Post on 05-Feb-2016
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA ÁREA DE LA ENERGÍA LAS INDUSTRIAS Y LOS RECURSOS NATURALES NO RENOVABLES
CARRERA DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES Módulo VIII
Docente: Ing. Juan Gabriel Ochoa Fecha: 14/06/2015 Integrantes:
Francisco Narvaez
Roberto Zambrano
Jayro Arias
1. Tema: Simulación de una antena dipolo de 3
4𝜆 en 4NEC-2
2. Desarrollo 2.1. Reseña Teórica
Antenas Dipolo
Un dipolo es una antena empleada para transmitir o recibir ondas de radiofrecuencia. Estas
antenas son las más simples desde el punto de vista teórico.
Dipolo Simple
Fig.1. Antena dipolo simple
En su versión más sencilla, el dipolo consiste en dos elementos conductores rectilíneos colineales
de igual longitud, alimentados en el centro, y de radio mucho menor que el largo. En el espacio
ideal y a una distancia de la tierra mayor a varias longitudes de onda, la impedancia del dipolo
simple es de 73 Ohm.
Dipolo cortó
Un dipolo corto es un dipolo realizable prácticamente formado por dos conductores de longitud
total 𝐿 muy pequeña comparada a la longitud de onda 𝜆. Los dos conductores están alimentados
en el centro del dipolo (Figura 2). Esta vez se toma como hipótesis que la corriente es máxima en
el centro del dipolo (en donde está alimentada) y que decae linealmente hacia cero a las
extremidades del dipolo. Hay que notar que la corriente circula en la misma dirección en los dos
brazos del dipolo: hacia la derecha en los dos o hacia la izquierda en los dos.
El campo lejano 𝐸𝜃 de la onda electromagnética radiada por este dipolo es:
𝑬𝜽 =𝑗𝐼𝑜𝑠𝑖𝑛𝜃
4𝜀𝑜𝑐𝑟
𝐿
𝜆𝑒−𝑗(𝜔𝑡−𝑘𝑟)
La emisión es máxima en el plano perpendicular al dipolo y cero en la dirección de los
conductores, o sea la dirección de la corriente). El diagrama de emisión tiene la forma de un toro
de sección circular (imagen de izquierda) y de radio interno nulo. La Figura 3 lo describe.
Fig.2. Relación corriente Dipolo. Fig.3. Diagrama de radiación de una antena Dipolo.
A partir de este campo eléctrico se puede calcular la potencia total radiada por este dipolo y de
ella calcular la parte resistiva de la impedancia en serie de este dipolo:
𝑹𝒔𝒆𝒓𝒊𝒆 = 20𝜋2(𝐿
𝜆)2 𝑜ℎ𝑚𝑖𝑜𝑠 (𝑠𝑖 ≪ 𝜆)
2.2. Simulación y Resultados
2.2.1. Simulación
Los parámetros requeridos son: 𝑭𝒓𝒆𝒄𝒖𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 = 2484𝑀𝐻𝑧
𝑫𝒊𝒎𝒆𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒂𝒏𝒕𝒆𝒏𝒂 (𝑳) =3
4𝜆
Procedimiento
1. Se designa el medio de propagación (espacio libre), frecuencia de funcionamiento.
2. Una vez ejecutado el software 4NEC-2 se procede a diseñar la antena dipolo, donde cada
extremo tendrá una dimensión de 3
8𝜆, para 𝜆 = 0.1207𝑚 (Figura 4).
Fig. 4. Diseño físico de la antena dipolo (4NEC-2).
3. Se ejecuta la simulación.
2.2.2. Resultados
- En la figura 5 se pude observar el diagrama de radiación en 2D y 3D de la antena dipolo de 3
4𝜆.
Fig.5.
- La figura 6 muestra la antena dipolo en 3D.
Fig.6.
- La figura 7 relaciona el diagrama de radiación 3D de la antena dipolo con su constitución
física.
- Fig.7.
3. Conclusiones
Los diagramas resultantes de radiación dados por el software 4NEC-2, son los predichos
por las aproximaciones teóricas expuestas.
La herramienta 4NEC-2 es un excelente opción en previos diseños referentes a sistemas
radiantes.