Monografia-Pao_ Andreina Molina

Unidad Educativa Particular Tcnico Industrial Hermano Miguel

I

UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR TECNICO

INDUSTRIAL HERMANO MIGUEL

Memoria Tcnica previo a la obtencin del Ttulo de Bachiller Tcnico en

Electrnica de Consumo

Estudio e implementacin de la antena de recepcin para el

Centro de Comunicacin Satelital de la Unidad Educativa

Particular Tcnico Industrial Hermano Miguel de la Ciudad de

Latacunga

INTEGRANTES:

Albn Guanoluisa Erika Paola

Molina Arequipa Ginette Andreina

Tasinchana Chuqui Anabel Vaneza

ASESOR:

Ing. Miguel Navas

Latacunga-Ecuador

2014-2015


II

CERTIFICACIN

Yo Ing. Miguel Navas, certifico que gui y aprob el presente

trabajo de investigacin, ESTUDIO E IMPLEMENTACIN DE

LA ANTENA DE RECEPCIN PARA EL CENTRO DE

COMUNICACIN SATELITAL DE LA UNIDAD EDUCATIVA

PARTICULAR TCNICO INDUSTRIAL HERMANO MIGUEL

EN LA CIUDAD DE LATACUNGA, realizado por las seoritas:

Albn Guanoluisa Erika Paola, Molina Arequipa Ginette

Andreina y Tasinchana Chuqui Anabel Vaneza, alumnas de

Tercer ao de Bachillerato Paralelo T especializacin

Electrnica de consumo, de la Unidad Educativa Particular

Tcnico Industrial Hermano Miguel quienes han trabajado en

la investigacin de la misma y han presentado a tiempo.

Ing. Miguel Navas


III

AGRADECIMIENTO

Agradecemos a Dios todopoderoso y a la Virgen Mara por brindarnos la

oportunidad de obtener otro triunfo personal, y darnos salud, sabidura y

entendimiento para lograr esta meta.

Nuestros ms sinceros agradecimientos a nuestro asesor el Ingeniero

Miguel Navas, por su apoyo y valiosa colaboracin que con su nobleza y

entusiasmo, deposit en nosotras sus vastos conocimientos.

Y a nuestro prestigioso colegio por las enseanzas en l recibidas, las

cuales han sido sumamente importantes en nuestras vidas.

Erika, Andreina, Anabel.


IV

DEDICATORIA

Dedicamos de manera especial a nuestros padres, pues ellos fueron el

principal cimiento para la construccin de nuestra vida estudiantil,

sentaron en nosotras las bases de responsabilidad y deseos de

superacin ya que con su afn y sacrificio fue posible la culminacin de

esta memoria tcnica, la misma que nos ha capacitado para un futuro

mejor y que siempre pondremos al servicio del bien, la verdad y la justicia.

Erika, Andreina, Anabel.


V

NDICE RESUMEN EJECUTIVO .............................................................................................. VI

INTRODUCCIN ............................................................................................................ 1

1. PROPUESTA DE TRABAJO ................................................................................ 2

2. MEMORIA DESCRIPTIVA ..................................................................................... 3

2.1. DESCRIPCIN GENERAL ................................................................................ 3

2.1.1. La antena ...................................................................................................... 3

2.1.1.1 Estructura de la antena de recepcin ............................................ 3

2.1.1.2 Clasificacin bsica de las antenas. ............................................... 4

a) Antenas de Hilo ......................................................................................... 5

b) Antenas de apertura................................................................................. 6

c) Antenas planas .......................................................................................... 6

2.1.2. Antena V invertida ...................................................................................... 7

2.1.2.1. Frmulas para el diseo de la antena ............................................ 8

2.1.3. Antena bigote de gato ............................................................................... 9

2.1.3.1 Balun ..................................................................................................... 10

2.2 DESCRIPCIN TCNICA ................................................................................. 11

2.2.1. Equipos de transmisin y recepcin ................................................... 11

2.2.2. Ubicacin de la antena ............................................................................ 12

2.2.3. Clculos para el diseo de la antena................................................... 13

2.2.4. Pasos para construir la antena. ........................................................... 14

2.2.5. Pruebas de funcionamiento ................................................................... 17

2.2.6. Estructura fsica de la antena ................................................................ 17

2.3. GLOSARIO......................................................................................................... 18

3. RECURSOS .............................................................................................................. 20

4. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ..................................................................... 21

5. CONCLUSIONES ..................................................................................................... 22

6. RECOMENDACIONES ............................................................................................ 23

7. LINKOGRAFIA ......................................................................................................... 24

8. ANEXOS .................................................................................................................... 25


VI

RESUMEN EJECUTIVO

La presente memoria tcnica es destinada al estudio e implementacin de

los equipos de transmisin-recepcin para el Centro de Comunicacin

Satelital de la Unidad Educativa Particular Tcnico Industrial Hermano

Miguel de la Ciudad de Latacunga, provincia de Cotopaxi.

La metodologa utilizada tanto para la memoria tcnica como su parte

prctica es el mtodo inductivo deductivo, el experimental y el mtodo

cientfico, los cuales nos permite ir analizando los contenidos tericos,

para llegar a la experimentacin con los diversos equipos que se utilizan

para la comunicacin con los radioaficionados.

La propuesta de un centro de comunicacin est basada en la curiosidad

humana de tener una experiencia cercana con los radioaficionados, con

antenas de emisin y transmisin, como la antena bigotes de gato, y

varios programas que se estn destinados a ayudar al usuario a

comunicarse.

Se recomienda el uso posterior de esta memoria tcnica para que los

estudiantes puedan comunicarse con los radioaficionados, mediante los

equipos que la misma institucin dispone, adems de ser una gua para el

uso prctico y correcto de dichos equipos.


1

INTRODUCCIN

Una antena es un dispositivo (conductor metlico) diseado con el

objetivo de emitir o recibir ondas electromagnticas desde el espacio libre.

Una antena trasmisora transforma energa elctrica en ondas

electromagnticas, y una receptora realiza la funcin inversa.

Existe una gran diversidad de tipos de antenas. En unos casos deben

expandir en lo posible la potencia radiada, es decir, no deben ser

directivas (ejemplo: una emisora de radio comercial o una estacin base

de telfonos mviles), otras veces deben serlo para canalizar la potencia

en una direccin y no interferir a otros servicios (antenas entre estaciones

de radioenlaces).

Las caractersticas de las antenas dependen de la relacin entre sus

dimensiones y la longitud de onda de la seal de radiofrecuencia

transmitida o recibida. Si las dimensiones de la antena son mucho ms

pequeas que la longitud de onda, las antenas se

denominan elementales, si tienen dimensiones del orden de media

longitud de onda se llaman resonantes, y si su tamao es mucho mayor

que la longitud de onda son directivas.


2

1. PROPUESTA DE TRABAJO

El proyecto trata del estudio e implementacin de una antena de

recepcin para el Centro de Comunicacin Satelital de la Unidad

Educativa Particular Tcnico Industrial Hermano Miguel de la

Ciudad de Latacunga, esta antena de recepcin permitir recibir seales

electromagnticas de radioaficionados. Se propone estudiar y determinar

terica y prcticamente como llegan las seales a una antena de

recepcin.

El objetivo de esta memoria tcnica es disear una antena para transmitir

y recibir ondas electromagnticas desde el espacio libre. Una antena

transmisora transforma energa elctrica en ondas electromagnticas, y

una receptora realiza la funcin inversa, a la vez determinar las fallas ms

comunes que existen en las antenas de recepcin.

Para determinar la antena ms adecuada, primero se realizar el estudio

de los fundamentos tericos de los equipos de radioaficionado, para luego

realizar fichas con una temtica tcnica y sugerir las mejores opciones.

Para esto se procedern a realizar una investigacin bibliogrfica en

textos, revistas especializadas y se complementar con la bsqueda de

informacin en internet.

Es muy importante que se cumplan ciertos requisitos, los cuales

garantizarn el correcto funcionamiento del dispositivo transceptor como

el uso adecuado del mismo, bajo vigilancia de un tcnico capacitado tanto

en la recepcin como en la transmisin. Conjuntamente el dispositivo

debe colocarse en un lugar el cual debe ser apropiado para la instalacin

del mismo.


3

2. MEMORIA DESCRIPTIVA.

2.1. DESCRIPCIN GENERAL.

2.1.1. La antena.

Las antenas son las partes de los sistemas de telecomunicacin

especficamente diseadas para radiar o recibir ondas electromagnticas.

Tambin se pueden definir como los dispositivos que adaptan las ondas

guiadas, que se transmiten por conductores o guas, a las ondas que se

propagan en el espacio libre. Los sistemas de comunicaciones utilizan

antenas para realizar enlaces punto a punto, difundir seales de televisin

o radio, o bien transmitir o recibir seales en equipos porttiles.

(http://www.upv.es/antenas/Documentos_PDF/Notas_clase/Tema_1.PDF)

Fig. 1. Antena de Recepcin.

2.1.1.1 Estructura de la antena de recepcin.

Un tipo de antena de recepcin, es la antena Yagi, que consiste en un

auge, una barra larga de metal horizontal y los elementos, que son varillas

cortas verticales en la cima. Un elemento es el conductor, que es el nico

conectado a una entrada o salida de cable. Los otros elementos son un

reflector y varios directores.


4

La seal que rebota en estos elementos est ligeramente fuera de fase

con el conductor, lo que refuerza la seal en algunas direcciones y la

debilita o anula en otros. (http://www.ehowenespanol.com/funciona-

antena-yagi-info_247143/)

Fig.2. Estructura de la Antena Yagi.

a) Elemento conductor

b) Reflectores

c) Directores

d) Cable.

2.1.1.2 Clasificacin bsica de las antenas.

Existen tres tipos bsicos de antenas: antenas de hilo, antenas de

apertura y antenas planas. As mismo, las agrupaciones de estas antenas

(arrays) se suelen considerar en la literatura como otro tipo bsico de

antena.

a

b

c

d


5

a) Antenas de Hilo.

Son antenas cuyos elementos radiantes son conductores de hilo que

tienen una seccin baja respecto a la longitud de onda de trabajo.

Las dimensiones suelen ser como mximo de una longitud de onda.

Se utilizan extensamente en las bandas de MF, HF, VHF y UHF.

Se pueden encontrar agrupaciones de antenas de hilo.

Ejemplos de antenas de hilo son:

El monopolo vertical.

Fig. 3. El monopolo vertical.

La antena espira.

Fig. 4. La antena espira.


6

La antena helicoidal.

Fig. 5. La antena helicoidal.

b) Antenas de apertura.

Las antenas de apertura son aquellas que utilizan superficies o aperturas

para direccionar el haz electromagntico de forma que concentran la

emisin y recepcin de su sistema radiante en una direccin. La ms

conocida y utilizada es la antena parablica, tanto en enlaces de radio

terrestres como de satlite.

La ganancia de seal de dichas antenas est relacionada con la superficie

de la parbola, a mayor tamao mayor igualdad del haz tendremos y por

lo tanto mayor directividad.

c) Antenas planas.

Un tipo particular de antena plana son las antenas array, que estn

formadas por un conjunto de dos o ms antenas idnticas distribuidas y

ordenadas.


7

De tal forma que en su conjunto se comportan como una nica antena

con un diagrama de radiacin propio.

(http://es.wikipedia.org/wiki/Antena#Clasificaci.C3.B3n_cl.C3.A1sica_de_l

as_antenas)

Fig. 6. Antena de Array.

2.1.2. Antena V invertida.

Es una antena con alimentacin central empleada para transmitir o recibir

ondas de radiofrecuencia. Estas antenas son las ms simples desde el

punto de vista terico. La antena en V invertida es un dipolo cuyos brazos

han sido doblados el mismo ngulo respecto del plano de simetra.

Tiene la forma de una V invertida. La realizacin exige algunas

precauciones. Autores como Brault y Piat recomiendan que el ngulo de

la V no sea inferior a 120 grados, y que los extremos de la misma estn lo

ms lejos posible del suelo; la proximidad de los extremos a la tierra

induce capacidades que alteran la frecuencia de resonancia.


8

Fig. 7. Antena en V invertida.

El dipolo en V invertida es sumamente apreciado por los radioaficionados

que transmiten en expediciones, porque con un simple mstil de unos

nueve metros, un poco de cable y de cuerda de nylon, es posible instalar

rpidamente una antena transportable, liviana, y poco voluminosa.

(http://es.wikipedia.org/wiki/Dipolo_(antena))

2.1.2.1. Frmulas para el diseo de la antena.

El dipolo estndar de media onda en V invertida puede calcularse con la

siguiente frmula:

Longitud de cada brazo (m) = 71,5

()

http://www.sergiozuniga.cl/02/ex_dipolo/como_hacer_un_dipolo.htm

Para la construccin de esta antena se utiliza:

Cable flexible #12,

Un tubo galvanizado,

Cable coaxial y,

Un balun.


9

2.1.3. Antena bigote de gato.

Esta antena es otra configuracin a base de dipolos, se construye con

alambre o cable, y se cortan (segn las bandas a trabajar), se pelan en

uno de sus extremos y se unen soldando todos y cada uno de los

extremos.

Esta antena tiene la particularidad de poderse alimentar con un solo cable

coaxial en donde el centro de este se suelda a uno de los manojos de

cables como cualquier dipolo y la malla del cable se suelda al otro manojo

de cables, sin embargo, se deja al ingenio de cada persona. Se

recomienda esto ltimo para lograr una mayor rigidez mecnica a la hora

de estirar los brazos del conjunto de dipolos, se puede utilizar un balun.

Fig.8. Antena bigotes de gato.

Se puede instalar en V invertida o como dipolo horizontal dejando una

separacin de unos 15 centmetros entre dipolo y dipolo tratando de

conformar un abanico (de ah su nombre de bigotes de gato), puede

emplearse cable coaxial de 50 o 75 Ohmios.


10

Esta antena puede trabajar en tantas bandas como dipolos sean cortados

y la frecuencia a la que es cortado cada uno de los alambres, su

rendimiento es muy satisfactorio dado que cada dipolo se corta para la

banda y frecuencia preferida.

Se ajusta de la manera tradicional, es decir, alargando o acortando los

brazos de cada dipolo, abriendo o cerrando el ngulo central hasta

llevarlo a resonancia en la frecuencia seleccionada de cada banda.

(http://www.jcmascot.es/RADIOMASCOT/DIPOLO%20BIGOTES%20DE%

20GATO.htm)

2.1.3.1 Balun.

Se denomina balun (del ingls balanced-unbalanced lines transformer) a

un dispositivo que convierte lneas de transmisin no balanceadas en

lneas balanceadas (se transmite la misma informacin por dos cables o

par de cables, al mismo tiempo y con polaridades opuestas).

Fig. 9. Balun.


11

2.2 DESCRIPCIN TCNICA.

Para el diseo y la construccin de una antena bigotes de gato de

transmisin y recepcin para el Centro de Comunicacin Satelital de la

Unidad Educativa Particular Tcnico Industrial Hermano Miguel, se

deben seguir los siguientes pasos:

2.2.1 Equipos de transmisin y recepcin.

Los equipos utilizados en el Centro de Comunicacin Satelital de la

Unidad Educativa Particular Tcnico Industrial Hermano Miguel de la

Ciudad de Latacunga son:

a) El equipo Kenwood ts 430s el cual proporciona una frecuencia de 3-

36 MHz a travs del cable coaxial que se acopla a un conector UHF

macho, para la antena diseada con un dipolo de 11,07m.

Fig. 10. Kenwood ts 430s.


12

b) El equipo ICOM IC 229h el cual proporciona una frecuencia de 144 a

174 MHz para la antena diseada con un dipolo de 10m.

Fig.11. ICOM IC 229H.

2.2.2 Ubicacin de la antena.

El espacio adecuado para la ubicacin de la antena es en la parte

superior del gradero de la cancha de CEDOL que colinda con la zona del

ambulatorio cuya estructura cuenta con las siguientes dimensiones:

Fig.12. Ubicacin de la antena.


13

a) La dimensin total del ancho de la malla es de 12,28m.

b) El tubo galvanizado con una altura de 14,07m del cual solo se utiliza la

parte superior del tubo con una longitud de 9,27m.

2.2.3 Clculos para el diseo de la antena.

El equipo proporciona una frecuencia de 3 a 30 MHz.

a) Para calcular el dipolo se aplica la siguiente frmula:


()


7,10 ()


Fig.13. Clculo de la longitud del dipolo.

10,07 m


14

b) Calcular la altura del tubo (y) con la siguiente frmula

y = ()2 ()2

y = (11,07)2 (6,14)2

y= 9, 21

Fig. 14. Diagrama de la medida del tubo

2.2.4. Pasos para construir la antena.

a) Para colocar la antena se procede a cortar el cable flexible #12, dos

cables de 11,07m, dos de 10m, para esto se utiliza la pinza elctrica,

ya que este luego se ir adecuando a la antena.

b) Se procede a pelar las puntas de todos los cables antes ya cortados

aproximadamente 20cm de un solo lado de cada uno.

c) Se toma la punta del cable coaxial la pelamos 30cm al igual que el

positivo pero procuramos no romper la malla.

Base de la antena 6,14m

Y


15

d) Despus se realiza un empalme con las dos puntas de los cables

(11,07m y 10m) junto con la malla del cable coaxial.

e) Posteriormente se realiza otro empalme con las dos puntas de los

cables (11,07m y 10m) junto con el conductor central del cable

coaxial.

f) Al momento que est realizado procedemos a unirlos con los extremos

del balun, como muestra la figura.

Fig. 15. Unin de los dipolos con el balun.

Despus de armar la antena se procede a ubicarla de la siguiente

manera:

a) Soldar el tubo galvanizado a la malla en el cual ya se coloc los

dipolos.


16

b) Unir la parte inferior de cada uno de los dipolos al aislante (tubo PVC),

el mismo que es sujeto en las argollas de la malla con cable.

c) La abertura total del dipolo de la primera antena es de 120 grados y la

segunda antena tiene una abertura de 60 grados.

d) Para cortar los metros de cable coaxial necesitamos saber la

frecuencia de los equipos que en este caso son : el Kenwood ts 430 con

la frecuencia de 3- 36 MHz, el equipo ICOM IC 229h que su frecuencia va

de 144 a 174MHz.

e) El cable coaxial se introduce en el tubo PVC ya que no debe tener

contacto con la malla, porque podra crear interferencia.

f) Se conecta la antena con el equipo radioaficionado por medio de un

cable coaxial el cual tiene 40m de longitud.


17

2.2.5. Pruebas de funcionamiento

a) Modo VFO.- Este modo es utilizado para las operaciones normales en

todas las bandas.

b) Canal de llamada.- Este modo permite programar las frecuencias ms

utilizadas dentro de un canal de llamada.

c) Modo memoria.- Este modo es usado para operar el transceptor

usando canales de memoria integrados. Se puede usar 20 canales de

memoria diferentes, tambin est disponible la exploracin automtica

de canales.

d) Modo de ajuste.- Este modo es usado para programar y modificar los

datos del programa.

2.2.6. Estructura fsica de la antena.

Fig. 16. Estructura fsica de la antena.


18

2.3. GLOSARIO

Monopolo: Es una partcula posible que consiste en un imn con un solo

extremo magntico.

Auge: cima, cspide.

Resonancia: Periodo o momento de mayor elevacin o intensidad de un

proceso o estado de cosas.

Electromagnticas: es la cantidad de energa almacenada en una regin

del espacio.

VHF: es la banda del espectro electromagntico que ocupa el rango de

frecuencias de 30 MHz a 300 MHz.

UHF: es una banda del espectro electromagntico que ocupa el rango de

frecuencias de 300 MHz a 3 GHz.

Dipolo: Un dipolo elctrico es un sistema de dos cargas de signo opuesto

e igual magnitud cercanas entre s.


19

Espectro electromagntico: es la distribucin energtica del conjunto de

las ondas electromagnticas.

Radioaficionado: personas debidamente autorizadas que se interesan

en la radiotcnica, con carcter exclusivamente personal y sin fines de

lucro.

Frecuencia: el nmero de repeticiones por unidad de tiempo.

Reflector: Aparato que concentra y orienta la seal en una direccin

determinada.


20

3. RECURSOS

40,14 metros de cable flexible #12 (color amarillo).

Metros de cable flexible.

40 metros de cable coaxial.

1 baln.

Tubos PVC de 19 cm.

Tubos PVC de 3 metros.

1 codo para tubos PVC.

1 tubo galvanizado 14.07 metros.

1 navaja para electricista.

1 alicate.

1 playo.

1 multmetro.

1 conector.

Argollas.

Conector UHf macho.

Aislante elctrico.

Pinza elctrica.

Equipo Kenwood ts 430.

El equipo ICOM IC 229h.

Cinta de Medicin.


21

4. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES


22

5. CONCLUSIONES

Para la construccin de una antena se debe tomar en cuenta la

frecuencia que proporciona el equipo a utilizar, el lugar donde va

ubicada y las dimensiones que la misma tendr.

Se considera los diferentes parmetros y especificaciones de la

antena como son: los grados y las frmulas de clculo.

Este proyecto se ha creado con el fin de incentivar en los

estudiantes el inters en la comunicacin por medio de antenas de

radioaficionados.

Esta antena proporciona resultados sorprendentes dada su

sencillez, muy discreta, de poco peso, gran adaptabilidad sobre el

terreno y econmica.


23

6. RECOMENDACIONES

Para una mejor recepcin de la seal de radiodifusin se

recomienda que el equipo debe estar en la parte inferior de la

construccin de la antena.

El cable coaxial tiene que estar aislado de cualquier material

conductor que pueda causar ruido en la transmisin y recepcin de

las seales electromagnticas.

Al momento de construir los dipolos de la antena no se debe utilizar

cable flexible negro porque este atrae el calor y puede producir

interferencia en la transmisin y recepcin.

Las puntas del dipolo deben estar lejos del suelo o de cualquier

objeto, que no sea aislante ya que en las puntas de la antena

tienen alta tensin por ende se perdera potencia.

Utilizar cable de calibre 12 que tiene alrededor de 0.3 centmetros

de grosor, no es difcil de manejar y es el mejor conductor para

antenas.

En la colocacin del tubo PVC se opta por tener la mayor

inclinacin, para no dejar reposar el agua cuando esta ingrese al

tubo.


24

7. LINKOGRAFIA

http://www.sergiozuniga.cl/02/ex_dipolo/como_hacer_un_dipolo.htm

http://www.radioaficionados.sabanalarga.org/antenas.html

http://www.fediea.org/digiclub/dipolos.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Dipolo_(antena)

http://www.wimo.com/wireantennas_s.html

http://www.ehowenespanol.com/funciona-antena-yagi-info_247143

http://www.jcmascot.es/RADIOMASCOT/DIPOLO%20BIGOTES%20D

E%20GATO.htm


25

8. ANEXOS.

a) Equipo completo de radio aficionado.

Un equipo completo de radio aficionado consta de transceptores, fuentes

de voltaje, antena Yagi, medidores de potencia, entre otros. Estos

equipos son los que detallamos a continuacin.

b) Conexin del balun con el cable coaxial y el dipolo.


26

c) Colocacin del tubo galvanizado a lado de la malla.

d) Colocacin del tubo PVC para el cable coaxial.


27

e) Equipo Kenwood ts 430s.

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