Ttarea

3
Diseño y Fabricación de una Antena Log- Periódica
200-1000 MHz
Víctor Cruz Ornetta 1,2
1Facultad de Ingeniería Electrónica y Eléctrica, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima Perú
2División 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. En estetrabajo 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.
I. INTRODUCCIÓN
Dentro de los sistemas de telecomunicaciones las
antenas ocupan un lugar muy importante, pues sin ellas
lasestaciones 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 con requisitos exigidos a los
parámetros básicos de una antena de alta calidad,
siendo su funcionamiento muy parecido a modelos
comerciales. Entre las antenas log-periódicasdesarrolladas por el INICTEL se encuentran la antenas
log- periódicas para las bandas de frecuencias 200-
1000 MHz, 30- 1800 MHz y 900- 2000 MHz.
Actualmente son utilizadas para las labores de
capacitación, investigación, mediciones y consultoría.
II. FUNDAMENTOS TEÓRICOS
La Antena Arreglo Logarítmico Periódico de
Dipolos (Log-Periodic Dipole Arrays – LDPA), es
un grupo de antenas dipolosunidas 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
mantiene una ganancia e impedancia constante.
Tiene una ganancia de 6.5 a 7.5 dB.
La figura 1, muestra una antena logarítmica básica.
Fig. 1. Antena Log-Periódica LPDA
La antena trabaja ensu 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
frecuencia limite superior de la antenaestá 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.
• La constante de diseño τ, que es la relación
entre la longitud de undipolo o su ubicación
con respecto al vértice y la longitud o
ubicación del siguiente dipolo.
ELECTRÓNICA - UNMSM Nº16, Diciembre del 2005
4
τ
σ
α
−
=
1
Cot 4*
Fig. 2. Antena LPDA mostrando los parámetros de diseño
La LDPA, consiste de un conjunto de dipolos
conectados a una línea de transmisión central con
reversión de fase entre los dipolos. La figura 2 muestra
una LPDA de 5elementos, 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 el
hecho de que la línea de transmisión cambia 180 grados
en fase entre elementos permite que estos doselementos estén en fase y cercanamente (pero no
mucho) en resonancia con el tercer elemento. El
elemento 4 siendo ligeramente mas corto que el
elemento 3 actúa como ‘’director’’ cambiando el
patrón de radiación ligeramente hacia delante. El
elemento 2 siendo ligeramente mas corto actúa como
‘’reflector’’ cambiando aun más el patrón de radiación
hacia delante. El resultado es una antena con...