Unidad 2: Trabajo Práctico ANTENA YAGI
Cálculo, construcción y medición de una Antena YAGI-UDA
1. Objetivos
Verificación del cálculo de la antena, investigación, construcción, y medición de sus parámetros característicos. Incluye preparación de material de texto, imágenes y vídeo.
2. Experiencia práctica
El grupo deberá efectuar la construcción y realizar las mediciones de radio en las frecuencias de trabajo de la antena utilizada. Al efecto utilizarán el generador de RF, transceptores de UHF Marca KOMBI Modelo Monokom, el Wattimetro BIRD, Carga Fantasma BIRD y/o el medidor de campo de TV. Todos son instrumentos existentes en el laboratorio de la escuela. Los alumnos deberán investigar e informarse sobre la explicación general de funcionamiento, prestaciones y limitaciones de este tipo de antena.
Los alumnos podrán construir las varillas con tubo de gas de diámetro interior ¼” (6,35 mm), que en diámetro exterior llega a poco menos de 10 mm. Utilizarán cable coaxial RG-58 y conectores seleccionados para adaptarse a los instrumentos de medición (tipo “N”, UHF o BNC, macho o hembra). Existen en laboratorio cables con ese tipo de conectores, de manera que los alumnos sólo deberían proveerse de un cable RG58 con conectores tipo UHF macho en cada extremo.
Construirán una antena con 1 dipolo, 1 reflector y dos directores. También adaptador de conexión Bal-Un con relación 1:1 del tipo “gama”. El diámetro del tubo de aluminio del adaptador debe tener diámetro exterior del orden de 6 mm, resultando aplicable caño de gas de 5/32” (medida interior).
Cada grupo ajustará la adaptación de impedancia de su conjunto antena-Bal-Un, ajustando las dimensiones si resulta necesario para alcanzar resultados aceptables.
Con las medidas definitivas de la antena construida se simulará su funcionamiento con el programa MMANA_GAL. Una vez ajustadas las antenas, dejando fija una como patrón conectado a un transceptor de RF se medirá el diagrama polar girando 360° la antena construida, conectada ésta al medidor de RFportátil. Esta medición de hará en las siguientes etapas: a) Dipolo sólo; b) Dip. + reflector; c) Dip. + 1 director; d) Dip. + dir. + ref. y e) Completa.
Se medirán y registrarán para cada etapa como mínimo valores cada 30°. Luego se procesarán para obtener: a) diagrama polar; b) ganancia relativa principal; c) ganancia relativa mínima; d) ancho del haz; e) relación Frente/Espalda. Para la antena completa además se medirá la atenuación por polarización cruzada. Resultados de cada paso en tabla de valores medidos, con observaciones y/o aclaraciones.
3. Plan de trabajo
a) Estudio preliminar detallado del trabajo a efectuar; b) Listado de materiales, herramientas, e instrumentos necesarios; c) Preparación y construcción de las diferentes partes; d) Ensamblado y mediciones; e) Documentación de todo el trabajo realizado conforme al modelo de presentación, incluyendo fotografías y videos. Exposición.
4. Presentación del informe
4.1 Carátula presentación. Conteniendo de arriba hacia abajo: nombre de la Escuela; de la asignatura; título y n° del T° P°; integrantes del grupo; nombre del profesor; fecha de realización; y subtítulo “Calificación:” con no menos de 5 cm hasta el borde inferior.
4.2 Contenido. Desarrollando como mínimo los siguientes títulos: 1) OBJETO DEL T.P; 2) HIPÓTESIS INICIALES Y CONDICIONES DE PARTIDA; 3) FUENTES DE INFORMACIÓN, MÉTODOS Y HERRAMIENTAS UTILIZADOS; 4) INFORME DEL TRABAJO DE CONSTRUCCIÓN (DESCRIPCIÓN CON FOTOS); 5) INFORME DE MEDICIONES; 6) OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES.
4.3 Calidad del contenido: los conceptos e ideas deben estar expresados en forma precisa y exacta, sin ambigüedades, conteniendo referencias para con los diagramas e imágenes pertinentes. Las descripciones y listados debe ser completos, con la información necesaria, sin sobreabundar
4.4 Formatos: El informe principal debe ser confeccionado en hoja tamaño A4 y presentado en carpeta o carpetín. - Se utilizarán separadores carátulas entre las partes o capítulos - La letra a utilizar será tipo Arial o Calibri tamaño 11 para el texto principal, 12 para los títulos y 9 para las notas aclaratorias de píe de página (si las hubiera) - El color será en general negro pudiendo ser de color en caso de palabras o secciones especiales que se quieran destacar - Las imágenes insertadas y/o fotografías deben ser identificadas por un título y descripción pertinentes - Los folletos, fotografías, CD, o cualquier otro material anexo deberá estar contenido de manera imperdible en el apunte, adherido o adjunto en sobres u otro medio fiable - De haber planos, mapas, folletos y todo otro material desplegable que
forme parte del trabajo serán de tamaño A4 o se plegarán en ese tamaño. - De haber material de audio y/o vídeo se entregarán en formato CD Video o DVD, con identificaciones correspondientes en el estuche o sobre contenedor. - De todo el trabajo editado en computadora se entregará una copia en papel y en formato digital.
4.5 Cantidades: Se entregará un original completo del informe, en formato impreso y digital, que quedará para archivo en la biblioteca de la asignatura.
5. Exposición del trabajo
En caso que se solicite la misma, estará a cargo de todos los integrantes del grupo, los que deberán conocer la totalidad del mismo de modo de poder desarrollar cualquier tramo y contestar cualquier pregunta de la clase y/o del profesor. - La exposición estará dirigida al resto de los alumnos del curso, y se dictará previamente preparada y ensayada para lograr la mayor fluidez y claridad. Deberá ajustarse, en lo posible, a no más de 15 minutos, con una participación uniformemente distribuida de cada alumno del grupo. - Al término de la disertación se dará lugar a un debate con preguntas y aclaraciones de 10 minutos, reservando los últimos 5 minutos para fijar las conclusiones y conceptos finales.
6. Calificación
La misma contemplará los conceptos siguientes listados por orden de importancia: - Cumplimiento de la experiencia práctica en forma completa con calidad suficiente - Documentación del trabajo: contenido, calidad y variedad del material presentado - Exposición del trabajo: solidez de conceptos, tanto de conjunto como individual - Cumplimiento de plazos comprometidos.
7. Bibliografía complementaria
:
El Manual del Radio Aficionado Autor: ARRL (Biblioteca del colegio)
Sistemas de Comunicaciones electrónicas Autor: Wayne Tomasi (Biblioteca del colegio)
8. Fechas de presentación
Las fechas previstas para las entregas son las siguientes:
03 / 07 / 17 - antena armada al menos con varillas ya fijadas al Boom
14 / 08 / 17 – informe completo con mediciones de ROE, diagrama polar y demás.
ESQUEMA DE DISEÑO
Adaptación de impedancia y conexión eléctrica
Como el dipolo es un elemento de conexión balanceada y el cable coaxial de conexión desbalanceada, se requiere una adaptación de conexión.
Según se ha diseñado la antena del trabajo práctico, la impedancia de radiación de la misma se estima en el orden de 50 ohm. Como el cable de alimentación de R.F. será también de esa impedancia, no resultará necesaria la adaptación de impedancia.
El adaptador de conexión eléctrica tendrá que disponer relación de transformación 1:1:
El BalUn (BALanced – UNbalanced) se puede hacer con un transformador de nucleo de aire o ferrite. Sin embargo para frecuencias de UHF se complica la realización práctica de los últimos, debido a las altas pérdidas de potencia de los ferrites normales en el mercado local. Si se utiliza núcleo de ferrite se debe verificar que presente bajas pérdidas de potencia hasta 450 MHz.
Los adaptadores también se pueden realizar con secciones de cable coaxial que producen desfasajes de 180º y generan alimentación diferencial sobre la antena, como el caso del
Adaptador “Bazooka”.
Adaptador “gamma”
Otra alternativa de adaptación de mayor calidad es la sección gamma, que se expone a continuación
con sus valores de construcción para esta antena.
Profesor : Ing. Rubén E. Gómez Pág. 3 18/06/2017