Gompletara este ejercicio calculando la directividad y superticie equivalente de una anlena guia de ondas abierta en un extreme
PROCEDIMIENTO
Montaje del equipamiento
D 1. Los elementos principals del Sistema didactico y de medicidn en antenas. es decir, la Interfaz para la adquisicion de datos / Fuente de alimentation, el
Generador RF, el Orientador de antena y la computadora, se deben
montar correctamente antes de cornenzar este ejercicio. Si aun no lo hizo, consulte la Seccion 4 del Manual del usuario del Sistema didactico y de
medicidn en antenas para realizar el montaje.
□ 2. Fije el mastil para antena en el soporte de transmision mediante el anillo de bloqueo. Acople una antena de bocina de abertura grande en el adaptador de guia de ondas a cable coaxial. El acoplamiento se debe hacerde manera que no exista disccntinuidad entre las piezas.
La figura 1-21 ilustra el acoplamiento de esos dos componenies con la ayuca de los dispositivos de cierre rapido. Primero alinee los agujeros de ambos componentes. Luego, introduzca la espiga metalica de uno de los dispositivos de cierre rapido en un orificio y la espiga del otro dispositivo en el agujero del angulo opuesto. Por ultimo, empuje las piezas de plastico cont-a las aletas de ambos componentes para que estos queden iirmemente acoplados.
Diagrama de radiacion de una guia de
ondas abierta en 10 GHz
lb)
M
D 3. Para i n
stalar la antena de bocina en el mastil, primero introduzca la guia de ondas en el portaguia de plastico y ejerza una leve presion para que quede en su lugar. Luego. empleando la clavija metalica del soporte,
Diagrama de radiacion de una gufa de
ondas abierta en 10 GHz
cotoque la anlena en el mastil. Para la primera adquisicion. oriente la bocina de manera que quede polarizaca horizontalrnente, tal como lo ilusira lafigura 1-22.
' Figura 1-22. Montaje de la anlena transmisora. C
o n Posiclon para una
roiacion sn el piano E
e c t e e l c a b l e t i p o S M A
mas largo en la SALIDA de la seccion OSCILADOR 10 GHz del
GeneradorRF, luego conecte la anlena.
D 4. Fije el otro mastil mediante el anillo de bloqueo en el soporte deslizante del
Orientador de antena.
Conecte la gufa de ondas abierta en un extremo con el adaplador de guia de ondas a cable coaxial. En esta primera experiencia se creara una discontinuidad en la union de las guias de ondas. Para lograrlo, conecte las dos piezas de manera que las secciones mas grandes de sus aberturas queden perpendiculares entre sf. Alinee los agujeros de los componentes que se deben acoplar juntos. Haga caso omiso del inadecuado ajuste entre las dos aletas y acoplelas con los dispositivos de cierre rapido.
Diagrama de radiacion de una gufa de
ondas abierta en 10 GHz
Instate la antena en el mastil con el lado rricis largo de la abertura orientado verticalmenle. Utilizando el soporte deslizante, asegurese de que la guia de ondas abierta en un extremo este alineada con el centra de rotacion del Ohentador de antena. Consulte la figura 1 -23 para verificar el montaje.
Figura 1-23. Montaje de la antena receptora.
Utilice el cable tipo SMA mediano para conectar la antena receptora en la entrada RF. ubicada en la parte superior del Ctientador de antena.
D 5. Consulte la figura 1-24 para separar las antenas una distancia r = 1 m. Luego ajustelas de manera que queden a la misma altura y enfrentadas.
D 6. Realice los ajustes siguientes:
En el Generador RF
MODO DEL OSGILADOR 10 GHz ...1 kHz POTENCIA RF DEL OSCILADOR 10 GHz...NO EMITE POTENCIA RF DEL OSCILADOR 1 GHz...NO EMITE
Encienda la computadora e inicie e! software LVDAM-ANT.
Diagrama de radiation de una guia de ondas
abierta en 10 GHz
Encienda el Generador RFy la Fuente de alimentacidn.
*p
-ft n
K$
£?flFigura 1-24. Distancia r entre las antenas.
Adquisicion de un diagrama de radiacion
D 7. Coloque el interruptor POTENCIA RF, de la seccion OSCILADOR 10 GHz del Generador RF, en la posicion EMITE.
jATENCION!
Para su seguridad, nunca mire direclatnenle hacia el interior de la antena de bocina mientras el interruptor POTENCIA RF este en la posicion EMITE. Ajuste el nivel de Atenuacion en 0 dB.
D 8. Inice la primera adquisicion.
Despues de completar la adquisicion. coloque el interruptor POTENCIA RF del Generador RF
en la posicion NO EMITE.
Alrracene el diagrama de radiacion como piano E en la caja de datos intenal. Utiltce el cuadro Resumen de intormaciones para identilicar
conectamente el diagrama.
Oriente el diagrama de manera que la PMS (posicion maxima de la serial) este en 0°.
D 9. Retire la antena receptora del mastil y corrija el acoplamiento entre la guia de ondas abierta en un extreme y el adaptador, a (in de lograr la continui-dad en la union de ambos cornponentes, tal como lo ilustra la figura 1-21.
Diagrama de radiacion de una guia de
ondas abierta en 10 GHz
Fije el nuevo monlaje de la antena en el mastil con la abertura orieniada verticalmenle. Cerciorese de que las antenas aun se encuentren separadas 1 m. Optimice el nivel de atenuacion, luego realice una adquisicion segun el piano E. Almacene este nuevo diagrama en la caja de datos anlena2 y ajuste su PMS en 0°.
□ 10. Compare los pianos E de la antenal y antena2. ^Esperaba este resulta-do? Teniendo en cuenta la diferencia de los niveles de atenuacion, de la atenuaci6n de la serial debida a la discontinuidad en la union de las gufas de ondas.
□ 11. Ahora. separe las antenas entre si una distancia r = 1,5 m. orientelas segun el piano E y cerciorese de que queden enfrentadas. Utilice el control Atenjacion a fin de optimizar la recepcion de la serial. Inicie una adquisicion y almacenela en la caja de datos antena3.
D 12. Empleando la segunda clavija metalica del portagui'a de plastico. rote 90° ambas anteras. es decir. la bocina de abertura grande y la guia de ondas abierta en un extreme Ahora ambas antenas estan orientadas segun el piano H. Realice una nueva adquisicion y almacene el diagrama corres- pondiente en la caja de datos antena3.
Ahora se tienen los diagramas de radiacion en los pianos £ y H de la antena. Ajuste el PMS en Oc. Guarde los diagramas almacenados en la
caja de datos antena3, luego imprimalos juntos.
Seleccione los botones H-E y 3D a fin de observar las representaciones en el espacio de esos diagramas. Imprima la representacion 3D.
Poiarizacion
Nota: Una piaca conductora colocada en un campo electrico,
paralefo a su polarization, actua ccmo un cortocircuito y liende a anvlar dicho campo.
D 13. Rote la guia de ondas abierta a fin de que ambas antenas queden enfrentadas. Las antenas aun estan orientadas segun el piano H. Encienda la POTENCIA RF de la section 10 GHz. Seleccione una atenuacion de 15 dB, luego registre el nivel de la serial.
Para asegurarse de que las antenas receptora y transmisora esten correctamenle enfrentadas, siga las siguientes etapas:
- Seleccione el comando Pantalla completa con datos de entrada del menu Ver. Un visualizador en gran escala aparece. permitiendo ver
Diagrama de radiacion de una guia de ondas
abierta en 10 GHz
correctamente el visualizador Nivel de la senal cuando usted se desplaza lejos de la pantalla.
-
Desenrosque el tornillo de fijacion ubicado en la parte inferior del mastil receptor, luego rote lentamente la antena.-
Observe la variacidn del nivel de la serial; fije el mastil cuando la antena este orientada para la amplitud maxima.Nota: Usted realizara este tipo de ajuste cada vez que tenga que
establecet con precision la amplitud maxima de la senal recibida por una antena.
Anote el nivel de la serial recibida.
s.=
.dB□ 14. Sostenga el piano de tierra ortogonal {incluido en e! sistema) a unos 20 cm (rente a la antena transmisora, paralelo a la direccion de propagacion de la serial, orientado verticalmente y centrado con respecto a la antena, tal
como lo ilustra la figura 1-2
•I
20cfnO
Figura 1-25. Posicl6n del piano de tierra. Ancte el nivel de la serial recibida. dB
S2 =
Nota: Sostenga laplaca conductora cerca (20 cm) de la antena
receptora y observe la semejanza de los resuttados.
□ 15. Manteniendo la misma distancia a partir de la antena, gire horizontalmente la piaca conductora y dejela centrada con respecto a la bocina. Anote el nivel de la senal recibida.
S3 = dB
1-35
Diagrama de radiation de una guia de
ondas abierta en 10 GHz
Seleccione el comando 2D del menu Ver para volver a la panlalla principal.
O 16. Obsetvando estos tres resultados. c'a polarizacion de la senal es horizontal o
vertical cuando se hace una adquisicion en un piano H con este tipo de antena? Explique.
AHPM, directividad y superficie equivalente
D 17. Utilice loscursores para calcular la anchura del haz de potencia mitad en los pianos E y H de la antena guia de ondas abierta en un extremo.
AHPME =________° AHPMM =________°
□ 18. Utilice las ecuaciones siguientes para calcular la directividad de esta antena.
360 2
D= 4ir n
O AHPME■AHPMH
D =
Para una rnejor aproximaci6n de la directividad (considerandola baja debido a los Idbulos laterales), utilice la formula siguiente;
2(360)?
n2 26.000
AHPME ■ AHPMH AHPMr • AHPMH D =
1-36 □ 19. Sabiendo que una guia de ondas abierta en un extremo tiene un rendi-miento (n) cercano a 1 y que la (recuencia de transmision es 10,5 GHz, calcule la superficie equivalente A de la antena empleando la formula;
G - 4n A
por lo tanto:
Diagrama de radiacion de una guia de ondas
abierta en 10 GHz
D 20. Compare A6 con la abertura fisica Ap de la antena. Para expresar como se
usa eticazmente la abertura fisica A^. podemos emplear el rendimienio de la aoertura nap: A, = nM As.
Calcule la abertura fisica de la guia de ondas rectangular abierta en un extremo utilizando la siguiente ecuacion:
A, = AxB
donde A y B son el ancho y alto, respectivamente, de la guia de ondas abierta en un extremo (medidas interiores), en metros.
A, =_______m*
luego, calcule el rendimiento de la abertura n,,p-Ae
"-= i —
El rendimiento de la abertura de una antena siempre se encuentra entre 0 y 1. En este caso, deberia estar cerca de 1. Probablemente el resultado obtenido exceda ese valor. Para explicar este error, recurra a la ecuacion siguiente.
Du 26.000
AHPME• AHPMH
La aproximacion dada por esta fbrmula se debe usar con las antenas de haz estrecho que, como puede verse en los diagramas de radiacion trazados, no es el caso de la guia de ondas rectangular abierta en un extremo. La ganancia de este tipo de antenas se puede evaluar mejor en forma experimental.
□ 21. Si piensa utilizarlo mas adelante, asegurese de guardar el diagrama de radiacion y luego saiga del software LVDAM-ANT. Cotoque todos los inte- ruptores de alimentacion en la posicion O (apagado). pare la computadora, desmonte el equipamiento y guarde nuevamente todos los corrponentes en sus compartimientos de almacenaje.
CONCLUSIONES
En este ejetcicio, usted aprendio a reconocer los pianos E y H de una guia de ondas y observo la importancia de la continuidad en tales componentes a fin de asegurar una eficiente propagacion de la sehal. Empleando la opcion 3D. visualizo la representacion en e! espacio de un diagrama de radiacion correspondiente a una antena guia de ondas abierta en un extremo. Observo la polarizacion de las antenas de bocina y guia de ondas. Asimismo. utilizd la anchura del haz de potencia mitad de la antena para calcular su directividad y superficie equivalente.
Diagrama de radiation de una guia de
ondas abierta en 10 GHz
Sin embargo, vio que este tipo de aproximacion no es apropiada para una antena de abertura grande, como la gufa de ondas rectangular abierta en un extremo.
PREGUNTAS DE REVISION
1. Describa la antena aula de ondas abierta y su diagrama de radiacion.
2. En la etapa 12, ,< observe una diferencia entre el nivel maximo de la serial en los pianos E y H almacenados en la tercera caja de datos? ^.Esperaba este resultado? Explique.
3. Escriba la definicion de directividad de una antena.
4. Para una anlena sin perdidas, la ganancia y la directividad <,son iguales?
5. iSe puede decir que la antena gufa de ondas tiene una buena relacion anterior/posterior? Explique.