Práctico - Antena Yagi-Uda de 7 Elementos PDF

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Antena Yagi-Uda de 7 Elementos...

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA DIVISIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA LAB. TEORÍA ELECTROMAGNÉTICA

PRÁCTICA #9 “ANTENA YAGI-UDA DE 7 ELEMENTOS”

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Práctica No. #9 TÍTULO: “ANTENA YAGI-UDA DE 7 ELEMENTOS”. OBJETIVO: Encontrar el patrón de radiación de dicha antena, posteriormente eliminar cada uno de los elementos a fin de conocer el comportamiento de la antena y concluir el papel que desempeñan estos elementos.

Marco teórico La antena Yagi o antena Yagi-Uda es una antena direccional inventada por el Dr. Shintaro Uda de la Universidad Imperial de Tohoku y en menor parte, el Dr. Hidetsugu Yagi (de ahí al nombre Yagi-Uda). Esta invención de avanzada a las antenas convencionales, produjo que mediante una estructura simple de dipolo, combinada con elementos parásitos conocidos como reflector y directores, se pudiera construir una antena de muy alto rendimiento. Uso de la antena Yagi-Uda de 7 elementos Se utiliza habitualmente en las bandas de HF, VHF y UHF en aplicaciones de radiodifusión de televisión, estaciones de radioaficionados y radioenlaces punto a punto. ¿Por qué es tan popular? Su fama se debe a su simplicidad y a la utilización de elementos parásitos ¿Qué papel desempeñan sus elementos? Los elementos cuando se colocan a una distancia λ/4 de un dipolo excitado, vibrando en λ/2, otro conductor sintonizado a λ/2, la onda radiada llega al cabo de un tiempo igual al cuarto del periodo de la corriente R. F. y esta onda determina en él corriente inducida (lo mismo que en una antena receptora).

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Funciona bajo el principio de la ley de Lenz tomando en cuenta que la corriente inducida tiene un sentido tal que el campo instantáneo que produce a su alrededor se opone al campo inductor, lo que corresponde a un desfasaje de un semiperiodo. Cuenta con elementos conocidos como: Elementos de excitación que pueden ser activos o excitados, estos se conectan directamente a la línea de transmisión y reciben potencia de la fuente Los elementos parásitos no se conectan a la línea de transmisión y reciben energía a través de la inducción mutua. Se clasifican en reflectores y directores Los elementos directores son elementos parásitos más cortos que su elemento de excitación incrementa la intensidad del campo en su dirección y la reduce en la dirección opuesta. Los elementos reflectores. Son los elementos parásitos más largos que el elemento de excitación, reducen la intensidad de la señal que está en su dirección e incrementa la que está en dirección opuesta.

Patrones de radiación de antenas más comunes:

3

PARA 1λ

DIRECCIONAL

Dipolos

4

Lista del equipo utilizado: 1. Oscilador de barrido oscilador

MHz):

Un

un

dispositivo capaz de convertir

la energía de corriente

continua en corriente alterna

a

frecuencia.

una

es

(0.01-1100

determinada

Tienen

numerosas

aplicaciones: generadores de

frecuencias de radio y

de

locales

receptores, generadores de

en

los

barrido en los tubos de

2. Cables 1930,

osciladores

rayos catódicos, etc.

coaxiales: son

televisión,

Creados en la década de

cables

utilizados

para

transportar

señales eléctricas de

alta frecuencia que posee

dos

concéntricos,

conductores

uno de

central,

llamado

núcleo,

encargados

llevar

la

información,

y

uno

exterior, de aspecto tubular,

llamado malla, blindaje

o trenza, que sirve como

referencia de tierra y

retorno de las corrientes.

3. Antena Yagi-Uda de 7 elementos (Tx): Una antena transmisora es capaz de direccionar señales u ondas electromagnéticas.

5

4. Antena Yagi-Uda de 7 elementos (Rx): Una antena transmisora es capaz de recibir señales u ondas electromagnéticas.

5. Diodo demodulador: tiene como entrada una señal de alta frecuencia, y como salida la envolvente de la señal de entrada.

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6. Osciloscopio: Es un instrumento de visualización electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo.

7.

Medidor SWR: aparato medidor de la potencia efectivamente enviada por el equipo de radio, y la potencia que se devuelve al equipo de radio.

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8. Mesa de trabajo: Mesa circular de madera marcada cada 10° de los 360° que la conforman.

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Diagrama del equipo utilizado

Desarrollo de la práctica

Para esta práctica usamos un par de antenas “Yagi-Uda” de 7 elementos, después de que el profesor instaló las dichas antenas procedimos a generar la señal de mayor amplitud (715MHz) para trabajar con ellas.

Conectamos mediante cables coaxiales las antenas; Una al oscilador de barrido y la otra antena al medidor SWR. Nos dimos a la tarea de centrar el ángulo de la antena receptora a variar el ángulo en el cual se recibía la señal por parte de la antena transmisora de 10° en 10° para finalmente completar una vuelta (360°).

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Al terminar una vuelta completa se retiró un elemento de ambas antenas y se procedió a repetir los pasos anteriores (Medir cada 10°) hasta que por cuestiones de tiempo solamente pudimos completar 6 elementos de los 7; Todo esto para encontrar los siguientes valores inscritos en la tabla de resultados (cabe resaltar que los valores mostrados ya están normalizados):

° 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

7 6 5 4 3 2 Elementos Elementos Elementos Elementos Elementos Elementos 35 34.2 32.2 29.2 22 13 15.4 18.6 11.5 0 10.8 16.4 12 13.5 0 17.4 22.6 18.5 18.4

26.5 26.3 25.7 24.9 18.5 14.5 2.5 6.5 7.9 0 6.7 3.5 4.5 8.3 11.7 13.8 17 19.3 17.5

34.4 34.6 35.5 33.6 30.2 23.6 15 20.4 15.6 8.4 8.4 20.8 12 16.4 12.4 19.4 24.4 23.3 22.4

26.2 25.9 26.2 27.2 20.2 21.7 15.6 7 6.9 0 7.8 6.2 11.3 16.6 17.4 16.5 20.2 19.5 20.1 10

23.2 23 23.7 20.5 21.4 18.2 14.6 10.3 4.7 6 2 1 8.4 11 8 4.4 13.6 14.4 14.7

31 32 24.2 27 22.3 24.9 21.1 18 18.1 16.3 21.9 20.9 18.1 16.2 24 19.2 22 23.4 25.2

1 Element o / / / / / / / / / / / / / / / / / / /

190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360

19.2 14 8.5 16 19.2 21.8 18.5 10 11 13 14 15.1 16 23 29 31.8 33.6 35

17.3 18.2 10.5 1 3.5 5.7 8.5 6 5.5 7.7 11 3 13 21.5 24.3 25.9 25.9 26.5

24 19 16.4 17.6 10.2 6.1 13.5 16.7 16.9 17 18.6 1.5 18.2 9.8 15.3 8 11 8 18.5 8.6 0 9 19.2 13.4 27 19 30.2 23.2 35.8 23 35.9 26.2 36 25.5 34.4 26.2 Tabla de resultados

16.6 16 13.7 12.6 12.4 0 7 11.6 7.6 8.2 8.2 14.9 19.7 19.8 20.4 30.4 19.4 23.2

21.2 22.5 19 14.8 17.7 20 20.6 13.2 0 11.2 22.2 19.1 26.3 27.8 27.1 26.9 26 31

Conclusiones

Gracias a esta práctica observé el funcionamiento de una antena transmisora de 7 elementos, encontramos el patrón de radiación para cada uno de sus elementos (salvo el último que no pudimos terminar de medir porque nos acabamos el tiempo correspondiente para terminar la práctica), así como la importancia de que la antena receptora esté a cierta ubicación alineada con la transmisora para una obtención óptima de señal en conjunto con sus elementos. También observé que existe una gran diversidad de antenas, así como su patrón de radiación dependiendo de cada elemento y, dependiendo de su diseño y forma es el tipo de radiación que va a transmitir.

Bibliografía 11

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ESCOBAR, S. L., CORTES, S. O. Fundamentos de Teoría Electromagnética México Facultad de Ingeniería, UNAM, 2004.

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IDA, Nathan. Engineering Electromagnetics New York Springler Verlag, 2004.

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