INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA ZACATENCO

INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA.

TEORÍA DE RADIADORES ELECTROMAGNÉTICOS

PROFESORA: M. EN C. GUTIERREZ MORENO PILAR GUADALUPE.

ALUMNOS:

CASTILLO PÉREZ SERGIO

HERNÁNDEZ HERNÁNDEZ ISABEL

MERA CORNEJO MA. GUADALUPE

GRUPO:

5CM11

ANTENA DE MARIPOSA

INTRODUCCIÓN TEÓRICA

La definición formal de una antena es un dispositivo que sirve para transmitir y recibir ondas de radio. Convierte la onda guiada por la línea de transmisión (el cable o guía de onda) en ondas electromagnéticas que se pueden transmitir por el espacio libre.

En realidad una antena es un trozo de material conductor al cual se le aplica una señal y esta es radiada por el espacio libre.

Las antenas deben de dotar a la onda radiada con un aspecto de dirección. Es decir, deben acentuar un solo aspecto de dirección y anular o mermar los demás. Esto es necesario ya que solo nos interesa radiar hacia una dirección determinada.

Generalidades

Convierte los datos en ondas EM (Electro Magneticas)

Posiblemente: El dispositivo mas importante en la redTipos: Omnidireccionales y Direccionales

Ganancias y perdidas

Se utiliza la unidad dB, definida como 10log(G)0dB = No ganancia ni perdida+3dB Doble de ganancia+10dB = Diez veces mas ganancia

Las antenas tipo mariposa son esencialmente un tipo de dipolo cruzado. La disposición típica consta de cuatro elementos de compensación en ángulo recto que se montan verticalmente alrededor de un mástil común. Los elementos "alas" en los lados opuestos están conectados eléctricamente entre sí a través del polo y trabajan como un par. Para generar un patrón omnidireccional, los dos pares de elementos se alimentan de modo que el primero es de 90° fuera de fase con la segunda. Esto crea principalmente polarización horizontal en el plano horizontal, con una componente vertical de aumenta, a medida que aumenta ángulo de elevación. Cada grupo de cuatro elementos en un solo nivel se refiere típicamente como una bahía.En las aplicaciones de difusión, bahías múltiples se apilan verticalmente con una separación de aproximadamente una longitud de onda para generar una matriz. Esto genera un patrón de radiación con mayor directividad vertical adecuada para la radiodifusión terrestre.

La característica más notable de una antena tipo mariposa es su gran ancho de banda de aproximadamente 35% a una VSWR de 1,1:1. Esto hace que el diseño de la antena sea adecuada para las emisoras que deseen utilizar una sola antena a las señales de tránsito de televisión al mismo tiempo.

Características y especificaciones de la antena tipo mariposa

La antena mariposa ilustrada en la figura 1 es el equipo con polarización horizontal VHF antena de TV. Se compone de varias bahías de configuraciones tipo torniquetes de banda ancha de dipolos planos. Los dipolos están formados por una rejilla de varillas y tienen una longitud y una anchura de media longitud de onda. Cada medio de un dipolo está soportado por una varilla distanciadora que está en cortocircuito con el mástil de soporte en la parte superior e inferior del dipolo. Enfrente de un divisor de potencia con de igual longitud de líneas de transmisión coaxiales de alimentación de la mitad de una línea coaxial conectado a tierrapara el mástil y el conductor central conectado al centro del espaciador y la otra mitad deuna línea coaxial que se extiende a lo largo de y conectado con el espaciador con el conductor central conectado al mástil en el centro del espaciador. Los dipolos son alimentados en cuadratura 90 ° activo que puede obtenerse por longitudes de línea diferentes para los dipolos de cuadratura o por un híbrido en cuadratura. En este último caso, los transmisores visuales y auditivos pueden diplexear en el sistema de la antena a través de el híbrido. El aislamiento entre los transmisores es aproximadamente la misma que la pérdida de retorno desdelos dipolos, que es mayor que 26 dB. Cada mitad del dipolo tiene una impedancia de 75 ohmios, y anchos de banda de 20% con una pérdida de retorno mayor que se ha alcanzado de 26 dB. Los dipolos tienen valores nulos en las direcciones de nadir y el cenit, debido a su anchura o la altura cuando se ve desde el plano horizontal. Así, los compartimientos están separados por una longitud de onda para lograr la máxima ganancia. De dos a seisvbahías se utilizan normalmente para los canales 2 a 6 y hasta 18 bahías para los canales 7 a 13.

Antenas de polarización horizontal

A pesar de que la FCC ahora permite la transmisión CP, muchas estaciones siguen emitiendoPolarización horizontal (HP). La mayoría de las estaciones estaban en el aire antes de 1977, cuando la instalación de las antenas de HP era todo lo PERMITIDO. Además, la polarización circular, al tiempo que mejoraba cobertura en muchas zonas, no es una panacea para todos los problemas relacionados con la propagación de difusión. Por lo tanto, muchas estaciones encuentran deseable seguir operando en HP. Como en el caso de antenas de CP, ambos tipos de montaje superior y lateral de montaje se utilizan.

Antenas tipo mariposa

Los radiadores están atornillados al mástil a aproximadamente ƛ/3 del punto de alimentación, proporcionando así soporte estructural y un medio de protección contra rayos. Esta disposición proporciona un SWR de menos de 1,1:1 a través de un ancho de banda de 35%, por lo que es conveniente para el servicio de televisión hasta un mínimo de 47 MHz. Hay muy poca radiación a lo largo del mástil. Sólo una bahía se requiere para obtener una ganancia equivalente a una sola ƛ/2 del dipolo.Para aumentar la directividad, varias bahías se apilan con una separación de aproximadamente entre ƛ centros. La ganancia de potencia es aproximadamente proporcional al número de bahías.

La antena tiene una resistencia de entrada de alrededor de 72 Ω con baja reactancia bastante amplia sobre un ancho de banda. El ancho de banda es suficiente para canales diplexing 4 y 5 o cualquiera de los dos canales 7 a 13. La impedancia de punto de alimentación es fácilmente adaptado a 7/8-in (22,2 mm) de líneas coaxiales sin redes de adaptación.

Para proporcionar un patrón de azimut omnidireccional, pares ortogonales de los radiadores están alimentados en fase cuadratura. El patrón es generalmente circular y no se desvía de onmidireccional por más de +-1.5dB.La antena puede ser diseñada para proporcionar diferentes patrones de azimut de la normal onmidireccional. Esto se logra mediante la variación de la relación de la división de potencia y/o fase a los pares ortogonales o radiadores.Por lo general, dos líneas de transmisión se utilizan hasta la torre, aunque un avance de línea única puede ser utilizadoSi la división de potencia entre las dos mitades de la antena y 90 ° escalonamiento se coloca en la parte superior. Si hay una sola línea de alimentación, se utiliza un diplexor. A menudo es factible para alimentar las bahías superior e inferior de forma independiente. Esto es particularmente conveniente cuando seis, ocho o doce bahías son utilizadas

Fig. 1 Elementos de la antena tipo mariposa

Frecuencia manejada

El modo de transmisión empleado en la Televisión, se determina por la combinación de transmisor y receptor en un satélite. Los satélites geoestacionarios, usados para entregar señales de televisión, tienen algunos "transponders", los cuales reciben una señal emitida enuna frecuencia determinada desde una estación terrestre, o telepuerto, y la retransmiten hacia la tierra, a una estación de recepción (parabólica y decodificador) en otra frecuencia determinada

OJETIVO

OBJETIVO:

Que el alumno sea capaz de construir una antena mariposa de banda alta par televisión, en este caso para los canales del 7 al 13

MATERIALTubo de aluminio de 3/8Tornillos con tuercasTubo metálico cuadrado de y¡"Aislador Acoplador para antenaCable coaxialFlexometroTaladroArco de segueta

DESARROLLO

Para realizar el diseño de la antena se propone una frecuencia

cf= 3 x108

209MHz=1.4354m

Entonces

.23 λ=.023(1.4354m)=32.9m

.085 λ=.085(1.4354m)=12.2m

.65 λ=.65(1.4354m)=.933m

.025 λ=.025(1.4354)=.035m

Una vez hechas las medidas se realiza el armado de la antena, con el material antes mencionado.

- Simulación de antena tipo mariposa –

Frecuencia de video…...Frecuencia de imágen

2-------55250 kHz.---------59750 kHz.3-------61250-----------------65750 4-------67250-----------------71750 5-------77250-----------------81750 6-------83250-----------------87750 7-----175250----------------179750 8-----181250----------------185750 9-----187250----------------191750 10---193250----------------197750 11---199250----------------203750 12---205250----------------209750 13---211250----------------215750

Banda UHF

14---471250 kHz.--------475750 kHz.15---477250----------------481750 16---483250----------------487750 17---489250----------------493750 18---495250----------------499750 19---501250----------------505750 20---507250----------------511750 21---513250----------------517750 22---519250----------------523750 23---525250----------------529750 24---531250----------------535750 25---537250----------------541750 26---543250----------------547750 27---549250----------------553750 28---555250----------------559750 29---561250----------------565750 30---567250----------------571750 31---573250----------------577750 32---579250----------------583750 33---585250----------------589750 34---591250----------------595750 35---597250----------------601750 36---603250----------------607750 37---609250----------------613750 38---615250----------------619750 39---621250----------------625750 40---627250----------------631750 41---633250----------------637750 42---639250----------------643750 43---645250----------------649750 44---651250----------------655750 45---657250----------------661750

46---663250----------------667750 47---669250----------------673750 48---675250----------------679750 49---681250----------------685750 50---687250----------------691750 51---693250----------------697750 52---699250----------------703750 53---705250----------------709750 54---711250----------------715750 55---717250----------------721750 56---723250----------------727750 57---729250----------------733750 58---735250----------------739750 59---741250----------------745750 60---747250----------------751750 61---753250----------------757750 62---759250----------------763750 63---765250----------------769750 64---771250----------------775750 65---777250----------------781750 66---783250----------------787750 67---789250----------------793750 68---795250----------------799750 69---801250----------------805750 70---807250----------------811750 71---813250----------------817750 72---819250----------------823750 73---825250----------------829750 74---831250----------------835750 75---837250----------------841750 76---843250----------------847750

COSTOS

8 m. De tubo de aluminio de 3/8”------------------------------------------------------- $100.002 pares de aisladores ---------------------------------------------------------------------- $20.00Acoplador------------------------------------------------------------------------------------$25.00Tornillos con tuercas------------------------------------------------------------------------$30.00TOTAL-----------------------------------------------------------------------------------------$ 175.00

La antena tipo mariposa actualmente no es una antena comercial, se investigaron los precios y oscila entre los $230 y $250 pesos.

Conclusiones

Con esta antena nos dimos cuenta de que existen diversos patrones de radiación que una antena puede generar. Además de que vimos la importancia que tiene la frecuencia y, por consecuente, la longitud de onda que la antena puede captar. Lo que hicimos a grandes rasgos fue adaptar un modelo matemático a un modelo físico, en este caso nuestra antena mariposa.

Determinar correctamente el ancho de banda de trabajo de una antena es muy necesario en el momento de utilizarla para cualquier tipo de aplicación, debido a que es necesario conocer las limitaciones del elemento usado.

El cálculo y posteriormente la obtención del patrón de radiación de una antena es muy importante para poder realizar montajes o redes con la misma, ya que el patrón de radiación indica, la dirección o direcciones en las cuales, la antena debe ser orientada para poder obtener la máxima señal posible de ella.