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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA DE LA FUERZA ARMADAFUERZA ARMADA

UNEFAUNEFA

ARREGLO DE ANTENASARREGLO DE ANTENAS

Caracas, Enero 2011

Autores:Autores: - Akemy González - Araylis Mendoza - Miguel Barrera - Solangel Quintero

AGENDAAGENDA• Introducción.• Campo radiado por agrupaciones.• Diagrama de radiación de agrupaciones: factor de la agrupación.• Representación grafica del factor de la agrupación. • Diagrama de una agrupación de dos elementos.• Polinomio de la agrupación. • Distribución de corrientes típicas: uniforme, triangular, binomica,

Comparación de características.• Descomposición de sumas o convolucion.• Agrupación lineal uniforme.• Agrupación transversal (broadside).• Agrupación (endfire).• Agrupaciones transversales.• Agrupación longitudinal.• Agrupaciones uniformes.• Agrupaciones Hansen- Woodyard.• Expresión general aproximada de haz y directividad.• Relación entre alimentación, directividad y diagrama.• Agrupación plana uniforme.• Agrupaciones superdirectitas.• Agrupaciones con elementos parásitos.• Antenas Yagi-Uda.

Agrupaciones de Antenas “Radiación”

E = θ Sen4.π.r

J. N. Io. e-JkR

.Campo Eléctrico

Fasor

Factor de Forma

Factor de la Antena

Impedancia del Medio Controla el fasaje de antena

• Permisividad Eléctrica• Permeabilidad Magnética

Es la característica de la Antena que le permite emitir potencia en una dirección determinada

L1 = L2 = LI1 = I2 = I

Condición

4.π.r

.J. N. Io. e

4.π.r

.J. N. Io. e

4.π.r

.4.π.r

.J. N. Io. e

4.π.r

.-JkR

4.π.r

.J. N. Io. e

-JkR

4.π.r

. θ J. N. Io. e

θ

Factor de la Antena

Factor de Forma

Factor de la Antena

E = J. N. Io. e-JkR

4.π.r

. Sen θ

Factor de Arreglo de la AntenaFactor de Arreglo de la Antena

Factor de Forma

Factor de la Antena

( e + e ) -J.k.d.Cosθ

-n

.

Factor Arreglo

-J.k.d/2.Cosθ ( e + e + e + e )

+J.k.d3/2.Cosθ +J.k.d/2.Cosθ -J.k.d3/2.Cosθ

E= FA .

E= FA . ( 4 Cos(Kd/2) + 2 Cos(Kd3/2) )

F (ψ) = 4 Cos (ψ /2) + 2 Cos (ψ 3/2)

Representación GráficaRepresentación Gráfica

Diagrama 0 de la Antena

Factor de Agrupación

α = Desfasaje

Sen ( N. ψ/2)F (ψ) =

Sen (ψ/2)

Sen ( N. ψ/2) = 0 nulo

Sen (ψ/2) = 0 max

Polinomio de la Agrupación Polinomio de la Agrupación

-J.k.d/2.Cosθ +J.k.d/2.Cosθ

E= FA .

E= FA . ( 4 Cos(Kd/2) + 2 Cos(Kd3/2) )

F (ψ) = 4 Cos (ψ /2) + 2 Cos (ψ 3/2)

( e + e + e + e )+J.k.d3/2.Cosθ -J.k.d3/2.Cosθ

P(z) = 1+ 2 Z + 2 Z + Z1 2 3

F (ψ) = e + 2 e + 2 e + e J0ψ J1ψ J2ψ J3ψ

Distribución de Corrientes típicasDistribución de Corrientes típicas

Uniforme Aquella en la que se alimentan todas las antenas con igual amplitud

Polinomio de Agrupación

Factor de agrupación

Distribución de Corrientes típicasDistribución de Corrientes típicas

Triangular Se produce en Arreglos Impares, pero esto puede cambiar realizando una convolución de formulas

Función Triangular

Distribución de Corrientes típicasDistribución de Corrientes típicas

BinomicaLa distribución de corrientes binómica toma su nombre al definir el polinomio como un binomio elevado a una potencia y desarrollarlo según la fórmula de Newton

Distribución de Corrientes típicasDistribución de Corrientes típicas

Cuadro comparativo entre distribución uniforme, triangular y binomica

Distribución Binomica

1. Radia en el menor campo en la dirección del haz principal2. El ancho de haz es mucho mayor ya que no existe lóbulo

secundario.

Distribución Uniforme

1. Radia en el mayor campo en la dirección del haz principal2. Peor nivel de lóbulo principal a secundario (13.3dB)Mínimo ancho de haz:

Distribución Triangular

1. Es el doble en la escala logarítmica en el nivel lóbulo principal a secundario (26.4 dB)

2. Es el doble de ancho de haz:

Agrupación transversal Agrupación transversal

(broadside)(broadside)

Agrupación (endfire)Agrupación (endfire)

La agrupación transversal tiene el máximo de radiación en el plano perpendicular al eje, θmáx = 90º.

Las agrupaciones de tipo longitudinal tienen el máximo de radiación en la dirección del eje de la agrupación, lo cual implica una fase progresiva α=±kd

Agrupación transversalAgrupación transversal

Para tener el máximo de radiación en el plano perpendicular a la agrupación el desfase progresivo debe ser α = 0

sustituyendo en la Directividad resulta

Agrupación LongitudinalAgrupación Longitudinal

Para que el máximo de radiación se encuentre en la dirección del eje de la agrupación, el desfase progresivo debe ser α = ±kd,

Sustituyendo la identidad

En la Grafica puede observarse que la función sinc del En la Grafica puede observarse que la función sinc del denominador produce una oscilación de la directividad al denominador produce una oscilación de la directividad al aumentar el espaciado, cuya amplitud es decreciente y aumentar el espaciado, cuya amplitud es decreciente y tiende al límite en el infinito. El valor límite se cruza en los tiende al límite en el infinito. El valor límite se cruza en los ceros de la función sinc, correspondientes al espaciado ceros de la función sinc, correspondientes al espaciado d d = = mm/2./2.

Agrupación UniformeAgrupación Uniforme

Este tipo de agrupaciones las Atenas están situadas sobre una misma línea. El factor de la agrupación se puede obtener como las sumas de las corrientes multiplicada por sus términos de retardo.

Para una agrupación de N numero de antenas equiespaciadas, con la primera de ellas situadas en el origen de coordenadas se tiene el vector de radiación

Agrupación de Hansen-WoodyardAgrupación de Hansen-Woodyard

En 1938 Hansen y Woodyard calcularon el valor exacto de la fase

progresiva que maximiza en la directividad de la agrupación

uniforme, y obtuvieron:

Lo que significa que el límite derecho del margen visible se encuentra en Lo que significa que el límite derecho del margen visible se encuentra en = = π/N, π/N, aproximadamente en la mitad del lóbulo principal. Cuando la fase progresiva toma aproximadamente en la mitad del lóbulo principal. Cuando la fase progresiva toma este valor se dice que se cumple la este valor se dice que se cumple la condición de Hansen-condición de Hansen- WoodyardWoodyard

1.1. A partir de la aproximación lineal de la directividad puede A partir de la aproximación lineal de la directividad puede deducirse una aproximación sencilla para el ancho de deducirse una aproximación sencilla para el ancho de haz de la agrupación en el espacio real.haz de la agrupación en el espacio real.

2.2. Teniendo en cuenta que la antena básica es isótropa, si Teniendo en cuenta que la antena básica es isótropa, si no hay lóbulos de difracción, es decir, si el espaciado es no hay lóbulos de difracción, es decir, si el espaciado es d < d < λ en el caso transversal, o bien λ en el caso transversal, o bien d d < λ/2 en el < λ/2 en el longitudinal, entonces, el ángulo sólido equivalente eslongitudinal, entonces, el ángulo sólido equivalente es

Expresión general aproximada del ancho de Expresión general aproximada del ancho de haz y la Directividadhaz y la Directividad

Las aproximaciones lineales de la directividad y el ancho de haz, para d < λ en el caso transversal y d < λ/2 en el longitudinal, son las indicadas en la siguiente tabla:

Agrupaciones BidimensionalesAgrupaciones Bidimensionales

• Las antenas se sitúan sobre una superficie de dos dimensiones tanto plana como curvada.• Permite obtener una gama mas amplia de diagramas de radiación.

Sea una agrupación rectangular de MxN antenas iguales, situadas sobre el plano (x,y), paralelamente a los ejes, con espaciado dx en la dirección x y dy en la dirección y, y alimentadas con corrientes Imn.

“El factor de la agrupación será el resultado de la interferencia en campo lejano de la radiación de todas las antenas”

Agrupación plana uniforme.Agrupación plana uniforme.

• Todas las corrientes de las antenas son iguales. • Las agrupaciones planas tienen un solo lóbulo orientado• La agrupación es separable, por lo tanto el factor de array bidimensional es equivalente al producto de los factores de la agrupación lineales de dimensiones N y M• Donde se observa que la agrupación plana uniforme equivale a una lineal uniforme en x cuya antena básica es otra lineal uniforme en y, o viceversa.

Agrupaciones SuperdirectivasAgrupaciones Superdirectivas Agrupaciones con elementos parásitosAgrupaciones con elementos parásitos

1. Proporcionan una directividad mayor que la uniforme de igual longitud eléctrica.

2. Se caracterizan por un campo radiado en el haz principal muy pequeño en relación con las corrientes de alimentación y por una potencia reactiva asociada a FA(ψ) fuera del margen visible.

3. fuera del margen visible, mucho mayor que la potencia radiada, asociada a FA(ψ) dentro del margen visible. Esto provoca un valor muy elevado del factor Q, igual a la relación entre la energía reactiva almacenada E y la potencia radiada Prad.

4. El ancho de banda extraordinariamente pequeños.

5. Su distribución de corrientes con coeficientes de la alimentación de amplitud muy grande y fase de variación muy rápida

1. Los elementos no alimentados directamente se les conoce con el nombre de parásitos, es decir, la corriente que circula por los elementos parásitos en general es distinta a cero, es inducida por la interacción con los demás elementos, a través de las impedancias mutuas, un ejemplo de esta agrupación de elemento parásito es la antena yagi uda porque está formado por un dipolo activo y uno parasito.

Antena Yagi-UdaAntena Yagi-Uda

Esta antena, conocida como Yagi, cuya característica más significativa es su simplicidad, debida a la utilización de elementos parásitos, se utiliza habitualmente en las bandas de HF, VHF y UHF en aplicaciones de radiodifusión de televisión, estaciones de radioaficionados y radioenlaces punto a punto.

1. Su ancho de banda es relativamente grande.

2. Consta de un elemento activo, reflector y entre uno y veinte directores. Los elementos directores dirigen el campo eléctrico, los activos radian el campo y los reflectores los reflejan

3. El objetivo es incrementar la directividad del sistema y concentrar la potencia radiada en un area mas pequeña.

Mensaje de CierreMensaje de Cierre

Dios Hazme un instrumento de paz.

Donde hay odio... déjame sembrar amor. Donde hay injuria... perdón

Donde hay duda... fe. Donde hay desesperación... consuelo

Donde hay oscuridad... luz y donde hay tristeza... alegría.

Recuerden que la clave del Éxito es el esfuerzo y la constancia y la fe en Dios. Como bien dice Albert Einstein “Hay una Fuerza Motriz mas poderosa que el vapor, la electricidad y la energia atomica: la voluntad"

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIONMUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION