Presentacin de PowerPoint

ANTENAS ROMBICAS Y CUADRADASIntegrantes:

Enrique TorresChristian D. Orjuela G.Yedinson Granada

ANTENA DE CUADRO2DESCRIPCIN BSICA

El elemento cudrico bsico esta formado por un conductor (generalmente alambre de cobre) que toma forma de un lazo cuadrado, alimentado en el centro de uno de sus lados mediante una lnea de transmisin balanceada. Cuando cada lado del cuadro tiene una longitud de /4 y con una lnea de transmisin conectada como se indica en la figura:

Se forman puntos de alta impedancia en los centros de los lados verticales. El diagramaDe irradiacin ser similar al del dipolo de media onda, pero algo mas angosto entrelos puntos de media potencia. La mayor parte de la radiacion se producira en los lados horizontales superior e inferior. Tambien se presenta algo de radiacion en los lados verticales, con polarizacion vertical pero para los fines practicos se puede considerar despreciable.3Ganancia de PotenciaLa ganancia de potencia del lazo cudrico con respecto a un dipolo de media onda es aproximadamente 0.9dB. Cuando el alambre inferior esta montado a media onda sobre el terreno, la resistencia de alimentacin es aproximadamente de 125 ohms. La ganancia de potencia puede aumentarse hasta los 4dB haciendo que cada lado sea de 0.5 longitudes de onda. 4

Antena de escasa sensibilidad, formada por una bobina de una o varias espiras arrolladas en un cuadro, cuyo funcionamiento bidireccional la hace til en radiogoniometra.CAPACITOR DE SINTONAEl capacitor de sintona requiere una cuidadosa consideracin. El mismo estar sujeto a tensiones de RF muy elevadas aun con potencias relativamente bajas.

El capacitor preferido (dentro de los comunes) ser uno de los denominados "mariposa", se lo emplea conectando los extremos del cuadro a cada uno de los estatores. En caso de emplear un capacitor de estator dividido, tambin habr que emplearlo conectando al loop los estatores con lo que su capacidad til se reduce a la mitad.6Lo que no debe hacerse es emplear el capacitor con el juego de placas fijas a un extremo del loop y el de las mviles al otro, porque el sistema de rozamiento que efecta la conexin con las placas mviles introducir prdidas inaceptables.

Una posibilidad, si la construccin lo permite, sera conectar el juego de placas mviles mediante una slida malla soldada que sustituya al sistema de rozamiento.7Tambin puede emplearse satisfactoriamente un trombn simple o doble. Un capacitor al vaco permitir manejar elevadas potencias con mucha comodidad.

EL PATRN DE RADIACIN DE UNA ANTENA

Una rebanada horizontal del diagrama de radiacin en el plano XY se resalta en rojo. Es similar al patrn de un dipolo.

El patrn de radiacin de un pequeo lazo es muy similar a un dipolo. La siguiente figura muestra un segmento en 2 dimensiones del diagrama de radiacin en un plano perpendicular al plano de la espira. No hay radiacin de un bucle

Es posible crear horizontal o verticalmente polarizada la radiacin, ya sea con una antena de cuadro grande.La polarizacin se determina por la ubicacin del punto de alimentacin como se muestra en la figura.Si el punto de alimentacin est en un lado horizontal del bucle, la polarizacin es horizontal.Si el punto de alimentacin est en un lado vertical del bucle, la polarizacin es vertical.

Antenas de este tipo se utilizan en radios de AM, as como en LF y VLF equipos de radiogoniometra utilizados en aeronaves y embarcaciones.11Impedancia de entrada La impedancia de entrada de una antena de bucle pequeo es inductiva, lo cual tiene sentido, porque la antena de cuadro pequeo es en realidad una bobina de gran tamao.La parte real de la impedancia de entrada es muy pequea, del orden de 1 ohm, la mayora de los cuales es la resistencia a la prdida en el conductor que componen el bucle.La resistencia a la radiacin real puede ser de 0,5 ohmios o menos.

Debido a que la resistencia a la radiacin es pequea comparado con la prdida de la resistencia, la antena de cuadro pequeo no es una antena eficiente y no se puede utilizar para transmitir a menos que se tenga cuidado en su diseo y fabricacin.12LA RESISTENCIA DE RADIACIN

Donde:

N = Nmero de espiras del loop.D = Dimetro del loop en las mismas unidades que l.

PRDIDAS RESISTIVASDonde:RCA = Resistencia en corriente alterna.r = Resistividad del conductor (Cobre = 1,7 x 10-8 Ohm-m).m = permeabilidad del conductor (Cobre = 4 ** 10-7).w = Frecuencia angular = 2 ** f (f en Hz).l = longitud del conductor en metros.d = dimetro del conductor en metros.

INDUCTANCIA Y CAPACIDAD DISTRIBUIDA DEL CUADROCon dimetros muy grandes, en general la inductancia del cuadro ser tal, que no ser posible sintonizarlo mediante un capacitor variable debido a la capacidad distribuida. Existen frmulas aproximadas para inductores circulares de una espira, por ejemplo:

L[mH] = 0,2 * P * [ln (4000 * P/d) - 2,451]

Para hallar la capacidad distribuida empleamos:

C [pF] = 2,7 x PDonde:P = Permetro de la espira medido a travs del centro del conductor en metros;d =Dimetro del conductor en mm.

GRANDES ANTENAS DE ONDA COMPLETA.

Una antena de cuadro grande consiste en aproximadamente una longitud de onda de alambre.El bucle puede ser cuadrado, circular, triangular o cualquier otra forma geomtrica.

Dado que el bucle es relativamente grande, la actual distribucin a lo largo de la antena ya no es constante, como lo fue para el pequeo lazo.Como resultado, el comportamiento del bucle grande es a diferente al del pequeo.17CAPACIDAD DE SINTONAObtenido la inductancia del cuadro es muy fcil calcular la capacidad mnima necesaria para lafrecuencia de operacin ms baja.

C = 1.000.000 / 42 f2L C en pF, f en MHz, L en mH

Para el cuadro de 2 metros obtenemosreemplazando:

C = 1.000.000 / 4*2* 72*5.9 = 87,6 pF

Un capacitor de 100 pF ms la capacidad distribuida, aseguran la sintona del cuadro.

Q DEL CUADROEl Q es necesario no solamente para conocer el ancho de banda de la antena, sino tambin otro valor fundamental: La tensin que deber ser capaz de manejar el capacitor de sintona de acuerdo a la potencia aplicada. El Q surge de la definicin tradicional:

Q = XL/R, siendo XL = 2 f L

Q = 2 f L / Rt, donde Rt es la resistencia total, es decir la de radiacin ms la de prdidas.

Como ejemplo calculemos el Q del cuadro de2 m en 40 m:Q = (2 f L) / Rt (con f en MHz, L en mH y R en )

Q = (2 x 3,14 x 7 x 8,381)/(0,0910+ 0,0692)

Q = 2.300

El ancho de banda se calcula tambin del modo tradicional. Recordando que:

Q = f/Df, entonces => Df = f/Q

Df = f/Q = 7 x 106 Hz / 2.300 = 3.043 Hz

Df = 3.043 Hz

SUS DESVENTAJASEl principal inconveniente de la antena loop radica en su reducidsimo ancha de banda operativo por lo que requiere resintona de su capacitor de ajuste cuando se cambia la frecuencia y probablemente convenga algn sistema motorizado para ese efecto si se monta alejada del trasmisor.

Es una antena poco dispuesta a aceptar potencias importantes pues su altsimo Q hace necesario que el capacitor de sintona sea de una aislacin excepcionalmente alta. Cien Watts ya representan un pequeo desafo.

No puede construirse descuidadamente. Es importante que su construccin mecnica sea muy prolija desde el punto de vista elctrico, de lo contrario el rendimiento puede bajar a valores inaceptables.

ANTENAS RMBICASExpresin de campo elctrico

Estas antenas se caracterizan por una alta ganancia relativa asociada a su simplicidad, teniendo como inconveniente principal la aparicin de importantes lbulos secundarios en el diagrama de radiacin.

ANTENA ROMBICA SIN CARGASe contempla una antena rmbica terminada en circuito abierto, sin ningn tipo de carga, obteniendo como resultado una antena bidireccional.DISEO DE LA ANTENAEstn formadas por dos brazos dispuestos en forma de V que terminan en circuito abierto. Cada brazo est formado por dos tramos de longitud "L" y el conjunto forma un rombo.

El valor de "L" es un mltiplo de la mitad del valor de la longitud de onda de diseo. La antena se alimenta por el extremo opuesto al vrtice que queda en circuito abierto.

MODELADO DE LA ANTENA CON 4NEC2

Para modelar la antena en 4Nec2, se debe ubicar en el eje Y el extremo de alimentacin de la antena y el circuito abierto en el extremo opuesto, mientras que en el eje X se ubicarn los otros dos ngulos de la antena.

31Se considerarn las siguientes variables:L = longitud de cada semibrazo de la antena (metros).A = ngulo agudo formado por los dos brazos (grados).H = altura de instalacin de la antena (metros).

Tomando una frecuencia de diseo de14 MHz(21,42 m de longitud de onda)."L" ha de ser un mltiplo de la mitad del valor de la longitud de onda de diseo.Se selecciona L=21,42 m y A=62. Con esos valores y en el espacio libre, la antena modelada en 4Nec2 ser:

ROE

DIAGRAMA DE RADIACIN

ANTENA RMBICA TERMINADA EN CARGA RESISTIVAPara conseguir que la antena rmbica sea directiva, se sustituye su terminacin en circuito abierto por una carga resistiva. Diseo de la antenaEn la figura se muestra el diseo clsico de una antena rmbica horizontal de tres hilos terminada en una carga resistiva, normalmente de valor comprendido entre 600 y 800 ohmios.

ROE

DIAGRAMA DE RADIACIN

DIAGRAMAS DE RADIACIN A DIFERENTE FRECUENCIA

EFECTOS DE LA VARIACIN DE PARMETROSSe analizara el efecto que puede tener la variacin en los parmetros de diseo de la antena: resistencia de carga (R), longitud (L), ngulo entre brazos (A) y altura de instalacin (H).

RESISTENCIA DE LA CARGAQue pasa cuando se utilizan cargas resistivas de distintos valores:F diseo = 14 MHz.R: se analizan valores de 300, 600 y 900 ohmios.L = 21.42 m.A = 62.H no influye (espacio libre).

COMPARACIN DEL ROECOMPARACIN DE GANANCIAS

COMPARACIN DE ROE A 300 OHMS Y DIFERENTE LARGO DE BRAZO

GANANCIA DE LA ANTENA

ALTURA DE INSTALACIN

FINGRACIASAltura H (m)Lbulo principalLbulos secundarios

Ganancia (dBi)Elevacin ()Ganancia (dBi)Elevacin ()

2.53.8350N/AN/A

5.58.2745N/AN/A

8.68.9840N/AN/A

10.78.6335N/AN/A

11.28.4835N/AN/A

11.78.2632-19.0075

14.27.5725-0.1465

17.36.73206.4755

21.48.87455.8515

24.49.27405.5515

27.58.98355.11 / 2.6110 / 60

30.68.15306.69 / 5.1955 / 10

32.18.37307.79 / 5.1655 / 10

33.68.43508.17 / 5.0830 / 10

36.79.03457.52 / 4.8125 / 10

39.28.93457.55 / 4.39 / 2.6025 / 10 / 65

42.89.07406.29 / 5.99 / 3.6660 / 25 / 5

45.98.89357.92 / 6.71 / 3.9855 / 20 / 5

48.48.80508.61 / 6.69 / 4.2135 / 20 / 5

51.58.82457.99 / 5.86 / 4.4230 / 20 / 5

53.59.22458.39 / 5.01 / 4.7430 / 60 / 20