Sistemas de Comunicación Radiantes

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ESCUELA POLITECNICA NACIONAL INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES SISTEMAS RADIANTES TRABAJO GRUPAL DE PRIMER BIMESTRE TEMA: DESARROLLO DE UN SOFTWARE PARA EL GRÁFICO DE LÓBULO Y EL CÁLCULO DE PARÁMETROS DE ANTENAS Y ARREGLOS DE ANTENAS. INTEGRANTES:

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ESCUELA POLITECNICA NACIONALINGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y

TELECOMUNICACIONES

SISTEMAS RADIANTESTRABAJO GRUPAL DE PRIMER BIMESTRE

TEMA: DESARROLLO DE UN SOFTWARE PARA EL GRÁFICO DE LÓBULO Y EL CÁLCULO DE PARÁMETROS DE ANTENAS Y ARREGLOS DE ANTENAS.

INTEGRANTES:

PAULINA BRAVOANDREA PUERRES

KARLA RIVAS

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INTRODUCCIÓN

El desarrollo de un software para el gráfico de lóbulos de radiación y el cálculo de los parámetros de antenas, tiene una gran utilidad en la resolución de ejercicios, pues evita el desarrollo de cálculos manualmente y agiliza la obtención de respuestas mediante el uso de tecnologías. En este trabajo, haciendo uso de MatLab y Excel, se presentan programas como herramientas de cálculo descritas en el siguiente Manual de Usuario.

Las antenas y arreglos de antenas tienen parámetros importantes de debemos tomar en cuenta el momento de diseñarlos o elegir de manera adecuada, algunos de estos parámetros son:

DIAGRAMA DE RADIACIÓN OLÓBULOS DE RADIACIÓN Es el diagrama de la distribución del campo de radiación de la

antena. Nos permite visualizar los puntos donde el campo es mayor, y los lóbulos principales y secundarios de una antena. Los lóbulos principales de una antena son los que contienen el mayor valor del campo, y los secundarios son lóbulos en donde también existen valores máximos, pero menores al máximo principal. Para el análisis, el diagrama de radiación se grafica normalizado, es decir, se utilizan los valores divididos para el máximo principal, de tal manera que el mayor valor en el diagrama sea 1

ANCHURA DE LÓBULO Es la diferencia de los ángulos en los cuales se tiene media

potencia en el lóbulo principal del diagrama de radiación normalizado.

GANANCIA La ganancia de una antena está siempre dada por una comparación de una antena evaluada con una antena ideal o de referencia. Se pueden comparar diferentes magnitudes para obtener la ganancia, entre ellas: el campo, el ancho de lóbulo, la directividad, etc.

DIRECTIVIDAD Es un parámetro que nos indica la medida como una antena concentra la señal transmitida en un solo punto.

MANUAL DE USUARIO

MatLab: TOOLBOX RADIANTES

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Usando el programa computacional MATLAB que maneja un lenguaje de programación basado en vectores arreglos y matrices, hemos elaborado un Toolbox, denominado RADIANTES, que contiene varias funciones para la graficación de lóbulos de radiación aplicada para antenas reales, arreglo de antenas y calculo de algunos parámetros de antenas. Algunas de las funciones que conforman el Toolbox se describen a continuación:

Grafico de Lóbulo de Radiación

LOBULO DE RADIACIONEsta función permite graficar el lóbulo de radiación de diferentes dipolos en polarización vertical, tomando como parámetro el valor de la longitud del dipolo. La sintaxis de esta función será la siguiente: lobulorad(x) donde x es el valor de la longitud, en términos de lambda.EJEMPLO: lobulorad (1/2)

ARREGLOS DE ANTENAS DE DOS ELEMENTOS

1. Antenas Broadside

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Esta función permite graficar el lóbulo de radiación de diferentes arreglos de antenas Broadside en polarización Horizontal, tomando como parámetro el valor de la distancia entre dipolos. La sintaxis de esta función será la siguiente: broadside(d) donde d es el valor de la distancia, en términos de lambda.EJEMPLO: broadside(3/4)

2. Antenas EndfireEsta función permite graficar el lóbulo de radiación de diferentes arreglos de antenas Broadside en polarización Horizontal, tomando como parámetros los valores de la distancia entre dipolos y el ángulo de defasamiento. La sintaxis de esta función será la siguiente: endfire(d,alph) donde d es el valor de la distancia, en términos de lambda.

donde alph es el valor del ángulo de defasamiento existente entre los dipolos.

EJEMPLO: endfire(3/4,-pi/2)

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ARREGLOS DE ANTENAS DE n ELEMENTOS

Esta función permite graficar el lóbulo de radiación de diferentes arreglos de antenas de n elementos, las cuales pueden ser Broadside o Endfire. Estos arreglos se encuentran en polarización Horizontal, tomando como parámetros los valores de los n elementos, la distancia entre dipolos y el ángulo de desfasamiento. La sintaxis de esta función será la siguiente: arreglon(n,d,alph) donde n es el número de elementos del arreglo

donde d es el valor de la distancia, en términos de lambda.donde alph es el valor del ángulo de desfasamiento existente entre los dipolos.

EJEMPLO: arreglon(6,1/4,-pi/2)

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Esta función también cuenta con la aplicación de desplegar el valor de la anchura de los lóbulos principales, entre los puntos de media potencia. De igual manera despliega la anchura del lóbulo entre los primeros ceros. Estos valores se expresaran si y solo si n es mayor a 10.

EJEMPLO arreglon(20,1/4,-pi/2)

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ARREGLOS DE ANTENAS REALES:

Esta función permite graficar el lóbulo de radiación de diferentes arreglos de antenas reales, las cuales constituyen la Multiplicación del lóbulo de una Antena Real por la de un arreglo de Elementos Isotrópicos. Se encuentra en Polarización Horizontal, tomando como parámetros los valores de la distancia entre dipolos y el ángulo de defasamiento.

La sintaxis de esta función será la siguiente: arregloreal(1/2,d,alph ) donde d es el valor de la distancia, en términos de lambda.

donde alph es el valor del ángulo de defasamientoEJEMPLO: arregloreal(1/2,1,4,-pi/2)

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DIRECTIVIDAD AUMENTADA ENDFIRE

Esta función permite graficar el lóbulo de radiación de diferentes arreglos de antenas reales, en las cuales aumenta su directividad. Su polarización es Horizontal, tomando como parámetros los valores de los n elementos, la distancia entre dipolos y el ángulo de defasamiento.La sintaxis de esta función será la siguiente: directividad(n,d,alph ) donde n es el número de elementos del arreglo

donde d es el valor de la distancia, en términos de lambda.donde alph es el valor del ángulo de defasamiento

EJEMPLO: directividad(10,1/4,-pi/2)

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Con directividad aumentada: directividad(11,1/4,-pi/2)

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EXCEL

El libro de Excel que se adjunta, adicional al Toolbox desarrollado en MatLab, busca presentar en un entorno más amable y manejable los datos de ángulos y magnitudes de campos de las antenas y arreglos de antenas estudiados. Excel nos permite visualizar los lóbulos de radiación en varios sistemas de coordenadas, facilitando así la interpretación de los mismos. De esta manera, encontrar los ángulos de media potencia de una manera más dinámica. Si bien Excel no es una base tan poderosa como MatLab, es mucho más transportable que esta, puesto que no todos los computadores tienen MatLab, sin embargo, Excel forma parte de todos los computadores.

DESCRIPCIÓN DE LAS HOJAS:

DIPOLO Presenta la tabulación de los ángulos y de las magnitudes del campo en polarización horizontal, y los gráficos de los lóbulos de radiación de antenas.

Los datos se ingresan de la siguiente manera: LAMBDA en la celda A2, y el máximo que se calcula en la celda F2, se escribe nuevamente en la celda F3.

EJEMPLO:

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ARREGLOS N D ALFA En esta hoja se desarrolla una tabla que presenta los valores de campo para diferentes ángulos de un arreglo de antenas, teniendo como parámetros el número de elementos del arreglo (N), la distancia entre los mismos (D) y el ángulo de desfasamiento (ALFA).

Donde: N (número de elementos) se ingresa en la celda A2, Distancia, este parámetro se ingresa en la celda B2Alfa, se ingresa en la celda C3El máximo entregado en la celda H2, se escribe nuevamente en la celda H3

EJEMPLO:

MULTIPLICACIÓN GRÁFICA En esta hoja se presenta el desarrollo de la multiplicación gráfica de un dipolo, con un arreglo de antenas reales. Los parámetros a

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tener en cuenta son: el ángulo de desfasamiento, y el distanciamiento entre los elementos.

Los datos se ingresan de la siguiente manera:DISTANCIA, en la celda B2 ALFA, en la celda C2

Finalmente, en todas las hojas de Excel desarrolladas se presenta la anchura del lóbulo principal para cada diagrama de radiación. Se busca el valor de los ángulos de media potencia de manera manual, y se los ingresa en los cuadros indicados, para obtener el ancho del lóbulo graficado.

El desarrollo de un software para el gráfico de lóbulos de radiación y el cálculo de los parámetros de antenas, tiene una gran utilidad en la resolución de ejercicios