Optimización de un Arreglo de Cuatro Antenas Yagi de 3 Elementos: Introducción

Este estudio fue realizado y escrito algunos años atrás por Gabriel Vire ayudado por quien lo postea, Francisco Sandoval, bajo la tutoria del Ing. Marco Morocho. Y fue publicado en la Revista en Cortocircuito #10.

Las antenas Yagi son utilizadas en muchas aplicaciones como: recepción de señales de TV, repetidores en las bandas de telefonía celular, comunicaciones rurales, etc. Su popularidad se debe a la simplicidad del diseño, facilidad y bajo costo en la construcción y a los relativamente buenos resultados que presenta.

El fin de esta serie de posts es servir de ayuda para que la persona que ha decidido colocar un arreglo de antenas para su sistema de transmisión, pero se encuentre con la dificultad de cómo colocarlas, pueda encontrar aquí la solución dependiendo de las características que desee mejorar con su arreglo.

Para nuestro trabajo utilizamos una antena Yagi de tres elementos como la mostrada en la figura 1. La antena fue cortada para una frecuencia de 467.75 MHz (\lambda = 0.6414 m). Las medidas fueron basadas en el documento Antenna Desgner’s Notebook de Hal Schrank.

figura 1.jpgFigura 1. Antena Yagi de 3 elementos.

Las tres distintas configuraciones analizadas en esta serie se muestran en las figuras 2a, 2b y 2c. Como es posible observar, el parámetro que se desea obtener o del cual depende los resultados de este arreglo es la separación d entre las antenas. La determinación del rango de separación se encuentra basada en el documento “Comparación analítica de arreglos de antenas Yagi por los métodos de momentos y multiplicación de patrones” de R. Neri-Vela, L.A. Valiente-Montaño y V. Hernández-Solís, en el cual recomienda una separación de entre 0.5 \lambda y 1 \lambda, debido a que al estar más cerca, las antenas harían contacto entre sí, y al estar más lejos se hace menos evidente las propiedades de los arreglos.

figura 2a.jpg

Figura 2a. Configuración horizontal.

figura 2b.jpg

Figura 2b. Configuración vertical

figura 2c.jpgFigura 2c. Configuración en matriz 2×2

Como es posible apreciar en la figura 2c, existen dos separaciones d1 y d2 las cuales hemos variado independientemente dentro del rango, como se verá más adelante es en este tipo de configuración en donde se obtienen los mejores resultados en ganancia, ancho de haz y relación delante-atrás.

La alimentación de las antenas es en paralelo y sin ningún desfase.

Para poder determinar que tan bueno es nuestro arreglo y si en realidad nos está sirviendo para mejorar las características de radiación, lo hemos comparado con los resultados obtenidos al simular un solo elemento del arreglo de manera aislada, es decir, al simular una sola antena, en la figura 3 podemos ver la antena tal y como se la diseña en SuperNec. Los resultados obtenidos en lo que respecta a las características que se analizan se muestran en la tabla 1 y en la figura 4, donde podemos ver un corte en \theta = 90^{o}.

figura 3.jpg

Figura 3. Antena Yagi de 3 elementos en SuperNec.

tabla 1.jpg Tabla 1

figura 4.jpg

Figura 4. Corte en \theta = 90^{o}

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