Antena Logaritmica
Páginas: 10 (2390 palabras)
Publicado: 4 de abril de 2012
3
Diseño y Fabricación de una Antena Log- Periódica 200-1000 MHz
Víctor Cruz Ornetta 1,2
1
Facultad de Ingeniería Electrónica y Eléctrica, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima Perú 2 División de Laboratorios-INICTEL Lima-Perú
RESUMEN : El presente artículo es resultado del trabajo teórico- experimental realizado en el INICTEL, para el desarrollo de antenas log-periódicas. Eneste trabajo se presentan la base teórica, el diseño, la fabricación, y las pruebas realizadas para implementar una antena log-periódica de 200 a 1000 MHz con especificaciones comparables a las antenas de tipo comercial cuyos costos están en el orden de dos mil dólares.
mantiene una ganancia e impedancia constante. Tiene una ganancia de 6.5 a 7.5 dB. La figura 1, muestra una antena logarítmicabásica.
I.
INTRODUCCIÓN
Fig. 1. Antena Log-Periódica LPDA
Dentro de los sistemas de telecomunicaciones las antenas ocupan un lugar muy importante, pues sin ellas las estaciones radioeléctricas no podrían funcionar. Es por eso que el INICTEL desde el año 2001 viene realizando el diseño de antenas log-periódicas las cuales en las pruebas de funcionamiento han demostrado cumplir conrequisitos exigidos a los parámetros básicos de una antena de alta calidad, siendo su funcionamiento muy parecido a modelos comerciales. Entre las antenas log-periódicas desarrolladas por el INICTEL se encuentran la antenas log- periódicas para las bandas de frecuencias 2001000 MHz, 30- 1800 MHz y 900- 2000 MHz. Actualmente son utilizadas para las labores de capacitación, investigación, mediciones yconsultoría.
La antena trabaja en su región activa, que es la porción en la cual está emitiendo o recibiendo radiación eficientemente. La región cambia con la frecuencia. El elementó más largo que se muestra en la figura está activo en bajas frecuencias donde actúa como un dipolo de media onda. Como la frecuencia cambia en forma ascendente, la región activa cambia hacia delante. La frecuencialimite superior de la antena está en función del elemento más corto. La figura 2, muestra el diagrama esquemático de una LDPA, en el cual se define los siguientes parámetros de diseño: • • • El ángulo α. Las longitudes de los dipolos Ln . La ubicación de los elementos con respecto al vértice del triangulo, Rn . El espaciamiento entre dipolos σ.
II.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
La Antena ArregloLogarítmico Periódico de Dipolos (Log-Periodic Dipole Arrays – LDPA), es un grupo de antenas dipolos unidas y alimentadas alternativamente a través de una línea de transmisión común. Es la más común de las antenas VHF de banda ancha, también se está haciendo popular en UHF. Es una antena en banda ancha que
•
•
La constante de diseño τ, que es la relación entre la longitud de un dipolo o suubicación con respecto al vértice y la longitud o ubicación del siguiente dipolo.
ELECTRÓNICA - UNMSM
Nº16, Diciembre del 2005
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τ y σ pueden ser seleccionados de la figura. 3. Normalmente se selecciona un τ bajo. También podríamos mantener la ganancia bastante baja con tal de evitar que el ancho del haz sea demasiado angosto. Escogiendo un τ de 0.8 y un σ de 0.12 se tiene una gananciaaproximada de 6.5 dBi. La línea para un σ óptimo es para aquellos diseñadores que desean una máxima ganancia.
0.22 0.20 0.18
Fig. 2. Antena LPDA mostrando los parámetros de diseño
Espaciamiento rela tivo
0.16 0.14 0.12 0.10 0.08 8.5 0.06 0.04 0.76 0.80 6.0 dB 0.84 6.5 0.88 7.0 7.5 0.96 1.0 8.0
T IM OP O
?
10.5 dB 10.0 9.5 9.0
La LDPA, consiste de un conjunto de dipolos conectados auna línea de transmisión central con reversión de fase entre los dipolos. La figura 2 muestra una LPDA de 5 elementos, cuya operación se realiza de la siguiente manera : Asumiendo que se esta operando en una frecuencia en la cual el tercer elemento es resonante, entonces los elementos 2 y 4 son ligeramente más largos y cortos respectivamente que el tercer elemento. Su espaciamiento combinado con...
Diseño y Fabricación de una Antena Log- Periódica 200-1000 MHz
Víctor Cruz Ornetta 1,2
1
Facultad de Ingeniería Electrónica y Eléctrica, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima Perú 2 División de Laboratorios-INICTEL Lima-Perú
RESUMEN : El presente artículo es resultado del trabajo teórico- experimental realizado en el INICTEL, para el desarrollo de antenas log-periódicas. Eneste trabajo se presentan la base teórica, el diseño, la fabricación, y las pruebas realizadas para implementar una antena log-periódica de 200 a 1000 MHz con especificaciones comparables a las antenas de tipo comercial cuyos costos están en el orden de dos mil dólares.
mantiene una ganancia e impedancia constante. Tiene una ganancia de 6.5 a 7.5 dB. La figura 1, muestra una antena logarítmicabásica.
I.
INTRODUCCIÓN
Fig. 1. Antena Log-Periódica LPDA
Dentro de los sistemas de telecomunicaciones las antenas ocupan un lugar muy importante, pues sin ellas las estaciones radioeléctricas no podrían funcionar. Es por eso que el INICTEL desde el año 2001 viene realizando el diseño de antenas log-periódicas las cuales en las pruebas de funcionamiento han demostrado cumplir conrequisitos exigidos a los parámetros básicos de una antena de alta calidad, siendo su funcionamiento muy parecido a modelos comerciales. Entre las antenas log-periódicas desarrolladas por el INICTEL se encuentran la antenas log- periódicas para las bandas de frecuencias 2001000 MHz, 30- 1800 MHz y 900- 2000 MHz. Actualmente son utilizadas para las labores de capacitación, investigación, mediciones yconsultoría.
La antena trabaja en su región activa, que es la porción en la cual está emitiendo o recibiendo radiación eficientemente. La región cambia con la frecuencia. El elementó más largo que se muestra en la figura está activo en bajas frecuencias donde actúa como un dipolo de media onda. Como la frecuencia cambia en forma ascendente, la región activa cambia hacia delante. La frecuencialimite superior de la antena está en función del elemento más corto. La figura 2, muestra el diagrama esquemático de una LDPA, en el cual se define los siguientes parámetros de diseño: • • • El ángulo α. Las longitudes de los dipolos Ln . La ubicación de los elementos con respecto al vértice del triangulo, Rn . El espaciamiento entre dipolos σ.
II.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
La Antena ArregloLogarítmico Periódico de Dipolos (Log-Periodic Dipole Arrays – LDPA), es un grupo de antenas dipolos unidas y alimentadas alternativamente a través de una línea de transmisión común. Es la más común de las antenas VHF de banda ancha, también se está haciendo popular en UHF. Es una antena en banda ancha que
•
•
La constante de diseño τ, que es la relación entre la longitud de un dipolo o suubicación con respecto al vértice y la longitud o ubicación del siguiente dipolo.
ELECTRÓNICA - UNMSM
Nº16, Diciembre del 2005
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τ y σ pueden ser seleccionados de la figura. 3. Normalmente se selecciona un τ bajo. También podríamos mantener la ganancia bastante baja con tal de evitar que el ancho del haz sea demasiado angosto. Escogiendo un τ de 0.8 y un σ de 0.12 se tiene una gananciaaproximada de 6.5 dBi. La línea para un σ óptimo es para aquellos diseñadores que desean una máxima ganancia.
0.22 0.20 0.18
Fig. 2. Antena LPDA mostrando los parámetros de diseño
Espaciamiento rela tivo
0.16 0.14 0.12 0.10 0.08 8.5 0.06 0.04 0.76 0.80 6.0 dB 0.84 6.5 0.88 7.0 7.5 0.96 1.0 8.0
T IM OP O
?
10.5 dB 10.0 9.5 9.0
La LDPA, consiste de un conjunto de dipolos conectados auna línea de transmisión central con reversión de fase entre los dipolos. La figura 2 muestra una LPDA de 5 elementos, cuya operación se realiza de la siguiente manera : Asumiendo que se esta operando en una frecuencia en la cual el tercer elemento es resonante, entonces los elementos 2 y 4 son ligeramente más largos y cortos respectivamente que el tercer elemento. Su espaciamiento combinado con...
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