Anteproyecto

En el siguiente link te redireccionara a un PDF el cual contiene información de la realización de un proyecto (en este caso es el anteproyecto) para la materia de Teoría de Radiadores Electromagnéticos.

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Construcción de Antena Yagi

COMO HACER UNA ANTENA YAGI

A= largo del reflector en centímetros:

Dividimos 29926 entre la frecuencia en MHz y el resultado lo dividimos entre 2.

B=largo del elemento exitado en centímetros:

Dividimos 30000 entre la frecuencia en MHz, el resultado lo dividimos entre 2 y le restamos el 5 porciento.

C=largo del director en centímetros:

A la medida de B le restamos el 5 porciento.

D y E = distancia entre elementos en centímetros:

Dividimos 30000 entre la frecuencia en MHz y el resultado lo dividimos entre 5

Podemos hacerla de esta forma:

A= 14963/frecuencia

B= 14250/frecuencia

C= 13537/frecuencia

D y E= 6000/frecuencia

CONSTRUCCIÓN

Para el tubo del centro que soporta los elementos de la antena prefiero usar un "tubo cuadrado" de 1 pulgada en aluminio, porque es más fácil de perforar y centrar cada tubo.

Aquí se consigue en los lugares donde venden e instalan vidrios para ventanas y puertas corredizas.

Puede ser de hierro pero se oxida y queda muy pesada.

Los elementos con tubo de aluminio de 1/2 o 3/8 de pulgada.

Conexión del Gama

Es un poco más complicado fabricar y ajustar el "gamma match".

Necesitamos un "PL chasís" donde conectamos el gama y el coaxial de bajada al radio.

Para el cable que entra en el tubo del gama podemos usar el cable de adentro de un coaxial RG8/U.

El dibujo muestra la conexión del "gamma match" a un "PL chasís", y la prensa ajustable de los tubos del gama:

Para ajustar la antena corremos el gama hacia afuera o adentro buscando el mejor ajuste de ondas estacionarias (S.W.R.)

Normalmente si queda muy salido el dieléctrico lo cortamos poco a poco; o por el contrario si lo introducimos todo y no da el ajuste deseado cambiamos el tubo por uno más largo y también el dieléctrico (cable de adentro) si fuera necesario.

Al usar otro tipo de cable por dentro, por ejemplo el que se usa en instalaciones eléctricas (6 AWG), se comporta diferente.

El que nos da mejores resultados es el centro de coaxial RG8/U, que el aislante o dieléctrico es transparente.

Como la polarización de las antenas en 2 metros es vertical y por la ubicación del punto muerto de ellas, el soporte o mástil según los más conservadores debiera estar como muestran los dibujos:

Antena yagi de más de 12 elementos (TI2-GVL)

Esta es la antena yagi que construye el radioaficionado Carlos Garro TI2-GVL. Aunque el diseño funciona para menor cantidad de elementos, Carlos siempre las termina en más de 12.

Montando el reflector y el dipolo primero para dar el primer ajuste, para luego ir agregando cada uno de los directores y reajustando con cada uno para tener un ajuste más seguro.

Diagrama de la antena, alrededor de 146 MHz:

Para el "gamma match" se aplica lo de la antena anterior, pero Carlos prefiere no usar un " PL chasís ", sinó fijar la malla (Shield) del coaxial a la estructura (masa o tierra) y usar el dieléctrico directamanete:

El aislante es de soporte, puede ser plástico y es opcional.

La formula de la antena es (resultados en centímetros):

reflector: 14820/frecuencia (MHz)

dipolo: 14250/frecuencia (MHz)

directores: 13680/frecuencia (MHz)

distancia entre director y dipolo: 7500/frecuencia (MHz)

distancia entre dipolo y director (y entre directores): 4500/frecuencia (MHz)

Al principio me parecieron extrañas algunas medidas, por ejemplo que la distancia entre reflector y dipolo es de un cuarto de onda, y que se aumente un 4 porciento y no 5, pero para todo radioaficionado lo importante es la comparación y los resultados.

Estas antenas son fabricadas y probadas, con resultados prácticos.

Lo invitamos a probar y tomar sus propias concluciones.

Estos diseños de yagis se han probado mucho en la banda de 2 metros, pero también se fabrican en la banda de metro y cuarto (220 MHz), 70 centímetros, y en 3 elementos hasta en 10 metros.

Antena YAGI

Esta popular antena, que se ha consolidado a través de los años, fue creada y patentada en 1926 por el doctor Hidetsugu Yagi, de la Universidad de Tokio. La configuración mínima de este modelo de antena utiliza sólo dos “elementos”, sin embargo, el agregado de más “elementos” provee a la antena una característica muy deseada por todos los usuarios de equipos de radio: ganancia. Como dato útil para entusiasmar a cualquiera, podemos decir que una antena Yagi de 6 elementos puede lograr cifras de ganancia ubicadas en el orden de los 12dB. En términos prácticos, esto equivaldría a que un transmisor de 50Watts pueda ser escuchado como si emitiera con 1KW (1000Watts) (o vatios). Si en verdad intentas llegar lejos con tu transmisión de radio, este artículo es para ti.

A medida que el auge de la radio se expandía por el mundo, día a día se sumaban aficionados y científicos al creciente fenómeno cultural, que nunca dejaba de dar noticias sobre hallazgos de técnicas, diseños, desarrollos, materiales y/o tipos de construcción, tanto de equipos de radio como de antenas. Por supuesto, los fracasos eran moneda corriente en una época en que no existía la tecnología al servicio de la experimentación; por aquellos años todo era ímpetu, sueños y deseos de alcanzar lo que cualquier aficionado a la radio desea: comunicar tan lejos como sea posible. Una vez que el dipolo de media onda se había popularizado entre los usuarios de equipos de radio y en la búsqueda de lograr mejores rendimientos en las instalaciones de antenas, los investigadores Hidetsugu Yagi y Shintaro Uda observaron que colocando elementos parásitos (o pasivos, “sin conexión eléctrica con el irradiante”) en cercanías de un dipolo de media onda, éste alteraba su comportamiento y se obtenían resultados muy interesantes, dignos de ser analizados y estudiados.

Un elemento parásito es un conductor que se ubica en forma paralela al dipolo de media onda o “irradiante”, a una distancia apropiada y posee una longitud adecuada. Es decir, no es cualquier distancia, ni cualquier medida. Por ejemplo, una ventana metálica no favorece ningún rebote de señales para alcanzar una mejor recepción, ni favorece la transmisión en el sentido en que las ondas de radio puedan “rebotar” en la estructura de metal. No, nada de eso es cierto y como te mencionamos antes, los elementos parásitos deben estar construidos de manera adecuada para cumplir una misión funcional. De lo contrario, el efecto será más frustrante que fructífero. Por supuesto, hay soluciones para nada ortodoxas que entregan un desempeño maravilloso. En el campo de la captura de señales Wi-Fi o Bluetooth, algunos elementos de cocina son muy utilizados para mejorar el alcance de los enlaces. Sin embargo, para el caso de las antenas Yagi (nombre popular), las medidas de los elementos que la componen y su ubicación en el espacio, respecto al irradiante, deben ser respetadas para lograr los desempeños esperados.

Se llama director a un elemento pasivo que proporciona ganancia en el sentido dirigido desde él hacia el elemento activo o irradiante y por lo general, es más corto (en longitud) que éste. El elemento conocido como reflector es también pasivo y proporciona ganancia de potencia en el sentido dirigido desde el irradiante hasta él. Siempre es más largo que el elemento activo. Definidos entonces los principales elementos que acompañan a un irradiante, podemos comenzar a armar múltiples configuraciones para construir antenasque tengan ganancia en determinadas direcciones. Por ejemplo, un conjunto formado por un irradiante y un director puede brindar 3dB de ganancia respecto a un dipolo simple. Esta cantidad de decibeles representa el doble de potencia cuando hablamos de un transmisor. Es decir, si transmitimos con 5W y tenemos una ganancia en antena de 3dB, el receptor podría interpretar que estamos emitiendo con un dipolo simple y 10W de potencia. Cuando usamos un reflector, el resultado es el mismo y la ganancia de potencia se manifiesta en una emisión con una direccionalidad definida.

En el gráfico superior, vemos de manera clara la forma en que los elementos pasivos o parásitos incrementan la ganancia del conjunto (líneas azules) en el sentido apropiado, según su longitud y su separación respecto al elemento activo o irradiante. La línea de puntos nos indica la situación inicial, cuando la separación entre elementos era de 0,04 longitudes de onda. A medida que comenzamos a variar la longitud del elemento pasivo y a incrementar la separación, respecto al irradiante, la ganancia comienza a hacerse presente, obteniendo un máximo en una separación de 0,36 longitudes de onda, para luego descender si se continúa incrementando la separación (S).

Cuando se combinan los modelos anteriores en una única construcción, se considera que se ha alcanzado una configuración Yagi mínima: Director, Irradiante y Reflector para formar una antena de 3 elementos que puede alcanzar a brindar una ganancia de 8,5dB, respecto a un dipolo tradicional. La separación entre elementos juega un papel importante al momento de definir determinados aspectos de la antena, por ejemplo: a menor separación obtendremos un haz más estrecho y menor ancho de banda con mayor ganancia. Por el contrario, con una separación mayor, el haz de emisión/recepción será más ancho, con un ancho de banda mayor y una menor ganancia. Es decir, se cumple lo que siempre se dice en el mundo de las antenas: lo que se gana por un lado, se pierde por otro. Por otra parte, a medida que los elementos se aproximan entre sí, el componente resistivo puro de la antena varía. Debemos tener presente que el director suma reactancia capacitiva y el reflector agrega reactancia inductiva al sistema. De este modo, con una separación apropiada, la componente final (deseada e ideal) debe ser, como resultado, resistiva pura.

La construcción de nuestra antena Yagi, podemos decir que a cada elemento pasivo que agreguemos como director (delante del irradiante) podemos sumar 1dB más de ganancia al conjunto. Esto provocará como resultado un haz más estrecho y un ancho de banda más reducido, junto al incremento de ganancia. Más allá de los 5 elementos (se cuentan todos, pasivos + activo), el agregado de directores sólo suma medio dB de ganancia, por lo tanto, según la frecuencia de trabajo de nuestra antena, en ciertas ocasiones no es redituable sumar elementos en forma indefinida ya que perderemos practicidad con la antena. Dicho de otro modo sería: tendremos una antena que será el doble de larga y sólo habremos incrementado pocos dB. Por supuesto, las aplicaciones siempre definen el diseño de una antena y se pueden encontrar antenas Yagi de más de 20 elementos. Respecto a los reflectores (detrás del irradiante), más de dos n

o brindan una mayor ganancia a la antena, sino que sólo aportan una mejor relación “frente – espalda”

Un punto importante a destacar es la construcción física de la antena y su alimentación mediante la línea de transmisión. Traducido a términos cotidianos sería: “de qué material haremos el soporte de todos los elementos y cómo conectamos, en el irradiante, el cable que sale desde nuestro equipo de radio”. Si observamos el gráfico de una antena resonante, encontraremos que, en el centro de su longitud, existe el punto de potencial (o tensión) que tiende a cero y crece hacia los extremos. Por su parte, en el centro del elemento irradiante, la corriente llegará a su punto más intenso. A partir del centro del dipolo y a medida que nos alejamos hacia los extremos, la tensión y la impedancia comienzan a incrementar su valor. En uno de los puntos (cercanos al centro) encontraremos el mejor lugar para alcanzar un valor de impedancia que coincida con la línea de transmisión utilizada (el cable coaxial) y que a su vez, sea el mismo que presenta la salida del transmisor / entrada del receptor. Lo que más se ha popularizado (por múltiples motivos) para conectar una antena a un equipo de radio es el cable coaxial, por lo tanto, por tratarse de una línea de transmisión “des-balanceada” (unbalanced), utilizaremos para entregar toda la energía de RF al irradiante lo que se conoce como Adaptador Gamma (Gamma Match), de acoplamiento capacitivo.

Ondas Sismicas

Dado que la Tierra o cualquier otro cuerpo planetario puede ser considerado como un objeto elástico es un medio adecuado para la propagación de ondas. Una perturbación como un terremoto en cualquier punto de la Tierra, produce ondas energéticas conocidas como ondas sísmicas.

La corteza de la Tierra como objeto sólido que es, soporta ondas a su través llamadas ondas de cuerpo (o internas), y en la superficie (ondas superficiales). En un material sólido estas ondas pueden ser tanto ondas longitudinales, como ondas transversales. En las ondas sísmicas a través del material, las ondas longitudinales o de compresión se llaman ondas P(de ondas "primarias"), mientras que las ondas transversales se llaman ondas S (ondas "secundarias"). Puesto que cualquier material fluido sólido o líquido, está sujeto a compresión, las ondas P, pueden viajar a través de cualquier clase de material. Sin embargo, las ondas S dependen de la resistencia a una fuerza transversal o de "corte", que no existen en los medios líquidos o gaseosos, de modo que solamente pueden viajar sobre las partes sólidas de la Tierra 

Las ondas P en el aire son simplemente ondas sonoras y la velocidad del sonido es sobre 340 m/s a temperatura ordinaria. El agua puede soportar ondas P, pero no ondas S. La velocidad de estas ondas P (velocidad del sonido) en agua es unos 1450 m/s. Las ondas P, dependen del módulo de bulk de elasticidad del material, así como de su densidad. La velocidad de onda en un material sólido como el granito, puede ser unos 5000 m/s. Las ondas P de los terremotos llegan primero, pero debido a sus pequeñas amplitudes, no producen tanto daño como las ondas S y las ondas superficiales que le siguen.

Las ondas S son ondas transversales que implican movimiento de tierra perpendicular a la velocidad de propagación. Viajan sólo a través de los sólidos, y la ausencia de ondas S detectadas a grandes distancias de los terremotos, fue el primer indicio de que la Tierra tiene un núcleo líquido. Las ondas S viajan típicamente al 60% de la velocidad de las ondas P. Suelen ser más perjudiciales que las ondas P, ya que son varias veces superiores en amplitud.

Los terremotos también producen ondas superficiales que pueden causar movimiento perpendicular o paralelo a la superficie. Las ondas que mueven la superficie arriba y abajo se llaman ondas de Rayleigh y se describe a veces como "rodillo de tierra". Las ondas cuya amplitud de movimiento es paralela a la superficie se llaman ondas Love (en honor del matemático A.E.H. Love que las modeló -sin duda no es un indicio de que alguien sea aficionado a ellas-).

Las ondas Rayleigh u ondas de rodillo terrestres, causan el movimiento de la superficie del suelo hacia arriba y hacia abajo. Se propagan a aproximadamente 90% de la velocidad de las ondas S. Las ondas Love implican movimiento de la tierra de lado a lado, perpendicular a la velocidad de propagación. Por lo general, viajan un poco más rápido que las ondas de Rayleigh.

Distancia de la Tierra a Marte

La distancia entre la Tierra y Marte depende de las posiciones relativas de estos dos planetas. Marte está más lejos de la Tierra cuando se encuentra en conjunción y más cerca cuando se encuentra en oposición.

Marte en conjunción: cuando desde la Tierra vemos a Marte en el mismo sentido que el Sol.

Marte en oposición: cuando desde la Tierra lo vemos en sentido opuesto al que vemos al Sol (un planeta en oposición es visible durante toda la noche).

Marte en oposición: Como es natural, los lanzamientos de sondas espaciales se preparan aprovechando las oposiciones de Marte para que la distancia a recorrer sea menor. Marte entra en oposición con la Tierra una vez cada 1,88 años. Como la órbita de Marte es muy elíptica* y la de la Tierra prácticamente circular, la distancia entre estas dos órbitas varía. Si la oposición ocurre en el afelio la distancia Tierra-Marte en el momento de la oposición es de 102 millones de kilómetros, si la oposición ocurre en el perihelio la distancia Tierra-Marte en el momento de la oposición es de 59 millones de kilómetros.

(*) En el afelio Marte se encuentra a 249,1 millones de km del Sol.

En el perihelio Marte se encuentra a 206,7 millones de km del Sol.

Afelio: punto de la órbita más alejado del Sol.

Perihelio: punto de la órbita más próximo al Sol.

De todas las oposiciones, las perihélicas son las más favorables, aunque sólo ocurren una vez cada 15 años. En la práctica, existen otras consideraciones que hacen que los lanzamientos no siempre coincidan con las oposiciones.

Mejores Materiales Para Una Antena

Mejores materiales para una antena

Las antenas son unas herramientas fascinantes que pueden usarse para explorar los alcances del espacio a través de la recepción de ondas. Sin embargo, con mayor frecuencia, las antenas se utilizan en el hogar para obtener y mejorar la señal de radio y televisión. El tamaño, la forma y la ubicación, además del material del que esté hecha la antena, afectan a cómo rendirá la antena.

Perchas

Las perchas metálicas, aunque no sean el "mejor" material, suelen utilizarse para captar ondas de televisión y son uno de los medios más económicos para esto. Make Television ha mostrado la baja calidad de imagen que produce una antena que consista tan solo en una percha, utilizando los diseños de Doyt Hoverman, un ingeniero de la década de 1960. Usando dos o más perchas y algo de alambre, Se puede construir una antena con un patrón entrecruzado que sea capaz de captar no solamente señales analógicas, sino también el sensible espectro UHF que utilizan casi todas las transmisiones digitales de televisión.

Electrocerámicas

Las electrocerámicas son formas específicas de material de cerámica que son conductoras. Esto permite que sean usadas como antenas de televisión, pudiendo captar ondas. Estas electrocerámicas se consiguen en una variedad de formas y tamaños y pueden usarse para varios propósitos. De acuerdo con Morgan ElectroCeramics, cambiando la composición química del material de cerámica, pueden resaltarse algunas propiedades para satisfacer necesidades específicas. Los elementos comunes que utilizan electrocerámicas son los televisores, los equipos de gas, los atomizadores y una variedad de sensores en los automóviles. Debido a su pequeño tamaño y a su alta conductividad, las electrocerámicas se utilizan a menudo en pequeños aparatos tales como televisores portátiles.

Aluminio

Liviano y económico, el aluminio es uno de los mejores materiales para hacer una antena de televisión. El aluminio puede utilizarse en forma de lámina, una fina lámina de metal reflexivo y flexible, o como una malla más rígida que permita que los residuos caigan a través suyo. La malla de aluminio suele utilizarse para antenas en exteriores ya que es más resistente y capaz de resistir mejor los fenómenos climáticos. Su capacidad de permitir que los residuos caigan a través suyo implica que cualquier resto que pudiese quedar atrapado en la antena no afectará a la calidad de la imagen.

Rodolfo Neri Vela

Primer astronauta mexicano

Nació el 19 de febrero de 1952 en Chilpancingo, Guerrero.

Hijo de Rolando Hugo y Cristina. La familia se mudaó a Iztacalco, en la Ciudad de México cuando él tenía cinco años.

En 1975 recibe en la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) el título de Ingeniero Mecánico Electricista, en la Especialidad de Comunicaciones.

En 1976 y 1979 cursó estudios de Maestría y Doctorado en las Universidades de Essex y Birmingham, en Inglaterra, en las especialidades de Telecomunicaciones y Radiación Electromagnética.

Trabajó en el Instituto de Investigaciones Eléctricas, la Secretaria de Comunicaciones y Transportes (SCT), y la UNAM donde fue profesor durante diecinueve años en la facultad de Ingeniería impartiendo cursos de Matemáticas, Teoría Electromagnética, Circuitos Eléctricos, Análisis de Señales, Antenas y comunicación por Satélite.

En 1985 formó parte de la tripulación de la Misión 61-B de la NASA (National Aeronautics and Space Administration), permaneciendo durante siete días en el espacio y convirtiéndose en el primer astronauta de México.

Durante el periodo de 1989-1990 participo en el programa europeo Columbus relacionado con la futura estación espacial ALFA en el centro técnico ESTEC de la Agencia Espacial Europea, en Holanda.

Profesor de Telecomunicaciones en la Facultad de Ingeniería. Entre sus obras destacan: El Planeta Azul, El pequeño Astronauta, Construya e instale su Propia Antena parabólica, Satélite de Comunicaciones, La Exploración y Uso del Espacio, El Ingeniero en Electricidad y Electrónica, Los Eclipses y el Movimiento del Universo, y Estaciones Espaciales Habitadas.

Gradiente, Rotacional y Divergencia

En el siguiente PDF encontraremos todo lo necesario para poder comprender los modelos matemáticos vistos en los cursos anteriores. Por si tenemos alguna duda de como es que se efectúan estos modelos.

PDF

Antenas en Telefonía Celular

¿Qué es la Telefonía Móvil?

Una comunicación a través de teléfonos móviles, es aquella en las que los teléfonos no están conectados físicamente mediante cables. El medio de transmisión es el aire y el mensaje se envía por medio de ondas electromagnéticas.

¿Cómo Funciona La Telefonía Móvil?

La telefonía móvil básicamente está formada por dos grandes partes: una red de comunicaciones (o red de telefonía móvil) que está compuesta de antenas repartidas por la superficie terrestre y de los terminales (o teléfonos móviles) que permiten el acceso a dicha red. Tanto las antenas como los terminales son emisores-receptores de ondas electromagnéticas con frecuencias entre 900 y 2000 MHz.

La operadora reparte el área en varios espacios, llamados células, normalmente hexagonales , como en un juego de tablero, creando una inmensa red de hexágonos. De ahí viene el nombre de celular. La forma hexagonal es la forma geométrica que permite ocupar todo el espacio, cosa que no ocurriría si fueran circunferencias.

En cada célula hay una estación base que será una antena que tiene una amplitud para emitir y recibir en ese hexágono de espacio (célula).

Cada célula utiliza varias decenas de canales. Un canal es por donde se puede emitir una llamada, es decir que por cada célula se pueden emitir varias decenas de llamadas diferentes simultaneas (una por canal).

¿Qué diferencia un canal de otro?. Su frecuencia. Realmente un canal son las ondas electromagnéticas emitidas y/o recibidas en una comunicación a una frecuencia determinada. Cuando yo me comunico con otra persona con mi teléfono, los dos lo hacemos por la misma frecuencia, la frecuencia del canal por el que nos estamos comunicando (emitimos ondas de la misma frecuencia).

Cada canal emite las señales (ondas electromagnéticas) a una frecuencia diferente, lo que da la posibilidad de que varias decenas de personas puedan comunicarse simultáneamente en cada célula sin interferirse unas con otras.

¿Como funcionan las llamadas?

Una llamada se emite por un canal de la célula a una frecuencia concreta, por eso es única.

Cuando una persona se mueve de una célula para otra, pasa a utilizar y engancharse a una de las frecuencias de la nueva célula (se engancha a un canal de la nueva célula), dejando libre el canal de la célula anterior para ser usada por otra persona.