viernes, 6 de octubre de 2017

Calculo de una antena Yagi

Calculos de una antena Yagi 

Antena Yagi Uda. Es una antena direccional inventada por el Dr. Hidetsugu Yagi de la Universidad Imperial de Tohoku y su ayudante, el Dr. Shintaro Uda. Esta invención de avanzada a las antenas convencionales, produjo que mediante una estructura simple de dipolo, combinado con elementos parásitos, conocidos como reflector y director (es), se obtuviera una antena sencilla y de muy alto rendimiento.
Generalidades
El desarrollo de las antenas directoras se realiza en general basándose en los datos experimentales. El diagrama direccional requerido puede obtenerse con un número diferente de dipolos, diferentes distancias entre ellos, diferentes ajustes de los mismos. Sin embargo, es necesario tender a obtener el diagrama deseado a condición que las dimensiones de la antena sean mínimas.
Las longitudes de los elementos y su separación no son muy críticas, permitiéndose variaciones de longitud y de 1 a 5 % de separación. La longitud del reflector es aproximadamente 5 % mayor que el dipolo y este 5 % mayor que el director. En ocasiones se tiende aumentar el tamaño del reflector y se reduce el tamaño de los directores, aumenta así el ancho de banda de la antena. Si el reflector es menor que el dipolo y este menor que los directores el efecto será totalmente dañino y anula el comportamiento de la misma.
El dipolo no se cuenta como elemento, este es factor imprescindible y se da por entendido su existencia en el diagrama, una antena de un elemento se conforma de dipolo y reflector, la antena de dos elementos de reflector, dipolo y director.

Función de los elementos
Las antenas yagi presentan dos tipos de elementos:

Elementos de excitación. (Dipolo) Pueden ser activos o excitados, estos se conectan directamente a la línea de transmisión y reciben potencia de la fuente.
Elementos parásitos. No se conectan a la línea de transmisión y reciben la energía a través de la inducción mutua. Estos elementos se clasifican en Reflectores y Directores.
Reflector. Elemento parásito más largo que el elemento de excitación. Reduce la intensidad de la señal que está en su dirección e incrementa la que está en dirección del dipolo.

Director(es). Elemento(s) parásito(s) más corto(s) que su elemento de excitación. Incrementa(n) la intensidad del campo en su dirección y la reduce(n) a la dirección del reflector.

Ganancia
En las antenas de 2 a 4 elementos, la separación aproximada es de 0.15 a 0.2 λ, en algunos casos se logra una ganancia mayor si el segundo director esta 0.25 λ del primero, y aun mayor, separando el tercero y cuarto elementos hasta un máximo de 0.4 λ.
Otro factor importante es la ganancia ya que esta aumenta rápidamente con pocos elementos y lentamente para un número mayor. Con un diagrama de 2 elementos (1 director, dipolo y un reflector) la ganancia es de 5 a 7 dB, con 5 es aproximadamente de 10 dB y de 8 elementos de unos 12 dB, por esta razón no se diseñan antenas Yagi de mas de 12 a 15 elementos. Ya que el aumento de la reactancia de los directores al ir creciendo su número lleva a la disminución de las amplitudes de corrientes entre ellos. Al mismo tiempo disminuye de forma brusca la amplitud de la corriente de los directores situados a gran distancia del dipolo activo.
Formulas y diseño
Por lo general, las antenas se diseñan para una sola frecuencia, tomando por lo general la frecuencia central de la banda de frecuencia deseada.
El ejemplo muestra los cálculos para una antena de FM (88 – 108 MHz) de 2 elementos, para la frecuencia media 98 MHz.

Para obtener el largo del reflector se utiliza la formula 150 dividido entre la frecuencia (150 / 98 = 153 cm)

El dipolo 143/frecuencia (143 / 98 = 145 cm)
El director 138/frecuencia (138 / 98 = 140 cm)
Distancia entre reflector y dipolo 45 / frecuencia (45 / 98 = 48.9 cm)
Distancia entre dipolo y director 45 / frecuencia (45 / 98 = 48.9 cm)

Medidas para el diseño de antenas de 3 elementos

Reflector (150/Frecuencia)
Dipolo (143/Frecuencia)
Director1 (138/Frecuencia)
Director2 (134/Frecuencia)
Separación entre Reflector y Dipolo (45/Frecuencia)
Separación entre Dipolo y Director1 (45/Frecuencia)
Separación entre Director1 y Director2 (45/Frecuencia)
Medidas para el diseño de antenas de 4 elementos

Reflector (150/Frecuencia)
Dipolo (143/Frecuencia)
Director1 (138/Frecuencia)
Director2 (130/Frecuencia)
Director3 (120/Frecuencia)
Separación entre Reflector y Dipolo (48/Frecuencia)
Separación entre Dipolo y Director1 (45/Frecuencia)
Separación entre Director1 y Director2 (45/Frecuencia)
Separación entre Dipolo y Director1 (60/Frecuencia)
Medidas para el diseño de antenas de 5 elementos

Reflector (150/Frecuencia)
Dipolo (143/Frecuencia)
Director1 (138/Frecuencia)
Director2 (130/Frecuencia)
Director3 (125/Frecuencia)
Director4 (120/Frecuencia)
Separación entre Reflector y Dipolo (48/Frecuencia)
Separación entre Dipolo y Director1 (30/Frecuencia)
Separación entre Director1 y Director2 (30/Frecuencia)
Separación entre Director2 y Director3 (45/Frecuencia)
Separación entre Director3 y Director4 (60/Frecuencia)
Tabla de canales de TV, FM y sus frecuencias

Canales Frecuencia en MHz

VHF desde hasta
2 54 60
3 60 66
4 66 72
5 76 82
6 82 88
FM 88 108
7 174 180
8 180 186
9 186 192
10 192 198
11 198 204
12 204 210
13 210 216





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