Informe 1 Electricidad y Magnetismo

Laboratorio de Electromagnetismo[pic 1]

 Informe experimental

Integrantes

Profesor: Veronica Gaete Elgueta        Curso: 0-L-1        Carrera: Ing. Civil en Biotecnología MBI

Experiencia:  Ondas Electromagnéticas

Introducción^[a]

Una antena omnidireccional posee la capacidad de irradiar potencia de igual magnitud a todas las direcciones del espacio. Este tipo de antenas tiene la propiedad de que el factor de directividad , es decir, la relación (cociente) entre la intensidad en una dirección y la intensidad que irradia a todas las direcciones es la misma.[pic 2]

El objetivo de la experiencia es explicar el comportamiento que presenta la señal móvil entre dos smartphones en una distancia determinada sin obstáculos de por medio. Para esto, se describen cuantitativamente los resultados obtenidos mediante una aplicación en cuanto a la Potencia Recibida a una distancia determinada.

La hipótesis que se quiere comprobar en este experimento es que la señal del smartphone que emite WIFI se comporta como una antena omnidireccional, es decir, que el factor de directividad [pic 3]

Objetivos:

1. Obtener la relación ecuacional entre la Potencia Recibida por el móvil con el aumento de la distancia.
2. Calcular el factor de directividad, de este modo, se podría concluir que tipo de antena representa el móvil que emite señal WIFI.

Materiales

• Aplicación ‘’Medidor de señal de intensidad WIFI’’, link de descarga en Anexo 1.
• Medidor de distancia, como una huincha.
• 2 smartphones, uno que entregue señal WIFI, y otro que reciba.

Metodología

1. Cifras significativas y unidades de medida.

En este trabajo se utilizan tres cifras significativas para los cálculos. Además se trabaja con las unidades de metros (cuando se trabaja la distancia), kilómetros (en el ajuste lineal de la gráfica de Potencia Recibida ), dBm para Potencia, MHz para frecuencia de la banda y decibelios (dB) para la ganancia.[pic 4]

1. Obtener datos de señal de WIFI y frecuencia de red.

En un espacio libre (sin obstáculos), a una trayectoria lineal de 44 metros, medir la señal de WIFI (Potencia Recibida o ) por cada cuatro metros (un total de 12 mediciones), anotando el valor de señal mínima y señal máxima obtenidas en cada punto. Además, anotar el valor de la frecuencia de la red en MHz.[pic 5]

1. Obtener la Potencia Isotrópica .[pic 6]

En un espacio libre (sin obstáculos), posicionarse a  alrededor de la fuente emisora en 8 puntos distintos a la redonda y anotar los datos de señal de WIFI. La Potencia Isotrópica  corresponde al promedio de las señales obtenidas en la medición.[pic 7][pic 8]

Resultados

Los datos medidos con la aplicación se resumen en la Figura 1, Anexo 2. La frecuencia obtenida es  La Potencia Recibida  se correlaciona linealmente con el logaritmo de la distancia  en kilómetros (datos también incluidos en la Figura 1, Anexo 2) cuando la toma de datos se realiza en el espacio libre, por lo tanto, se realiza el ajuste lineal entre estos datos (véase Anexo 3). Como resultado, los parámetros  y  se pueden analizar a través de la siguiente función:[pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13]

 .        (1)[pic 14]

Se puede observar en la Figura 2, Anexo 2 que a una distancia de , las Potencias Recibidas en 8 puntos distintos tienen un promedio .[pic 15][pic 16]

De (1) se obtiene que a , la Potencia , y, tomando el resultado del Desarrollo 1, Anexo 6, el factor de directividad .[pic 17][pic 18][pic 19]

Análisis de datos

Dada la función (1), se interpreta que la pendiente de la función lineal corresponde al cambio de la potencia con el aumento de la distancia, es decir, la Potencia Recibida disminuye en cuando la distancia aumenta de tal manera que  aumente en 1 unidad.[pic 20][pic 21][pic 22]

Obsérvese desde el Anexo 4, que la señal WIFI es recomendable a una distancia tal que , que a partir de (1), ocurre a una distancia  desde la fuente emisora.[pic 23][pic 24]

Asumiendo que las ganancias son iguales a 1,y dada la frecuencia de la fuente emisora  entonces la Potencia Emisora  (véase el resultado del Desarrollo 2, Anexo 6)  tiene un valor de , con una incertidumbre de .[pic 25][pic 26][pic 27][pic 28]

La relación entre la Ganancia Receptora y la distancia es cuadrática (véase Anexo 5), por tanto, se puede decir que , con  una constante. Luego, para que la cobertura aumente en un 50%, las Potencias Recibidas se deben capturar a una distancia adicional del 50%, es decir , entonces, la nueva Ganancia Receptora . Por tanto, para que la cobertura aumente en un 50%, la ganancia debe aumentar en un factor de 2.25.[pic 29][pic 30][pic 31][pic 32]

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