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Patrón de radiación de antena espiral
- 1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO POPULAR DE EDUCACIÓN SUPERIOR UNIVERSIDAD FERMÍN TORO SEDE CABUDARE – EDO. LARA PRACTICA 5 PATRON DE RADIACION Alumnos: Raúl Guedez 18.526.731 Edgflormar Peña 19.639.634 Orlando Rodríguez 29.923.217
- 2. PRE-LABORATORIO Definición y características de la Antena Espiral Es una antena espiral que puede formarse a partir de cuatro espirales convenientemente rotadas, pertenece a la familia de las antenas independientes, la antena puede ser auto-complementaria o no, dependiendo de cuanto están rotadas las diferentes espirales que la definen. Es necesario saber que se construyen plana o sobre un cono. La espiral cónica se considera una espiral plana que se ha envuelto alrededor de un cono dieléctrico, consiguiendo así mayor directividad. Se alimenta por un cable coaxial pegado a una cinta conductora, con su conductor interno unido a la otra cinta en el vértice. Características: • Todas las antenas espirales tienen polarización circular. • La impedancia de una antena espiral de 2 brazos es de 70ohm a 100ohm. • El ancho de banda está en la relación 0.5 (base a vértice). Concepto de patrón de radiación Es la representación gráfica de las características de radiación de una antena, en función de la dirección (coordenadas azimut y elevación). Lo más habitual es representar la densidad de potencia radiada, aunque también se pueden encontrar diagramas de polarización o de fase. Atendiendo a diagrama de radiación, podemos hacer una clasificación general de los tipos de antena y podemos definir la directividad de la antena (antena isotrópica, antena directiva, antena bidireccional, antena omnidireccional) dentro de los
- 3. diagramas de radiación podemos definir diagrama corporal aquel que representa la radiación de la antena con la polaridad deseada y contra polar al diagrama de radiación con polaridad contraria a la que ya tenía. Los parámetros más importantes del diagrama de radiación: Dirección de apuntamiento: es la de máxima radiación. Directividad y ganancia. Lóbulo principal: es el margen angular en torno a la dirección de máxima radiación. Lóbulos secundarios: son el resto de máximos relativos, de valor inferíos al principal. Ancho de haz: es el margen angular de direcciones en las que el diagrama de radiación de un haz toma un valorde3dB por debajo del máximo. Es decir, la dirección en la que la potencia se reduce a la mitad. Relación de lóbulo principal a secundario (SLL): es el cociente en dB entre el valor máximo del lóbulo principal y Investigue como ocurre la propagación de los campos electromagnéticos en el espacio libre Debemos tomar en cuenta que un campo electromagnético variable en el tiempo puede ser propagado por el espacio libre a la velocidad de la luz. Es por ello que, la onda electromagnética así propagada está constituida por campos eléctricos (E) y campos magnéticos (H). Entonces la onda electromagnética plana puede ser representada en función de sus campos. Se dice que la onda esta polarizada verticalmente cuando su campo eléctrico
- 4. es vertical y esta polarizada horizontalmente cuando su campo magnético es horizontal. El camino del rayo de energía desde la fuente productora hasta cualquier punto de la esfera es una línea recta y a una distancia grande el frente de la onda no se percibe esférico, sino que aparentemente se percibe como una superficie plana. La onda electromagnética viajando por el espacio libre es muy difícil de entender sin recurrir a las ecuaciones de Maxwell, las cuales conforman la herramienta máxima para el estudio de problemas de ondas electromagnéticas. • Describa como es el patrón de radiación de la antena espiral. El diagrama de la antena espiral posee un lóbulo frontal y un lóbulo posterior. Siendo el lóbulo frontal mayor que el lóbulo posterior; además pueden presentarse lóbulos laterales los cuales son también de menor tamaño que el lóbulo frontal.
- 5. Medidor de tensión o corriente. Este instrumento se usa en la medición de voltaje o intensidad en antenas o diferentes equipos de transmisión de radio frecuencias. Es un equipo compuesto por 1 led de encendido, un botón rotativo que selecciona entre voltaje o intensidad y leds en línea que simulan la intensidad de la onda a medir. En el tope de este equipo, se encuentra su antena transmisora que percibe las ondas.
- 7. EXPERIENCIA Nº 1. Luego de realizar el montaje, predisponga el generador para las frecuencias más bajas y para la máxima potencia (ALC OFF). Con el voltímetro trabajamos con un voltaje mínimo de 300mV con una frecuencia de 459,5MHz. Acerque el medidor de Tensión y Corriente y observe las medidas correspondientes para ambos parámetros. ¿En qué parte de los brazos de la antena espiral se presentan máximos y mínimos de la corriente? En el centro del espiral la corriente se observan máximos, mientras que en los extremos de los brazos de la antena se presentan mínimos, es decir, la corriente va aumentando a lo largo de todos los brazos. la medición del voltaje en el centro del espiral el campo es mínimo, al ir moviendo el detector a lo largo de los brazos aumenta a su máximo, pero tendiendo al mínimo, Aumenta poco.
- 8. CENTRO DE LA ANTENA En Medios de los Brazos de la Antena Extremo de uno de los brazos de la antena
- 9. Realice de nuevo el paso anterior tomando en consideración para esta oportunidad una distancia relativa entre usted y el montaje ¿que observa? ¿Qué relación guardan con las medidas de corriente? Al alejar el medidor de tensión a una distancia de 40cms aproximadamente, se mantiene constante un campo mínimo, se observa que con el aumento de la distancia la corriente va disminuyendo, es decir, a mayor distancia el campo es menor.
- 10. Ahora predisponga el generador para trabajar en las frecuencias más altas y repita todos los pasos anteriores. A corta distancia: Podemos observar que el voltaje en el centro de la antena es mínimo; a medida que se acerca a la mitad del brazo se consigue el máximo valor (3 led) y disminuye a medida que se acerca el medidor a las puntas pero sin llegar al mínimo valor. En el caso de la corriente en el centro el campo es mínimo pero cuando se mueve el equipo medidor un poco antes de la mitad del brazo se vuelve nulo y luego sigue siendo mínimo en el resto de la antena. A larga distancia: Señalamos que para el voltaje el campo es nulo en el centro así como en la mitad de la antena pero luego en el resto de la antena se convierte en mínimo. Mientras que la corriente se presenta mínima además esa medida constante a lo largo de todo el brazo.
- 11. Medio de intensidad O Corriente Medida de Voltaje Midiendo a la Distancia
- 12. Ahora vamos a utilizar el medidor de campo, a través del cual vamos a observar el patrón generado por dicha antena. Anote sus observaciones. ¿corresponde el patrón obtenido al investigado para este tipo de antenas? En baja frecuencia: Se observa un lóbulo frontal de aproximadamente 60cm, el lóbulo posterior y los laterales de aproximadamente 30cm, es decir, a una frecuencia baja obtenemos un mayor campo. En la frecuencia media: Es necesario destacar que la antena trabaja de forma óptima, por lo tanto se observan mayores lóbulos lo que representa una mayor distancia irradiada por la antena. El frontal en este caso es de aproximadamente 1,20 metros, mientras que los laterales y posterior de 70 metro aproximadamente. En altas frecuencia: Se observa un campo mínimo, esto comprueba la teoría de que mayor frecuencia, menor longitud de onda y viceversa.
- 13. Medida del mínimo a la distancia de 45 cm Medida del lóbulo lateral a la distancia Medida a distancia a 50cm lóbulo frontal
- 14. •Dibuje el patrón obtenido De manera vertical se puede observar el siguiente patrón: Pero al realizar la definición del patrón con el detector se observa la siguiente forma también al lado izquierdo de la radiación:
- 15. POST-LABORATORIO Concluya junto a su compañero si se cumple con los objetivos de la práctica. Los objetivos si se cumplen ya que las mediciones realizadas concuerdan con los resultados esperados y los patrones de radiación son iguales a los de la referencia, concuerdan con a la base teórica. ¿En que influye la cantidad de brazos que tiene la antena espiral en cuanto a la formación del patrón de radiación de la misma? Podemos destacar según la cantidad de brazos que posee la antena el patrón de radiación tendrá la misma cantidad de lóbulos laterales. Relación entre el voltaje y la corriente de la antena. La antena en espiral presenta en sus extremos un valor máximo de voltaje y un valor mínimo de corriente mientras que en el centro presenta un valor mínimo de ambos. Ahora suponiendo que el punto de alimentación está en el centro de la antena, la impedancia de entrada es 𝑉𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑜 𝐼 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎 y un valor mínimo. La impedancia en los extremos de la antena de 𝑉𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑜 𝐼𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎 y un valor máximo.