PROYECTO: ANTENA WIFI DE ¼ DE LONGITUD DE ONDA CON PLANOS DE TIERRA

OBJETIVO.Realizar una antena wifi de ¼ de longitud de onda con planos de tierra, el cual tenga una polarización vertical, tres o cuatro radiales de ¼ de λ inclinados a 30° o 45° hacia abajo (que serán el plano de tierra) y que tenga una ganancia de 2 a 4 dBi.

INTRODUCCIÓN.• Una antena monopolo

es una clase de antena de radio que consta de un conductor en forma de barra recta, a menudo montado perpendicularmente sobre algún tipo de superficie conductora, llamado un plano de tierra.

La señal de activación se da desde un transmisor, o antenas y para la recepción de la señal de salida al receptor se toma, entre el extremo inferior del monopolo y el plano de tierra. Un lado de la antena de línea de alimentación está unido al extremo inferior del monopolo, y el otro lado está unido al plano de tierra, que a menudo es la Tierra.

Al igual que una antena dipolo, un monopolo tiene un diagrama de radiación omnidireccional Es decir que irradia la misma potencia en todas las direcciones azimutales perpendicular a la antena, pero la potencia radiada varía con el ángulo de elevación, con la radiación cae a cero en el cenit, en el eje de la antena

EL DESARROLLO DE NUESTRA ANTENA DE WIFI MONOPOLO DE 1/4 DE LONGITUD DE ONDA

Está formada por un monopolo de 1/4 de longitud de onda y 4 radiales de la misma longitud que funcionan como planos a tierra. Los radiales están inclinados a 45 grados respecto al plano horizontal y a su vez están separados 90 grados entre sí.

Para los cálculos de nuestra antena, se considero que nuestra antena wifi opera a una frecuencia de 2.4 GHz obtenemos la longitud que tendrá la antena.Con la velocidad V=3*10^8 m/s .

 

Pero como es una ¼ de la longitud de la onda tenemos: 

 

EN EL DESARROLLO EN EL PROGRAMA MMANA-GAL OBTENIENDO COMO RESULTADO LO SIGUIENTE:

DISEÑO DE LA ANTENA EN MMANA-GAL

*Introducimos los valores obtenidos al programa como lo es la frecuencia de operación.* La longitud de la antena (en Z) así como también la longitud de los radiales (que aproximadamente igual a la longitud del monopolo) inclinados a 45° y el grosor de la antena, que en nuestro caso es cobre con un grosor de 0.1 mm.

CON LA CONDICIÓN FREE SPACE (ESPACIO LIBRE) Y NOS ARROJA LOS SIGUIENTES RESULTADOS:

DIAGRAMAS DE RADIACIÓN, EN DONDE VEMOS QUE TENEMOS UNA GANANCIA DE CASI 2 DBI

RADIACIÓN DE ANTENA ¼ DE LONGITUD DE ONDA

SIN EMBARGO EL PROGRAMA TIENE LA OPCIÓN OPTIMIZATION LOG, QUE NOS AYUDA A OPTIMIZAR LA ANTENA PARA QUE EL RENDIMIENTO SEA MUCHO MEJOR, POR LO QUE DECIDIMOS PROBARLA Y OBTUVIMOS LOS SIGUIENTES RESULTADOS.

• El programa modifico la altura del monopolo, de 3.125 cm (que fue el valor que obtuvimos con nuestros cálculos) a 3.67 cm y también las longitudes de los radiales.

• Se ve ahora que dos radiales son de distinta longitud, (dos radiales son largos y los otros 2 son cortos).

Y gracias a esto tenemos como resultado una ganancia mayor a 2 dbi, comparado con nuestra primera simulación (que fue menor), por lo que según el programa este segundo diseño es mejor, pero claro la simulación solo nos da una idea de cómo se va a comportar nuestra antena, por lo que decidimos crear nuestra antena con nuestro primer diseño.

CONSTRUCCIÓN DE LA ANTENA

utilizamos cobre con un grosor de 0.1 mm para poder crear nuestra antena, también este alambre de cobre lo utilizamos para los radiales a tierra.

Utilizamos un conector tipo N, que soporta grandes frecuencias (en el orden de lo GHz) y este conector lo montamos sobre una placa para poder conectar los radiales a tierra.

En el caso de los radiales a tierra lo ensamblamos con unos pijas de tal manera que entro a presión por lo que no fue necesario soldar, lo único que se soldó fue la placa base con el conector tipo N, y del conector tipo N se soldó el monopolo.

Conclusiones  Tuvimos varios problemas para poder crear nuestra antena, como el diseño se pensó en un principio crear una antena en forma de T, pero vimos que su comportamiento no era como lo esperábamos así que se optó simplemente por un monopolo (como recomendación del profesor), luego el otro problema que surgió era donde podíamos encontrar el conector tipo N con chasis para los radiales, lo que hicimos fue comprar por separado el chasis y el conector y montarlo en uno solo, pero a la hora de ensamblarlo lo quedo bien, no se puedo soldar bien por lo que el diseño de la antena se arruino, asi que lo volvimos a armar pero esta vez los radiales lo atornillamos a presión por lo que no fue necesario soldarlo y lo único que se soldó fue el chasis con el conector tipo N y el monopolo con dicho conector. No obstante, ante estas adversidades pudimos aprender y crear una antena wifi a ¼ de longitud de onda con 4 radiales a tierra.