UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA

ÁREA DE LA ENERGÍA LAS INDUSTRIAS Y LOS

RECURSOS NATURALES NO RENOVABLES

CARRERA DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y

TELECOMUNICACIONES

“LABORATORIO DE SISTEMAS DE COMUNICACIÓN RADIATE”

INFORME DE LA PRÁCTICA Nº 1

TEMA: DISEÑO DE DIPOLOS ELEMENTALES

INTEGRANTES:

JOSE LUÍS ESPINOZA

JAVIER GUACHIZACA

GUIDO POMA

GRUPO Nº1

MÓDULO Nº 8

FECHA DE REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA: 2011-06-17

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: 2011-06-21

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1. TEMA: DISEÑO DE DIPOLOS ELEMENTALES

2. OBJETIVOS

2.1. Diseñe un Dipolo recto de Longitud de para una frecuencia de operación de

750MHz.

2.2. Diseñe un dipolo Doblado de , con su respectivo acoplador para un medio de 75

Ω, cuya frecuencia de operación es de 450MHz.

3. MARCO TEÓRICO

3.1. DIPOLO

Un dipolo es una antena con alimentación central empleada para transmitir o recibir ondas

de radiofrecuencia. Los dipolos tienen la siguiente clasificación:

3.1.1. DIPOLO SIMPLE

En su versión más sencilla, el dipolo consiste en dos elementos conductores rectilíneos

colineares de igual longitud, alimentados en el centro, y de radio mucho menor que el

largo. La longitud del dipolo es la mitad de la longitud de onda de la frecuencia de

resonancia del dipolo, y puede calcularse como 150/frecuencia(MHz). El resultado

estará dado en metros. A causa del efecto de bordes la longitud real será algo inferior,

del orden del 95% de la longitud calculada. La impedancia del dipolo simple es de 73

Ohm.

3.1.2. DIPOLO EN V INVERTIDA

Es un dipolo cuyos brazos han sido doblados el mismo ángulo respecto del plano de

simetría. Tiene la forma de una V invertida. La realización exige algunas precauciones.

Autores como Brault y Piat recomiendan que el ángulo de la V no sea inferior a 120

grados, y que los extremos de la V estén lo más lejos posible del suelo; la proximidad

de los extremos a la tierra induce capacidades que alteran la frecuencia de resonancia.

3.1.3. DIPOLO DOBLADO

Es un dipolo cuyos brazos han sido doblados por la mitad y replegados sobre sí

mismos. Los extremos se unen. La impedancia del dipolo doblado es de 300 Ohm,

mientras que la impedancia del dipolo simple en el vacío es de 73 Ohm.

El dipolo doblado es, en esencia, una antena única formada por dos elementos. Un

elemento se alimenta en forma directa, mientras que el otro tiene acoplamiento

inductivo en los extremos. Cada elemento tiene media longitud de onda de largo. Sin

embargo, como puede pasar corriente por las esquinas, hay una longitud de onda

completa de corriente en la antena

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3.1.4. DIPOLO DE BRAZOS PLEGADOS

Es un dipolo cuyos brazos tienen una pequeña parte del extremo parcialmente

plegada. Eso hace que se economice espacio, a costa de sacrificar parcialmente la

eficiencia del dipolo.

3.1.5. DIPOLO ELÉCTRICAMENTE ACORTADO

Es un dipolo en el cual un segmento de cada brazo (por ejemplo, el tercio central) es

reemplazado por un solenoide. Eso hace que el dipolo sea mucho más corto, pero a

costa de sacrificar otras cualidades del dipolo original, como la eficiencia, la

impedancia y el ancho de banda.

3.2. DIPOLO ELEMENTAL

Es un dipolo eléctricamente corto y con frecuencia se llama dipolo corto, dipolo elemental

o dipolo hertziano. Un dipolo elemental tiene corriente uniforme en toda su longitud. Sin

embargo, se supone que la corriente varía en forma senoidal en función del tiempo, y que

en cualquier instante.

( ) ( )

Siendo: i(t)=corriente instantánea I=amplitud máxima de la corriente RF (amperes) F=frecuencia T=tiempo =ángulo de fase.

Se puede demostrar mediante las ecuaciones de maxwell, que el campo lejanode radiación

es:

Siendo: E=campo eléctrico I=corriente del dipolo L=longitud de uno a otro extremo del dipolo R=distancia al dipolo =longitud de onda =ángulo que forma el eje de la antena con la dirección de radiación. 3.3. DIPOLO DE MEDIA ONDA

Es una clase de antena entre las más usadas para frecuencias mayores de 2 Mhz. A

frecuencias menores de 2Mhz, la longitud física de una antena de media onda la hace

prohibitiva. Al dipolo de media onda se le llama en general antena de Hertz.

Una antena de Hertz es una antena resonate. Esto es, tiene un múltiplo de cuartos de

longitud de onda de largo y tiene circuito abierto en los extremos lejanos. A lo largo de una

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antena resonate se desarrollan ondas estacionarias de voltaje y corriente. En la siguiente

figura se muestran las distribuciones idealizadas de corriente y de voltaje.

Figura 1. Distribuciones de corriente y de voltaje

La impedancia varía desde un valor máximo en los extremos, de aproximadamente 2500 Ω

hasta un valor mínimo en el punto de alimentación que es de unos 73 Ω, de los cuales

entre 68 y 70 es la resistencia de radiación.

4. RESUMEN DEL TRABAJO REALIZADO EN EL LABORATORIO

Para la realización del trabajo en el laboratorio se contó con las antenas previamente

realizadas como son un dipolo recto con longitud para una frecuencia de operación de

750MHz y un dipolo doblado con longitud , con su respectivo acoplador para un medio de

75 Ω, cuya frecuencia de operación es de 450MHz.

Teniendo las antenas con las características antes mencionadas se procedió a armar el sistema

de transmisión para probar el funcionamiento de las antenas, el mismo que está compuesto

por un equipo transmisor, una cámara de video y la antena de transmisión. Estos elementos

se pueden ver en las siguientes figuras. Además cabe mencionar que para poder probar las

antenas se necesita de un televisor.

Figura 2. Elementos del sistema transmisor

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Seguidamente se procede a configurar en transmisor para que transmita la señal de video a

una frecuencia de 750 Mhz, esto se hace tomando en cuenta las instrucciones impresas en el

equipo. Se empieza con el dipolo recto, inicialmente se coloca el televisor en el segundo piso

del edificio y la antena se encuentra en el tercero, como resultado se obtiene una vista borrosa

pero si es posible distinguir la imagen generada en el transmisor, esto se debe a que nos

encontramos debajo de la antena transmisora. Se realiza las mismas pruebas con el dipolo

doblado observándose una ligera mejoría de la imagen. Esta experimentación se ve en la

siguiente figura.

Figura 3. Primeras pruebas de los dipolos

En el siguiente paso se hacen las mismas pruebas pero en el primer piso del edificio, se puede

observar que la recepción es casi la misma usando ambos dipolos. Se procede de inmediato a

configurar el transmisor a la mitad de la frecuencia que es de 375 Mhz, el canal al cual

direcciona la señal el transmisor es el 50, la señal obtenida es la misma que las pruebas

realizadas anteriormente observándose una ligera mejoría con el dipolo doblado. Se debe

mencionar que la potencia de nuestro transmisor es de alrededor de 40 mW, razón por la cual

la señal resultante no es muy ponente comparada con la de los transmisores usados

comercialmente, consecuentemente no es de esperar que las señales de emisión comercial

sean receptadas primero por el televisor antes que nuestra señal generada en el laboratorio.

En la siguiente figura se ve las pruebas realizadas.

Figura 4. Pruebas en el primer piso del edifcio

Para poder obtener una mejor recepción de la señal se procede a cambiar la posición de

nuestra antena trasmisora y también se aumenta la distancia del televisor con respecto a esta

siguiendo siempre la dirección de transmisión de la antena. Los resultados obtenidos es que la

calidad de la imagen en el televisor disminuye, esto se produce por dos razones, la primera es

que la potencia de transmisión es baja y las antenas utilizadas son dipolos simples, si se usara

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antenas Yagi de más elementos los resultados fueran mejores. La nueva posición de la antena

transmisora se observa a continuación.

Figura 5. Cambio de posición de la antena transmisora

5. SIMULACIÓN DE LOS DIPOLOS

Para la simulación de los dipolos simples se utiliza el software libre MMANA-GAL. Para la

primera frecuencia de 450 Mhz correspondientes al dipolo dolado los parámetros

ingresados quedan así:

Figura 6. Parámetros de entrada del dipolo doblado

Figura 7. Cálculos dados por el programa del dipolo doblado

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Figura 8. Diagrama de campo lejano del dipolo doblado

Figura 9. Elevación tridimensional del dipolo doblado

Para el caso del dipolo recto de 750 Mhz se tiene los siguientes parámetros:

Figura 10. Parámetros de entrada del dipolo recto

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Figura 11. Diagrama de campo lejano del dipolo recto

Figura 12. Elevación tridimensional del dipolo recto

6. CONCLUSIONES

Hemos logrado diseñar un dipolo recto de Longitud de para una frecuencia de

operación de 750MHz.

Se diseñó un dipolo Doblado de para un medio de 75 Ω, cuya frecuencia de

operación es de 450MHz.

7. RECOMENDACIONES

Se recomienda utilizar las herramientas adecuadas para la construcción de una antena

ya que se requiere precisión en los cortes además de una buena curvatura en el caso

de un dipolo doblado. Las herramientas para hacer esto fácilmente se las puede

encontrar en un taller de mecánica.

Se recomienda que para este tipo de pruebas se tenga una antena transmisora a la

cual se pueda acceder fácilmente y cambiar de posición en caso de ser necesario pues

esto permite tener una mejor señal en el receptor.

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Se recomienda tener una extensión para el suministro eléctrico del receptor lo

suficientemente larga como para poder moverse o a su vez un equipo receptor portátil

que permita la movilidad del mismo y de esta manera obtener una mejor recepción.

8. BIBLIOGRAFÍA

http://es.wikipedia.org/wiki/Dipolo_(antena)

http://www.olotwireless.net/catala/antenas.htm

http://www.upv.es/antenas/Documentos_PDF/Notas_clase/Dipolo_doblado.PDF

Libro Sistemas de comunicaciones electrónicas. Autor: Wayne Tomasi. Prentice Hall.

Capítulo 10: Antenas y guías de onda.