República Bolivariana de Venezuela. Ministerio del Poder Popular para la Defensa. Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada Nacional Bolivariana. Núcleo – Zulia. Asignatura: Laboratorio de antenas I.
ESTACIÓN DE MEDICIÓN DE ANTENAS
INTEGRANTES Rojas, Isidro CI.18924923. Pérez, Génesis CI 19526378. Soturno, Juan CI 19210209. Santiago, Ramón CI 17293723. Wyckhan, Cheryl CI 11246563. Sección: 08-ITE-V01. Profesor: Ing. Harry Mangroo. Maracaibo, 23/noviembre/2011.
ESTACIÓN DE MEDICIÓN DE ANTENAS LISTA DE EQUIPOS BÁSICOS La estación de medición incluye los siguientes EQUIP OS: 1 (1) (1) 1 1
737 01 737 05 737 06 737 21 737 390
1 1
737 405 737 21 1
RECOMENDADO Antena de prueba 1 737 412
Oscilador Gunn. Modulador PIN. Línea unidireccional. Antena de bocina grande. Juego de absorbentes para microondas. Plataforma giratoria para antena que incluye: 2 varillas de 345 mm, 2 cables BNC de l = 2 m, fuente de alimentación enchufable, cable RS 232 Antena de bocina grande PC con Windows 95/98/NT o versión superior
Juego de antenas dipolo
VOLUMEN DE SUMINISTRO 1 Plataforma giratoria de antena 737 405. 1 Adaptador de alimentación 230 V /12 V, 1600 mA, 50 Hz. 2 Barras de soporte L = 345 mm con rosca M6. 2 Cables coaxiales BNC, macho / macho, L = 2 m. 2 Cable de extensión para RS 232, 9 polos sub D, L = 2 m.
DATOS ELÉCTRICOS Tensión de alimentación: 12 V / 50 ... 60 Hz Consumo de potencia: aprox. 10 VA Corriente de polarización: 15 μA
Alimentación Gunn: -9 V DC, máx. 200 mA Control del modulador PIN: Rectangular, aprox. 1 kHz Puerto: RS 232 Ganancia de señal controlada por programa
ESTACIÓN DE MEDICIÓN DE ANTENAS
CONSEJOS GENERALES PARA EXPERIMENTACIÓN Las antenas sirven para transmitir o recibir ondas electromagnéticas. Para ello, tienen que convertir la onda conducida de la línea de alimentación en una onda en el libre espacio. Por lo tanto, las antenas son estructuras de transición que conectan líneas de transmisión con el libre espacio. Las características de radiación de una antena son particularmente interesantes. Pueden variar de manera considerable según el uso que se les dé, para radiodifusión, transmisión de microondas o radares. Aquí se explica el uso de la estación de medición de antenas junto con la plataforma giratoria para antena (737 405). Para ejemplificar cómo registrar un diagrama direccional se usa una antena dipolo λ/2. Se
pueden obtener más detalles en la hoja de instrucciones 737 405. INSTRUCCIONES DE SERVICIO 737 405 Plataforma giratoria para antena (737 405) 1. Plato giratorio con hembrilla BNC de entrada (TEST ANTENNA IN) y recepción central para ejes insertables 2. LED verde de control. Cuando el LED está activo el plato giratorio puede ser girado manualmente. 3. LED`s rojos de control, indican movimiento de la plataforma giratoria hacia la dirección respectiva. 4. Transmitter Supply (transmisor fuente) PIN: Salida BNC para el modulador PIN GUNN: Salida BNC para el oscilador Gunn. 5. Puerto serie (RS 232) 6. LED de control LED (rojo) para señal de recepción (RX SIGNAL), indica la recepción de señales > aprox. 10 µV. 7. Hembrilla para adaptador de alimentación.
La plataforma giratoria de antena permite la recepción precisa y simple de patrones (diagramas) direccionales con ayuda de un PC y el software CASSY Lab. Nota: CASSY Lab es un paquete logicial multiuso y es suministrado, entre otros, en su versión de demostración con la plataforma giratoria de antena. Antes de utilizar la plataforma giratoria de antena, CASSY Lab debe estar previamente instalado. DESCRIPCIÓN La plataforma giratoria de antena permite la recepción precisa y simple de patrones (diagramas) direccionales con ayuda de un PC y el software CASSY Lab. Nota: CASSY Lab es un paquete logicial multiuso y es suministrado, entre otros, en su versión de demostración con la plataforma giratoria de antena. Antes de utilizar la plataforma giratoria de antena, CASSY Lab debe estar previamente instalado. INSTRUCCIONES DE SEGURIDAD Como la potencia del oscilador Gunn (aprox. 10 mW) es reducida no hay peligro para los experimentadores durante la medición de antenas. En cuanto al trabajo con potentes fuentes de alta frecuencia tenga en cuenta lo siguiente: • Evite definitivamente “observar” directamente en la antena emisora en emisión. Esto es válido también para terminales libres de guías de onda y antenas de bocina. • En caso de cambios en el montaje, en los que se cambia componentes de microondas,
desconecte la alimentación de tensión del oscilador Gunn. • Solo utilice la plataforma de antena con el adaptador de alimentación suministrado 230 V /12 V, 1600 mA, 50 Hz. • No conecte nunca las hembrillas TEST ANTENNA IN y
GUNN o PIN simultáneamente a instrumentos de medición, por ej. Osciloscopio. ¡Peligro de cortocircuito! • Los impulsos de tensión de alta frecuencia que se presentan ocasionalmente (imp. de sincronización) en la instalación eléctrica del edificio pueden menoscabar la sensible electrónica del montaje experimental, y bajo ciertas condiciones, mientras ello suceda, no se puede garantizar un funcionamiento impecable.
En algunos casos puede haber pérdida de datos. Medidas a tomar: • Repita el ensayo. • Realice las conexiones de otra forma (tendido). • Elija otro ambiente de experimentación.
PUESTA EN FUNCIONAMIENTO MÓDULOS DEL EQUIPO DE MEDICIÓN DE ANTENAS La figura muestra una típica estación de medición de antenas. Conecte la antena de prueba con un soporte apropiado y colóquela directamente en la recepción central de ejes insertables en la plataforma giratoria o con el material de soporte en el lugar requerido sobre el plato giratorio. Como ejemplo se muestra el registro de patrones direccionales en el plano horizontal de una antena dipolo λ /2 y de una antena Yagi.
A. Emisor, Generación del campo de microondas El campo de microondas se genera mediante el oscilador Gunn. La integración de un modulador PIN (737 05) permite modular a este campo en amplitud. Esto posibilita la detección selectiva en frecuencia de la señal que se recibe. La guía de ondas direccional (737 06) sirve para desacoplar y evitar reacciones sobre el oscilador. Como antena emisora, la antena de bocina (737 21) convierte las ondas de la guía de ondas en ondas de espacio libre y emite el campo de ondas en dirección de la antena de prueba. B. Plataforma giratoria Durante la medición el plato giratorio es conducido por el programa hacia la posición angular deseada y luego detenida. Después de ello se registran los valores de la medición. Cada valor es el promedio de aprox. 1000 mediciones individuales. Luego del registro del diagrama direccional, o después del encendido de la tensión de alimentación, la plataforma giratoria retorna automáticamente hacia la posición inicial. La plataforma se encarga además de la alimentación del oscilador Gunn (hembrilla BNC GUNN) y del modulador PIN (hembrilla BNC PIN). La comunicación de la plataforma giratoria con el PC sucede a través de una interfaz serie (RS 232). C. Unidad de evaluación y control El PC asume las funciones de evaluación y control y permite el control de la plataforma giratoria. Además lleva a cabo la protocolización de la posición angular y de la señal de recepción para el cálculo del patrón direccional de la antena de prueba. La comunicación entre PC y plataforma se realiza por medio del puerto serie (RS 232). D. Ambiente de medición sin eco La antena de prueba queda protegida de reflexiones no deseadas por medio de esteras de absorción que la apantallan de las influencias ambientales desfavorables. Sólo de esta manera se puede estudiar cuidadosamente las propiedades de la antena de prueba.
MODELO ESQUEMATICO DE LA ESTACIÓN DE MEDICIÓN DE ANTENAS
Juego de absorbentes para microondas
Juego de antena dipolos
Plataforma giratoria para antena que incluye: 2 varillas de 345 mm, 2 cables BNC de l = 2 m, fuente de alimentación enchufable, cable RS 232.
Antena de bocina grande.
Distancia entre la antena de bocina y la antena dipolo.
Medición de ancho y largo de la cavidad de la antena en ancho y largo.
Medición de la antena dipolo. λ= C/f 8 -2 f = C/λ1 = 3x10 /5,4x10
f = 5,5GHz.
λ= C/f 8 -2 f = C/λ2 = 3x10 /11,09x10
f = 2,7GHz.
¿PARA QUÉ SIRVE LA CÁMARA ANECOIDE? Además de las cámaras acústicas, las cámaras anecoicas de radiofrecuencia son recintos con un blindaje metálico en sus paredes, a manera de una jaula de Faraday y forradas con material absorbente de radiofrecuencia en su interior (distinto al material absorbente acústico), a fin de aislar de interferencia externa y simular condiciones de espacio libre en el interior, dichas cámaras de RF tienen múltiples aplicaciones en el campo de las telecomunicaciones, utilizándose para llevar a cabo la medición de parámetros involucrados en comunicaciones móviles, fijas, satelitales o incluso aeronáuticas; mediciones comunes son la tasa de absorción específica (SAR, Specific Absortion Rate) de los terminales móviles, o el diseño y caracterización de elementos radiantes tales como antenas y dipolos.
DATOS OBTENIDOS POR EL COMPUTADOR DEL DIAGRAMA DIRECCIONAL HORIZONTAL DE UN DIPOLO λ /2
CONCLUSIONES Isidro Rojas: Esta práctica de laboratorio de antenas I, se llevó a cabo con el fin de tener conocimiento de una “estación de medición de antenas”, como está compuesta y su
funcionamiento en sí, para esta práctica se pudo trabajar con una antena dipolo y una antena de bocina, cuáles fueron sus distintas mediciones, desde distintos punto de vista, igualmente se tomó nota sobre a qué corte de frecuencia trabajaba la antena dipolo, conocer los componentes de la mesa de trabajo fue lo primordial, ya que se debe tener conocimiento de todo equipo de trabajo antes de la manipulación, el equipo en sí conocido como módulo del equipo de medición de antenas que cuenta con el Emisor, Generación del campo de microondas por parte del oscilador Gunn, la plataforma giratoria que se encarga además de la alimentación del oscilador Gunn y del modulador PIN, la protocolización para el cálculo del patrón direccional de la antena de prueba también de la comunicación de la plataforma giratoria con el PC a través del RS 232. Una vez que conocido todo el funcionamiento de los equipos y manipulados, se realizó algunos ejemplos de medición de longitudes de la antena dipolo, y hallar las frecuencias de corte de las antenas. Por medio del PC obtuvimos los resultados digitales del comportamiento del diagrama direccional horizontal de un dipolo por medio del simulador CASSY LAB, que por medio de este, manipulamos los que es la plataforma giratoria para el cálculo del patrón direccional. Se tomaron fotografías como muestra del trabajo realizado durante la clase del laboratorio de antenas I, para así llevar un seguimiento y conocimiento una vez ya realizado.
