Patrón de radiación de potencia y caracterización de una antena

Universidad Autónoma de San Luis Potosí[pic 1][pic 2]

Facultad de Ciencias

Antenas y Propagación

Práctica 1. Patrón de radiación de potencia y caracterización de una antena

Profesor:

Dr. Carlos A. Gutiérrez Díaz de León

Equipo:

Braulio Heber Espinosa Báez                        

Roxana Mata Hernández

Juan Fernando Valerio Pérez

Martes 4 de febrero, 2020.

1. Objetivo

Que el alumno retome los conocimientos adquiridos del tema de líneas de transmisión y con ello ser capaz de relacionarlos con el desempeño en la recepción de una señal de radiofrecuencia a través de una antena direccional. Además de caracterizar los parámetros de funcionamiento de una antena para encontrar su funcionamiento óptimo acorde las características que se le espefiquen.

2. Desarrollo

Material y equipo

• Generador de radiofrecuencias (KeySight N9310A)
• Analizador de espectro (GwInstek GSP-930 y N9962A FieldFox)
• Dos antenas tipo Yagi-Uda
• Cable coaxial y conectores apropiados

Procedimiento

• Patrón de radiación de potencia

Se conecta una de las antenas tipo yagui a la salida del generador de radiofrecuencias KeySight. El generador deberá proveer de una señal de 450 MHz sin modulación y una potencia de 20 dBm.

La segunda antena se conecta a la salida del analizador de espectro Gwinstek. Reduzca el span para ver el espectro de 400 MHz a 500 MHz, para tener una mejor visualización del espectro. Por defecto, la impedancia de salida es 50 Ω.

Ambas antenas deberán alinearse horizontalmente para una mejor recepción. Desde esta formación se considera como referencia 0°.

• Caracterización de una antena

Se conecta una antena de tipo yagui al conector de salida del analizador de espectro FieldFox, para poder llevar a cabo la caracterización de dicha antena, los parámetros a medir son los siguientes:

• Relación de voltaje de ondas viajeras (VSWR)
• Perdidas por retorno (Return Loss)
• Carta de Smith

Las especificaciones requeridas son frecuencias entre 400MHz y 500MHz, pero se decide extender la última frecuencia a 520 MHz para que la caracterización de la antena sea adecuada y con ello tener una mejor visualización de los parámetros antes mencionados de la antena, por ello se configura el span entre 400 MHz y 520 MHz.

3. Resultados

• Patrón de radiación de potencia

Con la impedancia de salida de 50 Ω, se obtuvieron las mediciones registradas en la figura 1. Los ángulos de 0°, 90°, 180° y 270° corresponden al frente, primer lateral, posterior y segundo lateral de la antena.

Como es de esperarse, los mejores niveles se obtienen del frente y posterior de la antena, esto debido a su construcción pues son las zonas donde concentran mayor energía. A pesar de esto, la potencia recibida está por debajo de la potencia transmitida, lo que significa que existen pérdidas considerables en el sistema.

Cambiando la impedancia de salida del analizador de espectro a 75 Ω se obtiene un sistema con mejor acoplamiento por lo que las pérdidas son menores pero aún existen, esto debido a las condiciones ambientales donde se desarrolla el experimento (un espacio interior). Las mediciones quedan registradas en la figura 2. 

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• Caracterización de la antena

• Parámetro VSWR

Parámetro medido de VSWR se puede observar en la figura 2. Con la ayuda de los marcadores se obtiene el valor del parámetro mencionado con su respectiva frecuencia, con la información obtenida se puede decir que el funcionamiento de esta antena esta entre 471.71MHz y 503.74MHz teniendo un ancho de banda aproximado de 30 MHz siendo en 491.74MHz con la frecuencia con mayor resonancia. [pic 7][pic 8]

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