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UNIVERSIDAD NACIONAL

“José Faustino Sánchez Carrión”

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL, SISTEMAS E INFORMATICA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRONICA

TEMA:

ANTENAS PARABOLICAS

ALUMNOS: MIRANDA PORTELLA, Franco Jhordy.

SOBRADO SAMBRANO, Misael Yacob.

PROFESOR:

LIC. CESAR MONTALVAN CHINININ

HUACHO – PERÚ

2015

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ÍNDICE

Nº Pagina

Portada o carátula…………………………………………………………………….1

Índice …………………………………………………………………………………..2

Introducción……………………………………………………………………………3

Objetivos………………………………………………………………...……………..4

Contenido………………………………………………………………………………5Reflector parabolico……………………………………………………...…………….51. Geometrías del Reflector…………………………………………..…………….5

1.1.1 Antenas de foco centrado o prime-focus……………………………....51.1.2 Antena Offset: ……………………………………………….……………61.1.3 Antenas Cassegrain………………………………………….…………..71.1.4 Antenas Gregorian…………………………………………….………….8

1.2 Análisis geométrico del reflector…………………………………………….81.3 Análisis electromagnético: ………………………………………………….10

Aproximacion de Kottler………………………………….………………………12

1.4 Directividad……………………………….…………………………………..161.5 Eficiencia………………………………….…………………………….…….161.6 Relación f/D………………………………….…………………………..……171.7 Ancho del haz a potencia mitad…………………...………………………..181.8 Potencia radiada hacia atrás……………….……...………………………..181.9 Partes Mecánicas de las Antenas Parabólicas…………….……………..19

1.9.1 El plato o reflector parabólico…………….……………………………..201.9.2 Soportes del reflector……………….……...……………………………201.9.3 Soportes del alimentador……………….……...…………….………….201.9.4 Montura……………….……...……………………….......................…..211.9.5 Base o mástil……………….……...………………………….………….21

2. Experimento………………………………………………………………………233. Cuestionario………………………………………………………………………21

Conclusión……………….……...………………………………….……………………….28

Bibliografía……………….……...…………………………………………............………29

Anexos………………………………………………………………...………………32

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INTRODUCCIÓNLa antena parabólica es un tipo de antena que se caracteriza por llevar un reflector parabólico. Su nombre proviene de la similitud a la parábola generada al cortar un cono recto con un plano paralelo a la directriz. Las antenas parabólicas pueden ser usadas como antenas transmisoras o como antenas receptoras.

En las antenas parabólicas transmisoras el reflector parabólico refleja la onda electromagnética generada por un dispositivo radiante que se encuentra ubicado en el foco del reflector parabólico, y los frentes de ondas que genera salen de este reflector en forma más coherente que otro tipo de antenas, mientras que en las antenas receptoras el reflector parabólico concentra la onda incidente en su foco donde también se encuentra un detector. Normalmente estas antenas en redes de microondas operan en forma full duplex, es decir, trasmiten y reciben simultáneamente.

Las antenas parabólicas suelen ser utilizadas a frecuencias altas y tienen una ganancia elevada.

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OBJETIVOSPresentar de manera detallada el reflector parabólico. Estudiar cómo depende su directividad de sus propiedades geométricas. Entender las diferentes arquitecturas de reflectores parabólicos y planos utilizando la teoría de rayos.

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Reflector Parabólico

El principio del funcionamiento de la antena parabólica consiste en reflejar las señales que llegan a ella y concentrarla en un punto común llamado foco; mientras que si las señales provienen del foco las refleja y las concentra en un haz angosto de radiación para transmitir.El foco coincide con el foco geométrico del paraboloide de revolución que representa matemáticamente a la antena y en ese lugar se coloca el alimentador. El tipo de alimentador define la ganancia final de la antena y las características de los lóbulos.

1. Geometrías del ReflectorExisten distintos tipos de geometrías de reflectores parabólicos, que se diferencian dependiendo de la posición del alimentador o de la cantidad de reflectores que posean, lo cual influirá en la eficiencia de la misma, así como en la cantidad de lóbulos secundarios del sistema. Dentro de las geometrías encontradas se puede destacar las antenas de foco centrado, conocidas como prime-focus, las antenas cuya iluminación está descentrada, respecto al eje de la parábola, llamadas offset y las antenas con doble reflector que se dividen en dos tipos llamados antenas cassegrain y antenas gregorian.

1.1.1 Antenas de foco centrado o prime-focus

Las antenas de foco centrado son aquellas en las que el alimentador está ubicado en el punto focal del reflector parabólico. La mayor limitación existente en este tipo de configuración es la reducción de la eficiencia, esto debido al bloqueo que ocasiona el alimentador.

Este bloqueo del alimentador también aumenta la intensidad de los lóbulos laterales, debido a la difracción que produce por ser un obstáculo. Este problema puede ser atenuado cuando las dimensiones del alimentador son pequeños comparados con la longitud de onda.

Las antenas foco centrado han sido ampliamente utilizadas por sus razones de sencillez en la construcción y economía. A pesar de la disminución de la eficiencia por parte del bloqueo del reflector, estas antenas presentan una eficiencia entre el 55 y el 70%

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Figura 1: Antena de foco centrado.

1. 1. 2 Antena Offset:

Las antenas offset son aquellas en las que el alimentador no se localiza en el centro del paraboloide de revolución, esto es para evitar los problemas de bloqueo que ocasiona el alimentador.

La principal desventaja es que produce un nivel de polarización cruzada superior al caso de la alimentación frontal debido a la falta de simetría de la estructura. Otra desventaja es que el análisis de la estructura es más complejo que las antenas con simetría pero sin embargo, las eficiencias teóricas están comprendidas entre el 70 y el 80%.

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Figura 2: Antena offset

1.1.3 Antenas Cassegrain

Este tipo de antenas está formado por dos reflectores y un alimentador. El reflector de mayor dimensión se denomina reflector principal y el reflector de menor dimensión se llama reflector auxiliar o sub-reflector, el cual tiene la particularidad de tener forma hiperbólica.

Este tipo de configuración permite conseguir una iluminación del reflector más uniforme y pérdidas por desbordamiento más bajas. Las eficiencias reales típicas son del orden del 65 al 75%.

La desventaja de este tipo de antena está relacionada con los efectos generados por la obstrucción del sub-reflector. Si se disminuye el diámetro del reflector principal, los efectos del bloqueo afectarán de manera significativa la eficiencia. Otra desventaja de este tipo de antena es que su precio es considerablemente alto, debido a la complejidad de manufacturar estas antenas.

Este tipo de configuración se usa cuando se desean obtener ganancias elevadas, esto debido al sub-reflector presente en la estructura, ya que el mismo capta toda la potencia radiada del alimentador obteniendo una iluminación en el reflector principal más uniforme y con una ganancia mayor a la emite el alimentador. Esta es la razón por la que este tipo de antenas se usan en radioastronomía, comunicaciones espaciales y en estaciones terrenas que requieran recepción y transmisión de señal.

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Figura 3: Antena Cassegrain

1.1.4 Antenas Gregorian

La geometría de este tipo de antenas está basada en la configuración del telescopio gregoriano, que posee un reflector principal con aspecto parabólico y un sub-reflector elíptico.

Este tipo de antenas presenta los mismos desempeños que las antenas Cassegrain, es decir, poseen ganancias elevadas y eficiencias altas. Sin embargo, también adolecen del efecto del bloqueo existente por parte del sub-reflector.

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Figura 4: Antena Gregorian

1.2 Análisis geométrico del reflector

La figura 5 muestra la geometría de un reflector parabólico. El reflector se forma rotando la figura sobre su propio eje o moviendo esta a lo largo de su eje para formar un reflector cilíndrico. Un reflector parabólico transforma una onda esférica radiada por la alimentación ubicada en su foco, a una onda plana. Aunque la alimentación propaga una onda desde el foco, el cual reduce su amplitud, geometrías ópticas predicen que la reflexión de una onda plana se mantiene constante. La onda reflejada no mantiene a la onda plana pero la propaga porque los campos deben ser continuos a través de la frontera de reflexión del plano del haz, porque los campos pueden ser discontinuos solo a través de la frontera física.

No obstante, se utiliza la teoría de apertura en el diámetro proyectado para predecir su funcionamiento. Como los rayos reflejados son paralelos, se puede ubicar el plano de apertura en cualquier lugar a lo largo del eje, pero de cierto modo cerca en el frente del reflector. Las ecuaciones para la superficie del reflector son:

Rectangulares

(1)

Polares

Donde f es la longitud focal, D el diámetro,   es la distancia desde el foco al reflector, y   el ángulo de alimentación desde el eje z negativo. 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:

(2)

La mitad del ángulo máximo en donde las ondas provenientes del alimentador son captadas por el reflector parabólico, depende directamente de la relación de distancias entre el foco y el diámetro del reflector

(3)

10

Con estos parámetros quedan totalmente definidas las características geométricas de cualquier reflector parabólico, ya que si no se conoce la caracterización geométrica de la estructura, no se podrá realizar su caracterización electromagnética.

Figura 5: Geometría del reflector parabólico

1.3 Análisis electromagnético:

La mayoría de los diseños de antenas parabólicas, requieren un análisis de la alimentación de la antena para poder tener una caracterización completa del sistema. Se han desarrollado, a lo largo de los años, muchos tipos de análisis para las estructuras grandes (en términos de la longitud de onda) entre ellos se pueden destacar los desarrollos hechos en la óptica geométrica, la óptica ondulatoria y la teoría geométrica de la difracción.

El método de óptica geométrica es el más antiguo para los cálculos de antenas, se desarrolló originalmente para analizar la propagación de la luz. Permite

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calcular los campos en la apertura y constituye una buena aproximación para calcular el lóbulo principal y los primeros lóbulos secundarios. Este método no es capaz de predecir la difracción, sino únicamente la reflexión en superficies de curvatura suave.

La óptica ondulatoria o también conocida como óptica física, se basa en aproximar las corrientes equivalentes en la superficie reflectora iluminada, también es conocido como método de las corrientes inducidas. La aproximación de óptica física proporciona buenos resultados para el análisis de la reflexión en grandes superficies. Sin embargo, presenta una serie de limitaciones que en algunos casos pueden introducir errores importantes, entre ellas se puede mencionar que en las cercanías de los bordes, la corriente inducida sobre la superficie no se podría aproximar correctamente debido a la discontinuidad existente por lo tanto, no se considera el fenómeno de difracción. Algunos autores que desarrollaron este método se pueden destacar: Silver que establece las bases para un análisis basado en la teoría de la apertura y de la óptica física, fundamentada en las corrientes inducidas en el reflector. Rusch y Potter desarrollaron las teorías basados en óptica ondulatoria y de la abertura para el diseño y análisis de las antenas foco centrado y de las antenas Cassegrain.

Para mejorar las deficiencias en la descripción de las discontinuidades producidas en el estudio de la óptica ondulatoria surge la teoría geométrica de la difracción, cuyo análisis se basa en el cálculo de los campos difractados en los bordes, los cuales no pueden obtenerse con las aproximaciones anteriormente mencionadas, esta teoría la introdujo Keller en 1962. Los rayos difractados no tienen una sola dirección de reflexión, por lo que al incidir un rayo sobre un borde o discontinuidad se formará el cono de Keller. La mayor limitación se presenta cuando se analizan superficies de revolución, ya que al punto de observación llegan infinitos rayos producidos por la difracción en el borde circular de la superficie.

Para evitar las singularidades existentes en los bordes de las superficies se desarrolla la teoría PTD, ésta fue desarrollada por Ufimtsev (simultáneamente a la teoría de Keller) y obtiene resultados equivalentes evitando el problema antes mencionado. El resultado de PTD se le debe sumar los campos reflejados en las superficies, que pueden calcularse por los métodos de la óptica física y la óptica geométrica.

Otro método de análisis es el UTD, donde se proponen distintas soluciones a las singularidades en los coeficientes de difracción de GTD por medio de la integral de Fresnel. Los autores de este método son Kouyoumjin y Pathak.

Existen diversos autores que también han realizado análisis electromagnético de los reflectores entre ellos puede mencionarse Love [ 5] quien recolecta distintos documentos sobre antenas parabólicas basados en los distintos métodos mencionados.

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Otros métodos desarrollados han sido enfocados para mejorar los rangos de validez de los patrones o para disminuir el tiempo de cálculo y así poder aplicar técnicas de optimización, entre ellos Wood [ 6] recoge ideas para el diseño de reflectores parabólicos mediante la utilización de ondas esféricas, que permiten la expansión de un sistema global de optimización. Otros métodos de cálculo de los patrones de radiación de las antenas parabólicas que se basan en los campos existentes en la abertura son FFT [ 7] y la serie de Jacobi-Bessel [ 8]

En este trabajo, los cálculos preliminares se basan en la aproximación de

Kottler desarrollada en 1923. Esta aproximación es utilizada para grandes aberturas y

por pertenecer a la óptica geométrica, no se consideran las difracciones en los bordes.

Estos cálculos funcionan para el lóbulo principal y los primeros lóbulos secundarios

Aproximación de Kottler:

Kottler se basa en las corrientes superficiales eléctricas y magnéticas para calcular el campo radiado

(4)

Figura 6: Parámetros principales para aproximación de Kottler

Estas corrientes están definidas en el punto Q de la superficie (Figura 6) en el cual según el principio de Huygens se tiene un frente de ondas esféricas, por lo tanto, el vector potencial magnético y eléctrico inducido en un punto P están dados por las siguientes ecuaciones:

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(5)

(6)

El campo eléctrico radiado en el punto P puede ser expresado de la siguiente forma:

(7)

Si se sustituye la ecuación ( 5) y ( 6) en la ecuación ( 7) se obtiene la expresión establecida por Kottler en 1923 y que fue demostrada por Stratton y Chu en 1939 por medio del teorema de Green vectorial. La expresión de Kottler queda establecida de la siguiente manera para el cálculo del campo cercano

(8)

Donde:

(9)

Para el cálculo en campo lejano se utiliza la siguiente expresión, que se conoce como la solución de Kottler, se utiliza como sistema coordenado el indicado en la Figura 6

(10)

Donde E(Q) viene dado en módulo y fase

Figura 7: Sistema coordenado para campo lejano

14

Utilizando el sistema coordenado dado en la Figura 7, se puede hallar el campo lejano para una superficie circular equifase.

El campo radiado se simplifica a la ecuación cuando se toman en consideración las siguientes condiciones:

El estudio se realiza en campo lejano La abertura de la superficie en estudio es circular equifase La superficie presenta simetría de revolución

(11)

El campo radiado por el reflector parabólico depende directamente de la forma de iluminación que el alimentador le proporcione a la superficie reflectora, esto se determina por las leyes de iluminación expresada en la ecuación ( 12), donde A(ρ) es el campo incidente producido por el alimentador, esta ley de iluminación (expresada en la ecuación anteriormente mencionada) es específicamente para iluminar una superficie parabólica. Este campo estará normalizado, con respecto al radio del reflector, y está expresado en unidades absolutas, por lo tanto, el máximo que se puede tener tiene el valor de uno.

(12)

(13)

(14)

El valor mínimo es distinto de cero , por consiguiente el valor ( estará dado por la ecuación ( 15).

(15)

15

Figura 11: Ley de iluminación

1.4 Directividad:

El objetivo principal en el diseño de una antena es el de establecer un patrón de radiación específico. La directividad es usada para comparar la intensidad de radiación en una dirección dada con la intensidad de radiación promedio

(16)

16

(17)

Siendo la impedancia característica del vacío.

1.5 Eficiencia:

La eficiencia de las antenas parabólicas es un parámetro que indica la calidad de la misma. Esta eficiencia está afectada por una serie de fenómenos que pueden ser tratados como el producto de una serie de eficiencias independientes.

(18)

= Eficiencia de apertura

(19)

= Eficiencia de por desbordamiento o spillover

(20)

(21)

= Eficiencia de iluminación

= Eficiencia óhmica

= Eficiencia de polarización cruzada

= Eficiencia de bloqueo

1.6 Relación f/D

La posición geométrica del alimentador con respecto al diámetro del reflector es de suma importancia, esta relación se conoce como f/D y está directamente relacionada con el ángulo de visualización del borde del reflector

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Al disminuir f/D el ángulo aumenta, la posición del alimentador se va acercando a la parábola y la curvatura del reflector aumenta. Cuando se tiene una baja relación f/D , aproximadamente menor a 0.25, el alimentador está en el interior de la parábola por lo tanto las pérdidas por desbordamiento y la captación de ruido son muy bajas, pero tiene como problema que la iluminación de la apertura presenta un fuerte decaimiento en los bordes y como consecuencia de esto, no se utiliza eficientemente la superficie de la parábola, además debido a la gran curvatura del reflector la polarización cruzada crece. Para valores de f/D mayores o iguales de 0.5 se puede lograr una buena iluminación de la apertura y una polarización cruzada baja, pero tienen elevadas pérdidas por desbordamiento y presentan problemas mecánicos para sujetar el alimentador. Es habitual trabajar con valores de f/D en el margen de 0.25 y 0.5 donde se obtiene como ventaja una disminución de las pérdidas por desbordamiento, se disminuyen los problemas mecánicos para sujetar el alimentador y se disminuye el nivel de lóbulos secundarios, algunas de las desventajas asociadas tienen que ver con la polarización cruzada y la iluminación de la apertura.

1.7 Ancho del haz a potencia mitad:

El ancho del haz a -3dB es el ángulo, expresado en grados, existente entre dos direcciones en las que la intensidad de radiación es la mitad del valor máximo cuando se realiza un corte del diagrama de radiación que contiene la dirección del máximo del lóbulo para el caso de un alimentador del tipo bocina el cálculo del ancho del haz queda establecida en la ecuación ( 22)

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(22)

1.8 Potencia radiada hacia atrás:

La relación ante-posterior indica el grado de radiación indeseable en la parte posterior del reflector en comparación con la parte delantera del mismo, la misma proporciona un conocimiento del nivel de interferencia que tendrá con otras antenas

(23)

(24)

Siendo la ganancia del reflector cuando se encuentra iluminado uniformemente la ganancia del alimentador. La distribución de las ondas radiadas por el alimentador no posee un valor constante para todos los puntos, por lo tanto, en el borde del reflector se puede calcular el valor de la distribución de campo del alimentador que es lo denominado en la ecuación (23) siendo T el valor del campo del alimentador en el borde del reflector.

1.9 Partes Mecánicas de las Antenas Parabólicas

Para la construcción de antenas parabólicas se deben considerar las distintas partes que integran la estructura del sistema completo de la antena, estas partes son:

El plato o reflector parabólico Los soportes del plato Los soportes del alimentador La montura La base o mástil

Se puede observar dichas partes en la siguiente figura

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1.9.1 El plato o reflector parabólico

Esta estructura debe ser totalmente lisa, con un material de alta conductividad y además, debe tener la forma del paraboloide de revolución que la caracterice, su superficie puede ser construida de dos maneras: una superficie completa o por partes, cada parte se le conoce como pétalo.

La cantidad de pétalos que se elijan dependerá de la movilidad que se le quiere dar a la estructura, a grandes dimensiones de diámetro del reflector parabólico será mayor la cantidad de pétalos. Por otra parte, esta superficie puede ser sólida o mallada. La diferencia que existirá entre estas dos superficies será la atenuación aproximada de 1dB que sufre el reflector mallado con respecto al sólido. Si la superficie es mallada los huecos existentes en la malla deben ser menor a λ/12, la ventaja de este tipo de superficie es su mayor resistencia a la intemperie sin embargo, cuando existen vientos mayores a 60 Km/h no importará el tipo de superficie ya que se creará una barrera en la abertura del reflector.

1.9.2 Soportes del reflector

Los soportes del reflector, conocidos como radiales, son la estructura que sostiene directamente al plato parabólico, las mismas pueden estar hechas de hierro o aluminio. Estos soportes también deben tener la forma del paraboloide de revolución que caracterice a la antena.

La cantidad de radiales existentes dependerá de la rigidez mecánica que necesite la pieza, es decir, si el reflector posee varios pétalos se elegirá la cantidad de soportes para sujetar cada pétalo de manera tal de darle fortaleza a la estructura.

1.9.3 Soportes del alimentador

Para fijar correctamente el alimentador es indispensable la utilización de soportes. Además, dichos soportes sujetarán también el bloque LNB. Estos soportes tienen que permitir el movimiento del alimentador para ajustar de manera correcta su posición frente al reflector también, debe permitir la rotación del alimentador y así corregir el efecto Faraday para dicha frecuencia.

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Por otra parte estos soportes ayudarán a mantener el alimentador a la distancia focal para la cual la antena fue diseñada.

1.9.4 Montura

Es uno de los elementos de gran precisión con los que cuenta la antena, permite realizar movimientos para la orientación horizontal (azimut) y vertical (elevación), necesarios para la recepción de la señal; además proporciona la unión entre el plato y la base.

1.9.5 Base o mástil

La base o mástil es la estructura que le da rigidez a la antena parabólica, ya que la soporta totalmente. Aunque la antena esté expuesta a lluvias o fuertes vientos es necesario que la base y la montura mantengan a la antena bien orientada hacia el satélite. Existe un gran número de bases empleadas para la fijación de las antenas parabólicas. Cabe destacar que las más empleadas son la base triangular y la base tripié universal.

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Experimento

Antena Parabólica Casera

Introducción

Hoy en día la comunicación a través del uso de tecnologías a significado

un gran avance para el ser humano, pero como podemos establecer esta

comunicación. Si bien la conexión  por cable ha sido rentable por mucho

tiempo, ha quedado atrás por la aparición de nuevas tecnologías móviles (esto

no quiere decir que el cable quede obsoleto), para poder establecer una

comunicación sin utilizar cables (lo cual hace un medio económico), es

necesario el uso de un dispositivo  que emita y reciba ondas estos aparatos

son llamados antenas.

Una antena es un dispositivo diseñado con el objetivo de emitir o recibir

ondas electromagnéticas hacia el espacio libre. Una antena transmisora

transforma voltajes en ondas electromagnéticas, y una receptora realiza la

función inversa.

El siguiente informe busca  entregar de forma clara y concisa los

diferentes pasos que se han seguido en la confección de dos antena

parabólica, las cuales de mostraran  que no son iguales una antena creada sin

tener presente ningún cálculo matemático  a otra la cual se le dio un tiempo de

investigación.

También muestra una síntesis de los problemas físicos y matemáticos a

los cueles ha sido  necesarios afrontar en la confección de estas.

Definiciones

-La frecuencia, es un número de vibraciones (oscilaciones), que se producen

en una unidad de tiempo

-La longitud de onda es la distancia existente entre dos crestas o valles

consecutivos.

-La ganancia  es una magnitud que expresa la relación entre la amplitud de una

señal de salida respecto a la señal de entrada.

-Las   pérdidas   por  propagación  se producen, ya que la  energía  se  reparte 

mientras  la señal  se  propaga  alejándose  de la fuente,  por  lo  que  se 

produce  una  menor  densidad  de potencia a mayor distancia.

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-El ancho de haz se puede definir  a -3dB, que es el intervalo angular en el que

la densidad de potencia radiada es igual a la mitad de la potencia máxima (en

la dirección principal de radiación).

La antena parabólica que se construyo fue contraída con factor

foco/diámetro de 0.2.En la imagen se puede apreciar que mientras más grande

sea el factor F/D menos curva presentara  el plato de la parabólica, por ende el

foco se encontrara dentro de la curva del plato y no sobresaliendo de él.

 ¿Que es Una Antena Parabólica?Una antena parabólica es un tipo de antena que se caracteriza por llevar

un reflector parabólico. Su nombre proviene de la similitud a la parábola

generada al cortar un cono recto con un plano paralelo a la directriz.

¿Como funciona una antena parabólica?Las antenas parabólicas son usadas como antenas transmisoras o como

antenas receptoras.

En las antenas parabólicas transmisoras el reflector parabólico refleja la

onda electromagnética generada por un dispositivo radiante que se encuentra

ubicado en el foco del reflector parabólico, y los frentes de ondas que genera

salen de este reflector en forma más coherente que otro tipo de antenas,

mientras que en las antenas receptoras el reflector parabólico concentra la

onda incidente en su foco donde también se encuentra un detector.

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Características principales de una antena con reflector parabólicoFoco:

Los reflectores parabólicos tienden a dirigir y concentrar la energía

capturada hacia un punto llamado foco cuya ubicación dependerá de la forma

de la parábola. Este punto focal es muy importante por cuanto es el mejor lugar

para colocar el iluminador. Cualquier desviación, con respecto al foco, en que

ubiquemos nuestro iluminador producirá perdidas, afectando la eficiencia de la

antena

Iluminación:Intuitivamente podemos darnos cuenta que lo que debemos lograr es

sacar el mejor provecho posible de nuestro reflector parabólico. Para esto nos

deberemos preocupar que la energía generada por el Iluminador sea reflejada

en su totalidad para su mejor aprovechamiento. Por esto, es muy importante

elegir adecuadamente dicho iluminador, según el reflector con que contemos.

Si lo sobre-iluminamos, se perderá la energía que sobrepase los bordes.

Si lo sub-iluminamos es lo mismo que tener una parábola de menor diámetro.

Un reflector bien iluminado será aquel donde conseguimos que la mayor

cantidad de energía generada por el iluminador sea reflejada en la dirección de

nuestro interés.

 

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Factor de forma

Dependiendo del factor de forma de la parábola, según sea más o

menos profunda, la relación entre la distancia focal (f) y el diámetro de la

parábola (D) determinara la manera en que debemos iluminarla y las

características de los lóbulos laterales.

* El sensibilidad (umbral de transmisión) de una antena parabólica rodea en los

-70dbi.

Potencia que ocupa el dispositivo Wirelesusb es de 30mW, a pesar de

ser tan pequeña la cantidad de potencia es capaz de transmitir datos a

distancias considerables.

Longitud de onda = C /  F(frecuencia)

L = 300.000.000 / 2.400

L= 12.5 Cm

Perdida

FSL (Free SpaceLoss en español Perdida en el Espacio Libre). Este

valor nos estará indicando el valor en dB que perdemos por atravesar el medio

ambiente, es decir cuanta señal vamos a perder.

Para poder calcular la perdida existente necesitamos conocer los

siguientes datos:

·         Distancia en metros(D).

·         La frecuencia mGz(F).

·         La velocidad de la luz (primeros 3 dígitos)(C).

·         El valor de pi (pi).

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Formula:

Datos de nuestra antena:

D: 250 metros

F: 2400 mgz

c: 300 km/s^2

pi: 3,14

Remplazando de datos:

La  pérdida a la cual se encuentra sometida nuestra antena es de -88.35 dbi.

La frecuencia es una unidad de medida que mide el número de ciclos de una

onda senoidal en unidad de tiempo y se representa en hertz (Htz)

Frecuencia (F) = Velocidad (V) / longitud de onda (Lo)

Frecuencia = 300.000.000 / 12.5

Frecuencia = 2400000 Hrtz

Ganancia de nuestra antena  parabólica:

Se da que para poder calcular la ganancia hipotética de nuestra antena

parabólica se ha de necesitar los siguientes datos:

n   = Eficiencia de la antena.

D  = Diámetro de la antena (metros).

L   = longitud de onda (hz).

pi  = 3,14.

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La ecuación nos dice que la ganancia es igual a la eficiencia por pi elevado a 2

por la dimensión elevado a 2 por la longitud de onda elevado a dos.

Ahora  los datos que podemos obtener de nuestra antena parabólica son:

n   = 50%(por lo general).

D  =  60 cm ⇒ 0,6m.

L   = .12,5 cm==> 0,125m

pi  = 3,14.

Calculado:

Ahora se tiene que para una antena de 0,6 metros de diámetro y una longitud

de onda de 12,5cm existe una ganancia de 21 dbi aproximado.

Ancho de haz: Es un parámetro de radiación, ligado al diagrama de radiación. Se puede definir

el ancho de haz a -3dB, que es el intervalo angular en el que la densidad de

potencia radiada es igual a la mitad de la potencia máxima (en la dirección

principal de radiación). También se puede definir el ancho de haz entre ceros,

que es el intervalo angular del haz principal del diagrama de radiación, entre los

dos ceros adyacentes al máximo.

ancho de haz = 70 * longitud de onda / distancia.

ancho de haz = 0.168

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Construyendo La Antena: 

       Para empezar, necesitaremos los siguientes materiales:

 

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EJERCICIO

• Una antena parabólica tiene un diámetro de 3m, una eficiencia de 60% y opera a una frecuencia de 4GHz. Calcule su ganancia y apertura de haz.

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CUESTIONARIO

1- Las antenas de foco centrado son aquellas que:a) El alimentador está ubicado en el punto focal del reflector

parabólico.

b) El alimentador no se localiza en el centro del paraboloide de

revolución.

c) El alimentador se localiza fuera de la antena parabólica

d) N.A

2- Mencionar el principio de la antena parabólica:

3- Como se le conoce también a la antena parabólica:

4- La eficiencia de 70 y el 80% corresponden a la antena:a) Offset

b) Cassegrain

c) Gregorian

d) N.A5- ¿Qué antena produce un nivel de polarización cruzada superior al

caso de alimentación frontal?

a) Antenas Cassegrain

b) Antenas Gregorian

c) Antena Offset

d) T.A6- ¿Que antena está formada por dos reflectores y un alimentador?

a) Antenas Cassegrain

b) Antenas Gregorianc) a y b

d) N.A

7- Es encargada de establecer un patrón de radiación específico:a) Eficiencia

b) Directividad

c) Relación f/Dd) N.A

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8- ¿Qué es la relación f/D?a) Posición geométrica del alimentador con respecto al diámetro del

reflector.

b) Serie de fenómenos que afectan la eficiencia.

c) Radicación en una dirección.

d) N.A

9- Indica la cantidad de señal captada.a) Ganancia

b) Eficiencia

c) Longitud focal

d) N.A

10- La ganancia de nuestra antena es más eficiente cuando:a) Se aleja más al emisor de la antena.

b) Se aproxima más al emisor de la antena.

c) Esta al opuesto del emisor de la antena.

d) N.A

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CONCLUSIÓN

En el presente trabajo se comprobó la factibilidad del diseño y de la simulación del

comportamiento de un reflector parabólico, partiendo de un alimentador comercial para

la iluminación de la estructura. La aproximación de Kottler permite obtener el valor de

la directividad del reflector parabólico a partir de la forma de la iluminación del mismo.

Usando esta aproximación también se determinaron las eficiencias del sistema,

obteniéndose tanto para la directividad como para la eficiencia valores superiores a los

propuestos como objetivos de diseño. El beneficio de esta aproximación es que se

pueden observar los cambios que ocurren en la ley de iluminación debido al cambio

del alimentador.

Las variaciones en las dimensiones del alimentador permiten cambiar la iluminación y

así observar los cambios que ocurren en la directividad y eficiencia del reflector

parabólico, siendo de primordial importancia la forma en que afecta a la eficiencia por

desbordamiento, eficiencia de bloqueo y la eficiencia de iluminación del sistema. El

sistema es sensible a los cambios de iluminación mejorando o empeorando los valores

de directividad y eficiencia, por lo que se necesita modificar la alimentación hasta

obtener valores superiores a los del diseño. El estudio del reflector parabólico necesita

tener también un estudio de los parámetros del enlace digital de telecomunicaciones,

siendo importante el estudio de la probabilidad de error del sistema además de la

figura de ruido. Es necesario que la temperatura de ruido del sistema no degrade las

señales provenientes del satélite, obteniendo una antena reflectora con buenas

características en este ámbito. Por último, se recomienda la continuación del estudio

del reflector parabólico para otras bandas de operación y otras geometrías, además

del estudio de otros tipos de alimentadores permitiendo así obtener mayores

ganancias y eficiencias.

32

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