PARAMETROSDEMEDICIONDEANTENAS

MARIAFERNANDAMENASALCEDO

PAULESTEBANVINTIMILLATAPIA

LINEASDETRANSMISION

Tanto el cable coaxial como las guas de ondas son lneas de transmisin de radiofrecuencia.

Una lnea de transmisin de radiofrecuencia es una estructura construida con ciertos materiales ygeometra de tal manera que permite un transporte eficiente de la energa de RF desde un punto origena un destino.

CABLECOAXIALVSGUIADEONDA

A la hora de elegir que lnea de transmisin se va a utilizar para el transporte de la seal, la principalconsideracin a tener en cuenta es la frecuencia en la que se va a trabajar.

El cable coaxial est diseado para trabajar en la banda de seales de RF.

La gua de ondas trabaja a frecuencias superiores, especialmente en la banda de las microondas.

CABLECOAXIALVSGUIADEONDA

Junto con la frecuencia, otros factores a tomar en consideracin a la hora de elegir la mejor lnea detransmisin a utilizar son la distancia que separa los elementos y los factores medioambientales.

Las seales de radiofrecuencia son las que estn comprendidas en el rango entre 3Hz y los 300GHz.

Los cables coaxiales estn diseados para trabajar en una banda de frecuencias comprendidas entre los50Hz y 1GHz.

Las guas de onda se disean para trabajar en un rango superior que abarca desde los 100MHz hasta los300GHz.

CABLECOAXIALVSGUIADEONDA

Dado que la potencia de la seal se atena con la distancia y es preciso garantizar unos niveles depotencia mnimos en la seal en la recepcin, se disean diferentes lneas de transmisin con distintaspropiedades para ajustarse al sistema.

Los factores medioambientales tambin son un factor a tener en cuenta por lo que aquellos cablescoaxiales y guas de onda que trabajan en el exterior tendrn que disponer de diferentes proteccionesmecnicas.

CABLECOAXIALVSGUIADEONDA

Los cables coaxiales con mayor dimetro ofrecen menos prdidas que los que tienen menor dimetro.

Cuando ms flexible es un cable coaxial mayores prdidas introduce.

La gua de onda es utilizada como medio de transmisin entre transmisores, receptores y antenas debanda microonda.

Su geometra es simplemente un hueco por el que se propagan las seales de RF.

CABLECOAXIAL

Los cables coaxiales tienen un conductor central recubierto por un material no conductor denominadodielctrico o aislante.

El dielctrico se recubre con una pantalla conductora envolvente a menudo en forma de malla.

El dielctrico evita una conexin entre el conductor central y la pantalla.

El cable coaxial este protegido por un recubrimiento generalmente de PVC.

CABLECOAXIAL

CABLECOAXIAL

El conductor interior transporta la seal de RF, y la pantalla evita que la seal de RF sea radiada a laatmsfera.

La pantalla tambin impide que posibles seales externas interfieran con la que est siendo transmitidapor el cable.

Las seales elctricas de alta frecuencia siempre viajan a lo largo de la capa exterior del conductorcentral: cuanto ms grande el conductor central, mejor va a ser el flujo de la seal.

CABLECOAXIAL

El cable coaxial es muy bueno para contener la seal en el cable, presenta algo de resistencia al flujoelctrico: a medida que la seal viaja a travs del cable disminuye su intensidad.

Este debilitamiento es conocido como atenuacin, y para las lneas de transmisin se mide en decibelespor metro (dB/m).

El coeficiente de atenuacin es una funcin de la frecuencia de la seal y la construccin fsica delcable. Si se incrementa la frecuencia de la seal, tambin lo hace su atenuacin.

RECOMENDACIONESALAHORADEELEGIRUNCABLECOAXIAL

Mientrasmenorlongitudtengaesmejor.

Cuantomsbaratopeor.

EvitarusarcablesRG58: Fuerondiseadosparaethernet.

EvitarusarcablesRG213: FuerondiseadosparaHF.

IntentarusarcablesHeliax.

Intentarusarcablesqueyatenganlosconectores.

Nomaltratarlalneadetransmisin.

CLASIFICACIONDELOSCABLECOAXIALES

Loscablescoaxialesseclasificansegnlasdiversasprestacionesquepuedantener,enlasiguienteURL,sepodrobservarunatablaendondeseencuentranlosprincipalestipos:

file:///D:/Respaldo/Documents/Universidad/8vo%20ciclo/Antenas/Tabla%20cable%20coaxial.html

GUIADEONDA

La guas de onda se utilizan para la transmisin de energa de RF en el rango de frecuencias demicroondas.

Las configuraciones clsicas de gua rgida rectangular y circular fue suplantada por una gua de ondaelptica.

GUIADEONDA

Laguarectangularseutilizaprincipalmentecomopartescortasdeinterconexin,codos,twist,etc.

Lasguasdeondascircularesseutilizanenlugaresdondeserequierenvaloresmuybajosdeatenuacinypuedenutilizarseenpolarizacinsimpleodoble.

Laguadeondaelpticaeslamsutilizadaparalaalimentacindesistemasdeantenas.

GUIADEONDAELIPTICA

Es la recomendada para la mayora de sistemas de antenas en el rango de frecuencia entre 3,423,6GHz.

Largas, continuas y flexibles, resulta menos costosa y ms fcil de instalar comparada con las guasrgidas.

El ensamblaje se realiza cortando la gua de onda a la longitud especificada y terminada con conectores.

GUADEONDARECTANGULAR

Se utiliza en sistemas de guas de onda elpticas y circulares como conexin con la antena o con losequipos de radio.

Esta formado por elementos como codos, ventanas de presin, twist, etc.

GUADEONDACIRCULAR

Minimiza la atenuaciones y es recomendada para tramos verticales largos.

Una sola gua de onda puede transportar dos polarizaciones con una aislacin de 30dB.

Es recomendada para instalaciones en las cuales la baja atenuacin es crtica o donde se necesitacapacidad multibanda.

GUIASDEONDARECOMENDADAS

CARACTERISTICASGUIASDEONDAELIPTICAS

INSTALACIONGUIADEONDA

Lascaractersticasdeunaguadeondasedeterminanporsuforma.

Enlainstalacinsedebetenersumocuidadoparaevitartorceduras.

Lasguasdebenserizadasutilizandopoleas.

Debenseraseguradasconsoportesencadametroaproximadamente.

Sedebeutilizarherramientasespecializadasparadarformaalagua.

MEDICINDELASCARACTERSTICASDELASANTENAS:MTODO TCNICO

Las caractersticas tcnicas nominales de las antenas presentan variaciones cuando estn instaladas y en

funcionamiento, debido a su entorno, la torre o mstil donde se encuentre y las caractersticas topogrficas

del trayecto que recorre su haz de radiacin.

A continuacin se describirn los mtodos ms tradicionales para medir las caractersticas tcnicas ms

relevantes de las antenas.

MEDICINDELPATRNDERADIACIN

Patrn de radiacin Representacin de la intensidad de los campos radiados por la antena, enfuncin de la direccin del espacio.

Diagrama del patrn de radiacinSe lo representa en coordenadas esfricas, manteniendo constantela distancia de medida y variando los ngulos . La antena debe estar ubicada en el origen decoordenadas.

Para determinar el patrn de radiacin se desplaza otra antena (sonda) a una distancia constante yvamos registrando las seales recibidas por esta en funcin de la posicin angular.

CRITERIOSPARADEFINIRLAZONADEMEDICINMedicin correcta del patrn de radiacin onda plana.Ya que no es posible conseguir una onda estrictamente plana se deben considerar los siguientes criterios paraobtener los resultados ms exactos posibles:

Distancia de medicin.

Variacin transversal de la amplitud.

Variacin longitudinal de la amplitud.

Zona de medida del patrn de radiacin:

DISTANCIADEMEDICIN

Los campos totales de una antenas se descomponen en:

Campos radiados Amplitud decrece con la distancia. Componentes de campo ortogonales a la direccin de propagacin.

Campos inducidos Amplitud decrece con el cuadrado de la distancia. Componentes de campo ortogonales y componentes radiales.

Para determinar el patrn de radiacin de una antena Medir sus campos radiados a grandes distancias,para que la amplitud de sus campos inducidos sean lo ms pequeos posible y as no alteren la medicin.

20

La distancia entre la sonda y la antena debe ser:

10

VARIACINTRANSVERSALDELAAMPLITUD

Usar como sonda una antena con un gran ancho de haz de radiacin, para que las variaciones deamplitud de su diagrama dentro de la zona de medicin sean despreciables. Pero, esto provocainterferencias debidas a las reflexiones en la zona de medicin.

Variacin transversal de amplitud menor a 0.25

VARIACINLONGITUDINALDELAAMPLITUD

Las variaciones de amplitud del campo en el sentido longitudinal deben ser lo ms pequeas posibles.

En la prctica se ha fijado una variacin inferior a 1 dB en la amplitud.

10

10

Donde:

distancia del centro de la zona de medicin al punto medio de la sonda.

longitud de la zona de medicin.

EFECTOSDEREFLEXIN

La seal que llega a la antena es la suma de la sealdirecta entre esta antena y la sonda, y las sealesreflejadas.

Lo ideal en un proceso de medicin, es que slo existael componente de la seal directa, lo cual no essiempre posible.

Efecto de reflexin es ms notorio para seales debajas frecuencias.

Para disminuir los efectos de reflexin se disean loscampos de manera que la suma de la seal directa yreflejadas produzcan una onda aproximadamenteplana.Campos directos y reflejados.

MEDICINDEGANANCIA Ganancia caracterstica tcnica ms referenciada de una antena.

Mtodo ms conocido para determinar la ganancia de una antena se basa en la frmula de Friis:

4

Donde:

Potencia de recepcin

Potencia de transmisin

Ganancia de la antena transmisora

Ganancia de la antena receptora

longitud de onda

distancia entre transmisor y receptor

En la medicin se supone que las antenas:

Se encuentran en la zona lejana.

Estn perfectamente acopladas.

Alineadas en la direccin de mxima radiacin.

Existe adaptacin de polarizacin

Distancia entre las antenas conocida.

Frecuencia de operacin conocida.

Si las antenas son exactamente iguales y se pueden medir las potencias detransmisin y de recepcin . Las nicas incgnitas seran las ganancias de lasantenas.

Si las antenas son diferentes se necesita conocer el valor de la ganancia de una deellas, por lo general se emplea el dipolo de media onda /2 como referente, cuyaganancia es de 2.15

MEDICINDEDIRECTIVIDAD

Tomando en cuenta la ecuacin de Kraus:

4

Se puede determinar la directividad mxima conociendo los ngulos de media potencia: y enradianes, los mismos que podemos deducir conociendo el diagrama de radiacin de la antena.

MEDICINDEIMPEDANCIA

Impedancia una de las caractersticas tcnicas ms vulnerable a sufrir modificaciones,debido a la estructura donde est instalada la antena y a su entorno.

Si la impedancia de una antena vara perjudica totalmente la transmisin de unacomunicacin, ya que si el desacople entre esta y la lnea de transmisin es considerable, todala seal se reflejar.

MTODO:

Usar una lnea ranuradaDeterminar previamente la relacin de onda estacionaria (VSWR).

Lnea ranurada lnea coaxial de dielctrico aire donde una ranura longitudinal permite introducir unasonda de medida.

En la terminacin de la lnea se ubica la carga de la cual deseamos conocer la impedancia.

La sonda al desplazarse por la ranura detectar una tensin proporcional al campo elctrico en el interior de lalnea, que es proporcional a la amplitud de la tensin en aquel punto de la lnea.

Conociendo los valores mximo y mnimos de voltaje, se puede determinar la VSWR y tambin lamagnitud del coeficiente de reflexin , con la ecuacin:

1

1

Lnea ranurada para la medicin de impedancias

Como:

Distancia entre dos mximos o dos mnimos de tensin es /2.

Distancia entre la carga (antena) y el mnimo ms prximo .

Se conoce la frecuencia de operacin.

Se podr determinar la fase del coeficiente de reflexin con la ecuacin:

2 2 2 4

Conociendo la magnitud del coeficiente de reflexin y su fase se podr determinar el coeficiente dereflexin y la impedancia de la antena , conociendo previamente la impedancia de la lnea coaxialempleada (generalmente 50 ), mediante la ecuacin:

MEDICINDELADISTRIBUCINDECORRIENTE

MTODO:

Desplazar una pequea antena, muy cerca sobre la superficie de la antena a la cual se le estdeterminando su distribucin de corriente.

A medida que la amplitud de la corriente que circula por un conductor vara, la induccin magntica queproduce vara en la misma proporcin. Permitiendo determinar las variaciones de la amplitud de lacorriente en los diferentes puntos de la antena que se est midiendo.

Tiposdeantenaspequeasmsusadas:

Espiramagntica(dipolomagntico)

Dipoloinfinitesimal(dipoloelctrico)

Medicindeladistribucindecorrienteconunaespirapequea

MEDICINDELAPOLARIZACIN

Agrandesdistancias,elcampoelctricoradiadoporunaantenaslotienecomponentesnormalesaladireccindepropagacin: y

Laresultantetotaldelcampoelctricoserunvectorquedependerdelarelacinentreestasdoscomponentesycuyaamplitudvariarconeltiempo.

Lapolarizacindelcamporadiadoporunaantenapuededeterminarsesiseconocen:lasamplitudesylasfasesrelativasdecadaunadesuscomponentes.

MTODO:

Usar como sonda de medicin una antena linealmente polarizada (ej. dipolo), ubicado sobre el eje central dehaz de radiacin de la antena (a la cual se desea determinar su polarizacin) y se hace girar sobre este eje,registrando las tensiones respectivas. Estos valores son proporcionales al coeficiente de desacople depolarizacin entre la sonda y la antena, obteniendo su diagrama de polarizacin.

Medicindelapolarizacindeunaantena

MEDICINDELATEMPERATURAMTODO:Comparar la potencia de ruido recibida de la antena con la potencia recibida de unafuente de temperatura de ruido conocida .

Proceso de medicin:Medir la potencia de ruido recibida cuando la entrada del medidor est conectada a la antena Medir la potencia de ruido recibida cuando la entrada del medidor est conectada a la fuente detemperatura de ruido de referencia Se vara el atenuador, para que las potencias relacionadas anteriormente sean de igual valor. Valores de lasatenuaciones respectivas: y .

Medicin de la temperatura de ruido de una antena

Frmulas para calcular las potencias de ruido:

1

1

1

1

1

1

Donde:

Temperatura del medio ambiente

Constante de Boltzman 1.38 10

Ancho de banda (Hz)

Al igualar las dos potencias de ruido medidas: , entonces se obtiene el valor de la temperatura de la

antena:

ELEMENTOSBASICOSDEAPARATOSDEMEDIDA

ACOPLADORDIRECCIONAL

Es un elemento lineal llamado as porque es un dispositivo que trabaja inserto en la lnea detransmisin y la potencia presente pasa a travs de l.

Es un elemento conformado por dos lneas de transmisin acopladas electromagnticamente y muycerca de un plano de tierra que absorbe las radiaciones indeseadas.

Una de esas lneas acta como principal , forma parte de la lnea de transmisin y acta como primariode un transformador.

La otra lnea secundaria, paralela a la principal y suficientemente cerca de ella, acta como secundariode ese transformador, ya que en ella se induce parte de la seal que pasa por la lnea principal.

ACOPLADORDIRECCIONAL

ACOPLADORDOBLE

Consisteenunacopladorcondoslneassecundariasquemuestreanlaspotenciasdelalneaqueviajaenlosdossentidos.

ACOPLADORDOBLE

APARATOSDEMEDIDA

VATIMETRODIRECCIONAL

PUENTEDEIMPEDANCIAS

ANALIZADOR VECTORIAL DEREDES

ANALIZADORVECTORIALDEREDES