Paper Colineal

ANTENA COLINEAL CON SEGMENTOS DE CABLE COAXIAL PARA LA BANDA DE 2.4 GHz


RESUMEN: En el siguiente trabajo se diseñara una antena colineal con segmentos de cable coaxial RG-8U para la banda de 2.4 GHz con una ganancia de 6.3 db

Se realizara el respectivo análisis matemático de para su dimensionamiento posteriormente se procederá a hacer la simulación tanto en FEKO como su diseño mecánicoen solidworks, y por último se la implementara físicamente para corroborar los resultados esperados

Palabras clave: antena colineal, omnidireccional, ganancia, acople.

ABSTRACT

Keywords:

I. INTRODUCCION

Las antenas colineales, son aquellas que tienen elementos radiantes apilados y funcionando juntos, concentrando así la radiación en el horizonte. En cuanto a sus aplicacionesson antenas cuyo lugar común de instalación óptimo es en el centro del techo del vehículo, donde se consiguen las mejores características omnidireccionales.
En esta antena, el primer elemento irradia como una antena tipo dipolo elemental. El segundo está conectado como línea de transmisión y no irradia; alimenta además al tercer elemento con una señal de la misma faseque ingresa al primer elemento y sucediendo de la misma manera para el resto de elementos.
En cuanto a la longitud de los segmentos de cable coaxial, esta antena está constituida por segmentos de media longitud de onda como de elementos de cuarta longitud de onda. Al final del último elemento de la antena hay un elemento de cuarto de longitud de onda que cortocircuita el conjunto. Asímismo antes del primer segmento de cable coaxial de la antena está un segmento de cuarto de longitud de onda para permitir ubicar el conector.
El elemento de un cuarto de longitud de onda representa un circuito abierto donde la onda se refleja por completo de regreso a la antena ya que la desadaptación de impedancia es muy alta. [1] y [2]
II. CALCULOS

Para el diseño de este tipo deantena se debe considerar la frecuencia a la cual se va a trabajar además se considera que posee una ganancia de de entre 5 y 6 dB lo que implica que será construida con un número de 8 elementos.
Para nuestro proyecto utilizaremos el cable coaxial RG-8U, cuyo factor de velocidad es 0.66 el cual debe ser considerado para determinar la longitud de segmento de cable coaxial y se lo calcula acontinuación.
fc= fmáx-fmin2=2.441 GHz (1)
λ=3*1082.441*109=0.123 m (2)
lseg=λ2vcablecoaxial (3)
lseg=0.123m20.66=40.59 mm
III. SIMULACION.

Para la simulación se ha utilizado software FEKO suite 5.2 uno de los mejores, permitiendo simular un sin número de estructuras de antenas y de igual forma evaluar la distribución de campo de estructuras donde se situará laantena. Permite evaluar un sin número de parámetros, en si es un programa muy completo para estos fines.
Tomando en cuenta los cálculos realizados, se ha procedido a realizar las siguientes simulaciones de la antena colineal con el objetivo de cumplir las expectativas de su diseño.
Cabe recalcar que se trabajara en la banda de 2.4 GHz además se considera que posee una ganancia de de entre 5 y 6 dBlo que implica que será construida con un número de 8 elementos.
A. IMPLEMENTACION EN FEKO

Como se puede observar en la figura 1 se ha procedido diseñar todos los segmentos de la antena ya mejorados, desde la base en la cual ira el conector (parte derecha de la figura 1) incluido también un segmento de cuarto de longitud de onda, posteriormente desde el primer segmento hasta el octavo sedispone con la misma longitud, mientras que el noveno elemento es de cuarto de longitud de onda que cortocircuita el conjunto.

Figura 1. Geometría de la Antena Colineal
Gracias al simulador podemos observar la ganancia en 3D que se prevé obtener con la implementación de la antena colineal (ver figura 2), como se pudo observar se ha obtenido una ganancia de 6.3 dB para dicha frecuencia....