Diseño y Simulación de una Antena Yagi-UdaJuan José Quiroz Omaña 1160150

Ingeniería Electrónica, Universidad Francisco de Paula SantanderCúcuta, Colombia

juanjqo@hotmail.com

Abstrac- Este documento presenta un diseño y simulación de una antena Yagi-Uda apartir de ecuaciones de diseño y el software mmana-gal respectivamente, en el que se muestra los diagramas de corriente, parámetros de la antena y el patrón de radiación en dos y tres dimensiones.

1. INTRODUCCIÓN

En el presente artículo se realiza el diseño de una antena Yagi-Uda para el canal 10, el cual tiene un rango de frecuencias de 192 a 198 Mhz, teniendo en cuenta una relación de onda estacionaria menor a 1,5.

2. DESARROLLO DE LOS CONTENIDOS

La antena más popular entre los aficionados que quieren mejorar su estación, es la antena Yagi o con elementos. Esta antena fue inventada en 1926 por el profesor Hidetsugu Yagi de la Universidad de Tokio. A partir de la antena dipolo de media onda es posible lograr antenas que radien o reciban las ondas electromagnéticas en un haz estrecho, lo que permite concentrar en un punto toda la energía, logrando de esta manera que la intensidad de campo en un punto sea mucho mayor que la que se obtendría con otra antena de la misma potencia. Antena constituida por varios elementos paralelos y coplanarios, directores, activos y reflectores, utilizada ampliamente en la recepción de señales televisivas. Los elementos di-rectores dirigen el campo eléctrico, los activos radian el

campo y los reflectores lo reflejan. La antena Yagi es un arreglo de antena, que como todos los arreglos, se han hecho con el objetivo de incrementar la directividad del sistema y concentrar la potencia

radiada en un área más pequeña. Los elementos de esta antena son los siguientes:

Elementos de excitación. Pueden ser activos o excitados, estos se conectan directamente a la línea de transmisión y reciben potencia de la fuente.

Elementos parásitos. No se conectan a la línea de transmisión y reciben la energía a través de la inducción mutua. Estos elementos se clasifican en Reflectores y Directores.

Reflector. Elemento parásito más largo que el elemento de excitación. Reduce la intensidad de la señal que está en su dirección e incrementa la que está en dirección opuesta.

Director(es). Elemento(s) parásito(s) más corto(s) que su elemento de excitación. Incre- menta(n) la intensidad del campo en su dirección y la reduce(n) a la dirección opuesta. [1]

2.1 Ecuaciones de Diseño

G=10*log(n) ; n= elementos de la antena G= Ganancia

Número Dir 2 3 4 5 6 7 8 9

Ganancia 99.5

10

11

12

13.5 15

15.5

Separación

Dipolo- Reflector: 0.18ƛ=54f (m)

Dipolo- 1er Director: 0.09*0.18ƛ=27f

(m)

Directores Consecutivos: 0.18ƛ=54f

(m)

Longitudes

Reflector: ƛ2=150f (m)

Dipolo: 0.95*ƛ2=142.4

f (m)

1er. Director: 0.9∗ƛ2

=135f (m)

Directores

1 0.900(ƛ/2) 135/f2 0.885(ƛ/2) 133/f3 0.867(ƛ/2) 130/f4 0.860(ƛ/2) 129/f5 0.837(ƛ/2) 126/f

Fig. 1 Esquema Físico de la Antena Yagi-Uda

CANAL LÍMITES DE FRECUENCIA (MHz)

7 174 - 180

8 180 - 186

9 186 - 192

10 192 - 198

11 198 - 204

12 204 - 210

13 210 - 216

Tabla 1 BANDA II – VHF:         CANALES 7 AL 13

2.2 Diseño

Seleccionando el canal 10 f= 195Mhz

Longitud SeparaciónReflector 0.769 Ref-Dip 0.276

Dipolo 0.73 Dip-Dir1 0.138Director 1 0.692 Dir-Dir 0.276Director 2 0.682 Dir-Dir 0.276Director 3 0.66 Dir-Dir 0.276Director 4 0.66 Dir-Dir 0.276Director 5 0.64 Dir-Dir 0.276

Simulaciones

Fig. 2 Esquema diseñado Antena Yagi-Uda

3. Conclusiones

Fig. 3 Patrón de Radiación en el plan azimuth

Fig. 6 Diagrama de Radiación Tridimensional

Fig. 5 Patrón de Radiación Planode elevación

La antena Yagi-Uda permite concentrar más energía electromagnética en una dirección específica que otras antenas de mayor potencia, por lo que son útiles para aplicaciones como radio-enlace.

El diseño de antenas Yagi-Uda puede mejorarse en la medida de que se estudian en profundidad sus componentes y su modelamiento matemático

El proceso de construcción para medición adecuados.

4. Bibliografía

[1] Universidad Nacional ,

«Dirección Nacional de Servicios Académicos Virtuales,»

7 Agosto 2012. [En línea]. Available: http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales

/4040050/lecciones/capituloseis/yagiuda.html.

[Último acceso: 7 Agosto 7].