Monografia Pao

Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”

UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR TECNICO

INDUSTRIAL “HERMANO MIGUEL”

Memoria Técnica previo a la obtención del Título de Bachiller Técnico en

Electrónica de Consumo

Estudio e implementación de la antena de recepción para el

Centro de Comunicación Satelital de la Unidad Educativa

Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel” de la Ciudad de

Latacunga

INTEGRANTES:

Albán Guanoluisa Erika Paola

Molina Arequipa Ginette Andreina

Tasinchana Chuqui Anabel Vaneza

ASESOR:

Ing. Miguel Navas

Latacunga-Ecuador

2014-2015

I


CERTIFICACIÓN

Yo Ing. Miguel Navas, certifico que guié y aprobé el presente

trabajo de investigación, ESTUDIO E IMPLEMENTACIÓN DE

LA ANTENA DE RECEPCIÓN PARA EL CENTRO DE

COMUNICACIÓN SATELITAL DE LA UNIDAD EDUCATIVA

PARTICULAR TÉCNICO INDUSTRIAL “HERMANO MIGUEL”

EN LA CIUDAD DE LATACUNGA, realizado por las señoritas:

Albán Guanoluisa Erika Paola, Molina Arequipa Ginette

Andreina y Tasinchana Chuqui Anabel Vaneza, alumnas de

Tercer año de Bachillerato Paralelo “T” especialización

Electrónica de consumo, de la Unidad Educativa Particular

Técnico Industrial “Hermano Miguel” quienes han trabajado en

la investigación de la misma y han presentado a tiempo.

……………………………………………………

Ing. Miguel Navas

II


AGRADECIMIENTO

Agradecemos a Dios todopoderoso y a la Virgen María por brindarnos la

oportunidad de obtener otro triunfo personal, y darnos salud, sabiduría y

entendimiento para lograr esta meta.

Nuestros más sinceros agradecimientos a nuestro asesor el Ingeniero

Miguel Navas, por su apoyo y valiosa colaboración que con su nobleza y

entusiasmo, depositó en nosotras sus vastos conocimientos.

Y a nuestro prestigioso colegio por las enseñanzas en él recibidas, las

cuales han sido sumamente importantes en nuestras vidas.

Erika, Andreina, Anabel.

III


DEDICATORIA

Dedicamos de manera especial a nuestros padres, pues ellos fueron el

principal cimiento para la construcción de nuestra vida estudiantil,

sentaron en nosotras las bases de responsabilidad y deseos de

superación ya que con su afán y sacrificio fue posible la culminación de

esta memoria técnica, la misma que nos ha capacitado para un futuro

mejor y que siempre pondremos al servicio del bien, la verdad y la justicia.

Erika, Andreina, Anabel.

IV


ÍNDICERESUMEN EJECUTIVO...............................................................................................VI

INTRODUCCIÓN.............................................................................................................1

1. PROPUESTA DE TRABAJO................................................................................2

2. MEMORIA DESCRIPTIVA.....................................................................................3

2.1. DESCRIPCIÓN GENERAL................................................................................3

2.1.1. La antena......................................................................................................3

2.1.1.1 Estructura de la antena de recepción............................................3

2.1.1.2 Clasificación básica de las antenas................................................4

a) Antenas de Hilo.........................................................................................5

b) Antenas de apertura.................................................................................6

c) Antenas planas..........................................................................................6

2.1.2. Antena V invertida......................................................................................7

2.1.2.1. Fórmulas para el diseño de la antena............................................8

2.1.3. Antena bigote de gato...............................................................................9

2.1.3.1 Balun.....................................................................................................10

2.2 DESCRIPCIÓN TÉCNICA.................................................................................11

2.2.1. Equipos de transmisión y recepción...................................................11

2.2.2. Ubicación de la antena............................................................................12

2.2.3. Cálculos para el diseño de la antena...................................................13

2.2.4. Pasos para construir la antena............................................................14

2.2.5. Pruebas de funcionamiento...................................................................17

2.2.6. Estructura física de la antena................................................................17

2.3. GLOSARIO.........................................................................................................18

3. RECURSOS..............................................................................................................20

4. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES.....................................................................21

5. CONCLUSIONES.....................................................................................................22

6. RECOMENDACIONES............................................................................................23

7. LINKOGRAFIA.........................................................................................................24

8. ANEXOS....................................................................................................................25

V


RESUMEN EJECUTIVO

La presente memoria técnica es destinada al estudio e implementación de

los equipos de transmisión-recepción para el Centro de Comunicación

Satelital de la Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano

Miguel” de la Ciudad de Latacunga, provincia de Cotopaxi.

La metodología utilizada tanto para la memoria técnica como su parte

práctica es el método inductivo deductivo, el experimental y el método

científico, los cuales nos permite ir analizando los contenidos teóricos,

para llegar a la experimentación con los diversos equipos que se utilizan

para la comunicación con los radioaficionados.

La propuesta de un centro de comunicación está basada en la curiosidad

humana de tener una experiencia cercana con los radioaficionados, con

antenas de emisión y transmisión, como la antena bigotes de gato, y

varios programas que se están destinados a ayudar al usuario a

comunicarse.

Se recomienda el uso posterior de esta memoria técnica para que los

estudiantes puedan comunicarse con los radioaficionados, mediante los

equipos que la misma institución dispone, además de ser una guía para el

uso práctico y correcto de dichos equipos.

VI


INTRODUCCIÓN

Una antena es un dispositivo (conductor metálico) diseñado con el

objetivo de emitir o recibir ondas electromagnéticas desde el espacio libre.

Una antena trasmisora transforma energía eléctrica en ondas

electromagnéticas, y una receptora realiza la función inversa.

Existe una gran diversidad de tipos de antenas. En unos casos deben

expandir en lo posible la potencia radiada, es decir, no deben ser

directivas (ejemplo: una emisora de radio comercial o una estación base

de teléfonos móviles), otras veces deben serlo para canalizar la potencia

en una dirección y no interferir a otros servicios (antenas entre estaciones

de radioenlaces).

Las características de las antenas dependen de la relación entre sus

dimensiones y la longitud de onda de la señal de radiofrecuencia

transmitida o recibida. Si las dimensiones de la antena son mucho más

pequeñas que la longitud de onda, las antenas se

denominan elementales, si tienen dimensiones del orden de media

longitud de onda se llaman resonantes, y si su tamaño es mucho mayor

que la longitud de onda son directivas.

VII


1. PROPUESTA DE TRABAJO

El proyecto trata del estudio e implementación de una antena de

recepción para el Centro de Comunicación Satelital de la Unidad

Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel” de la

Ciudad de Latacunga, esta antena de recepción permitirá recibir señales

electromagnéticas de radioaficionados. Se propone estudiar y determinar

teórica y prácticamente como llegan las señales a una antena de

recepción.

El objetivo de esta memoria técnica es diseñar una antena para transmitir

y recibir ondas electromagnéticas desde el espacio libre. Una antena

transmisora transforma energía eléctrica en ondas electromagnéticas, y

una receptora realiza la función inversa, a la vez determinar las fallas más

comunes que existen en las antenas de recepción.

Para determinar la antena más adecuada, primero se realizará el estudio

de los fundamentos teóricos de los equipos de radioaficionado, para luego

realizar fichas con una temática técnica y sugerir las mejores opciones.

Para esto se procederán a realizar una investigación bibliográfica en

textos, revistas especializadas y se complementará con la búsqueda de

información en internet.

Es muy importante que se cumplan ciertos requisitos, los cuales

garantizarán el correcto funcionamiento del dispositivo transceptor como

el uso adecuado del mismo, bajo vigilancia de un técnico capacitado tanto

en la recepción como en la transmisión. Conjuntamente el dispositivo

debe colocarse en un lugar el cual debe ser apropiado para la instalación

del mismo.

VIII

http://es.wikipedia.org/wiki/Ondas_electromagn%C3%A9ticas


2. MEMORIA DESCRIPTIVA.

2.1. DESCRIPCIÓN GENERAL.

2.1.1. La antena.

Las antenas son las partes de los sistemas de telecomunicación

específicamente diseñadas para radiar o recibir ondas electromagnéticas.

También se pueden definir como los dispositivos que adaptan las ondas

guiadas, que se transmiten por conductores o guías, a las ondas que se

propagan en el espacio libre. Los sistemas de comunicaciones utilizan

antenas para realizar enlaces punto a punto, difundir señales de televisión

o radio, o bien transmitir o recibir señales en equipos portátiles.

(http://www.upv.es/antenas/Documentos_PDF/Notas_clase/Tema_1.PDF)

Fig. 1. Antena de Recepción.

2.1.1.1 Estructura de la antena de recepción.

Un tipo de antena de recepción, es la antena Yagi, que consiste en un

auge, una barra larga de metal horizontal y los elementos, que son varillas

cortas verticales en la cima. Un elemento es el conductor, que es el único

conectado a una entrada o salida de cable. Los otros elementos son un

reflector y varios directores.

9

http://www.upv.es/antenas/Documentos_PDF/Notas_clase/Tema_1.PDF


La señal que rebota en estos elementos está ligeramente fuera de fase

con el conductor, lo que refuerza la señal en algunas direcciones y la

debilita o anula en otros. (http://www.ehowenespanol.com/funciona-

antena-yagi-info_247143/)

Fig.2. Estructura de la Antena Yagi.

a) Elemento conductor

b) Reflectores

c) Directores

d) Cable.

2.1.1.2 Clasificación básica de las antenas.

Existen tres tipos básicos de antenas: antenas de hilo, antenas de

apertura y antenas planas. Así mismo, las agrupaciones de estas antenas

(arrays) se suelen considerar en la literatura como otro tipo básico de

antena.

10

a

b

c

d

http://www.ehowenespanol.com/funciona-antena-yagi-info_247143/

http://www.ehowenespanol.com/funciona-antena-yagi-info_247143/


a) Antenas de Hilo.

Son antenas cuyos elementos radiantes son conductores de hilo que

tienen una sección baja respecto a la longitud de onda de trabajo.

Las dimensiones suelen ser como máximo de una longitud de onda.

Se utilizan extensamente en las bandas de MF, HF, VHF y UHF.

Se pueden encontrar agrupaciones de antenas de hilo.

Ejemplos de antenas de hilo son:

El monopolo vertical.

Fig. 3. El monopolo vertical.

La antena espira.

Fig. 4. La antena espira.

11

http://es.wikipedia.org/wiki/Monopolo_vertical

http://es.wikipedia.org/wiki/UHF

http://es.wikipedia.org/wiki/VHF

http://es.wikipedia.org/wiki/HF

http://es.wikipedia.org/wiki/MF


La antena helicoidal.

Fig. 5. La antena helicoidal.

b) Antenas de apertura.

Las antenas de apertura son aquellas que utilizan superficies o aperturas

para direccionar el haz electromagnético de forma que concentran la

emisión y recepción de su sistema radiante en una dirección. La más

conocida y utilizada es la antena parabólica, tanto en enlaces de radio

terrestres como de satélite.

La ganancia de señal de dichas antenas está relacionada con la superficie

de la parábola, a mayor tamaño mayor igualdad del haz tendremos y por

lo tanto mayor directividad.

c) Antenas planas.

Un tipo particular de antena plana son las antenas array, que están

formadas por un conjunto de dos o más antenas idénticas distribuidas y

ordenadas.

12


De tal forma que en su conjunto se comportan como una única antena

con un diagrama de radiación propio.

(http://es.wikipedia.org/wiki/

Antena#Clasificaci.C3.B3n_cl.C3.A1sica_de_las_antenas)

Fig. 6. Antena de Array.

2.1.2. Antena V invertida.

Es una antena con alimentación central empleada para transmitir o recibir

ondas de radiofrecuencia. Estas antenas son las más simples desde el

punto de vista teórico. La antena 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 misma estén lo

más lejos posible del suelo; la proximidad de los extremos a la tierra

induce capacidades que alteran la frecuencia de resonancia.

13

http://es.wikipedia.org/wiki/Antena#Clasificaci.C3.B3n_cl.C3.A1sica_de_las_antenas

http://es.wikipedia.org/wiki/Antena#Clasificaci.C3.B3n_cl.C3.A1sica_de_las_antenas


Fig. 7. Antena en V invertida.

El dipolo en V invertida es sumamente apreciado por los radioaficionados

que transmiten en expediciones, porque con un simple mástil de unos

nueve metros, un poco de cable y de cuerda de nylon, es posible instalar

rápidamente una antena transportable, liviana, y poco voluminosa.

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

2.1.2.1. Fórmulas para el diseño de la antena.

El dipolo estándar de media onda en V invertida puede calcularse con la

siguiente fórmula:

Longitud de cada brazo (m) = 71,5

Frecuencia (Mhz)

http://www.sergiozuniga.cl/02/ex_dipolo/como_hacer_un_dipolo.htm

Para la construcción de esta antena se utiliza:

Cable flexible #12,

Un tubo galvanizado,

Cable coaxial y,

Un balun.

14


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


2.1.3. Antena bigote de gato.

Esta antena es otra configuración a base de dipolos, se construye con

alambre o cable, y se cortan (según las bandas a trabajar), se pelan en

uno de sus extremos y se unen soldando todos y cada uno de los

extremos.

Esta antena tiene la particularidad de poderse alimentar con un solo cable

coaxial en donde el centro de este se suelda a uno de los manojos de

cables como cualquier dipolo y la malla del cable se suelda al otro manojo

de cables, sin embargo, se deja al ingenio de cada persona. Se

recomienda esto último para lograr una mayor rigidez mecánica a la hora

de estirar los brazos del conjunto de dipolos, se puede utilizar un balun.

Fig.8. Antena bigotes de gato.

Se puede instalar en V invertida o como dipolo horizontal dejando una

separación de unos 15 centímetros entre dipolo y dipolo tratando de

conformar un abanico (de ahí su nombre de bigotes de gato), puede

emplearse cable coaxial de 50 o 75 Ohmios.

15


Esta antena puede trabajar en tantas bandas como dipolos sean cortados

y la frecuencia a la que es cortado cada uno de los alambres, su

rendimiento es muy satisfactorio dado que cada dipolo se corta para la

banda y frecuencia preferida.

Se ajusta de la manera tradicional, es decir, alargando o acortando los

brazos de cada dipolo, abriendo o cerrando el ángulo central hasta

llevarlo a resonancia en la frecuencia seleccionada de cada banda.

(http://www.jcmascot.es/RADIOMASCOT/DIPOLO%20BIGOTES%20DE

%20GATO.htm)

2.1.3.1 Balun.

Se denomina balun (del inglés balanced-unbalanced lines transformer) a

un dispositivo que convierte líneas de transmisión no balanceadas en

líneas balanceadas (se transmite la misma información por dos cables o

par de cables, al mismo tiempo y con polaridades opuestas).

Fig. 9. Balun.

16

http://www.jcmascot.es/RADIOMASCOT/DIPOLO%20BIGOTES%20DE%20GATO.htm

http://www.jcmascot.es/RADIOMASCOT/DIPOLO%20BIGOTES%20DE%20GATO.htm


2.2 DESCRIPCIÓN TÉCNICA.

Para el diseño y la construcción de una antena bigotes de gato de

transmisión y recepción para el Centro de Comunicación Satelital de la

Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel”, se

deben seguir los siguientes pasos:

2.2.1 Equipos de transmisión y recepción.

Los equipos utilizados en el Centro de Comunicación Satelital de la

Unidad Educativa Particular Técnico Industrial “Hermano Miguel” de la

Ciudad de Latacunga son:

a) El equipo Kenwood ts 430s el cual proporciona una frecuencia de 3-

36 MHz a través del cable coaxial que se acopla a un conector UHF

macho, para la antena diseñada con un dipolo de 11,07m.

Fig. 10. Kenwood ts 430s.

17


b) El equipo ICOM IC 229h el cual proporciona una frecuencia de 144 a

174 MHz para la antena diseñada con un dipolo de 10m.

Fig.11. ICOM IC 229H.

2.2.2 Ubicación de la antena.

El espacio adecuado para la ubicación de la antena es en la parte

superior del graderío de la cancha de CEDOL que colinda con la zona del

ambulatorio cuya estructura cuenta con las siguientes dimensiones:

Fig.12. Ubicación de la antena.

18


a) La dimensión total del ancho de la malla es de 12,28m.

b) El tubo galvanizado con una altura de 14,07m del cual solo se utiliza la

parte superior del tubo con una longitud de 9,27m.

2.2.3 Cálculos para el diseño de la antena.

El equipo proporciona una frecuencia de 3 a 30 MHz.

a) Para calcular el dipolo se aplica la siguiente fórmula:


Frecuencia (Mhz)


7,10(Mhz)


Fig.13. Cálculo de la longitud del dipolo.

19

10,07 m


b) Calcular la altura del tubo (y) con la siguiente fórmula

y = √ (Z )2−(x)2

y = √ (11,07 )2−(6,14 )2

y= 9, 21

Fig. 14. Diagrama de la medida del tubo

2.2.4. Pasos para construir la antena.

a) Para colocar la antena se procede a cortar el cable flexible #12, dos

cables de 11,07m, dos de 10m, para esto se utiliza la pinza eléctrica,

ya que este luego se irá adecuando a la antena.

b) Se procede a pelar las puntas de todos los cables antes ya cortados

aproximadamente 20cm de un solo lado de cada uno.

c) Se toma la punta del cable coaxial la pelamos 30cm al igual que el

positivo pero procuramos no romper la malla.

20

Base de la antena 6,14m

Y

Dipolo (z)


d) Después se realiza un empalme con las dos puntas de los cables

(11,07m y 10m) junto con la malla del cable coaxial.

e) Posteriormente se realiza otro empalme con las dos puntas de los

cables (11,07m y 10m) junto con el conductor central del cable

coaxial.

f) Al momento que está realizado procedemos a unirlos con los extremos

del balun, como muestra la figura.

Fig. 15. Unión de los dipolos con el balun.

Después de armar la antena se procede a ubicarla de la siguiente

manera:

a) Soldar el tubo galvanizado a la malla en el cual ya se colocó los

dipolos.

21


b) Unir la parte inferior de cada uno de los dipolos al aislante (tubo PVC),

el mismo que es sujeto en las argollas de la malla con cable.

c) La abertura total del dipolo de la primera antena es de 120 grados y la

segunda antena tiene una abertura de 60 grados.

d) Para cortar los metros de cable coaxial necesitamos saber la

frecuencia de los equipos que en este caso son : el Kenwood ts 430 con

la frecuencia de 3- 36 MHz, el equipo ICOM IC 229h que su frecuencia va

de 144 a 174MHz.

e) El cable coaxial se introduce en el tubo PVC ya que no debe tener

contacto con la malla, porque podría crear interferencia.

f) Se conecta la antena con el equipo radioaficionado por medio de un

cable coaxial el cual tiene 40m de longitud.

22


2.2.5. Pruebas de funcionamiento

a) Modo VFO.- Este modo es utilizado para las operaciones normales en

todas las bandas.

b) Canal de llamada.- Este modo permite programar las frecuencias más

utilizadas dentro de un canal de llamada.

c) Modo memoria.- Este modo es usado para operar el transceptor

usando canales de memoria integrados. Se puede usar 20 canales de

memoria diferentes, también está disponible la exploración automática

de canales.

d) Modo de ajuste.- Este modo es usado para programar y modificar los

datos del programa.

2.2.6. Estructura física de la antena.

Fig. 16. Estructura física de la antena.

23


2.3. GLOSARIO

Monopolo: Es una partícula posible que consiste en un imán con un solo

extremo magnético.

Auge: cima, cúspide.

Resonancia: Periodo o momento de mayor elevación o intensidad de un

proceso o estado de cosas.

Electromagnéticas: es la cantidad de energía almacenada en una región

del espacio.

VHF: es la banda del espectro electromagnético que ocupa el rango de

frecuencias de 30 MHz a 300 MHz.

UHF: es una banda del espectro electromagnético que ocupa el rango de

frecuencias de 300 MHz a 3 GHz.

Dipolo: Un dipolo eléctrico es un sistema de dos cargas de signo opuesto

e igual magnitud cercanas entre sí.

24

http://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_electromagn%C3%A9tico


Espectro electromagnético: es la distribución energética del conjunto de

las ondas electromagnéticas.

Radioaficionado: personas debidamente autorizadas que se interesan

en la radiotécnica, con carácter exclusivamente personal y sin fines de

lucro.

Frecuencia: el número de repeticiones por unidad de tiempo.

Reflector: Aparato que concentra y orienta la señal en una dirección

determinada.

25

http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_electromagn%C3%A9tica


3. RECURSOS

40,14 metros de cable flexible #12 (color amarillo).

Metros de cable flexible.

40 metros de cable coaxial.

1 balún.

Tubos PVC de 19 cm.

Tubos PVC de 3 metros.

1 codo para tubos PVC.

1 tubo galvanizado 14.07 metros.

1 navaja para electricista.

1 alicate.

1 playo.

1 multímetro.

1 conector.

Argollas.

Conector UHf macho.

Aislante eléctrico.

Pinza eléctrica.

Equipo Kenwood ts 430.

El equipo ICOM IC 229h.

Cinta de Medición.

26


4. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

27


5. CONCLUSIONES

Para la construcción de una antena se debe tomar en cuenta la

frecuencia que proporciona el equipo a utilizar, el lugar donde va

ubicada y las dimensiones que la misma tendrá.

Se considera los diferentes parámetros y especificaciones de la

antena como son: los grados y las fórmulas de cálculo.

Este proyecto se ha creado con el fin de incentivar en los

estudiantes el interés en la comunicación por medio de antenas de

radioaficionados.

Esta antena proporciona resultados sorprendentes dada su

sencillez, muy discreta, de poco peso, gran adaptabilidad sobre el

terreno y económica.

28


6. RECOMENDACIONES

Para una mejor recepción de la señal de radiodifusión se

recomienda que el equipo debe estar en la parte inferior de la

construcción de la antena.

El cable coaxial tiene que estar aislado de cualquier material

conductor que pueda causar ruido en la transmisión y recepción de

las señales electromagnéticas.

Al momento de construir los dipolos de la antena no se debe utilizar

cable flexible negro porque este atrae el calor y puede producir

interferencia en la transmisión y recepción.

Las puntas del dipolo deben estar lejos del suelo o de cualquier

objeto, que no sea aislante ya que en las puntas de la antena

tienen alta tensión por ende se perdería potencia.

Utilizar cable de calibre 12 que tiene alrededor de 0.3 centímetros

de grosor, no es difícil de manejar y es el mejor conductor para

antenas.

En la colocación del tubo PVC se opta por tener la mayor

inclinación, para no dejar reposar el agua cuando esta ingrese al

tubo.

29


7. LINKOGRAFIA


http://www.radioaficionados.sabanalarga.org/antenas.html

http://www.fediea.org/digiclub/dipolos.html

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

http://www.wimo.com/wireantennas_s.html

http://www.ehowenespanol.com/funciona-antena-yagi-info_247143

http://www.jcmascot.es/RADIOMASCOT/DIPOLO%20BIGOTES

%20DE%20GATO.htm

30

http://www.wimo.com/wireantennas_s.html

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

http://www.fediea.org/digiclub/dipolos.html

http://www.radioaficionados.sabanalarga.org/antenas.html



8. ANEXOS.

a) Equipo completo de radio aficionado.

Un equipo completo de radio aficionado consta de transceptores, fuentes

de voltaje, antena Yagi, medidores de potencia, entre otros. Estos

equipos son los que detallamos a continuación.

b) Conexión del balun con el cable coaxial y el dipolo.

31


c) Colocación del tubo galvanizado a lado de la malla.

d) Colocación del tubo PVC para el cable coaxial.

32


e) Equipo Kenwood ts 430s.

33

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