Fabricando antenas

Anoche me puse las pilas para fabricar algunas antenas. Cuando uno tiene ese empujón que necesita, hay que aprovecharlo. En principio pienso armar un par de modelos de antena yagi para la frecuencia de 2,4GHz.

Por un lado estos modelos son bastante simples, utilizando como base (boon de la antena) un caño plástico de 16mm de los utilizados en instalaciones de luz (ya casi no se utilizan redondos). En él vamos atravesando los elementos de alambre de cobre de 3mm de diámetro (unos 7mm de sección) según nos indican los planos. A pesar de la simpleza, cuando unos e pone quisquilloso y quiere que las medidas sean perfectas, en general se termina repitiendo el trabajo varias veces.

Construcción de una antena yagi de 12dbi

La gente de RGS me comentó hace un tiempo que ese modelo no estaba teniendo en consideración algunos aspectos fundamentales. Estaba pasando absolutamente por alto el tema de la impedancia de la antena. Sin saber mucho del tema aún, aprendí que un dipolo plegado, que es como se llama al elemento irradiante de este modelo de antenas, tiene una impedancia característica de 300ohm. Esto nos causa un problema, ya que el cable y el resto de la línea de transmisión y radio funcionan a 50ohm. El problema se conoce como ROE (relación de onda estacionaria), y proboca que 1/6 de la potencia emitida no salga de la antena, y vuelva al transmisor.

Cuando tratamos con potencias grandes esto es sumamente peligroso, ya que puede llegar a quemar el transmisor. Por eso se dice que si se transmite con una radio sin antena, esta se puede quemar. Cuando se trabaja con potencias pequeñas como en el caso de WiFi, no se quema nada. Pero aún así perdemos practicamente todo lo que ganaos con la antena, o más.

Para solucionar este inconveniente se construye un balun (balance/unbalance), que viene a ser un adaptador de impedancia. El mismo se realiza de forma muy simple, con un trozo del mismo cable coaxial que utilizamos para el resto de la línea de transmisión. Cuando termine la antena voy a mostrar cómo me quedó, y las medidas concretas de todas las partes.

Discusión

Si la antena que proponés es la misma que ésta, entonces los parámetros a la entrada son, según NEC [1]:

  1. —- ANTENNA INPUT PARAMETERS —–

TAG SEG VOLTAGE (VOLTS) CURRENT (AMPS) IMPEDANCE (OHMS) ADMITTANCE (MHOS) POWER

NO.   NO.     REAL      IMAGINARY     REAL      IMAGINARY     REAL      IMAGINARY    REAL       IMAGINARY   (WATTS)
16   136  1.0000E+00  0.0000E+00  1.4589E-02  6.2233E-05  6.8544E+01 -2.9239E-01  1.4589E-02  6.2233E-05  7.2945E-03

Eso implica que Z= 68.54 - j0.2923 Ohms, a 2.412 GHz.

Las antenas dipolos plegadas resonantes de media longitud de onda tienen que tener una relación distancia_entre_las_longitudes_largas=12.5*radio_del_alambre para que la Z de entrada sea de 300 Ohms (Antenna theory and design, Stuzman y Thiele, sección 5.2), además de que la distancia entre los lados largos sea mucho menor a la longitud de los lados largos. La longitud de onda en WiFi es de aproximadamente 12.43 cm. Entonces, la antena dipolo plegado de media longitud de onda para WiFi, como su nombre lo indica, tiene que tener, en su lado mas largo, 6.21 cm. La antena en cuestión tiene 4.41 cm, lo que la haría resonante a aproximadamente 3.4 GHz.

Yo hice y medí en un medidor de parámetros un par de ésas antenas, y el ROE daba muy cercano a uno. Claro, tenía como 80 cm. de RG-58, y no sé si la atenuación del mismo a ésa frecuencia no me estaba alterando demasiado la medida.

Igual, son las 00:25 de la mañana y tengo un sueño bárbaro, no me hago responsable por cualquier barbaridad que haya escrito acá :-D

[1] Ésta información es algo que QAntenna levanta pero no muestra, nunca llegué a implementar ésa parte :-( . Para verlo, basta con simular la antena y leer el archivo /tmp/output*.necout (sin cerarr el programa).

Bernabé GarcíaBernabé García, 2009/03/28 16:53

Nop, no es la misma antena. Ya de entrada el reflector de la que propongo es de 60mm, mientras que la que hacés referencia es de 55.6. De ahí para adelante, todas las medidas son diferentes, tanto de los elementos, como la distancia entre ellos.

De todas formas viene muy bien la referencia que comentás. Ya conseguí el libro de Stuzman, y voy a intentar leerlo. Ya de entrada, me choqué con que mi base teórica es claramente insuficiente.

Vale recordar que hice hasta 6to de ingeniería (vendría a ser secundaria con orientación a las ciencias), pero de ahí nunca pasé a la facultad (no en esa rama). Mi carrera de Analista Programador no tuvo ninguna base teórica, ni de matemática, y obviamente mucho menos de física. Así que tendré que ponerme a estudiar, porque el tema me gusta.

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blog/fabricando_antenas.txt · Última modificación: 2009/05/26 15:19 (editor externo) · []
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