisión
o radio, o bien transmitir o recibir señales en equipos portátiles.
(http://www.upv.es/antenas/Documentos_PDF/Notas_clase/Tema_1.PDF)
Fig. 1. Antena de Recepción.
2.1.1.1 Estructura de la antena de recepción.
Un tipo de antena de recepción, es la antena Yagi, que consiste en un
auge, una barra larga de metal horizontal y los elementos, que son varillas
cortas verticales en la cima. Un elemento es el conductor, que es el único
conectado a una entrada o salida de cable. Los otros elementos son un
reflector y varios directores.
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Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”
La señal que rebota en estos elementos está ligeramente fuera de fase
con el conductor, lo que refuerza la señal en algunas direcciones y la
debilita o anula en otros. (http://www.ehowenespanol.com/funciona-
antena-yagi-info_247143/)
Fig.2. Estructura de la Antena Yagi.
a) Elemento conductor
b) Reflectores
c) Directores
d) Cable.
2.1.1.2 Clasificación básica de las antenas.
Existen tres tipos básicos de antenas: antenas de hilo, antenas de
apertura y antenas planas. Así mismo, las agrupaciones de estas antenas
(arrays) se suelen considerar en la literatura como otro tipo básico de
antena.
10
a
b
c
d
Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”
a) Antenas de Hilo.
Son antenas cuyos elementos radiantes son conductores de hilo que
tienen una sección baja respecto a la longitud de onda de trabajo.
Las dimensiones suelen ser como máximo de una longitud de onda.
Se utilizan extensamente en las bandas de MF, HF, VHF y UHF.
Se pueden encontrar agrupaciones de antenas de hilo.
Ejemplos de antenas de hilo son:
El monopolo vertical.
Fig. 3. El monopolo vertical.
La antena espira.
Fig. 4. La antena espira.
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La antena helicoidal.
Fig. 5. La antena helicoidal.
b) Antenas de apertura.
Las antenas de apertura son aquellas que utilizan superficies o aperturas
para direccionar el haz electromagnético de forma que concentran la
emisión y recepción de su sistema radiante en una dirección. La más
conocida y utilizada es la antena parabólica, tanto en enlaces de radio
terrestres como de satélite.
La ganancia de señal de dichas antenas está relacionada con la superficie
de la parábola, a mayor tamaño mayor igualdad del haz tendremos y por
lo tanto mayor directividad.
c) Antenas planas.
Un tipo particular de antena plana son las antenas array, que están
formadas por un conjunto de dos o más antenas idénticas distribuidas y
ordenadas.
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Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”
De tal forma que en su conjunto se comportan como una única antena
con un diagrama de radiación propio.
(http://es.wikipedia.org/wiki/
Antena#Clasificaci.C3.B3n_cl.C3.A1sica_de_las_antenas)
Fig. 6. Antena de Array.
2.1.2. Antena V invertida.
Es una antena con alimentación central empleada para transmitir o recibir
ondas de radiofrecuencia. Estas antenas son las más simples desde el
punto de vista teórico. La antena en V invertida es un dipolo cuyos brazos
han sido doblados el mismo ángulo respecto del plano de simetría.
Tiene la forma de una V invertida. La realización exige algunas
precauciones. Autores como Brault y Piat recomiendan que el ángulo de
la V no sea inferior a 120 grados, y que los extremos de la misma estén lo
más lejos posible del suelo; la proximidad de los extremos a la tierra
induce capacidades que alteran la frecuencia de resonancia.
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Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”
Fig. 7. Antena en V invertida.
El dipolo en V invertida es sumamente apreciado por los radioaficionados
que transmiten en expediciones, porque con un simple mástil de unos
nueve metros, un poco de cable y de cuerda de nylon, es posible instalar
rápidamente una antena transportable, liviana, y poco voluminosa.
(http://es.wikipedia.org/wiki/Dipolo_(antena))
2.1.2.1. Fórmulas para el diseño de la antena.
El dipolo estándar de media onda en V invertida puede calcularse con la
siguiente fórmula:
Longitud de cada brazo (m) = 71,5
Frecuencia (Mhz)
http://www.sergiozuniga.cl/02/ex_dipolo/como_hacer_un_dipolo.htm
Para la construcción de esta antena se utiliza:
Cable flexible #12,
Un tubo galvanizado,
Cable coaxial y,
Un balun.
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2.1.3. Antena bigote de gato.
Esta antena es otra configuración a base de dipolos, se construye con
alambre o cable, y se cortan (según las bandas a trabajar), se pelan en
uno de sus extremos y se unen soldando todos y cada uno de los
extremos.
Esta antena tiene la particularidad de poderse alimentar con un solo cable
coaxial en donde el centro de este se suelda a uno de los manojos de
cables como cualquier dipolo y la malla del cable se suelda al otro manojo
de cables, sin embargo, se deja al ingenio de cada persona. Se
recomienda esto último para lograr una mayor rigidez mecánica a la hora
de estirar los brazos del conjunto de dipolos, se puede utilizar un balun.
Fig.8. Antena bigotes de gato.
Se puede instalar en V invertida o como dipolo horizontal dejando una
separación de unos 15 centímetros entre dipolo y dipolo tratando de
conformar un abanico (de ahí su nombre de bigotes de gato), puede
emplearse cable coaxial de 50 o 75 Ohmios.
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Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”
Esta antena puede trabajar en tantas bandas como dipolos sean cortados
y la frecuencia a la que es cortado cada uno de los alambres, su
rendimiento es muy satisfactorio dado que cada dipolo se corta para la
banda y frecuencia preferida.
Se ajusta de la manera tradicional, es decir, alargando o acortando los
brazos de cada dipolo, abriendo o cerrando el ángulo central hasta
llevarlo a resonancia en la frecuencia seleccionada de cada banda.
(http://www.jcmascot.es/RADIOMASCOT/DIPOLO%20BIGOTES%20DE
%20GATO.htm)
2.1.3.1 Balun.
Se denomina balun (del inglés balanced-unbalanced lines transformer) a
un dispositivo que convierte líneas de transmisión no balanceadas en
líneas balanceadas (se transmite la misma información por dos cables o
par de cables, al mismo tiempo y con polaridades opuestas).
Fig. 9. Balun.
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Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”
2.2 DESCRIPCIÓN TÉCNICA.
Para el diseño y la construcción de una antena bigotes de gato de
transmisión y recepción para el Centro de Comunicación Satelital de la
Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”, se
deben seguir los siguientes pasos:
2.2.1 Equipos de transmisión y recepción.
Los equipos utilizados en el Centro de Comunicación Satelital de la
Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel” de la
Ciudad de Latacunga son:
a) El equipo Kenwood ts 430s el cual proporciona una frecuencia de 3-
36 MHz a través del cable coaxial que se acopla a un conector UHF
macho, para la antena diseñada con un dipolo de 11,07m.
Fig. 10. Kenwood ts 430s.
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Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”
b) El equipo ICOM IC 229h el cual proporciona una frecuencia de 144 a
174 MHz para la antena diseñada con un dipolo de 10m.
Fig.11. ICOM IC 229H.
2.2.2 Ubicación de la antena.
El espacio adecuado para la ubicación de la antena es en la parte
superior del graderío de la cancha de CEDOL que colinda con la zona del
ambulatorio cuya estructura cuenta con las siguientes dimensiones:
Fig.12. Ubicación de la antena.
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Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”
a) La dimensión total del ancho de la malla es de 12,28m.
b) El tubo galvanizado con una altura de 14,07m del cual solo se utiliza la
parte superior del tubo con una longitud de 9,27m.
2.2.3 Cálculos para el diseño de la antena.
El equipo proporciona una frecuencia de 3 a 30 MHz.
a) Para calcular el dipolo se aplica la siguiente fórmula:
Longitud de cada brazo (m) = 71,5
Frecuencia (Mhz)
Longitud de cada brazo (m) = 71,5
7,10(Mhz)
Longitud de cada brazo (m) = 10,07
Fig.13. Cálculo de la longitud del dipolo.
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10,07 m
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b) Calcular la altura del tubo (y) con la siguiente fórmula
y = √ (Z )2−(x)2
y = √ (11,07 )2−(6,14 )2
y= 9, 21
Fig. 14. Diagrama de la medida del tubo
2.2.4. Pasos para construir la antena.
a) Para colocar la antena se procede a cortar el cable flexible #12, dos
cables de 11,07m, dos de 10m, para esto se utiliza la pinza eléctrica,
ya que este luego se irá adecuando a la antena.
b) Se procede a pelar las puntas de todos los cables antes ya cortados
aproximadamente 20cm de un solo lado de cada uno.
c) Se toma la punta del cable coaxial la pelamos 30cm al igual que el
positivo pero procuramos no romper la malla.
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Base de la antena 6,14m
Y
Dipolo (z)
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d) Después se realiza un empalme con las dos puntas de los cables
(11,07m y 10m) junto con la malla del cable coaxial.
e) Posteriormente se realiza otro empalme con las dos puntas de los
cables (11,07m y 10m) junto con el conductor central del cable
coaxial.
f) Al momento que está realizado procedemos a unirlos con los extremos
del balun, como muestra la figura.
Fig. 15. Unión de los dipolos con el balun.
Después de armar la antena se procede a ubicarla de la siguiente
manera:
a) Soldar el tubo galvanizado a la malla en el cual ya se colocó los
dipolos.
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b) Unir la parte inferior de cada uno de los dipolos al aislante (tubo PVC),
el mismo que es sujeto en las argollas de la malla con cable.
c) La abertura total del dipolo de la primera antena es de 120 grados y la
segunda antena tiene una abertura de 60 grados.
d) Para cortar los metros de cable coaxial necesitamos saber la
frecuencia de los equipos que en este caso son : el Kenwood ts 430 con
la frecuencia de 3- 36 MHz, el equipo ICOM IC 229h que su frecuencia va
de 144 a 174MHz.
e) El cable coaxial se introduce en el tubo PVC ya que no debe tener
contacto con la malla, porque podría crear interferencia.
f) Se conecta la antena con el equipo radioaficionado por medio de un
cable coaxial el cual tiene 40m de longitud.
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Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”
2.2.5. Pruebas de funcionamiento
a) Modo VFO.- Este modo es utilizado para las operaciones normales en
todas las bandas.
b) Canal de llamada.- Este modo permite programar las frecuencias más
utilizadas dentro de un canal de llamada.
c) Modo memoria.- Este modo es usado para operar el transceptor
usando canales de memoria integrados. Se puede usar 20 canales de
memoria diferentes, también está disponible la exploración automática
de canales.
d) Modo de ajuste.- Este modo es usado para programar y modificar los
datos del programa.
2.2.6. Estructura física de la antena.
Fig. 16. Estructura física de la antena.
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2.3. GLOSARIO
Monopolo: Es una partícula posible que consiste en un imán con un solo
extremo magnético.
Auge: cima, cúspide.
Resonancia: Periodo o momento de mayor elevación o intensidad de un
proceso o estado de cosas.
Electromagnéticas: es la cantidad de energía almacenada en una región
del espacio.
VHF: es la banda del espectro electromagnético que ocupa el rango de
frecuencias de 30 MHz a 300 MHz.
UHF: es una banda del espectro electromagnético que ocupa el rango de
frecuencias de 300 MHz a 3 GHz.
Dipolo: Un dipolo eléctrico es un sistema de dos cargas de signo opuesto
e igual magnitud cercanas entre sí.
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Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”
Espectro electromagnético: es la distribución energética del conjunto de
las ondas electromagnéticas.
Radioaficionado: personas debidamente autorizadas que se interesan
en la radiotécnica, con carácter exclusivamente personal y sin fines de
lucro.
Frecuencia: el número de repeticiones por unidad de tiempo.
Reflector: Aparato que concentra y orienta la señal en una dirección
determinada.
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3. RECURSOS
40,14 metros de cable flexible #12 (color amarillo).
Metros de cable flexible.
40 metros de cable coaxial.
1 balún.
Tubos PVC de 19 cm.
Tubos PVC de 3 metros.
1 codo para tubos PVC.
1 tubo galvanizado 14.07 metros.
1 navaja para electricista.
1 alicate.
1 playo.
1 multímetro.
1 conector.
Argollas.
Conector UHf macho.
Aislante eléctrico.
Pinza eléctrica.
Equipo Kenwood ts 430.
El equipo ICOM IC 229h.
Cinta de Medición.
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4. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
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5. CONCLUSIONES
Para la construcción de una antena se debe tomar en cuenta la
frecuencia que proporciona el equipo a utilizar, el lugar donde va
ubicada y las dimensiones que la misma tendrá.
Se considera los diferentes parámetros y especificaciones de la
antena como son: los grados y las fórmulas de cálculo.
Este proyecto se ha creado con el fin de incentivar en los
estudiantes el interés en la comunicación por medio de antenas de
radioaficionados.
Esta antena proporciona resultados sorprendentes dada su
sencillez, muy discreta, de poco peso, gran adaptabilidad sobre el
terreno y económica.
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6. RECOMENDACIONES
Para una mejor recepción de la señal de radiodifusión se
recomienda que el equipo debe estar en la parte inferior de la
construcción de la antena.
El cable coaxial tiene que estar aislado de cualquier material
conductor que pueda causar ruido en la transmisión y recepción de
las señales electromagnéticas.
Al momento de construir los dipolos de la antena no se debe utilizar
cable flexible negro porque este atrae el calor y puede producir
interferencia en la transmisión y recepción.
Las puntas del dipolo deben estar lejos del suelo o de cualquier
objeto, que no sea aislante ya que en las puntas de la antena
tienen alta tensión por ende se perdería potencia.
Utilizar cable de calibre 12 que tiene alrededor de 0.3 centímetros
de grosor, no es difícil de manejar y es el mejor conductor para
antenas.
En la colocación del tubo PVC se opta por tener la mayor
inclinación, para no dejar reposar el agua cuando esta ingrese al
tubo.
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7. LINKOGRAFIA
http://www.sergiozuniga.cl/02/ex_dipolo/como_hacer_un_dipolo.htm
http://www.radioaficionados.sabanalarga.org/antenas.html
http://www.fediea.org/digiclub/dipolos.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Dipolo_(antena)
http://www.wimo.com/wireantennas_s.html
http://www.ehowenespanol.com/funciona-antena-yagi-info_247143
http://www.jcmascot.es/RADIOMASCOT/DIPOLO%20BIGOTES
%20DE%20GATO.htm
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8. ANEXOS.
a) Equipo completo de radio aficionado.
Un equipo completo de radio aficionado consta de transceptores, fuentes
de voltaje, antena Yagi, medidores de potencia, entre otros. Estos
equipos son los que detallamos a continuación.
b) Conexión del balun con el cable coaxial y el dipolo.
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c) Colocación del tubo galvanizado a lado de la malla.
d) Colocación del tubo PVC para el cable coaxial.
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e) Equipo Kenwood ts 430s.
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