Upload
luis-zambrano
View
223
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/27/2019 208018 10 Trabajo Colaborativo No 3
1/17
ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGAS E INGENIERAMateria MICROONDASCdigo 208018
2013_I
MICROONDAS
208018
TRABAJO COLABORATIVO 2
TUTOR
REMBERTO CARLOS MORENO
PRESENTADO POR
JUNA DAVID GUTIERREZ
COD: 71755681ANGELICA MARIA VILLANUEVAJOHN ULISES PAREDES BENAVIDES
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
Mayo/2013
7/27/2019 208018 10 Trabajo Colaborativo No 3
2/17
ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGAS E INGENIERAMateria MICROONDASCdigo 208018
2013_I
INTRODUCCIN
A travs de esta actividad se pretende poner en prctica los conocimientosadquiridos en la unidad 3 Radio enlace de Microondas, antenas e instrumentos demedida del curso Microondas, por medio de una prctica en donde por medio deel software de simulacin llamado 4NEC2, con el cual disearemos una antenatipo Yagie implementaremos el mtodo de los momentos con el fin de simular lascaractersticas de radiacin y otros parmetros de este tipo de antenas.Parte fundamental para la elaboracin del presente trabajo es buscar lainteraccin e inicio de actividades con el grupo colaborativo, los tutores del curso yde Prctica, mediante la investigacin y participacin individual con el fin de que
cada integrante del equipo ayude a formar el conocimiento y cumplir el objetivotrazado para dicha actividad.
7/27/2019 208018 10 Trabajo Colaborativo No 3
3/17
ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGAS E INGENIERAMateria MICROONDASCdigo 208018
2013_I
OBJETIVOS
Comprobar la teora a cerca del diseo, implementacin y comportamientode una antena.
Aplicar la teora aprendida en el diseo y simulacin de una antena yagi de4 elementos que trabaje a una frecuencia de 1, 2 GHz
Familiarizarnos con el manejo del software 4NEC2.
Simular las caractersticas de radiacin y otros parmetros de antenas Yagi.
7/27/2019 208018 10 Trabajo Colaborativo No 3
4/17
ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGAS E INGENIERAMateria MICROONDASCdigo 208018
2013_I
DESARROLLO
Antena Yagi
Las antenas Yagi, tambin conocidas con el nombre Yagi-uda en nombre alinvesitgador S.uda y al profesor H. Yagi, quienes experimentaron con estasantenas durante los aos 20, han sido muy utilizadas en aplicaciones tales comorecepcin de seales de TV en las bandas de VHF y UHF, y en repetidores en lasbandas de telefona celular. Estas antenas son estructuras fabricadas conmltiples elementos donde cada elemento tiene su propia distribucin de corriente.Los elementos de los que estn compuestas las antenas son filamentos dealambre (dipolos) entre los cuales hay un elemento activo y varios elementosparsitos que se clasifican en reflectores y directores. Estos se encuentranorganizados de forma que la energa que irradia la antena se concentre en unasola direccin.El elemento activo o excitador es el elemento que se encuentra conectado a la redde alimentacin y los parsitos reciben energa a travs de este, como se muestraen la figura:
Figura 1
El elemento parasito reflector, ubicado detrs del elemento activo, es un elementoque refleja la potencia que este ltimo irradia hacia atrs. En principio puede haberms de uno de estos elementos reflectores ubicado del mismo lado del excitador,con iguales longitudes y espacios entre ellos. Sin embargo, en practica es muypoco el beneficio que se logra utilizando ms de uno de estos elementos
7/27/2019 208018 10 Trabajo Colaborativo No 3
5/17
ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGAS E INGENIERAMateria MICROONDASCdigo 208018
2013_I
reflectores.Los otros elementos parsitos, los elementos directores, los cuales se encuentranmontados del otro lado del elemento activo (adelante), tienden a concentrar lapotencia radiada en la direccin de estos, y de aqu su nombre.Normalmente, el elemento reflector es alrededor del 5% ms largo que elcomponente activo, mientras que el primer elemento director es aproximadamente5% ms corto que el mismo componente activo.Directores adicionales hacen alrededor de un 5% ms corto que el anterior.
A mayor nmero de elementos directores se logra un aumento importante de laganancia, sin embargo, ese beneficio se reduce gradualmente con el aumento delnmero de dichos elementos. Esto se debe a que las corrientes inducidas en loscomponentes directores parsitos que se van alejando del elemento activodisminuyen y, en consecuencia, esto hace decrecer la contribucin de los mismosen la ganancia de la antena.
Ganancia de una antena Yagi en funcin del nmero de elementos
Figura 2
Simulacin Antemas Yagi
Ya despus de tener instalado el software 4NECX procedemos a realizar elmontaje de la antena Yagi de 4 elementos.
7/27/2019 208018 10 Trabajo Colaborativo No 3
6/17
ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGAS E INGENIERAMateria MICROONDASCdigo 208018
2013_I
En la siguiente grafica introducimos la frecuencia de trabajo y hallamos la longitudde ondaFrecuencia de trabajo es de 1200 MHzLongitud de onda 0.2498 Mts
Calculo de la longitud de Onda de la antena Yagi:
=300000
1200000= 0,25
= 0.95
4
= 0.950.25
4= 0,059375 [] = 5.9375[]
Ventana Principal con la frecuencia de 1200Mhz
Figura 3
7/27/2019 208018 10 Trabajo Colaborativo No 3
7/17
ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGAS E INGENIERAMateria MICROONDASCdigo 208018
2013_I
Pantalla Geometry
En esta ventana se crea la estructura geomtrica de la antena. Estarepresentacin tambin incluye fuentes de voltaje, lneas de transmisin y cargas.
Figura de la antena antena construida
Parmetros:
Frecuencia de Trabajo: 1200MhzTensin de alimentacin: 1vNmero de elementos: 4Numero de elemento activo: 2Radio de elementos: 0.005 metros
Longitudes y distancia de los elementos
Longitud elemento 1= 0.114 metrosLongitud elemento 2= 0.108 metrosLongitud elemento 1= 0.1 metrosLongitud elemento 1= 0.1 metros
Distancia entre elemento 1 y 2: 0.0415metrosDistancia entre elemento 2 y 3: 0.0415metrosDistancia entre elemento 3 y 4: 0.0415metros
Impedancia de entrada:
20.3665+j18.8693=27.641 Angulo: 37.1853
7/27/2019 208018 10 Trabajo Colaborativo No 3
8/17
ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGAS E INGENIERAMateria MICROONDASCdigo 208018
2013_I
Figura 4
Resultado impedancia de entrada
Figura 5
7/27/2019 208018 10 Trabajo Colaborativo No 3
9/17
ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGAS E INGENIERAMateria MICROONDASCdigo 208018
2013_I
Patrn de radiacin
Figura 6
Construccin final de la antena Yagi
Figura 7
7/27/2019 208018 10 Trabajo Colaborativo No 3
10/17
ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGAS E INGENIERAMateria MICROONDASCdigo 208018
2013_I
Pantalla Generate
Figura 8
Figura 9
7/27/2019 208018 10 Trabajo Colaborativo No 3
11/17
ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGAS E INGENIERAMateria MICROONDASCdigo 208018
2013_I
Pantalla principal con los datos obtenidos de la simulacin
Figura 10
Figura 11
7/27/2019 208018 10 Trabajo Colaborativo No 3
12/17
ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGAS E INGENIERAMateria MICROONDASCdigo 208018
2013_I
Pantalla Patern
Esta ventana representa el comportamiento de campos de radiacin lejanos ycercanos de la antena. El diagrama de campos de campos lejanos se representapor defecto en coordenadas polares. Aunque se puede obtener representacinlineal o logartmica
Figura 12
Pantalla Impedance
Esta ventana se muestra la impedancia de entrada, el SWR (radio de onda
estacionaria). Acceso rpido presionando F5. Esta pantalla se genera solo si setrabaja con frecuencia de inicio y parada.Se utiliza para mostrar la impedancia de entrada, los conductors que conforman laantena y, si se especifica, la ganancia, de adelante hacia atrs en funcin de lafrecuencia o los cambios en una lnea del grfico
7/27/2019 208018 10 Trabajo Colaborativo No 3
13/17
ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGAS E INGENIERAMateria MICROONDASCdigo 208018
2013_I
Figura 13
Figura 14
7/27/2019 208018 10 Trabajo Colaborativo No 3
14/17
ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGAS E INGENIERAMateria MICROONDASCdigo 208018
2013_I
Figura 15
Carta Smith
Figura 16
7/27/2019 208018 10 Trabajo Colaborativo No 3
15/17
ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGAS E INGENIERAMateria MICROONDASCdigo 208018
2013_I
Pantalla Patern 3D
Figura 17
Figura 18
7/27/2019 208018 10 Trabajo Colaborativo No 3
16/17
ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGAS E INGENIERAMateria MICROONDASCdigo 208018
2013_I
CONCLUSIONES
Con la simulacin de la antena yagi que se realizo con el programadeNEC2 se obtuvieron los patrones de entrada y longitudes de onda,similares a los calculados.
Se entendi los parmetros necesarios para el desarrollo de las antenas.
Con los parmetros suministrados se logr un diseo de una antena Yagicon una eficiencia del 100%
Es posible hacer un diseo a partir de cero mediante el programa pues laconstruccin de la antena es posible grficamente y por teclado adems depermitir correr pruebas por encima y debajo de la frecuencia de trabajo.
7/27/2019 208018 10 Trabajo Colaborativo No 3
17/17
ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS TECNOLOGAS E INGENIERAMateria MICROONDASCdigo 208018
2013_I
BIBLIOGRAFA
LEAL AFANADOR, Jaime Alberto. Modulo Microondas UNAD. Facultad DeCiencias Bsicas e Ingeniera, Unidad de Ingeniera Aplicada. Corozal,Colombia (2009)
Carta Smith sacado [En lnea] http://tesis.ipn.mx/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/FinalDownload/DownloadId-A299D96E7BD3F2EF4373D3AD06A904AD/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/dspace/bitstream/123456789/11533/1/31.pdf [Citado en 19de mayo del 2013].
http://tesis.ipn.mx/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/FinalDownload/DownloadId-A299D96E7BD3F2EF4373D3AD06A904AD/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/dspace/bitstream/123456789/11533/1/31.pdfhttp://tesis.ipn.mx/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/FinalDownload/DownloadId-A299D96E7BD3F2EF4373D3AD06A904AD/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/dspace/bitstream/123456789/11533/1/31.pdfhttp://tesis.ipn.mx/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/FinalDownload/DownloadId-A299D96E7BD3F2EF4373D3AD06A904AD/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/dspace/bitstream/123456789/11533/1/31.pdfhttp://tesis.ipn.mx/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/FinalDownload/DownloadId-A299D96E7BD3F2EF4373D3AD06A904AD/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/dspace/bitstream/123456789/11533/1/31.pdfhttp://tesis.ipn.mx/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/FinalDownload/DownloadId-A299D96E7BD3F2EF4373D3AD06A904AD/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/dspace/bitstream/123456789/11533/1/31.pdfhttp://tesis.ipn.mx/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/FinalDownload/DownloadId-A299D96E7BD3F2EF4373D3AD06A904AD/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/dspace/bitstream/123456789/11533/1/31.pdfhttp://tesis.ipn.mx/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/FinalDownload/DownloadId-A299D96E7BD3F2EF4373D3AD06A904AD/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/dspace/bitstream/123456789/11533/1/31.pdfhttp://tesis.ipn.mx/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/FinalDownload/DownloadId-A299D96E7BD3F2EF4373D3AD06A904AD/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/dspace/bitstream/123456789/11533/1/31.pdfhttp://tesis.ipn.mx/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/FinalDownload/DownloadId-A299D96E7BD3F2EF4373D3AD06A904AD/6DBC88F8-2533-453D-A6DC-E2C13EA34346/dspace/bitstream/123456789/11533/1/31.pdf