2012Antena Yagi-Uda

Huaman Sarmiento, Javier D. Gonzales Arvalo, Nstor D. Robles Len, Ral H. Sajami Torres, Dane M.Instituto Superior Salesiano 14/07/2012

1

Antena Yagi-Uda

TEMA: CONSTRUCCION DE UNA ANTENA YAGI - UDA

CAPACIDAD TERMINAL: Construye y disea una antena Yagi Uda con material de Aluminio para sintonizar canales de UHF y VHF.

OBJETIVO: Entender y comprender el funcionamiento de una antena Yagi Uda en el campo de las telecomunicaciones.

I. DATOS TCNICOS Esta antena fue inventada en 1926 por el profesor Hidetsugu Yagi y su ayudante, el Dr. Shintaro Uda de la Universidad de Tokio. La antena Yagi es un arreglo de antena, que como todos los arreglos, se han hecho con el objetivo de incrementar la directividad del sistema y concentrar la potencia radiada en un rea ms pequea. Los elementos de esta antena son los siguientes: Elementos de excitacin: Pueden ser activos o excitados, estos se conectan directamente a la lnea de transmisin y reciben potencia de la fuente. Es conocido como Dipolo. Elementos parsitos: No se conectan a la lnea de transmisin y reciben la energa a travs de la induccin mutua. Estos elementos se clasifican en Reflectores y Directores. Reflector.- Elemento parsito ms largo que el elemento de excitacin. Reduce la intensidad de la seal que est en su direccin e incrementa la que est en direccin opuesta. Directores.- Elementos parsitos ms cortos que su elemento de excitacin. Incrementan la intensidad del campo en su direccin y la reducen a la direccin opuesta.

14 de julio de 2012

2

Antena Yagi-Uda

II. PROCEDIMIENTO A continuacin realizaremos primeramente el diseo de una antena Yagi de 45Mhz, para posteriormente simularlo a travs del software MMANA-GAL. Por ltimo iniciaremos la construccin de nuestra propia antena. 2.1 Diseo de la antena Yagi Tenemos que tener en cuenta los siguientes clculos: Dipolo: El dipolo est compuesto por 1 varillas de /2, Reflector: El reflector es 5% ms largo que el dipolo, y se coloca a 0,2 del dipolo Director: Cada director es 5% ms corto que el dipolo, separados 0,1 entre cada uno. Primeramente debemos de hallar la longitud de onda (): = Velocidad de la luz / frecuencia de la antena Nosotros para la construccin de la antena, vamos a trabajar con 45Mhz = 300 000 000 / 45 000 000 = 6.67m Ahora calculamos la longitud del Dipolo Dipolo = /2 = 3.34m (2 varillas de 1,67 m) Hallamos el 5% de la longitud del Dipolo 5% = (5/100)*3.33 = 0.167m Calculamos la longitud del Reflector Reflector = Dipolo (m) + 5% (m) Reflector = 0.167 + 3.33m = 3.5m (2 varillas de 1,75 m) Calculamos la longitud del Director Director = Dipolo (m) - 5% (m) Director = 0.167 - 3.33m = 3.16m (2 varillas de 1,58 m)

14 de julio de 2012

3

Antena Yagi-Uda

Calculamos la separacin entre el Dipolo y el Reflector Dipolo-Reflector = 0,2 = 1.33m Calculamos la separacin entre el Dipolo y el Director Dipolo-Director = 0,1 = 0.67m 2.2 Simulacin de nuestra antena a travs del software MMANA-GAL. Ejecutamos el programa MMANA-GAL, en la pestaa Geometra colocamos los valores antes calculados. Los ejes X1 y X2, son los ejes de separacin del Dipolo con el Reflector y el Director. Los ejes Y1 e Y2, son los ejes de longitud del Dipolo, Reflector y Director. R viene a ser los mm de dimetro del tubo de aluminio a utilizar. En el bloque de Fuentes 1, colocamos w1c, para definir que nuestra fuente es originada en el Dipolo.

Longitud Separacin

14 de julio de 2012

4

Antena Yagi-Uda

En la pestaa Vista observamos un modelamiento en 3D de nuestra antena Yagi.

En la pestaa Clculo, hallaremos la resistencia de impedancia, la ganancia, la altura de elevacin de nuestra antena a construir. Previamente debemos de definir el material a utilizar, en nuestro caso tubo de Al

Ganancia de nuestra Antena

14 de julio de 2012

5

Antena Yagi-Uda

En la pestaa de Diagrama de campo lejano, podemos observar el espacio de ganancia de nuestra antena segn el ngulo de giro y de posicin.

Para ver nuestro diagrama hacemos un click en el botn 3D FF. A continuacin vemos la ganancia de nuestra antena en visualizacin 3D.

14 de julio de 2012

6

Antena Yagi-Uda

2.3 Construccin de la Antena Antes de empezar a construir debemos de adquirir los siguientes materiales: 2 tubos de 6m de aluminio de 3/8 1 tubo de 3m rectangular de 1 6 tornillos autorroscantes de 1/8 a 10 tornillos autorroscantes de 1/8 a 1 6 tapones para tubo de aluminio 6 cintillos de plstico 2 tapones para tubo rectangular 5 m de cable de cobre 1 Balun o Adaptador de Impedancia 6 m de cable coaxial

Miramos nuestro plano de construccin de nuestra antena.

1,58m

1,58m

0,67m 1,67 m 1,67 m

1,33m 1,75 m 1,75 m

14 de julio de 2012

7

Antena Yagi-Uda

Necesitamos cortar 2 varillas de tubo de Aluminio a 1.58m, a 1.67m y a 1.75m, entonces como primer paso hacemos las marcas de referencia de corte, para ello nos ayudamos de una huincha mtrica y un lpiz.

Despus de haber marcado nuestras referencias, empezamos a cortar con una sierra muy fina.

14 de julio de 2012

8

Antena Yagi-Uda

Al terminar de corta cada varilla, una recomendacin seria colocar la medida de cada una de estas para as evitar una confusin a la hora de ensamblar la antena.

Luego de tener nuestras varillas cortadas, en el tubo rectangular de 1, debemos de sealar las distancias en que irn distribuidas nuestras varillas en el soporte.

14 de julio de 2012

9

Antena Yagi-Uda

A continuacin debemos perforar con un taladro dichas marcas.

Luego de haber realizado los orificios con una lija redonda debemos de agrandar ms el orificio, para que nuestra varilla pueda ingresar libremente en el soporte.

14 de julio de 2012

10

Antena Yagi-Uda

Colocamos todas las varillas en el soporte, para comprobar que ingresan sin ningn esfuerzo.

El paso siguiente es hacer los sujetadores que van a dar rigidez y tensin a nuestras varillas. Para ello nos conseguimos tablas de madera de 70cm de alto x 7cm de ancho x 0.5cm de espesor. En esas tablas hacemos las siguientes marcas de referencia, por la que en las 3 tablas dibujaremos una especie de cruz, estos sern nuestros sujetadores.

14 de julio de 2012

11

Antena Yagi-Uda

Haciendo las marcas de referencia para realizar el corte de los sujetadores de madera.

Luego de cortar los sujetadores los colocamos en el soporte de aluminio, en el lugar donde van a ir colocadas nuestras varillas.

14 de julio de 2012

12

Antena Yagi-Uda

Ajustamos nuestros sujetadores al soporte de aluminio con dos tornillos autorroscantes de 1/8 a 1 .

14 de julio de 2012

13

Antena Yagi-Uda

Para evitar que las varillas tengan algn contacto con el soporte, hemos forrado sus terminales con cinta aislante.

Para asegurar las varillas a los sujetadores, debemos de realizar orificios a los extremos de cada varilla.

14 de julio de 2012

14

Antena Yagi-Uda

Atornillamos las varillas a los sujetadores con un tornillo autorroscante de 1/8 a 1/2

Tenemos que volver hacer dos orificios en la varilla del dipolo, que estn muy cerca del soporte, para as con facilidad colocar nuestro cable de antena o coaxial

14 de julio de 2012

15

Antena Yagi-Uda

Entre la separacin del dipolo - reflector, y dipolo- director, debemos de hacer una agujero en el centro de cada separacin, estas nos ayudarn para hacer la conexin final.

14 de julio de 2012

16

Antena Yagi-Uda

Finalmente hacemos el conexionado final con un cable de cobre pelado #16 de la siguiente manera:

Tanto la lnea naranja oscuro, como la clara, son dos cables de cobre aparte. Tenemos que tener las siguientes recomendaciones: En las intersecciones, ambos cables de cobre no deben juntarse. Los cables de cobre no deben de chocar y/o tocar la base del soporte. Para evitar que los cables de cobre se choquen, nosotros lo aislamos con cinta aislante, en especial, en los tornillos del centro donde hay las intersecciones.

14 de julio de 2012

17

Antena Yagi-Uda

Vemos la instalacin de nuestro cable coaxial para llevarlo hacia nuestro balun, la cual ira conectado hacia nuestro Televisor.

Una vista del tamao de la antena a escala real.

14 de julio de 2012

18

Antena Yagi-Uda

Ahora debemos de colocar nuestra antena a una altura aprox. de 7 metros.

Probando nuestra antena: Antes de ser conectada

Al ser conectada

14 de julio de 2012

19

Antena Yagi-Uda

III. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES 1. Una antena Yagi-Uda est compuesta por tres elementos principales: Un Dipolo, Un reflector y Uno o varios Directores. 2. El software MMANA-GAL nos ayuda en el diseo de las antenas Yagi, ya que nos calcula la ganancia, impedancia, altura de elevacin, grados de elevacin, polarizacin de la antena a construir. 3. Todos los materiales que conforman la antena estn hecha de Aluminio. 4. Las varillas que conforman el dipolo, reflector y director deben estar aisladas del soporte de aluminio. 5. Es muy importante la construccin de los sujetadores, ya que stos dan rigidez a nuestras varillas en caso que haya un viento brusco. 6. El Balun, est compuesta por una bobina que tiene la funcin de adaptador de impedancia desde la antena hacia el televisor. 7. La seal recibida desde la antena se debe obtener desde el Dipolo, es all donde conectaremos nuestro cable coaxial. 8. El conexionado de cable de cobre no debe de juntarse con el soporte ni en las intersecciones. 9. Para visualizar nuestra seal de televisin de manera ptima, hemos tenido que colocar nuestra antena a una altura de 7m aprox. Otro factor de la seal es el ngulo de giro, ya que debe estar muy bien direccionada. 10. Antes de construir una antena debemos de saber a qu frecuencia y ancho banda queremos trabajar, para as posteriormente hacer los clculos respectivos para su diseo. 11. No olvidar que la antena Yagi-Uda es del tipo Direccional, por lo tanto debe de ser direccionada en un solo punto para obtener la mayor ganancia de seal. 12. Esta antena puede ser aplicada para la Televisin, Radio, Telefona, etc. El diseo es muy simple, y su construccin requiere de poca inversin.

14 de julio de 2012