YAGI

INFORME DE LABORATORIO

CINDY ROSSETH GMEZ ESPINOZA 2009283263

RAUL ANDRES MOSQUERA GOMEZ 2008275598

MIGUEL MONTENEGRO GARCIA 2008276125

JOSE ARMANDO SON ROJAS 2008276689

JEFFERSON DUSSAN CUBI 2008275667

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRNICA

NEIVA-HUILA

2012

INTRODUCCION

Una antena es un elemento que convierte la energa elctrica de alta frecuencia entregada por el

transmisor en ondas electromagnticas, que viajan por el espacio llevando la informacin hacia uno

o varios receptores.

Entre los arreglos ms importantes podemos encontrar la antena Yagi. La antena Yagi, es una

antena conformada por varios elementos que pueden ser: directores, activos y reflectores.

Los elementos directores dirigen el campo elctrico, los activos radian el campo y los reflectores lo

reflejan.

OBJETIVOS

OBEJTIVO GENERAL:

Definir los parmetros de inters que se presentan en la Antena Yagi, realizando clculos, y

comparndolos con los que se presentaron o se dieron en la simulacin, verificando el error

presentado entre ellos.

OBJETIVOS ESPECIFIOS:

Demostrar las propiedades de una antena Yagi y aplicaciones dadas, comprendiendo el

funcionamiento de dicha antena.

Identificar cada caracterstica de la antena Yagi, y nombrar las posibles diferencias que se

puede presentar en comparacin con las dems antenas.

Calcular los principales parmetros del patrn de radiacin tales como: Relacin delante-

atrs, Directividad, y HPBW.

YAGI

Esta antena fue inventada en 1926 por el profesor Hidetsugu Yagi de la universidad de Tokio.

A partir de la antena dipolo de media onda es posible lograr que radien o reciba las ondas

electromagnticas en un haz estrecho, lo que permite concentrar en un punto toda la energa

logrando de esta manera que la intensidad de campo en un punto sea mucho mayor que la que se

obtendra con otra antena de la misma potencia.

La antena Yagi es un arreglo de antena, que como todos los arreglos, se han hecho con el objetivo

de incrementar la directivita 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.

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.

Director(es). Elemento(s) parsito(s) ms corto(s) que su elemento de excitacin. Incrementa(n) la

intensidad del campo en su direccin y la reduce(n) a la direccin opuesta. Los elementos no

activos se denominan parasticos, la antena Yagi puede tener varios elementos activos y varios

parsitos. Su ganancia est dada por:

Elementos de una Antena Yagi

La ganancia mxima se obtiene cuando el elemento pasivo acta como director y est a 0.15

longitudes de onda del dipolo. En algunos casos, en vez de la mxima radiacin hacia delante, lo

que interesa es aprovechar las propiedades de estas antenas y tener otro mximo que afecte a la

relacin delante - detrs.

Para evitar las interferencias que puedan aparecer detrs de la antena, interesa que el lbulo

posterior sea lo ms pequeo posible, cosa que se logra variando la separacin del reflector o

director del dipolo, o bien aumentando o disminuyendo la longitud del reflector o director.

Representaciones polares de los diagramas de radiacin de una agrupacin lineal de 10

antenas isotrpicas, separadas una distancia d= Diagrama de campo en escala lineal

(a), diagrama de potencia en escala lineal (b) y diagrama de potencia en dB(c)

Diagrama de radiacin de los dipolos

PROCEDIMIENTO

Antena Yagi:

Para el clculo de los parmetros de directividad, ancho de haz a potencia media y relacin de

ganancia delante-atrs para cada uno de las antenas analizadas en el laboratorio se utilizaran los

datos aportados por los diagramas de radiacin incluidos en los archivos Cassy.lab tomados durante

la prctica, estos clculos estarn apoyados en dichos diagramas de radiacin y sus respectivas

ecuaciones ya sustentadas en el apartado de teora y adems sern descritos matemtica y

grficamente de manera simultnea para mayor claridad.

Antena Yagi: al realizar un anlisis rpido podemos observar que el tipo de lbulo visto

para la antena Yagi tiene una forma alargada con un ancho de haz variable desde su base

hasta la punta, debido a su forma alargada en forma de gota el punto medio del lbulo

estara ubicado en una posicin de igual distribucin de la radiacin, lo que nos indica que

para hallar el punto de potencia media es ms conveniente realizar el clculo al 50% de su

mximo valor y no para el 70.7%, esto ser demostrado a continuacin.

Calculo de ancho de haz a potencia media (HPWB): como hemos dicho anteriormente para

encontrar el punto de potencia media se debe hallar el 50% y no el 70.7% de su valor mximo

debido a la simetra vista en el lbulo principal, esto se debe a que al hallar el 70.7% de ese valor el

punto encontrado se ubica en un punto muy superior al punto indicado a potencia media, esto ya se

analiz en el desarrollo de las antenas de dipolos, a continuacin vamos a marcar una posible

ubicacin de dicho punto el cual se describe grficamente a continuacin:

Bien, ahora teniendo una gua de la posible ubicacin del punto a potencia media procedemos a

calcular su valor real, para ello debemos encontrar el valor mximo tomado durante la prctica el

cual corresponde a:

Ahora procedemos a calcular el punto de potencia media, para el valor de 50% del valor mximo:

Bien, teniendo este valor vamos a buscar los puntos relacionados con este valor para as obtener los

ngulos correspondientes, dichos valores sern:

Punto encontrado en el valor y su respectivo Angulo

Punto encontrado en el valor y su respectivo Angulo

Como podemos apreciar la ubicacin de estos puntos es adecuada para los requerimientos iniciales,

sabiendo esto se procede a calcular el ancho de haz a potencia media:

| | | |

Calculo de la directividad: bien, una vez obtenido el valor del ancho de haz a potencia media

mediante un arreglo de ngulos es posible calcular un valor aproximado para este parmetro, as

tenemos que nuestra ecuacin ser:

Ahora bien para poder calcular este parmetro solo nos queda encontrar el valor de la variable

la cual corresponde al valor del ancho de haz a potencia media en radianes, el cual ser:

Obtenidos este valor se procede a calcular la mxima directividad de la siguiente manera:

Calculo de la relacin de ganancia delante-atrs: para el clculo de este parmetro es necesario

encontrar no solo el mximo valor en el lbulo principal sino tambin en el lbulo trasero, el lbulo

localizado a 180 del principal, con estos dos valores, que pueden nuevamente ser encontrados en el

diagrama de radiacin suministrado en el archivo Cassy.lab, calcularse su valor. As tenemos que

dichos valores corresponden a:

Para el caso del lbulo principal o delantero tenemos un valor de

Tambin podemos calcular la relacin de ganancia delante-atrs en decibeles (dB) de la antena, lo

que podemos interpretar como la atenuacin que tendra el sistema en caso de captar una onda

rebotada, para realizar este clculo podemos tomar la siguiente ecuacin:

As para el valor del lbulo delantero tenemos que su magnitud en decibeles corresponde a:

Ahora bien para el caso del lbulo secundario o trasero encontramos que:

El valor es y su valor en decibeles ser:

As entonces podemos calcular el valor del parmetro deseado de la siguiente forma:

( )

Dato que correspondera a la atenuacin del sistema en caso de captar una onda rebotada.

CONCLUSIONES

El funcionamiento de una antena Yagi est definido por sus elementos reflectores, sus

elementos directores, y tambin por la distancia entre el reflector y el activo.

De manera grfica y por el mtodo de inspeccin logramos determinar un valor aproximado

del ancho de haz, por lo que concluimos que es bastante pequeo en comparacin con los

dipolos, pero un poco ms grande en comparacin con la antena parablica.

Igual que en el caso anterior grficamente logramos determinar que este tipo de antena es

bastante directiva en comparacin con los dipolos, y menos directiva que la parablica,

donde observamos una gran elongacin del lbulo principal.

Se puede determinar que al ser el ancho de haz inversamente proporcional a la directividad,

obtenemos una directividad bastante grande.

La relacin delante-atrs al ser expresada en decibeles corresponde a la atenuacin del

sistema en caso de captar una onda rebotada, y se ve reflejada en el lbulo trasero, de esto

podemos concluir que la antena Yagi tiene una relacin delante-atrs en decibeles mayor en

comparacin a los dipolos y menos a la antena parablica.

El clculo y posteriormente la obtencin del patrn de radiacin de una antena es muy

importante para realizar montajes o redes con la misma, ya que el patrn de radiacin

indica, la direccin o direcciones en las cuales, la antena debe ser orientada para poder

obtener la mxima seal posible de ella.

Es frecuente verlas en aplicaciones para TV, donde se utiliza una antena Yagi de banda

ancha, la cual puede cubrir varios canales a la vez aunque sacrificando la ganancia.