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Juan Carlos Garca Ojeda Docente Investigador UNAB. Daniel Arenas Seeley Docente Investigador UNAB. Santiago Felici Castell Docente Investigador Universidad de Valencia, Espaa. Gareth Barrera Sanabria Docente Investigador UNAB. Freddy Mndez Ortiz Docente Investigador UNAB. Hugo Vecino Pico Docente Investigador UNAB. Carlos Gilberto Delgado Beltrn Docente UNAB. Wilson Briceo Pineda Docente Investigador UNAB. Roberto Carvajal Salamanca Docente Investigador UNAB. Olga Luca Monroy Vecino Docente Investigador UNAB. Romn Eduardo Sarmiento Porras Docente Investigador-UNAB.

Comit Editorial

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Directivos UNABGabriel Burgos Mantilla Rector. Eulalia Garca Beltrn Vicerrectora Acadmica. Jorge Humberto Galvis Cote Vicerrector Administrativo. Mara Victoria Puyana Silva Secretaria General. Germn Oliveros Villamizar Director Escuela de Ciencias Naturales e Ingeniera. Vctor Manuel Sarmiento Director de Investigaciones. Eduardo Carrillo Zambrano Director Laboratorio de Cmputo Especializado. Wilson Briceo Pineda Decano Facultad de Ingeniera de Sistemas.

Facultad de Ingeniera de SistemasMISION Nuestra misin es propender por la educacin de personas integrales y de excelencia en las reas de los Sistemas, la Informtica y las Ciencias Computacionales, con una slida formacin humanstica y de gestin, que respondan a las necesidades de la sociedad, mediante la sinergia de un grupo de docentes y administrativos altamente calificados, infraestructura, recursos tecnolgicos y un currculo soportado en principios educativos coherentes con el modelo pedaggico vigente en la Universidad, el cual propende por el desarrollo del pensamiento cientfico de los estudiantes. VISION Para el ao 2006, nuestra facultad ser reconocida a nivel nacional e internacional por su liderazgo en el rea de la informtica y los sistemas y por su aporte interdisciplinario a la solucin de problemas relacionados con estas reas. Ser referenciada por su alta calidad docente, su interrelacin con la comunidad y los entes externos que propicien la accin articulada y competente de sus funciones docentes, investigativas y de extensin en pro del desarrollo de su comunidad.

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Editorial Laboratorio modos de propagacin, Longitud de onda y velocidad de fase en una gua de onda. Carlos Andrs Rocha Silva, Hugo Vecino Pico. Laboratorio Antena Helicoidal. Carlos Andrs Rocha Silva. Laboratorio Sobre Ruido en Sistema PCM (Pulse Code Modulation). Juan Manuel Ballesteros Navas. Laboratorio de Antena Espiral. Nstor Eduardo Mnoga Durn. Laboratorio Antena Yagi. Sergio Eduardo Gonzlez D. Laboratorio, Antena Dipolo de Media Onda. Ral Andrs Osorio Vargas. Laboratorio Antena Drooping. Jaime Alberto del Ro Eslava. Laboratorio de Antena de Corneta. lvaro Enrique Guerrero Pereira. Laboratorio de Amplitud, Modulacin con y sin Supresin de la Portadora. Juan Manuel Ballesteros Navas. Simulacin de la Transmisin Inalmbrica de Seales Mediante la Tecnologa de Antena Dipolo Doblado Juan Pablo Pelez Sarmiento. Evaluacin de tcnicas de medicin de ancho de banda disponible abets. Shirly M. Carrasquilla, Edinson Ulloque , Csar Guerrero

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Contenido

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Universidad Autnoma de Bucaramanga Semillero de Comunicacin de Datos Alexander Graham Bell Facultad de Ingeniera de Sistemas

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EditorialTenemos el orgullo de presentar a la comunidad acadmica del pas el tercer volumen de la revista comunicacin de datos, creada en el marco semillero de investigacin en comunicacin de datos, Alexander Graham. Bell, que funciona ya desde hace cuatro aos y fruto de la constancia es este nuevo volumen de la revista. Seguimos empeados en alcanzar nuestra meta de crear un espacio de divulgacin; para estudiantes y profesores de ingeniera que trabajan en el rea de telecomunicaciones, con la intencin de compartir experiencias y de esta manera generar discusin cientfica alrededor de las nuevas tecnologas y, as generar espacios para la reflexin y la crtica que redunden en beneficio de los consumidores de tecnologas informticas, que en ltima instancia somos todos. En esta oportunidad los estudiantes de sexto y sptimo semestre de la facultad de ingeniera de sistemas, han desarrollado diferentes experimentos acerca de comunicaciones inalmbricas, usando los dispositivos que se encuentran en el laboratorio de telecomunicaciones de la UNAB; experimentos como, el laboratorio modos de propagacin, longitud de onda y velocidad de fase en una gua de onda, tambin el laboratorio de Antena Helicoidal, es importante mencionar el laboratorio sobre Ruido en Sistema PCM (Pulse Code Modulation), y el laboratorio de Antena Espiral, entre otros trabajos, que son muy interesantes y de alta aplicabilidad para nuestra cotidianidad, tanto en el hogar como en la industria, ya que en este momento histrico las comunicaciones inalmbricas se muestran como la ms alta alternativa de desarrollo empresarial. Y uno de los propsitos del semillero es entre otros, despertar en el estudiante inquietudes para resolver problemas de su contexto. Hago una mencin especial a los estudiantes de IX semestre quienes quisieron compartir con nosotros su experiencia en su proyecto de grado titulado EVALUACIN DE TCNICAS DE MEDICIN DE ANCHO DE BANDA DISPONIBLE ABETs, dirigidos por el profesor Cesar Guerrero. Finalmente quiero dar las gracias a todos los estudiantes que colaboraron con este nmero de la revista y a los profesores de la facultad de Ingeniera de Sistemas, y de manera muy especial a Roberto Carvajal, Juan Carlos Garca Ojeda y a Leonardo Valenzuela quienes prestaron un servicio importante para esta edicin.

Bucaramanga, Junio de 2006

Hugo Vecino Pico Editor y Director.


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Laboratorio Modos de Propagacin, Longitud de Onda y Velocidad de Fase en una Gua de OndaCarlos Andrs Rocha Silva, Hugo Vecino Pico, e-mail : {crocha, hvecino}@unab.edu.co ResumenEn este artculo se muestra el modo de propagacin de una microonda a travs de una gua de onda y las caractersticas de la Relacin de Onda Estacionaria (o SWR, por sus siglas en ingls Standing Wave Ratio). Se realiza el montaje del laboratorio en el cual se propagan las microondas a travs de una gua de onda y de diversos moduladores, tales como el oscilador de Gunn, el Atenuador variable y el generador de onda cuadrada. Al final la seal es recibida por una plantilla reflectora que genera que la onda se refleje y se produzca un efecto de onda estacionaria. Luego se mostrar como resultado que el SWR est directamente relacionado con el voltaje que se le proporcione al circuito, por lo variar en mayor o menor medida de acuerdo a los cambios de estos parmetros. Para esto se usar el indicador de SWR que mostrar la variacin de la onda estacionaria. Palabras clave: Relacin de onda Estacionaria, Voltaje, Frecuencia, Gua de Onda, Microondas. .

1. Introduccin [1] Las Microondas son ondas electromagnticas que son utilizadas en una inmensa medida para las comunicaciones inalmbricas gracias a su sus caractersticas de fcil y confiable propagacin, pues no son afectadas fcilmente por los obstculos fsicos, aunque presentan ciertas desventajas debido a los cambios climticos. Debido a esto, su uso a diario se incrementa para la transmisin de voz, televisin, en hornos de coccin con microondas, y en especial en la industria de los celulares. En este proyecto se analiza la efectividad que puede tener un circuito controlado de emisin de seales de microondas y como puede afectar esta efectividad el cambio en las

caractersticas fundamentales de la seal transmitida. 2. Conceptos fundamentales: 2.1. Microondas en la actualidad [1][2]: Las microondas pertenecen al rango entre los 300 MHz y los 40 GHz, lo que le permite manejar frecuencias lo suficientemente altas para lograr una excelente direccionalidad. Pero debido a esto su demanda ha aumentado mucho en el mundo de las comunicaciones, y su uso hoy en da esta estrictamente regulado, pues puede generarse un solapamiento de seales, por lo que su uso en distintas frecuencias esta muy bien estipulado. 2.2. Guas de onda (figura 1) [3] [4] [5]:


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Figura 1, gua de onda

transversales a la direccin de propagacin, por lo que no hay componentes de la onda en la direccin del viaje de la seal, por lo que finalmente no hay transmisin de la seal. TE (modo transversal elctrico): en este modo no existe campo elctrico en la direccin de propagacin, ms si campo magntico, por lo que todos los componentes del campo se derivan del campo magntico. TM (modo transversal magntico): en este modo no existe campo magntico en la direccin de propagacin, ms si campo elctrico, por lo que todos los componentes del campo se derivan del campo elctrico.

La transmisin de ondas con una frecuencia mayor a los 20 GHz es muy difcil a travs de los hilos conductores normales, pues la atenuacin causada por el tipo de superficie y las perdidas por radiacin generaran un envo de datos muy ineficiente. Debido a esto, surgen las guas de onda como alternativa para la transmisin de seales de microondas de alta y ultra alta frecuencia. Las guas de onda, en su forma bsica, son tubos huecos con una seccin transversal generalmente rectangular, aunque pueden ser rectangulares o elpticas. La gua de onda no conduce la corriente en si, es un medio por el que pueden transportarse fcilmente las ondas electromagnticas gracias a que las paredes de esta son conductoras, permitiendo que la onda viaje describiendo un zigzag a travs de toda la gua de onda. 2.2.1. Modos de propagacin [6] [7]: Un modo de propagacin es la configuracin con la que una onda viaja a travs de una gua de onda. Existen dos modos de propagacin, aunque existe un tercero que debe tomarse en cuenta: TEM (modo transversal electromagntico): en este modo, tanto el campo elctrico como el campo magntico de la onda son

El modo de propagacin es importante en la medida en que permite determinar una medida en la que se pueda generar la onda estacionaria. Por ejemplo, el modo de propagacin en TE que es de orden superior no son aptas para recibir la seal reflejada. 2.3. Relacin de Onda Estacionaria (SWR) [8] [9]: En el momento en el que una onda viajera choca con una superficie, esta puede sufrir de una reflexin, lo cual indica que la onda no pudo atravesar dicha superficie o que solo pudo lograrlo en parte, por lo que se genera una onda viajera en sentido contrario a la onda original, pero generalmente con una menor amplitud. Si se siguen transmitiendo ondas por el mismo medio, estas ondas viajeras y

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reflejadas se superponen generando una nieva onda. El efecto que se produce en el momento en que una onda incidente y una onda reflejada se superponen se conoce como Onda Estacionaria, cuya longitud de onda es la mitad o un mltiplo de la mitad de la onda incidente. En el momento en el que las ondas se superponen, estas generan una serie de nodos y antinodos en el punto en que alguna de las ondas tiene el mximo de amplitud, repitiendo el ciclo, como se ve en las figura 2.

Figura 4, relacin de onda estacionaria

3. Materiales necesarios [10]: Los materiales que se usaron se tomaron del kit de entrenamiento para antenas de los Laborarios ED, entre los cuales se encuentran:

Figura 2, Onda en un nodo

Figura 3, Onda en un antitodo Ahora, la relacin de onda estacionaria la definimos como la distancia entre el mximo y el mnimo voltaje que se generan cuando la onda se encuentra en un nodo, como se ve en la figura 4. Figura 5, Fuente de poder 3.1. Fuente de poder (figura 5) Es el dispositivo que suministra la energa necesaria para que se pueda transmitir la seal.


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3.2. Oscilador Gunn (figura 6):

onda, hay una mximo de energa transferida por la gua de onda de la cavidad. La frecuencia real se obtiene leyendo el marcador calibrado.

Figura 6, Oscilador Gunn. Genera frecuencias de microondas, esto lo hace conectando un diodo Gunn a una fuente de poder de 8 a 10 V de corriente directa. El poder de salida del oscilador de Gunn vara de 5 a 20 miliwatts dependiendo del voltaje suministrado.

3.4. Modulador PIN-Diodo(figura 8):

Figura 8, Modulador PIN-Diodo Para este dispositivo se usa la propiedad del diodo de PIN que est ubicado en la gua de onda para controlar el flujo de energa. Cuando su polaridad es revertida, la insercin de perdida del diodo es tan pequea que no afecta el flujo de energa. Pero cuando se elimina esta limitacin, el diodo puede controlar el flujo, creando un efecto de modulacin de amplitud o pulso.

3.3. Medidor de Frecuencia (figura 7):

Figura 7, Medidor de frecuencia El principio bsico del medidor de frecuencia viene de las caractersticas de la cavidad resonante que esta adherida a la gua de onda. La seal de microondas esta acoplada a la cavidad resonante a travs de una pequea abertura entre la cavidad y la gua de onda. El tamao de la cavidad (y por ende, la frecuencia de resonancia de la cavidad) puede variar al girar la perilla ajustable. Cuando la frecuencia de resonancia de la cavidad es igual a la frecuencia de la gua de

3.5. Generador de Onda Cuadrada (figura 9):

Figura 9, Generador de Onda Cuadrada Al aplicarle 1kHz de voltaje al modulador de PIN-Diodo, este oscilador hace posible la


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alteracin de la onda sinusoidal a la microonda. Estas alteraciones son tiles para observar los cambios que sufre la onda al cambiar varios parmetros, tales como la frecuencia, la atenuacin y el suministro de corriente directa.

estacionaria, y la impedancia de la lnea de transmisin. Un arreglo formado por un detector de cristal y un probador que esta diseado para deslizarse a travs de la lnea ranurada mientras el probador comprueba los campos en la gua de onda y el detector de cristal provee una seal rectificada. La fuerza de la seal detectada depende de la profundidad del probador, y debe buscarse la profundidad adecuada, pues muy poca podra causar que la seal detectada sea muy dbil; y mucha profundidad podra reducir substancialmente la seal de poder principal en la gua de onda pudiendo incluso causar distorsin del campo.

3.6. Atenuador Variable (figura 10):

3.7. Indicador SWR (figura 12): Figura 10, Atenuador Variable. Provee una atenuacin variando el grado de insercin de una lnea de resistencia emparejada a una gua de onda. Se usa para controlar el nivel de poder, o para aislar una fuente de un receptor.

Figura 12, Indicador SWR Permite medir la relacin de onda estacionaria que se genera en un circuito controlado de manera que se pueda medir la calidad de envo y de recepcin en una seal transmitida, al medir la onda transmitida y la onda reflejada en forma de voltaje. Las agujas variaran de acuerdo a esta diferencia de voltaje y se determinara la relacin del circuito actual.

3.7. Lnea ranurada (figura 11):

Figura 11, Lnea ranurada Se usa para probar las caractersticas de las ondas estacionarias en guas de onda, midiendo la amplitud y la fase del patrn de la onda. A travs de esto podemos afectar la longitud de onda, la relacin de onda Universidad Autnoma de Bucaramanga Semillero de comunicacin Alexander Gramham Bell Facultad de Ingeniera de Sistemas

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laboratorios ED y se armaron de la siguiente forma: 3.7. Gua de onda recta (figura 13): Se debe unir la fuente de poder al Oscilador de Gunn, de manera que se supla de energa a todo el circuito y se pueda generar la seal. Ahora debe unirse el oscilador de Gunn al modualdor Pin-Diodo, el cual debe estar sostenido por un soporte y permitir el paso de mayor o menor energa. El Pin-diodo debe ahora conectarse con el generador de onda cuadrada el cual suministrara los cambios a la seal que sean necesarios. El siguiente paso es conectar el atenuador variable, de manera que la seal se pueda modificar al aumentar o disminuir la resistencia. Ahora debe conectarse el medidor de frecuencia, que permitir modificar la frecuencia suministrada hasta este punto. Ahora la lnea ranurada (que deber posteriormente conectarse al indicador SWR), y por ltimo la gua de onda recta, que ser la que finalmente enve la seal desde el oscilador de Gunn hasta el medio. Es en este punto donde se coloca la plantilla reflectora de manera que pueda generarse la onda reflejada de vuelta por el circuito, pero para poder medir esto debe asegurarse la unin entre el indicador SWR a la lnea ranurada. El montaje final debe verse como se evidencia en la figura 15.

Figura 13, Gua de onda recta Una gua de onda recta usada para transmitir la seal electromagntica. 3.7. Plantilla Reflectora (figura 14):

Figura 14, Plantilla Reflectora Es un medio para reflejar las ondas electromagnticas que choquen con esta para generar una onda reflejada.

4. Elaboracin paso a paso del laboratorio El laboratorio consisti en la transmisin y medicin de una seal de microondas a travs montaje especialmente diseado generar un efecto de onda estacionaria y medir la relacin de esta mediante el indicador SWR. Se tomaron los implementos necesarios del kit de entrenamiento de microondas de los


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3 2 8 1 5 4Figura 15, Montaje Completo Descripcin del montaje completo: 1. Fuente de poder. 2. Generador de frecuencia. 3. Indicador SWR. 4. Oscilador de Gunn. 5. Modulador Pin-Diodo. 6. Atenuador Variable. 7. Medidor de Frecuencia. 8. Lnea ranurada 9. Gua de onda recta. 10. Plantilla Reflectora.

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generada y esta siendo reflejada por la plantilla reflectora. De esta forma se da por concluido el desarrollo del laboratorio.

6 75. Resultados: Posteriormente a la montaje y la experimentacin de los cambios que sufre la relacin de la onda estacionaria evidenciados a travs del indicador SWR, se observa que la modificacin de los distintos parmetros que pueden modificarse (atenuacin, frecuencia de la onda cuadrada, aumento de la corriente directa) tienen un efecto nfimo sobre la onda estacionaria, con la excepcin de dos parmetros que tienen una gran influencia. El voltaje y la frecuencia transmitida, cuya magnitud puede alterarse en la fuente de poder y en el oscilador de Gun (respectivamente), afectan de una forma significativa la relacin de onda estacionaria. Tambin se evidencian cambios al colocar una segunda plantilla en el extremo abierto de la gua de onda recta, generando un mayor SWR, pues hay un mayor ndice de reflexin de las microondas.

Ahora, para el desarrollo del laboratorio debe suministrrsele un voltaje al oscilador de Gunn encendiendo la fuente de poder. Tambin debe 1 KHz de voltaje pico a pico al modulador Pin-Diodo desde el generador de onda cuadrada. El atenuador variable debe ajustarse de manera que genera una resistencia no mayor a 10 db, y se debe encender el indicador SWR de manera que empiece a registrar los cambios en estos parmetros. A continuacin deben hacerse las pruebas pertinentes a los cambios que podra sufrir el SWR del circuito, pues la seal ya ha sido

6. Conclusiones: Las microondas son capaces de atravesar distintas superficies, pero no sin el uso de un medio adecuado de transmisin. Las guas de onda representan un buen medio de propagacin de para las microondas, de manera que pueden direccionarse fcilmente.


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Debido a que el voltaje representa la amplitud de la onda transmisora, y debido a esto tiene una inmensa influencia en la onda reflejada y por ende en la suma de las dos (mejor conocido como onda estacionaria), se puede ver claramente su conexin con la relacin de onda estacionaria que se produce. 7. Bibliografa: [1] William Stallings; Comunicaciones y redes de computadores; 2004; 7 Edicin; Prentice Hall; pag: 112-116. [2] Wayne Tomasi; Sistemas de comunicaciones electrnicas; Cuarta Edicin; Pearson Education; 2003; pag: 400406. [3] John D. Kraus, Ph.D.; Antennas; McGraw Hill Book Company; 1950; pag: 13. [4] Wayne Tomasi; Sistemas de comunicaciones electrnicas; Cuarta Edicin; Pearson Education; 2003; pag: 409416

[5] G.E. Hutter Rudolf; Beam and Wave Electronics in Microwave Tubes; segunda edicion; D. Van Nostrand Company; 1960; pag: 23-33. [6] ibid, pag: 43-48. [7] ED Laboratories; Microwave Trainer Manual for Experiments, ED 3000; pag: 3946. [8] Wayne Tomasi; Sistemas de comunicaciones electrnicas; Cuarta Edicin; Pearson Education; 2003; pag: 328333. [9] Wikipedia, the free enciclopedia; Ultima revisin: 9 de Marzo de 2006; Visitado en: 15 Marzo de 2006; Disponible en: http://en.wikipedia.org/wiki/Standing_wave _ratio [10] ED Laboratories; Microwave Trainer Manual for Experiments, ED 3000; pag: 212.


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Laboratorio Antena HelicoidalCarlos Andrs Rocha Silva [email protected] ResumenEn este artculo se muestran los pasos para medir el patrn radial para el Plano E y el Plano H de una Antena Helicoidal usada en la frecuencia de 10 GHz y a su vez, estudiar las caractersticas de polarizacin de este tipo de Antena. La experiencia consiste en el envo de una seal a travs de una antena de corneta a una antena receptora helicoidal y la toma de datos del proceso a travs del Antenna Trainer, un software especializado para obtener este tipo de datos sobre las antenas. Fue posible la confirmacin del comportamiento de la Antena Helicoidal funcionando en modo axial, de manera que se recibe la seal en forma de polarizacin circular. Tambin se obtuvieron las caractersticas principales de la seal recibida en la antena helicoidal, tales como la atenuacin, la ganancia y el ancho de banda. Palabras clave: Ancho de Banda, Atenuacin, Antena de Corneta, Antena Helicoidal, Ganancia, Patrn Radial.

1. Introduccin Una antena es un sistema conductor metlico formado por una serie de conductores separados por cierta distancia que depende del tipo de antena, cuya funcin consiste en transmitir o recibir seales electromagnticas desde o hacia un medio [1]. Esto se logra mediante la transformacin de los componentes de tensin y corriente de una seal proveniente de un transmisor, en campos elctricos y magnticos de manera que combinados se propaguen en un medio, o realizar el proceso inverso y retransformar una seal del medio a una tensin y una corriente para su amplificacin y demodulacin [2]. Los datos y la experiencia se realizaron en el Laboratorio de Telecomunicaciones de la UNAB donde se utilizaron los materiales del kit de entrenamiento de antenas elaborado por los Laboratorios ED.

2. Conceptos bsicos de las antenas: Una antena siempre debe estar conectada a un transmisor, e idealmente deber irradiar el mximo de potencia posible con un mnimo de prdidas. Todas las antenas tienen algo llamado la ganancia, que es la potencia de amplificacin de la seal, y representa la relacin entre la intensidad de campo que puede generar una antena en un punto determinado y la intensidad de campo que produce una antena omnidireccional (isotrpica) en el mismo punto y en las mismas condiciones. La ganancia directiva mxima se conoce como directividad. Se mide en dB. [3]


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No toda la potencia suministrada a la antena se irradia. Parte de ella se convierte en calor y se disipa, o se refleja de nuevo al transmisor. La resistencia de radiacin es un poco "irreal", en cuanto a que no puede ser medida directamente. La resistencia de radiacin es una resistencia de la antena en corriente alterna y es igual a la relacin de la potencia radiada por la antena y el cuadrado de la corriente en su punto de alimentacin. La resistencia de radiacin es la resistencia que, si reemplazara a la antena, disipara exactamente la misma cantidad de potencia de la que irradia esta. [4] La frecuencia (relacionada al concepto de antenas) se define como el nmero de oscilaciones electromagnticas por segundo, es decir, el nmero de ondas que se propagan en una la antena en un segundo. Este tiene una relacin inversa con la Longitud de Onda. Por ltimo, el ancho de banda, que es el rango de frecuencias sobre las que la antena tiene un comportamiento satisfactorio, es decir, que pueden recibir y enviar en ese rango del espectro electromagntico. [5]

antena ser mximo (la tensin es mxima y la corriente es mnima), mientras que en el centro este valor ser mnimo. Generalmente se trabaja con este tipo de antena, pero tambin existen antenas de de onda las cuales brindan la mitad del rendimiento que las antenas de media onda.

2.2. Polarizacin [7][8]: La onda electromagntica irradiada por una antena tiene una direccin predominante, pues generalmente conviene enviar ondas en una sola direccin, y eliminar o atenuar la onda en las dems direcciones. Como complemento de esto se puede empezar a hablar de la polarizacin de una onda, que esta definida como la trayectoria del campo elctrico (o magntico) en el momento en que se observa en el sentido de propagacin de la onda cuando esta se aleja del observador. En realidad, solo existe un tipo de trayectoria, la Elptica, pero esta tiene dos casos especiales de polarizacin: Polarizacin Circular: en este caso el vector describe una trayectoria circular. Esto ocurre cuando la amplitud de ambos vectores (elctrico y magntico) es igual y cuando la diferencia de fase entre ambos es de exactamente 90. Polarizacin lineal: el vector del campo magntico est contenido en una nica direccin. Para que se de este caso la amplitud de uno de los vectores debe ser 0. Para que la polarizacin circular tenga lugar se debe tener en cuenta que el campo debe

2.1. Dipolo (antena de onda media) [6]: El dipolo es un tipo de antena, la cual est partida a la mitad con cada uno de los extremos conectados a un conductor de la lnea de transmisin. Para el caso de estas antenas, la energa alterna que se suministra tendr la tensin y la intensidad con un desfase de 90, as la impedancia (relacin entre la tensin y la intensidad en un punto cualquiera de la antena) en un extremo de la


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rotar rpidamente de acuerdo a la direccin de la onda, y una forma de hacer esto es enviando una onda de electrones a travs de una hlice, y puede ser a favor o en contra de las manecillas del reloj. En el caso de que sea a favor, la polarizacin circular es derecha, y en el caso contrario es polarizacin izquierda. Una antena polarizada a derechas no puede recibir seales de una polarizada a izquierdas y viceversa. 2.3. Antena Helicoidal [9][10][11]:

para la comunicacin en el espacio, donde la orientacin del emisor y la del receptor no pueden ser fcilmente controladas, o donde la polarizacin de la seal puede cambiar. Pueden estar polarizadas a derechas o a izquierdas, pero esto limita la posibilidad de recibir seales de antenas polarizadas inversamente, aunque de forma normal la antena helicoidal es muy til para recibir cualquier tipo de polarizacin, a izquierdas o a derechas. Estn hechas de un mismo elemento a travs de la antena en forma de hlice, la direccin de las bobinas determina su polarizacin, y el espacio entre estas y su dimetro determinan su longitud de onda.

Figura 1: Antena Helicoidal Las antenas helicoidales son antenas que consisten en un cable conductor en forma de hlice. Estas funcionan en VHF y UHF, y son ideales para irradiar seales de forma circularmente polarizada. Las antenas helicoidales pueden trabajar principalmente en dos modos: Modo normal: en este modo, las dimensiones de la hlice son pequeas comparadas con la longitud de onda. Estas antenas tienden a ser radiadores ineficientes y son usadas generalmente para comunicaciones mviles donde el espacio reducido es un factor crtico. Aqu la radiacin electromagntica forma un ngulo recto con el eje de la hlice. Modo axial: la antena produce una polarizacin circular, y est mejor equipada

En el modo axial, la impedancia est en un rango entre 120 y 140 .

3. Descripcin de dispositivos [12]: Los materiales que se usaron se tomaron del kit de entrenamiento para antenas de los Laborarios ED, entre los cuales se encuentran:

Figura 2, Controlador Principal 3.1. Controlador Principal (figura 2)


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Es el encargado de enviar la seal a la antena transmisora y recibir lo que capta la Receptora. Consta de varias pantallas que permiten observar el avance y los cambios que pueden sufrir las seales de las antenas durante el laboratorio, adems de permitir hacer modificaciones desde el mismo. Se pueden nombrar los siguientes componentes: Switch de poder (On/Off) Display de la intensidad de la seal (-50dB - -10dB). Display del ngulo en el que est rotando. Switch de modulacin (On/Off). Switch de ajuste de 500 MHz. Switch de ajuste de 2GHz. Salida de Oscilacin de 10GHz. Salida de Oscilacin de 2GHz. Salida de Oscilacin de 500MHz. Switch de movimiento (1/5/10). Switch de Origen. Switch de rotacin normal. Switch de rotacin contraria. Entrada de seal de 1MHz.

3.2. Unidad Transmisora (figura 3):

Figura 3, Unidad Transmisora. La Unidad transmisora permite el envo de una seal usando como medio de difusin cualquiera de las antenas disponibles en el kit. Debe conectarse a alguna de las salidas del controlador principal para poder transmitir. 3.3. Unidad Receptora (figura 4):

Figura 4, Unidad Receptora Recibe la seal de la unidad transmisora a travs de cualquiera de las antenas disponibles en el kit de entrenamiento, Universidad Autnoma de Bucaramanga Semillero de Comunicacin de Datos Alexander Graham Bell Facultad de Ingeniera de Sistemas

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adems permite la manipulacin directa del movimiento de la antena receptora, de manera que se puede ver cualquier modificacin que sufra la seal recibida fcilmente. Puede rotar hasta 360 grados. Debe estar conectada a la entrada de 1GHz del controlador principal. 3.4. Antena Helicoidal (figura 5):

la capacidad de medir la Ganancia, el Ancho de Banda, el tipo de polarizacin y visualizar el mismo en graficas bidimensionales (vease figura 7). Este software consta de dos utilidades, el Data Acquisition y el Antenna Trainer. La primera permite hacer la toma de datos y manipular la antena receptora. El Antenna Trainer se utiliza para hacer una interpretacin de los datos obtenidos con el Data Acquisition, permitiendo visualizar las caractersticas de la seal recibida.

Figura 5, Antena Helicoidal En esta experiencia, la antena helicoidal funcionar como antena receptora en modo axial, donde la forma de recepcin de la onda electromagntica se hace igualmente de forma axial. 3.5. Antena de Corneta (figura 6): Figura 7, Ventana del Antenna Trainer. 4. Elaboracin paso a paso del laboratorio: El laboratorio consiste en la transmisin de una seal a travs de una antena de corneta que funcionar como antena transmisora, a una antena helicoidal que funcionar como antena receptora. Se deben tomar los implementos necesarios del kit de entrenamiento y armarse de la siguiente forma: La antena de corneta se monta en la unidad transmisora (como se puede ver en la figura

Figura 6, Antena de Corneta 3.6. Software: Para poder medir todas las implicaciones que tiene el realizar una comunicacin entre dos antenas se debe tener un software especializado para esta labor. En este caso se usa el software Antenna Trainer que tiene


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8), la cual debe conectarse al controlador principal de donde recibir la seal electromagntica, esta debe estar conectada a la salida de 500 MHz y debe provenir de dicha salida en el controlador.

Figura 9, Montaje de la Antena Receptora Los centros de las antenas deben ubicarse de manera que apunten hacia el centro del otro en una lnea recta, y la distancia que los separa debe ser de exactamente 1 m. Figura 8, Montaje de Antena Transmisora Posteriormente se debe montar la antena helicoidal en la unidad receptora (figura 9) la cual a su vez debe conectarse al controlador principal, que funcionar como emisor y receptor de seal. Luego de que se realiza el primer montaje y se hacen las conexiones pertinentes, debe encenderse el controlador principal siguiendo las siguientes especificaciones: Switch de poder: encendido. Switch de oscilacin de 500MHz: encendido. Switch de oscilacin de 2GHz: apagado. Switch de oscilacin de 10GHz: apagado. Switch de modulacin: encendido.

De manera que las conexiones y los switches adecuados quedarn en estado encendido y listos para la adquisicin de datos, tal y como se ve en la figura 10.


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Figura 10, Conexiones del controlador principal al receptor y al emisor Ahora se debe inicializar el programa con la utilidad de Data Acquisition, donde se deber ejecutar la aplicacin para que se empiecen a adquirir los datos, esto se realiza de manera que la antena receptora gira en sentido de las manecillas del reloj recibiendo la seal que enva la antena de corneta, mientras el software analiza las seales que le estn siendo enviadas desde el controlador principal y traza el patrn radial correspondiente a la primera experiencia. Luego se preparan de nuevo los implementos para realizar la segunda experiencia, la cual se diferencia en que la antena de corneta debe estar rotada a 90 de manera que la seal no apunte directamente a la antena helicoidal. De nuevo se toman los datos con el Data Acquisition y se dibuja el patrn en coordenadas polares. La grfica del montaje se puede observar en la figura 11.

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Figura 11, Montaje de las antenas. 1. Antena de Corneta. 2. Antena Helicoidal. 3. Controlador Principal. 4. Transmisor. 5. Receptor. 5. Resultados: Posterior al montaje y a la adquisicin de datos a travs del software Antenna Trainer, ha sido posible dibujar los patrones radiales que describe la seal mientras se recibe en la antena helicoidal. El resultado del patrn radial para el primer experimento (Figura 12) describe un patrn circular, lo que indica que la antena helicoidal sufre de una polarizacin circular.


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El mismo caso puede observarse en el segundo experimento (Figura 13) en el que el patrn tambin es circular.

Figura 12, Patrn Radial en el plano E.

(a)

Figura 13, Patrn radial para el Dummy Plane. Finalmente, para obtener los resultados se utiliza la utilidad de Antenna Trainer de manera que los archivos que se almacenaron con el Data Acquisition puedan ser interpretados correctamente y los datos analizados. Figura 13 (b) En las figuras 13(a) y 13(b) se observan los resultados, donde se evidencia que el ancho Universidad Autnoma de Bucaramanga Semillero de Comunicacin de Datos Alexander Graham Bell Facultad de Ingeniera de Sistemas

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de banda, la polarizacin y la ganancia son las mismas en ambos experimentos, siendo estas: Ganancia: 8. Tipo de polarizacin: Circular. Ancho de Banda: en relacin de 2:1.

El uso de una antena helicoidal brinda seguridad de que la seal que se reciba lo har de forma constante.

7. Bibliografa: [1] Wayne Tomasi; Sistemas de comunicaciones electrnicas; Cuarta Edicin; Pearson Education; 2003; pag: 371375. [2] Celeste Berdias, Roberto Testoni; Universidad Tecnolgica Nacional, Facultad regional Mendoza; Antenas; Visitado en: 1 Marzo de 2006. Disponible en: http://web.frm.utn.edu.ar/comunicaciones/an tenas.html#1 [3] William Stallings; Comunicaciones y redes de computadores; 2004; 7 Edicin; Prentice Hall; pag: 110. [4] Wayne Tomasi; Sistemas de comunicaciones electrnicas; Cuarta Edicin; Pearson Education; 2003; pag: 376. [5] Universidad Plotcnica de Valencia; Antenas, Teora; Visitado el 1 de Marzo de 2006. Disponible en: http://www.upv.es/antenas/Principal/temario .html [6] Departamento de Electrnica I.E.S. Emrita Augusta; Antenas; Ultima revisin: 17 de Marzo de 2006; Visitado en: 8 Marzo de 2006; Disponible en: http://platea.pntic.mec.es/~lmarti2/ant.htm [7] Ruth Garca Bols, Adrin Jos Torregrosa Fuentes, Andrs Garca Belda, ngel Cifuentes Fernandez, Universidad

De esta forma se da por concluido el desarrollo del laboratorio. Para ambos casos, tanto en el caso en el que la antena de corneta apuntaba directamente a la antena helicoidal, como en el caso en el que se encontraba girada a 90, se encontraron caractersticas similares, pues la ganancia, el tipo de polarizacin y el ancho de banda permanecieron con las mismas magnitudes. Los patrones de radiacin son similares entre si, e independientemente del plano en el que se encuentren describen un comportamiento idntico. 6. Conclusiones: La antena helicoidal es capaz de recibir seales desde cualquier punto sin necesidad de que el transmisor apunte directamente a la misma, sin tener mayores implicaciones en el comportamiento de la seal. Los patrones radiales que se describen en una antena helicoidal en modo axial describen una recepcin de la radiacin de la seal electromagntica en forma circular, de manera que la antena helicoidal es capaz de recibir seales ya sean horizontales o verticales sin que estas sufran de prdidas, pues la polarizacin circular permite la recepcin de la seal indistintamente del tipo de polarizacin de la misma.


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Politcnica de Valencia; Antenas Satelitales, Polarizacin de una Antena; 2003; Visitado en: 8 de Marzo de 2006; Disponible en: http://www.upv.es/satelite/trabajos/Grupo9_ 99.00/polariza.htm [8] John D. Kraus, Ph.D.; Antennas; McGraw Hill Book Company; 1950; pag: 175-194. [9] Wayne Tomasi; Sistemas de comunicaciones electrnicas; Cuarta Edicin; Pearson Education; 2003; pag: 398400.

[10] Camyna, Camaras y Navegacin; Teora de Antenas; Visitado en: 1 de Marzo de 2006. Disponible en: http://www.camyna.com/documentacion.php [11] Belotserkovski; Fundamentos de Antenas; 1 Edicin; Marcombo Boixareu Editores; 1983; pag: 215-219. [12] ED Laboratories; Antenna Trainer Operation Manual, ED 3200; pag: 131-141.


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Laboratorio sobre ruido en sistema PCM (Pulse Code Modulation)Juan Manuel Ballesteros Navas e-mail: [email protected]

Resumen Este articulo, fue desarrollado pensando en conocer mas a profundidad el comportamiento de ciertos fenmenos y fue trabajado mediante una investigacin previa de cada uno de ellos, paso a paso se vera reflejado en la lectura del articulo, como se desarrolla la amplitud y modulacin con y sin supresin de ruido, bsicamente lo que se busca en esta investigacin es saber cual fue el problema que se presento en algn momento cuando se investigaban estos temas y cuales medidas se tomaron para solucionarlo, hay que tener en cuenta que para cada uno de estos laboratorios es importante documentarse sobre aquellos pre-requisitos, que ayudaran a darle mayor fluidez al desarrollo de este articulo, a continuacin se muestra un orden de trabajo que permite estudiar de una manera ordenada y clara estos fenmenos, el articulo cuenta con una introduccin, una descripcin de materiales adems del desarrollo del trabajo y finalizando una bibliografa que le da respaldo al articulo. Palabras Clave: AM, Amplitud, Cresta, Cosenoidal, Fase, Forma de onda, Frecuencia, Modulacin, Onda, PCM, Pulso, Ruido, Senoidal. podr ser utilizada por cualquier persona que desee trabajar en ello. El hecho de ser seres humanos nos hace desenvolvernos en varios ambientes lo cual nos obliga a comunicarnos. Por ese motivo la transmisin y recepcin de informacin es sumamente importante. La introduccin a este tema nos lo explica de una manera detallada [1] [7] [8] [10] [11] [12] [13] [14] [15] y nos dice que Aunque un sistema de transmisin digital puede en principio transmitir un tren de pulsos perfectamente, pero no puede hacer nada para mejorar cualquier ruido o distorsin que

1. Introduccin El objetivo de este proyecto es fortalecer el conocimiento en las reas de comunicacin de datos y desarrollo de proyectos, adems de realizar una documentacin detallada de cmo se debe utilizar y con que objetivo los equipos disponibles, esto nos debe orientar a pensar que problema se presento y como se desarrollo la solucin de dicho problema, el rea de las telecomunicaciones es muy extensa y estos temas son solo una pequea muestra de el uso de transmisin y recepcin de ondas, al terminar el desarrollo de la investigacin se debe tener una gua que


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altera la seal antes de que tome la forma de pulsos. La ltima fase a que la corrupcin puede ocurrir, est en el proceso de poner en cdigo la seal analgica digitalmente. Cualquier cdigo es usado, los dgitos no pueden especificar los cambios infinitesimales. Slo un nmero finito de cantidades diferentes puede especificarse con un nmero particular de dgitos, y debe haber alguna diferencia finita entre cada cantidad y el prximo. Cuando la seal analgica cambia, estos valores (en una forma continua) la seal digital debe moverse por pasos, como es indicado en Fig. 1 (a) que muestra con un grfico una seal analgica suave y representa grficamente paso a paso los valores que se ponen en cdigo digitalmente. La diferencia entre el anlogo y una seal en cdigo se muestra en Fig. 1 (b). sta es una forma de ruido, es un componente de la seal transmitida que no presenta la seal original. Porque se argumenta del hecho que la seal, puesto en cdigo slo puede cambiar por las cantidades fijas, o 'quntumes, y el ruido se llama 'ruido de quantisation.'

(c)

Fig. 1.

Para poder empezar a desarrollar este laboratorio se deben tener los equipos requeridos para trabajar adecuadamente cada una de las practicas, el modulo que se requiere para este laboratorio es el 2960F (vase figura 2) el cual se encarga de modular una seal a unos rangos de frecuencias definidos y nos muestra como se ve una onda en presencia de ruido y sin el.

(a) Analogue signal & values of codec signal

Fig. 2. Consola de poder + modulo 2960F. El modulo que se observa debe ser conectado como mas adelante se definir en este articulo.

(b) 2. Dispositivos e Instrumentos

Semillero de Comunicacin de Datos Alexander Graham Bell Facultad de Ingeniera de Sistemas Universidad Autnoma de Bucaramanga

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Para la realizacin de este laboratorio se requiri lo siguiente: 1. un osciloscopio de doble canal. 2. modulo 2960F. 3. generador de frecuencia 4. altavoz 5. suministro de poder 2.1 Software (no se requiri software ) 2.2 Hardware(uso de los equipos) Para la ejecucin del laboratorio se requiere en primer lugar el modulo 2960F (figura 2) Conectado a la consola de poder y posteriormente se debe encender. 2.3 Generador de baja frecuencia Este equipo se encarga de generar como su nombre lo dice, diferentes frecuencias requeridas, que posteriormente se podrn observar en el osciloscopio y modular para cada iteracin (vase figura 3).

de voltaje que cada modulo requiere para su correcto funcionamiento (vase figura 4).

Fig. 4. Consola + mdulo 2960F 2.5 Osciloscopio Se debe conectar un osciloscopio a los canales del modulo para generar las frecuencias que se requieren, este aparato (vase figura 5), es fundamental para este desarrollo ya que en su displey observaremos los resultados obtenidos en cada iteracin y hacemos las mediciones correspondientes a cada caso.

Fig. 3. Generador de baja frecuencia. 2.4 consola de poder La consola de poder se utiliza como fuente de poder para cada modulo del kit, y adems en su configuracin, se dan o manejan datos Fig. 5. Osciloscopio.


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2.6 Altavoz El altavoz se requiere para escuchar las seales que se producen en diferentes anchos de banda y adems para percibir si las mismas son seales audibles o no, en este caso lo que se utilizo fueron unos audfonos que cumplieron con la misma funcin(vease fig(6))

Fig.8. Maleta de telecomunicaciones ED2960.

Fig 6. Altavoz (audfonos en su lugar). Fig. 9. Kit ED 2960 con sus mdulos. 3. Desarrollo del Laboratorio Para que el laboratorio funcione correctamente debemos realizar una configuracin de diferentes equipos y dispositivos para completar el montaje (Vase fig. 7).los mdulos se encuentran en el kit de telecomunicaciones como se ve (vase fig.8 y 9). 3.1 Descripcin del montaje Sobre la mesa de el laboratorio y cercano a los toma-corrientes, se conecta la consola de poder y seguidamente el modulo 2960F en el suministro de poder, entonces se enciende el suministro. Conecte el Mdulo de PCM 2960F a uno de los enchufes de suministro de poder, y encienda el suministro. Conecte el generador sealado de baja frecuencia y Yl canal del osciloscopio a 'entrada analgica' del codificador. Conecte el codificador 'salida PCM' a 'PCM entrada' del decodificador. Conecte el Y2 canal del osciloscopio y la unidad del portavoz al 'salida analgica'. No se olvide de conexiones a tierra necesarias.

Fig. 7. grfico Ilustrativo del Montaje.


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Ponga el 3 bit / 4 bit' gire en el centro del mdulo a 4 bit', y cambie en el reloj del codificador a 'rpido.' 4. Toma de datos y resultados Cada variacin de la frecuencia y la amplitud se realizan tanto en el modulo como en el generador de frecuencias y el oscilador, girando las perillas hasta llegar a los datos deseados, luego dependiendo de las preguntas de manual se hacen diferentes anotaciones del comportamiento de las ondas. Se comienza como ya se describi en el montaje y se contina con Poner generador sealado para dar un salida seno-onda de 5V cresta-a-cresta hasta 15Hz. Ponga el tiempobase del osciloscopio a 10ms/divisin y actvelo en el canal Yl. Usted debe obtener el par de forma de onda mostrado en Fig.1 (a), y debe or un sonido en el portavoz. Luego lo que se oye debe comprobarse si se trata de una seal de 15 Hz, realizando las pruebas correspondientes de medicin, los resultados obtenidos nos dicen que el sonido odo no es 15Hz. Una seal de 15Hz apenas sera audible, y lo poco que se oye no hace parte de la seal original, para comprobar datos, la salida del portavoz debe conectarse al osciloscopio para comprobar la frecuencia, ya comprobada se procede a cambiar la amplitud para ver si la frecuencia tambin cambia, y se puede ver que la frecuencia efectivamente se eleva cuando hay mayor amplitud, Suponiendo que de los diecisis niveles diferentes de seal que pueden representarse por el codificador, slo algunos niveles estaban disponibles, cual sera entonces la diferencia en la forma de onda de salida y el sonido que se oye?, pues con los medios niveles, la forma de onda

cambiara dos veces en los pasos, y habra menos pasos y el sonido tomara una nota ms baja debido a los pocos pasos, elevando la frecuencia, a 150Hz, y aumentando la velocidad del tiempo-base , para dar 1ms/divisin. se encontr que la forma de onda en el osciloscopio est casi igual ,excepto el curso en la escala de tiempo, ahora se reduce la amplitud de la seal de la entrada muy despacio a 5V cresta-a-cresta hasta cero, mirando el osciloscopio para las mediciones, se observa que el carcter del ruido cambia cada cierto tiempo y la forma de onda aumenta o disminuye un paso tambin cada cierto tiempo, luego se revisa si el ruido de quantisation varia la seal en proporcin o menos rpidamente y se encuentra que el ruido de Quantisation no es proporcional al seal: permanece justamente constante para cualquier nivel de la seal y el ruido desaparece. Se mira la figura 1 en (a) , (b) y se observa la diferencia entre la seal del quantised y la seal original de que fue derivada los picos que se ven muestran que el valor del crestaa-cresta del ruido del quantisation es constante e iguala a la diferencia entre niveles sucesivos definidos por el cdigo. Si dos bits extras fueran incluidos en el contador y el sistema, dividiran el ruido de quantisation de cresta-a-cresta por cuatro, cada momento permitiendo doblar el nmero de niveles. Si un filtro de bajo-paso entre el generador y la entrada analgica se instalara no tendra efecto, siempre y cuando ningn otro componente de frecuencia estuviera presente, si el filtro de bajo-paso estuviera entre la ' salida analgico' el enchufe, el portavoz y osciloscopio si tendra efecto porque cada paso en la forma de onda de


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salida de alta frecuencia, van a tender a ser quitados por el filtro. Efectos del filtro Sin perturbar el mdulo 2960F se conecta en el suministro de muestra-y-sostenimiento mdulo 2960E(vase fig.10.), Desconecte la 'entrada analgica' y ' salida analgico' en mdulo 2960F, y re-haga el camino sealado en el mdulo 2960E que usa dos filtros con la entrada, y dos con la salida. Deje el 3 bit / 4 bit' en interruptor a 3 bit'. Si se usan dos suministros de poder independientes, puede ser necesario unir los terminales a tierra de los dos mdulos. Una vez ms con una seal de aproximadamente 5V cresta-a-cresta, se vara la frecuencia entre 0. 5kHz y 1kHz, primero con el osciloscopio y el portavoz conectado a la seal de salida filtrada, y entonces se dirige la ' salida analgica' al enchufe de ese filtro. Se debe notar que el filtro quita mucha de la calidad del tono que es debido a la prdida de esos componentes de alta frecuencia que corresponden a los bordes afilados de los pasos: se puede ver el allanamiento de los bordes en el osciloscopio.

Fig. 10. Mdulo 2960F se conecta en el suministro de muestra-y-sostenimiento mdulo 2960E. Las seales del ruido pueden tomar muchas formas, pero para esta prctica se le proporciona un segundo generador de seal cuya salida se inyectar en el PCM para simular el ruido. Conecte el gatillo externo del osciloscopio a la seal del generador. Ponga el tiempobase a 1ms/divisin. Ajuste la seal con el generador para dar una onda sinusoidal de aproximadamente 5V, a 2kHz, y ajusta el osciloscopio externamente activado para desplegar la salida filtrada firmemente. Conecte los otros Y canal del osciloscopio a la seal PCM entre el codificador y decodificador, y ponga la sensibilidad a 2V/divisin. Las forma de onda de PCM parecern dos lneas horizontales ms bien, uno sobre el otro, el superior es 1' s en la seal, y el ms bajo es el 'O' s. Mida las amplitudes de cresta-a-cresta de ambas formas de onda desplegadas. Conecte `la entrada de ruido, y el enchufe a tierra. Se notan algunas diferencias entre canales y se puede decir que la diferencia entre un canal PCM y un canal analgico consiste en que la salida analgica del cauce de PCM no se cambia cuando la amplitud de la seal de PCM est reducida por un factor de aproximadamente tres veces. Un cauce analgico, en el contraste, habra producido una correspondiente salida reducida. Ponga la frecuencia de generador de ruido a 1kHz, y levante la amplitud de su salida hasta las dos lneas de la forma de onda de PCM que se convierte en una onda seno, todava con la separacin suficiente entre


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ellas. Entonces ajuste la frecuencia cuidadosamente hasta que las ondas del seno simplemente son suavemente mudanza por la pantalla del osciloscopio. Aumente la amplitud del 'el ruido' despacio, hasta que usted vea alguna seal de la forma de onda de salida analgica que es afectada. Probablemente encontrar perturbacin o seguir positivo o la cresta negativa de la seal del ruido por la pantalla. Mida la amplitud de la cresta que parece causar la perturbacin. Se eleva la amplitud de la seal del ruido ms all, y cambia su frecuencia. Se encontrar que, independiente de la frecuencia del ruido encima de una gama amplia real, la seal de salida se cambia justamente rpidamente completamente como los aumentos de amplitud de ruido. Se ha visto es que la seal de salida no se perturba por la atenuacin de la seal de PCM, ni por la suma de ruido al seal de PCM, con tal de que all sigua siendo bastante la seal de PCM y se pueda distinguir entre un 1' y un 0'. Sin embargo, una vez la seal se pone tan pequeo, o el ruido tan grande, que '1' s pueden confundirse con '0' s y / o viceversa, la perturbacin resultante ala seal puede ser muy grande, mientras dependa slo qu bit del cdigo estaba corrompido. 5. Conclusiones Los sistemas de PCM, debido al quantising de la seal analgica, nos muestra que los filtros no lo eliminan por completo ,la cantidad de ruido del quantisation puede reducirse teniendo un gran nmero de bits en el cdigo.

La seal, aunque ligeramente cambiada por este ruido, puede en principio protegerse perfectamente de la degradacin extensa, con tal de que el nivel del ruido no exceda el un umbral que permite el quantised este nivela sus cdigos equivalentes para ser confundidos.

6. AutorJUAN MANUEL BALLESTEROS NAVAS

Estudiante VII Semestre Ingeniera de Sistemas. Universidad Autnoma de Bucaramanga. e-mail: [email protected]

7. Referencias [1] Tele-comunications Trainer, Operation Manual. Ed 2960. ED Co. [2] Samir S. Soliman. Mandyam D. srinath SEALES Y SISTEMAS CONTINUOS Y DISCRETOS segunda edicion, PRENTICE HALL IBERIA 1.999, paginas (195-211). [3] Oppenheim SEALES Y SISTEMAS Segunda edicin, PRENTICE HALL HISPANOAMERICANA S.A. 1.997, Paginas (596-611). [4] Ashok Ambardar PROCESAMIENTO DE SEALES ANALOGICAS Y DIGITALES Segunda edicin, Thomson learning. 2.002, Paginas (300-311). [5] Couch II, Leon W. SISTEMAS DE COMUNICACIN DIGITALES Y ANALOGICOS Quinta edicin,


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PRENTICE HALL. 1.998, Paginas (136149, 302-303). [6]Mischa Schwartz Information Transmission, Modulation, and Noise second edition, McGraw-Hill. 1.970, Paginas (203-210). [7] Raymond A. Serway- John W. Jewett FISICA Para ciencias e ingenieras Volumen II Thomson. Sexta Edicion. 2005. [8] William Stallings Comunicaciones y Redes de Computadores, P Hall, Sptima Edicin. [9] F.G. Stremler Introduccin a los sistemas de comunicacin, Addison Wesley Iberoamericana, Tercera Edicin, Capitulo II. [10] conceptos fundamentales y arquitecturas bsicas Redes de comunicacin McGraw-Hill, Paginas (1419, 81-95). [11] lvaro Torres Nieto Telecomunicaciones y Telemtica segunda edicin litoperla impresores, paginas (44-45, 80-87)

[12]Teora de la comunicacin, escuela universitaria de ingeniera tcnica aeronutica, 30 de noviembre de 2005, visitado en 2006-04-15, disponible en: http://www.euita.upm.es/guia/planes_estudio /teoria_comunicacion334.htm [13] Introduction to Digital Communication Lab 1: Pulse-Code Modulation (PCM) and Line Codes,university of California, santa Barbara, Spring 2006, visitado en 2006-0415, disponible en: http://www.ece.ucsb.edu/courses/ECE146/1 46B_S06Madhow/lab1.pdf [14]Principios de modulacin,Universidad de los andes venezuela, 11 de Mayo de 2006, visitado en 2006-04-15, disponible en: http://www.serbi.ula.ve/.../libroselectronicos/ Libros/principios/pdf/Portada,%20Indice%2 0y%20Prefacios.pdf [15] Tipos de transmisin de datos, Luis Ernesto, [email protected], 1997, visitado en 2006-04-15, disponible en: http://www.monografias.com/trabajos5/trans dat/transdat.shtml


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Laboratorio de Antena EspiralNstor Eduardo Mnoga Durn e-mail: [email protected]

Resumen El presente artculo describe la realizacin del laboratorio de Antena Espiral. En este se estudio y se experimento con el fenmeno de la recepcin y el envo de seales entre dos antenas, se analizaron los diferentes fenmenos electromagnticos que se ven envueltos en la experiencia. Se desarrollo para poner en prctica conceptos que hemos estudiado en las reas de Comunicacin de Datos, Electromagnetismo y Ondas y Partculas; el laboratorio es una herramienta que permite aprender y entender el funcionamiento de este tipo de antena en la comunicacin de datos. Mediante la interaccin de la antena Yagi y la Espiral una emitiendo una seal y la otra recepcionandola, se estudio lo sucedido en la practica y se hicieron observaciones acerca de la practica. Palabras Clave: Antena Espiral, Electromagnetismo, Laboratorio. En la prctica de laboratorio de la Antena Espiral, se hace uso de otro tipo, conocido como Yagi. Aparte de las estas dos, se uso un computador al cual previamente se le instalo un software para analizar los datos y otros dispositivos dispuestos para que el montaje del laboratorio fuese exitoso. Cuando se utiliza una antena para transmitir, el equipo emisor hace oscilar la corriente elctrica a lo largo de los cables o de las varillas. La energa de esta carga oscilante se emite al espacio en forma de ondas electromagnticas (radio). En el caso de la recepcin, estas ondas inducen una pequea corriente elctrica sobre la antena. Por lo general se puede utilizar una misma antena para recibir y transmitir en una misma longitud de onda, siempre que la potencia de emisin no sea demasiado grande.

1. Introduccin La base fundamental de este laboratorio es la Antena Espiral. Una antena se conoce comnmente como un equipo utilizado en electrnica para propagar (enviar) o recibir ondas de radio u ondas electromagnticas. La definicin formal de una antena sin importar el tipo de antena de que se este hablando, dicta que es un dispositivo o instrumento que sirve para transmitir y recibir ondas de radio; este convierte la onda guiada por la lnea de transmisin (el cable o gua de onda) en ondas electromagnticas que se pueden transmitir por el espacio libre. En realidad una antena puede describirse como un trozo de material conductor al cual se le aplica una seal y esta es radiada por el espacio libre, o el cual es capaz de recepcionar una seal que esta siendo radiada en el espacio libre. [6]


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La antena emisora de la seal en esta practica es una antena Yagi (Vase fig. 1. [1]). Esta antena recibe el nombre de su inventor Hidetsugu Yagi quien la describi en 1.926. Es una antena constituida por varios elementos paralelos y coplanarios, directores, activos y reflectores, utilizada comnmente en la recepcin de seales televisivas. Las antenas de este tipo son las antenas direccionales ms populares, se emplean en rangos de frecuencia que van desde los pocos MHz hasta pocos Giga Hertz. Los elementos directores dirigen el campo elctrico, los activos radian el campo y los reflectores lo reflejan; esta antena puede montarse para que irradie ondas polarizadas vertical u horizontalmente, esto se logra mediante la colocacin de sus elementos en forma vertical u horizontal. .

el ngulo de la vuelta. La caracterstica mas importante de esta antena es la capacidad de recepcionar ondas polarizadas vertical u horizontalmente segn sea requerido.

Fig. 2. Antena Espiral ED 3200 [1] Las dos antenas mencionadas la Yagi y la Espiral forman en conjunto con otros dispositivos el montaje del laboratorio de la antena Espiral acerca del cual se refiere este artculo.

2. Dispositivos e Instrumentos Para la consolidacin de la experiencia de laboratorio se hizo necesario utilizar diferentes instrumentos, distribuidos en 4 grupos, un computador, un control central, un emisor y un receptor. 2.1 Software (Manejo e instalacin ) Fig. 1. Antena Yagi ED 3200 [1] La antena receptora de la seal es una antena Espiral (Vase fig. 2. [1]). Durante el periodo conocido como la Guerra Fria, John D. Dyson fue quien construy una antena espiral plana y posteriormente una cnica. La antena Espiral usada en este Laboratorio es del tipo equiangular que tiene una caracterstica especial; la distancia de un punto de partida a un punto opcional crece de manera exponencial, funcionalmente para Para la realizacin de la practica es necesario tener un computador en el cual se debe realizar la instalacin del software adjunto al kit de Antenas dispuesto para la practica. Este software proporciona dos utilidades para la realizacin de la experiencia; la primera utilidad es el Data Acquisition, en el cual aparece la trama de la seal que es recepcionada por la antena espiral (Vase fig. 3), que en este caso particular ser una trama radial. Desde este software se controla


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el movimiento de la antena Espiral y se dirige el control central.

Este dispositivo es el que facilita la modulacin de la seal que es transmitida; ya que entre las funciones de este instrumento esta la de hacer una modulacin de una seal a 500 MHz, 2 GHz o 10 GHz. De este dispositivo depende la seal que emite el transmisor (Antena Yagi) hacia el receptor (Antena Espiral), y el receptor enva hacia el computador la trama que es mostrada en pantalla. La configuracin que debe tener este para el caso particular del laboratorio que se trabajo es la siguiente:

Fig. 3 Ventana Software Data Acquisition. La segunda aplicacin que se debe instalar es el Antenna Trainer (Vase fig. 4), en el cual podemos hacer un anlisis de los resultados configurados en la aplicacin de la adquisicin de datos que se menciono anteriormente.

Interruptor de Poder: ON Interruptor de Modulacin: ON Interruptor de 500 MHz: ON Cable de la Terminal de salida de 500 MHz al transmisor.

Fig. 5 Control Central ED 3200 [1]

2.3 Transmisor Es un conjunto de dispositivos, que ensamblados proporciona a la practica de laboratorio el sistema transmisor para la realizacin de la experiencia; esta compuesto por una base que contiene un plato que controla la posicin, y una barra que a su vez esta compuesta por el control de polarizacion y la barra de control de altura.

Fig.4 Ventana Software Antenna Trainer.

2.2 Main Controller (Control Central)


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Este dispositivo es el que recibe del control central la seal de 500 MHz con la cual se trabaja el laboratorio. Su configuracin para esta experiencia esta dada por una antena Yagi que en ltimas es la que hace la emisin de la seal.

para poder configurar adecuadamente el sistema. Este montaje o conjunto de dispositivos recibe del trasmisor la seal emitida; su configuracin tiene en el extremo una antena Espiral, la cual es la base de la experiencia desarrollada. Del receptor se enva hacia el Computador la informacin necesaria para que en la aplicacin se dibuje la traza correspondiente a la seal recibida.

Fig. 6. Transmisor ED 3200 [1] 2.4 Receptor Es un conjunto de dispositivos; al igual que el transmisor, al ser ensamblados proporcionan el sistema receptor para la realizacin del laboratorio; esta compuesto por una base que contiene un plug para conexin llamado RF IN, un plato que controla la posicin, y una barra Estacionaria que contiene el control de polarizacion; una caracterstica que diferencia a la base receptora de la trasmisora es que en esta se puede realizar un ajuste del montaje en dos direcciones Fig. 7. Receptor ED 3200 [1] Estos dispositivos mencionados forman en conjunto el montaje total del experimento de la antena Espiral. La configuracin y correcto uso de estos instrumentos son la base del xito de la experiencia, ya que se toman los datos dependiendo de su configuracin como conjunto e individualmente.


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3. Desarrollo del Laboratorio Para que el laboratorio funcione correctamente debemos realizar una configuracin de diferentes instrumentos y dispositivos para completar el montaje exitoso (Vase fig. 8). En esta experiencia es necesario realizar dos configuraciones diferentes; para poder entender el fenmeno que se presenta cuando una antena Espiral recepciona una seal de una antena Yagi en la primera y en la segunda es el mismo montaje pero rotando la Yagi 90, de tal manera que el sentido de las ondas electromagnticas cambia o difiere en cada una de las configuraciones para la antena Yagi; en una de estas se polariza la seal verticalmente y en la otra horizontalmente. Se hace necesario realizar cada uno de estos pasos dos veces y al final

se pueden notar y analizar los resultados gracias al software. 3.1 Descripcin del montaje Inicialmente se distribuye sobre una mesa los dispositivos de la siguiente manera; en el centro se ubica el control central (Ya que este soporta conexiones de los dems dispositivos y el PC), a su izquierda se ubica el Receptor y hacia la derecha del control central se ubica el Transmisor (Emisor) y el computador se debe situar de forma que quede un poco retirado de los dems elementos para evitar algn tipo de interferencia en la experiencia ya sea por ondas elctricas u ondas magnticas, cuando se manipule el software. Cabe recordar que para la realizacin de un laboratorio como este se debe tener la menor interferencia posible ya sea de equipos de radio o de telfonos mviles. Fig. 8 Grfico Ilustrativo del Montaje.


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El sistema se configura de la manera que se muestra en la Figura 9. Primero conectamos el control central a una lnea de Poder (Corriente), de la salida de de 500 MHz hacemos la conexin hacia la antena Yagi que se encuentra en la base de transmisin (lnea azul de la derecha Fig. 9), de la antena Espiral enviamos una conexin a la base de recepcin (lnea azul de la izquierda), la cual transmite la seal recibida a la base que a su vez necesita ser conectada al computador para enviar los datos al software. Cuando se tienen todas las conexiones hechas se realiza la configuracin de los instrumentos. Pero de donde vienen los dispositivos necesarios para realizar estas configuraciones; estos vienen en un estuche que los contiene.

El control central debe estar configurado asi: Interruptor de Poder: ON Interruptor de Modulacin: ON Interruptor de 500 MHz: ON Cable de la Terminal de salida 500 MHz al transmisor. Cable del receptor al Terminal entrada (Coaxial). Cable de control de la Base Recepcin. Cable entre el control central y computador. (Envo de datos software).

de de de el al

Hay que tener en cuenta que el control total de la experiencia esta dado por el software. Adems de las consideraciones anteriores hay que tener en cuenta antes de empezar lo siguiente; el control central muestra el nivel de seal en decibeles, con los datos que este muestra, debemos configurar ahora el software de tal manera que compense este dato aportado por el control central, en el software de adquisicin de datos existe un campo que se llama intensidad (Vase fig. 10) y es all donde se debe introducir el valor que fue ledo del main controller. El software de adquisicin de datos tiene diferentes campos que deben ser configurados como el mencionado anteriormente. La configuracin de estos campos depende de el laboratorio que se este desarrollando; se puede observar la configuracin en la figura 10; en esta se muestra el tipo de antena (1), el plano en el que se desea realizar la grafica de la traza que es recepcionada de la antena Espiral (2).

Fig. 9 Kit ED 3200 Adems de las partes bsicas que estn ilustradas en la Figura 8, se tiene el spiral ant. Holder que nos facilita el montaje de la antena Espiral montada en la base de recepcin y el yagi ant. Holder que cumple la misma funcin pero para la antena yagi en el transmisor.

______________________________________________________________________________ Universidad Autnoma de Bucaramanga Semillero de Comunicacin de datos Alexander Graham Bell Facultad de Ingeniera de Sistemas

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simplemente hacemos clic sobre el botn Auto (Vase fig. 10). Lo que se obtiene son dos trazas radiales en cada una de las configuraciones.

Fig. 10 Campos del Software En el campo de tipo de antena se debe configurar una Spiral (2 GHz), en el campo de seleccin del plano se debe configurar E plane para el montaje que se trabaja con la antena Yagi puesta de manera horizontal y Dummy plane para la antena Yagi puesta verticalmente, por ultimo en el orden que se esta siguiendo, se debe tener cuidado en que en el campo de posicin aparezca 0 y no un valor diferente, esto no se puede hacer manualmente, ya que el software tiene en su men una opcin que dice iniciacin de antena la cual nos ayuda a delimitar esta condicin de inicio 0.

Fig. 11 Traza para la primera configuracin. Cuando se tiene la antena Yagi de manera horizontal se obtiene en el plano E una traza radial que describe la recepcin de la seal por parte de la antena Espiral. (Vase fig. 11). De acuerdo a esto la entena Espiral arrojo el grafico correspondiente a la primera configuracin en la cual la Yagi esta situada de manera horizontal. Para la segunda configuracin, en la que se rota o se gira 90 la antena Yagi, es decir que esta quedaba de forma vertical se obtuvo en el Plano Dummy una traza radial que describe la recepcin de la seal (Vase fig. 12). Para analizar estos datos en profundidad se puede hacer uso del software Antenna Trainer (Vase fig. 4), que permite superponer los diferentes planos adems de rotar ngulos para ver que valores posee la seal en un punto determinado.

3.2 Toma de Datos Despus de verificar las conexiones y la configuracin de los equipos se puede dar paso a la toma de datos que se realiza de manera automtica por el software. Para dar inicio a la secuencia de toma de datos,


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Con la realizacin del laboratorio se pudo comprender el fenmeno que abarca la utilizacin de antenas Espirales en la recepcin de seales emitidas desde una antena Yagi. Para que una antena genere un campo electromagntico, se necesita que existan cargas elctricas en movimiento. En el caso de la antena Yagi, estas cargas son electrones que se mueven gracias al impulso elctrico del transmisor. Segn las leyes de Maxwell toda carga elctrica en movimiento acelerado, genera un campo elctrico y otro magntico (campo electromagntico), que una vez creado se aleja indefinidamente del conductor. Este es el caso que se observo al transmitir la seal con una antena Yagi en dos posiciones; si la antena Espiral solo pudiese recepcionar en un sentido ocurrira una polarizacion de la seal en alguna de las dos configuraciones. Se define como polarizacin de una antena, la direccin que tiene el campo elctrico de la onda electromagntica. Si el campo elctrico es horizontal, la antena tiene polarizacin horizontal; si es vertical, tendr polarizacin vertical. En general, la polarizacin coincide con la posicin del hilo conductor de la antena. Si sta tiene el conductor en posicin horizontal, la antena tiene polarizacin horizontal; si est vertical, tendr polarizacin vertical [6], esto es lo que sucede en cada una de las configuraciones que se le dio a la antena emisora de la seal; la polarizacion para este caso en particular no influye en la recepcin de la seal ya que la antena Espiral es capaz de recepcionar en diferentes direcciones. Para que la realizacin de una prctica como esta sea exitosa se deben tener en cuenta diferentes factores que influyen, tanto en su

Fig. 12 Traza para la segunda configuracin.

4. Resultados observados en el software De acuerdo a los datos obtenidos, por el software las trazas resultantes de las dos experiencias diferentes son de igual comportamiento, es decir que en su base el comportamiento no se distingue el uno del otro, la traza es radial y cubre el mismo espacio. Hay que tener en cuenta que factores como el ruido y los campos magnticos y elctricos afectan la toma de datos que se realiza. Las trazas obtenidas son de comportamiento radial pero en su forma se pueden ver picos que salen de la traza, estos indican interferencias en la seal que es recibida por la antena Espiral.

5. Conclusiones La antena Espiral es importante para la recepcin de seales y para la emisin de las mismas debido a su capacidad de recepcionar las seales sin importar el sentido que estas posean.


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configuracin como en el funcionamiento. En esta experiencia fue necesario repetir en dos ocasiones el montaje y la toma de datos ya que las configuraciones tanto del software, el control central y los sistemas emisores y receptores involucran cada uno una configuracin respectiva, que en conjunto forman una nica experiencia; la primera repeticin se hizo necesaria en la toma de datos, ya que ocurri interferencia en la lectura que el software muestra, debido a que una persona interpuso su mano en el recorrido que la seal hace entre las dos antenas, causando con esto una variacin (picos) en la traza que se debe estudiar para la comprensin del fenmeno. Durante la realizacin de la prctica, se hizo la observacin de diferentes factores que influyen en la transmisin y recepcin de seales por medio de las antenas. Entre estas tenemos: Interferencia causada por la seal de un telfono celular, el cual estaba recepcionando una llamada y se encontraba a no ms de dos metros del sistema.

Cuando una persona se acerca al sistema, esta influye en la seal que esta siendo estudiada en el experimento, causando que la traza que muestra el software sufra variaciones (picos) en su recorrido. En el sitio en el que se realiz la prctica se encuentra situado un conjunto de Hubs, Routers y Switches, que sin lugar a duda influyen en la toma de datos del sistema en estudio. La antena Espiral capta seales que son emitidas por diferentes equipos o instrumentos que se encuentran a su alrededor; las cuales influyen en la determinacin de los resultados obtenidos en la practica.

6. Autor Nstor Eduardo Mnoga Durn Estudiante VI Semestre Ingeniera de Sistemas. Universidad Autnoma de Bucaramanga. e-mail: [email protected] [3] Raymond A. Serway- John W. Jewett FISICA Para ciencias e ingenieras Volumen II Thomson. Sexta Edicion. 2005, Pags. 362 387. [4] William Stallings Comunicaciones y Redes de Computadores, P Hall, Sptima Edicin, Capitulo I.. [5] F.G. Stremler Introduccin a los sistemas de comunicacin, Addison Wesley Iberoamericana, Tercera Edicin, Capitulo II.

7. Referencias [1] ED Co., Ltd. Antenna Trainer Pagina Visitada el 18 de Marzo de 2006. Disponible en URL: http://www.ed.co.kr/eng/Product/product_vi ew.asp?file=./educational/commutrain/ED3200/ED-3200.html [2] Antenna Trainer, Operation Manual. Ed 3200. ED Co., Ltd. Pags. 120 129.


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[6] El radio aficionado online. Fecha 2002/08/01. Pagina visitada el 25 de marzo de 2006. Disponible en URL: http://espanol.geocities.com/elradioaficionad o/antenas/antenas02.htm#antenas [7] Biblioteca de Consulta, Microsoft Encarta 2005. Antena. [8] Miguel R. Ghezzi. Antenas. Fecha 2005/09/14. Pagina visitada el 30 de Marzo de 2006. Disponible en URL: http://www.solred.com.ar/lu6etj/tecnicos/han dbook/antenas/antenas.htm

[9] Alberto Rodrguez Santos. Epsilones. Fecha 2006/03/01. Pagina visitada el 30 de Marzo de 2006. Disponible en URL: http://www.epsilones.com/paginas/icurvas.html#curvas-spiramirabilis [10] Celeste Berdias, Roberto Testoni. Antenas. Pagina Visitada el 30 de Marzo de 2006. Disponible en URL: http://web.frm.utn.edu.ar/comunicaciones/an tenas.html [11] Antenas. Pagina Visitada el 30 de Marzo de 2006. Disponible en URL: http://platea.pntic.mec.es/~lmarti2/ant.htm


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LABORATORIO ANTENA YAGISergio Eduardo Gonzlez D. [email protected]

Resumen. En este artculo se muestra el desarrollo del laboratorio de antenas donde se enfatizo en los conceptos bsicos de la transmisin de seales. En este caso se emplearon dos antenas Yagi, una transmisora y una receptora. Luego de la realizacin del experimento se logro identificar el fenmeno que sucede cuando se envan seales de una yagi (emisora) a otra con las mismas caractersticas (receptora). Despus de varias pruebas y con la implementacin del software que trae el equipo, se identifico el patrn de radiacin que indic la fuerza de los campos electromagnticos emitidos por la antena, la configuracin de esta consiste en un dipolo que va provisto de un elemento reflector y un elemento director, formada as se llama entonces Yagi,. Palabras claves. Antena Yagi-Uda, Patrn de radiacin

1. Introduccin. Una Antena es un elemento que convierte la energa elctrica de alta frecuencia, entregada por el transmisor, en ondas electromagnticas que pueden viajar por el espacio, llevando la informacin hacia uno o varios receptores.[5] Las antenas se basan en el principio de la radiacin producida al hacer circular una corriente elctrica por un conductor. Esta corriente produce un campo magntico alrededor del conductor, el campo magntico tiene unas lneas de fuerza que estn en ngulo recto con respecto al conductor y su direccin est determinada por la direccin de la corriente [2]. Las antenas Yagi-Uda estn constituidas por varios elementos, directores, activos y reflectores, este tipo de antenas es generalmente utilizado en la recepcin de seales televisivas. Los elementos directores dirigen el campo elctrico, los activos radian el campo y los reflectores lo reflejan. La ganancia de la antena yagi esta dada por:

G = 10 Log n En donde n es el numero de elementos que vamos a tener la antena (que vamos a considerar)[6]. El objetivo principal de este laboratorio es calcular el patrn de radiacin que dejan dos antenas yagi, una emisora y una receptora en el envi de seales electromagnticas, y ya teniendo este patrn realizar los estudios necesarios de los resultados con el fin de interpretar el fenmeno presentado en la practica.


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2. Materiales y mtodos. Los materiales que se emplean para el desarrollo del laboratorio, se encuentran en el equipo de antenas que posee el laboratorio de telecomunicaciones. En donde se cuenta con las herramientas y aparatos necesarios para la realizacin de los diferentes montajes de las antenas. 2.1 El montaje necesario se realiza utilizando: 2.1.1 La antena Yagi-Uda (los nombres de sus creadores, japoneses), llamadayagi a secas, es muy popular a pesar de ser una antena monocanal, ya que con ciertas variaciones se logra ensanchar el espectro de frecuencias para las que trabaja. La vern constantemente en techos de bancos, casas, etc., ya que es la antena ms usada para todo tipo de enlaces fijos [4]. Presentamos aqu el diseo de una antena YAGI-UDA para FM.

La frmula para calcular una yagi para cualquier frecuencia es simple: Calculamos la banda para la que la queremos (imaginemos Canal 2 de TV, unos 55 a 6OMhz, banda de 5m) tenemos: un dipolo doblado de media onda, un reflector un 5% ms largo que el dipolo, separado de ste a una distancia de 0,2 (canal 2 sera, banda 5m x 0,2 = 1 m. entre dipolo y reflector), luego del otro lado del dipolo (a su frente) el primer director (y los que sigan) un 5% ms cortos y a 0,1 de separacin (para banda de 5m. seran 0,5m. entre dipolo y director, y entre stos). S espaciamos los directores igual que el dipolo, a 0,2, la antena es ms larga pero tiene ms ganancias. Estas son las tpicas yagis de radioaficionados (bandas de 10, 6 y 2 metros), que generalmente usan no un dipolo doblado sino un dipolo abierto o un adaptador Gamma. Cuando queremos que una Yagi sea de banda ms ancha (que capte algo ms por arriba y por abajo de la frecuencia para la cual es el diplo), simplemente se alarga un poco el reflector y se acortan un poco los directores. Por contrapartida esto hace que para la frecuencia central que cortamos el dipolo, la antena sea un poco menos filosa en su direccionalidad. El nico aislador que usa la antena (que en todas las figuras se ve en negro) es el comn de TV, que tiene unos 14 cm. de largo. Lo pueden hacer hasta de madera, pero en ese caso deben pintarlo muy bien para que con la lluvia no solo no se pudra, sino que no se convierta en conductor al mojarse.

Figura 1 Diseo de la Antena Yagi.

______________________________________________________________________________ Semillero de Comunicacin de Datos Alexander Graham Bell Facultad de Ingeniera de Sistemas Universidad Autnoma de Bucaramanga

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2.1.2 Osciloscopio El osciloscopio es un instrumento que permite visualizar fenmenos transitorios as como formas de ondas en circuitos elctricos y electrnicos. Por ejemplo en el caso de los televisores, las formas de las ondas encontradas de los distintos puntos de los circuitos estn bien definidas, y mediante su anlisis podemos diagnosticar con facilidad cules son los problemas del funcionamiento.

Figura 3 Base Giratoria ED Laboratory.

2.1.4 Cables: Como lo muestran las fotografas tomadas al realizar el laboratorio podemos observar que se utilizan dos clases de cables: cable en serie para realizar la conexin del osciloscopio al Computador que va a tener instalado el software de la antena. EL otro cable que se emplea es una fibra ptica que va a estar encargada de realizar la conexin entre las antenas y el osciloscopio.

Figura 4 Cable Fibra ptica ED Laboratory. Figura 2 Osciloscopio ED Laboratory.

2.1.3 Base giratoria (receptor): La base giratoria con la que trabajamos consiste en un soporte en donde ubicamos la antena que queremos que gire al realizar el experimento. Esta base consta de dos conexiones que van al osciloscopio.

2.1.5 Software. Para el desarrollo de este ejercicio se emplea un computador, el cual va a tener instalado el software de la antena en el que se va a realizar la toma de datos y el estudio de los resultados.

Figura 5 De software en implementado en el computador.


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2.2 Mtodo de desarrollo: Para realizar el laboratorio lo primero que se hace es ubicar todos los instrumentos que necesarios para su desarrollo he identificarlos previamente. Luego se empieza acomodando las antenas en sus soportes para asegurarlas en las bases respectivas; una de las bases realiza una rotacin de 360 sobre su eje, la cual va a hacer que la antena gire tambin sobre su eje. Las antenas deben quedar una justo en frente de la otra a la misma altura y a una distancia de 1.5 metros. Ubicando el osciloscopio en el medio de las dos antenas para facilitar las conexiones Figura 6.

Figura 7. Imagen de Conexin entre las antenas y el osciloscopio.

Figura 6. Imagen de Ubicacin y distancia de los aparatos empleados

Luego de tener las antenas ubicadas tal cual se especific, se realiza la conexin de los cables; el cable de serie se conecta desde el osciloscopio al computador que tendr instalado el software de antenas, las antenas van conectadas de la siguiente manera: la antena emisora de la seal esta conectada al osciloscopio. La antena receptora debe ir conectada a La base giratoria, Figura 7. .

Una vez se tiene todo conectado y se ejecuta el programa de la antena training en el computador y se enciende el osciloscopio. Lo primero que se debe hacer para empezar con la toma de datos, es ajustar el computador y el osciloscopio; para realizar este ajuste se cuadra en el osciloscopio los decibeles y en el computador tambin, de tal manera que no haya diferencia entre ellos para que se compensen. Luego de estar listos y de que las antenas se encuentran alineadas, se corre el programa desde el computador dndole clic en el botn de auto para empezar la toma de los datos, los cuales se observaran en un Diagrama de radiacin, el cual mostrara una representacin de las intensidades de campo o densidades de potencia en diversas posiciones angulares en relacin con las antenas. Luego de haber realizado los ejercicios se realiza la misma toma de datos para los diferentes planos con los que cuenta el software (E - plane, H - plane, Dummy plane) y se efectuarn los anteriores pasos con las antenas yagi pero de 2, 3 y 4 elementos. Por ultimo se ejecuta el estudio de los datos y observa el fenmeno ocurrido en la prctica cumplida, como la diferencia


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presentada entre las antenas yagi de n elementos. 3. Resultados. Las antenas Yagi tienen ms ganancia por cada elemento adicional, lo cual hace ganar ms en la captacin de la seal. Los elementos directores colocados delante de la antena, refuerzan la seal en direccin del emisor. Se puede ubicar un elemento reflector detrs de la antena, el cual bloquea la captacin de seales en la direccin opuesta al emisor. El clculo y posteriormente la obtencin del patrn de radiacin de una antena es muy importante para poder realizar montajes o redes con la misma, ya que el patrn de radiacin indica, la direccin o direcciones en las cuales, la antena debe ser orientada para poder obtener la mxima seal posible de ella. Si se coloca un obstculo, ste dificulta la propagacin del rayo luminoso. Por eso, las antenas han de colocarse lo ms altas posibles El ngulo de radiacin es el factor clave para determinar la distancia de comunicaciones efectivas ms all del horizonte. La altura de las antenas es la principal variable bajo control para una estacin, puesto que la altura de la antena afecta directamente al ngulo de radiacin. 5. Referencias. [1] ANTENA DIRECCIONAL DE FM YAGI-UDAARIEL NETWORK, por Jorge L. Aloy. Conexin N132 (Septiembre-Octubre 2000), http://arieldx.tripod.com/estaciondx/proy ectos/yagifm.htm [2] Tipos bsicos de antenas, descripcin y caractersticas, http://www.todoantenas.cl/tipos-deantenas.html [3] ED Co., Ltd. Antenna Trainer Pagina Visitada el 18 de Marzo de 2006. Disponible en URL: http://www.ed.co.kr/eng/Product/product

4. Conclusiones. Las antenas han sido de gran utilidad en los ltimos aos debido a que han incrementado la capacidad de transmitir y recibir informacin a distancia con bastante precisin, Particularmente las antenas YagiUda. Las antenas yagi tenido un gran uso debido a sus caractersticas y la posibilidad de ser utilizadas para una gran variedad de aplicaciones como son la radio aficionada y la televisin. Determinar correctamente el ancho de banda de trabajo de una antena es muy necesario en el momento de utilizarla para cualquier tipo de aplicacin, debido a que es necesario conocer las limitaciones del elemento usado.

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