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Antena yagi: Diseño

Tabla de contenido de Antenas Yagi

Antena Yagi: Principios Básicos
Antena Yagi: Funcionamiento del Parásito como Reflector o Director
Antena yagi: Diseño

$Longitud\: del\: dipolo\:=\lambda/2$

$Longitud\: del\: reflector\:=\frac{\lambda}{2}+0.05\left(\lambda/2\right)$

$Distancia\: dipolo-reflector\:=0.2\lambda$

$Longitud\:1er\: director\:=0.96\lambda/2$

$Distancia\: dipolo-1er\: director=0.1\lambda$

$Longitud\:2er\: director\:=0.93\lambda/2$

$Distancia\:1er\: director-2do\: director=0.15\lambda$

$Longitud\:3er\: director\:=0.92\lambda/2$

$Distancia\:2do\: director-3er\: director=0.2\lambda$

$Longitud\:4to\: director\:=0.92\lambda/2$

$Distancia\:3er\: director-4to\: director=0.25\lambda$

$Longitud\:5to\: director\:=0.9\lambda/2$

$Distancia\:4to\: director-5to\: director=0.25\lambda$

$Longitud\:6to\: director\:=0.9\lambda/2$

$Distancia\:5to\: director-6to\: director=0.25\lambda$

$Longitud\:7mo\: director\:=0.89\lambda/2$

$Distancia\:6to\: director-7mo\: director=0.25\lambda$

$Longitud\:8vo\: director\:=0.89\lambda/2$

$Distancia\:7mo\: director-8vo\: director=0.25\lambda$

$Longitud\:9no\: director\:=0.87\lambda/2$

$Distancia\:8vo\: director-9no\: director=0.25\lambda$

Figura 1. Geometría de diseño en FEKO

Resultados del Diseño:

Figura 2. Diagrama de Radiación de antena Yagi

Anterior de la serie

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Tags: diseño, teoría, yagi

UHF, VHF, diseño | Francisco Sandoval | August 16, 2009 13:28 | Comments (1)

Antena Panel: Diseño

La antena panel tiene como especificaciones de diseño las siguientes: Datos Frecuencia de operación:

Datos:
- Frecuencia de operación: $f_{r}=5.8 GHz$
- Substrato dieléctrico:
$\varepsilon_{r}=4.5$

$tan\delta=0.019$

$h=1.6mm$
- Método de alimentación: Cable Coaxial
- Polarización: Lineal

Cálculo del ancho:

$W=\frac{c}{2f_{0}\sqrt{\frac{\varepsilon_{r}+1}{2}}}$

Donde:

c – velocidad de la luz en el espacio libre

$f_{r}$ – frecuencia de operación

$\varepsilon_{r}$ – constante dieléctrica

$W=\frac{3*10^{8}}{2*5.8G*\sqrt{2.75}}=15.6mm$

Cálculo del dieléctrico efectivo

$\varepsilon_{reff}=\frac{\varepsilon_{r}+1}{2}+\frac{\varepsilon_{r}+1}{2}\left[1+12\frac{h}{W}\right]^{-\frac{1}{2}}$

Donde:

$\varepsilon_{reff}$ – constante dieléctrica

h – altura del substrato dieléctrico

W- Ancho del panel

$\varepsilon_{reff}=\frac{5.5}{2}+\frac{3.5}{2}\left(0.6695\right)=3.92$

Cálculo de la longitud efectiva

$L_{eff}=\frac{c}{2f_{r}\sqrt{\varepsilon_{reff}}}$

Donde;

c – velocidad de la luz en el espacio libre.

$f_{r}$ – frecuencia de operación

$\varepsilon_{reff}$ – constante dieléctrica efectiva

$L_{eff}=\frac{3*10^{8}}{\left(2\right)\left(5.8G\right)\sqrt{3.92}}=13.06mm$

Cálculo del incremento de la extensión del panel

$\Delta L=0.412h\frac{\left(\varepsilon_{reff}+0.3\right)\left(\frac{W}{h}+0.264\right)}{\left(\varepsilon_{reff}-0.258\right)\left(\frac{W}{h}+0.8\right)}$

$\Delta L=0.412\left(1.6\right)\frac{\left(3.92+0.3\right)\left(\frac{15.6}{1.6}+0.264\right)}{\left(3.92-0.258\right)\left(\frac{15.6}{1.6}+0.8\right)}$

$\Delta L=\frac{4.22\left(10.014\right)}{3.662\left(10.55\right)}=0.72mm$

Cálculo de la longitud del panel

$L=L_{eff}-2\Delta L$

$L=13.06-2\left(0.72\right)=11.62mm$

Cálculo del punto de alimentación de la antena panel

$\lambda_{0}=\frac{c}{f_{r}}$

$\lambda_{0}=\frac{3*10^{8}}{5.8GHz}=0.0517m$

$k_{0}=\frac{2\pi f_{r}}{c}$

$k_{0}=\frac{2\pi}{\lambda_{0}}=121.48m^{-1}$

Tomando la siguiente condición se puede calcular la ubicación del punto de alimentación [11]:

$\begin{cases} y_{0}=\frac{W}{2}\\ x_{0}=\frac{L}{2\sqrt{\varepsilon_{reff}}}\end{cases}$

$y_{0}=\frac{15.6}{2}=7.8\, mm$

$x_{0}=\frac{11.6}{2\sqrt{3.93}}=2.9\, mm$

Cálculo del plano tierra de la antena panel

$L_{g}=6H+L$

$L_{g}=6(1.6)+11.6=21.2\, mm$

$W_{g}=6H+W$

$W_{g}=6(1.6)+15.6=25.2\, mm$

Resultados de Diseño

Referencias:

[11]David M. Pozar, “Microwave Engineering”, Second Edition. John Wiley & Sons, Inc. 1998.

$L_{eff}=\frac{c}{2f_{r}\sqrt{\varepsilon_{reff}}}$

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Tags: diseño, microcinta, patch

diseño, microcinta | Francisco Sandoval | August 12, 2009 11:17 | Comments (0)

La antena grilla es una variación de la antena parabólica, su diferencia fundamental radica en que aunque su contorno es parabólico, el reflector no es un plato, sino un arreglo de varillas horizontales y perpendiculares. En el siguiente diseño, se consideran los mismos parámetros de geometría considerados en la parábola.

Diseño

Datos

$F = 5.8 GHz$

$n = 10$

relación $\dfrac{D}{f} = 2.7$

$\lambda = 0.0517 m$

$D =2.5 f = 0.35m$

$2.7 \ast \lambda = 0.13959$

$\rho = 0.2$

La profundidad del reflector desde el vértice de la parábola hasta el punto de intersección entre las rectas comprendidas por el eje focal y la línea que une los extremos de la parábola es:

$z_{0} = \dfrac{D^{2}}{16 f} = \dfrac{0.348^{2}}{16 \ast 0.13959} = 0.058$

$z_{1} = f – z_{0} = 0.13959 – 0.058 = 0.071$

La separación entre varillas es:

$y \ast \lambda = 0.01$

$y \ast 0.0517 = 0.01$

$y = 0.19$

Para la construcción de este modelo, se construyo la geometría en el software SolidWorks, empezando con dos parábolas transversales como lo indica la figura 4.1.1 y 4.1.2, luego haciendo operaciones de simetría y matriz se obtienen las figuras 4.1.3 y 4.1.4.

Fig. 4.1.1. Sección horizontal.