UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERIA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRÓNICA

ASIGNATURA: ANTENAS SEMESTRE ACADEMICO: 2016 A TEMA: ANTENAS MONOPOLO PROFESOR: Vallejos Laos Jaime INTEGRANTES: ARCE CCOYURI VICTORINO CHAMORRO HUARANGA ALEX PARIAPAZA VARGAS CESAR SANCHEZ OCHOCHOQUE ROBERT VELASQUEZ MAMANI JANS KEVIN

ANTENAS MONOPOLO

ANTENAS MONOPOLO

2016 A

1.-OBJETIVOS:

RECONOCER E IDENTIFICAR LOS TIPOS DE ANTENA MONOPOLO IDENTIFICAR LAS DIVERSAS APLICACIONES DEL MONOPOLO VERTICAL ESTABLECER LAS DIFERENCIAS ENTRE MONOPOLO Y DIPOLO ESTABLECER LAS CARACTERISTICAS DE LA ANTENA MONOPOLO

1.- INTRODUCCION:

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, y una receptora realiza la función inversa. Existe una gran diversidad de tipos de antenas, dependiendo del uso a que van a ser destinadas. 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 de 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 mas 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 su tamaño es mucho mayor que la longitud de onda son directivas.

ANTENAS MONOPOLO

Las antenas monopolos vertical poseen una gran particularidad y es que en este tipo de antenas el efecto de la tierra obtiene una gran importancia. La energía radiada por la antena será reflejada en mayor o menor grado dependiendo de las características físicas de ésta, en especial de la conductividad.

2.-MARCO TEORICO:

El monopolo vertical o antena vertical es una antena que está constituido de un solo brazo rectilíneo irradiante en posición vertical.

Se considera que el monopolo no es una antena completa, y que necesita ser completada por un plano de masa para poder funcionar correctamente. Realmente la antena funciona correctamente sin este plano de masa, pero la eficiencia es mucho menor.

Ese plano de masa puede ser natural (por ejemplo, una superficie de agua salada), o bien artificial (una serie de conductores que se unen en la base del monopolo). Lo que se hace normalmente es crear un plano metálico ficticio, enterrando conductores por debajo de la antena, lo que hace subir la conductividad, y con ello decrecen las perdidas (aumenta la eficiencia).

ANTENAS MONOPOLO

La antena monopolo fue inventado en 1895 por el pionero de la radio Gugliermo Marconi, que descubrió que si adjunta un terminal de su transmisor a un largo de alambre suspendida en el aire y la otra a la tierra, que podría transmitir para distancias más largas. Un monopolo tiene un diagrama de radiación omnidireccional. Es decir que irradia la misma potencia en todas las direcciones azimutales perpendicular a la antena, pero la potencia radiada varía con el ángulo de elevación, con la radiación caer a cero en el cenit, en el eje de la antena. Se irradia ondas de radio polarizadas verticalmente.

Ciertos tipos de antenas monopolo, por ejemplo algunas antenas helicoidales, pueden radiar ondas circularmente polarizadas.

Suponiendo que el plano es infinito y perfectamente llevar a cabo, la antena monopolo será equivalente a un dipolo cuya mitad inferior es la imagen de la mitad superior.

Como se ha visto se puede sustituir un plano conductor perfecto por unas corrientes equivalente. Este efecto se aprovecha en las denominadas antenas monopolo. Se usan sobre todo a bajas frecuencias, en donde es difícil construir dipolos debido a su gran tamaño.

Son antenas de hilo situadas verticalmente sobre tierra y conectadas en su base a un generador, que tiene el otro terminal conectado a tierra.

ANTENAS MONOPOLO

Al analizar el modelo equivalente formado por el monopolo y su imagen el resultado es una antena dipolo. En el semiespacio superior los campos serán los producidos por el monopolo y su imagen, que serán los de un dipolo de brazo igual a la longitud del monopolo. Por lo tanto, la distribución de corriente será la misma que la del dipolo; también lo será el diagrama de radiación.

ANTENAS MONOPOLO

Los campos en el semiespacio superior son los mismos para el monopolo que para el dipolo, pero dado que el primero solo radia en un semiespacio, su directividad será el doble que la del dipolo equivalente. También resulta que la potencia entregada por el monopolo a una carga adaptada será la mitad de la del dipolo; en consecuencia, el área efectiva es la mitad.

Debido a la presencia de la tierra no se cumple la relación entre directividad y área efectiva de una antena en el espacio libre.

PLANO DE TIERRA (GROUND PLANE)

Plano de tierra o de masa (este último término menos empleado en antenas) se denomina a una superficie plana, infinita y perfectamente conductora. Al montarse un monopolo (aislando la base) sobre esta superficie teórica se produce un efecto "espejo" creándose un dipolo vertical completo. De manera realista el plano de tierra para ser considerado como tal, debe tener dimensiones muchos mayores a la longitud de onda de la señal ha transmitirse o recibirse. Esta característica sobre todo se refiere a la conformación del patrón de radiación. En el caso de señales que se propagan por el modo de corrientes de superficie, la extensión del plano de tierra tiene un significado distinto.

ALIMENTACION:

El monopolo se alimenta en la base. La alimentación es simétrica/ asimétrica y habitualmente se alimenta con cable coaxial.

POLARIZACION:

La antena emite en vertical, o sea el campo eléctrico es perpendicular al plano del suelo

UTILIZACION:

Es ampliamente utilizado en radiodifusión AM (500 a1500KHz), puesto que es la antena pequeña más eficiente para estas grades longitudes de onda y también porque a estas frecuencias las ondas con polarización vertical sufren menos pérdidas de propagación que aquellas con polarización horizontal.

Por ejemplo podemos ver aquí una antena monopolo corta en un vehículo.

ANTENAS MONOPOLO

El uso en VHF es principalmente para las aplicaciones de (Radiocomunicación/ radio) móvil en (vehículos). En ellas, el cuerpo (metal/ metálico) del vehículo sirve de plano de masa.

A causa de la popularidad de la VHF móvil en la (banda de 2m), la antena más común es el monopolo vertical. Eso explica a su vez que en la banda de 2m la polarización en la clase de emisión F3E ((Frecuencia Modulada) o FM) sea la polarización vertical.

El vehículo utiliza las cuatro llantas como (Condensador eléctrico/ condensador) para conducir la HF de regreso a la antena.

El monopolo vertical es muy usado en las expediciones de (radioaficionados), sobre todo desde islas o costas. El diagrama de (emisión) del monopolo vertical muestra emisiones sumamente rasantes, lo que garantiza que la (energía) esté concentrada a pocos grados por encima del horizonte, favoreciendo así el (propagación| alcance máximo) por (reflexión (física)| reflexión) en la (ionosfera); las extensiones de agua salada son espejos ideales para las ondas HF, que les sirven de plano de masa.

CARACTERISITICAS:

La sección transversal de elemento radiante puede variar considerablemente según el método de diseño utilizado. Las torres autorradiantes presentan secciones triangulares o cuadradas con longitudes de los lados del orden de 5 a 10 m y los recientes montajes de radiadores de jaula presentan secciones transversales aún de mayor tamaño.

La altura del monopolo vertical normalmente oscila entre 0,1 y 0,625 , de acuerdo con los diversos requisitos de funcionamiento

La impedancia en el caso de alimentación por la base depende de la altura y de la sección de la antena. Un aumento de la sección disminuirá la reactancia y aumentará la anchura de banda.

ANTENAS MONOPOLO

El monopolo vertical proporciona un diagrama omnidireccional en el plano azimutal, sin embargo en el diagrama vertical correspondiente siempre influyen muy considerablemente las constantes del terreno así como diversos parámetros físicos; por ejemplo, la altura eléctrica de la antena, entre otros.

La presencia de un sistema de tierra no afecta significativamente la forma geométrica del diagrama pero sí influye sobre la eficacia

3.- TIPOS:

MONOPOLOS CORTOS

Por razones económicas, a las frecuencias más bajas se utilizan normalmente monopolos cortos (es decir con una altura eléctrica considerablemente inferior a un cuarto de la longitud de onda). Cabe señalar que el empleo de este tipo de antenas para transmisiones de alta potencia puede provocar tensiones elevadas.

MONOPOLOS DE ¼ DE LONGITUD DE ONDA

Este tipo de radiador tiene una altura eléctrica de aproximadamente un cuarto de longitud de onda y es el más adecuado cuando se necesita dar servicio por onda de superficie a una distancia relativamente corta debiendo comenzar el servicio por onda ionosférica a la mayor proximidad posible del emplazamiento del transmisor.

ANTENAS ANTIDESVANAMIENTO

En ondas kilométricas y hectométricas aparece desvanecimiento en la recepción de la señal difundida cuando la intensidad de campo de la onda de superficie presenta un valor del mismo orden de magnitud que la intensidad de campo de la onda ionosférica. La amplitud de la señal resultante en el receptor variará de acuerdo con su diferencia de fase relativa que resulta afectada por las condiciones de propagación.

El desvanecimiento puede reducirse controlando la cantidad de potencia de la onda ionosférica radiada en la zona de servicio deseada. Este control puede obtenerse seleccionando monopolos verticales con alturas eléctricas comprendidas entre 0,5 y 0,6 . En este caso, el diagrama de radiación vertical presenta los lóbulos laterales menores y el lóbulo lateral mínimo en el sector angular comprendido entre 50º y 90º donde la radiación se dirige hacia la ionosfera.

¿POR QUÉ SURGEN LOS MONOPOLOS?

Una primera razón seria como recurso sencillo de montaje sobre una superficie plana generalmente conductora, y una segunda debido a una situación inevitable: existimos sobre un suelo que justamente es plano, extenso y conductor (plano de tierra o ground

ANTENAS MONOPOLO

plane). También podría mencionarse que un monopolo es fácilmente conectado al transmisor o receptor mediante un cable coaxial que también es de tipo desbalanceado, sin perturbar las características de radiación del monopolo. Como ejemplo de ambas situaciones podemos señalar: en VHF y UHF monopolos son instalados sobre el techo de unidades móviles, y en Onda Larga y Onda Media (casi siempre monopolos) la superficie terrestre es su plano de tierra por definición, dado que deben erigirse completamente sobre él debido a su dimensiones (entre 30 y 500 metros de altura).

ANTENAS MONOPOLO

COMPARACION ENTRE UN MONOPOLO Y UN DIPOLO

4.- CASO PARTICULAR DE LA ANTENA EN RADIODIFUSION DE ONDA MEDIA

Ese tipo de antenas encontramos en las de tipo monopolo (l/4) y su diagrama de cobertura será aprox. circular si no presentara irregularidades ademas tendrá que depender de la absorción de la señal y el contacto terrestre

La radiodifusión en onda media tiene lugar en la banda am por el tipo de modulación que hay en las emisoras

La banda de onda media está evidentemente asignada para cobertura regional o incluso local, como puede deducirse de la distribución de las emisoras de onda media alrededor del mundo.

Según MTC:

Separación de canales es de 10 kHz y en frecuencias que son múltiplos enteros de 10 kHz, a partir de 540 kHz hasta 1700 kHz.

Normas de asignación: la separación mínima entre frecuencias asignadas en la misma zona de servicio será de 20 kHz.

Durante las horas del día la propagación en onda media puede considerarse como limitada a la propagación de la onda terrestre, ya que la onda ionosférica es absorbida por varias capas ionosféricas de baja altitud (60-100 kilómetros). Después de puesto el sol, dichas capas se disuelven bastante rápidamente y la absorción se reduce con

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celeridad. Entonces la propagación ionosférica de las señales en la banda de radiodifusión de onda media hacen que se propaguen mucho más lejos.

Consideradas técnicamente, podemos distinguir las siguientes áreas regulares de cobertura de la onda ionosférica (repetimos con una potencia razonable de transmisión - 100 kW o más - y un canal exento de interferencias):

Para la onda media corta (1.200-1.605 kHz) una cobertura durante las horas nocturnas de 1.000 kilómetros aproximadamente.

Para la onda media intermedia (700-1.200 kHz) una cobertura durante las horas nocturnas de 800 kilómetros aproximadamente.

Para la onda media larga (535-700khz) una cobertura de onda ionosférica más bien despreciable. También, la interacción entre las ondas terrestres e ionosférica tienda a producir zonas de desvanecimiento.

5.-CONCLUSIONES:

Las antenas monopolos son antenas fáciles de conseguir y poder armarlo debido a su bajo conste y su fácil conexión y alimentación ya que solo se necesita un cable coaxial.

Es necesario hacer una masa tierra artificial si es en caso de no tener una masa tierra bien conductora (como es el caso de una tierra arenoso o rocoso), para el caso se puede hacer la masa tierra artificial con varillas de cobre implantados en la masa tierra mesclado con sal para una buena conducción.

Las antenas monopolo son elementos eléctricos pasivos y recíprocos. Por lo tanto una antena monopolo no amplifica la señal, aunque si puede darle dirección.

Los parámetros de recepción de señal son equivalente al parámetro de emisión de ondas para una antena monopolo.

Estas dos características san la base para el diseño de una antena monopolo y el patrón de radiación se puede decir que es el primer factor importante de diseño.

Las antenas monopolos deben de estar aisladas de la masa tierra, ya que pueden ocurrir problemas de tensión o corto circuito, este es más notorio en las antenas monopolos de gran altura ya que necesitan una gran tensión para su funcionamiento, lo cual es peligroso para las personas que transitan o trabajan cerca a ello, pero en las antenas monopolo de tamaño pequeño este problema no es tan notorio ya que necesita una peque tensión para su funcionamiento.

ANTENAS MONOPOLO

Es bastante necesario que una antena monopolo este sobre una masa tierra conductora, ya que es de suma importancia para obtener una buena ganancia.

En la actualidad se están creando nuevas antenas debido a la gran demanda de un servicio de envió de voz, video y archivos a gran calidad y velocidad.

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6.- BIBLIOGRAFIA:

Krauss, J.D..- “Antennas”.- McGraw Hill Inc..1988. Sistemas de Comunicaciones Electrónicas Wayne Tomasi Cardama y otros, “Antenas”, Edicions UPC 2002. W.L. Stutzman, “Antenna Theory and Design”, Wiley. 1981.

7.- WEBGRAFIA:

http://www.sonicolor.com/catalogo/antenas/antenas.html

http://www.geocities.com/eaqrpclub_es/es/bibli_es/antenas.html

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