UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA ÁREA DE LA ENERGÍA LAS INDUSTRIAS Y LOS RECURSOS NATURALES NO RENOVABLES

CARRERA DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES Módulo VIII

Docente: Ing. Juan Gabriel Ochoa Fecha: 14/06/2015 Integrantes:

Francisco Narvaez

Roberto Zambrano

Jayro Arias

1. Tema: Simulación de una antena dipolo de 3

4𝜆 en 4NEC-2

2. Desarrollo 2.1. Reseña Teórica

Antenas Dipolo

Un dipolo es una antena empleada para transmitir o recibir ondas de radiofrecuencia. Estas

antenas son las más simples desde el punto de vista teórico.

Dipolo Simple

Fig.1. Antena dipolo simple

En su versión más sencilla, el dipolo consiste en dos elementos conductores rectilíneos colineales

de igual longitud, alimentados en el centro, y de radio mucho menor que el largo. En el espacio

ideal y a una distancia de la tierra mayor a varias longitudes de onda, la impedancia del dipolo

simple es de 73 Ohm.

Dipolo cortó

Un dipolo corto es un dipolo realizable prácticamente formado por dos conductores de longitud

total 𝐿 muy pequeña comparada a la longitud de onda 𝜆. Los dos conductores están alimentados

en el centro del dipolo (Figura 2). Esta vez se toma como hipótesis que la corriente es máxima en

el centro del dipolo (en donde está alimentada) y que decae linealmente hacia cero a las

extremidades del dipolo. Hay que notar que la corriente circula en la misma dirección en los dos

brazos del dipolo: hacia la derecha en los dos o hacia la izquierda en los dos.

El campo lejano 𝐸𝜃 de la onda electromagnética radiada por este dipolo es:

𝑬𝜽 =𝑗𝐼𝑜𝑠𝑖𝑛𝜃

4𝜀𝑜𝑐𝑟

𝐿

𝜆𝑒−𝑗(𝜔𝑡−𝑘𝑟)

La emisión es máxima en el plano perpendicular al dipolo y cero en la dirección de los

conductores, o sea la dirección de la corriente). El diagrama de emisión tiene la forma de un toro

de sección circular (imagen de izquierda) y de radio interno nulo. La Figura 3 lo describe.

Fig.2. Relación corriente Dipolo. Fig.3. Diagrama de radiación de una antena Dipolo.

A partir de este campo eléctrico se puede calcular la potencia total radiada por este dipolo y de

ella calcular la parte resistiva de la impedancia en serie de este dipolo:

𝑹𝒔𝒆𝒓𝒊𝒆 = 20𝜋2(𝐿

𝜆)2 𝑜ℎ𝑚𝑖𝑜𝑠 (𝑠𝑖 ≪ 𝜆)

2.2. Simulación y Resultados

2.2.1. Simulación

Los parámetros requeridos son: 𝑭𝒓𝒆𝒄𝒖𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 = 2484𝑀𝐻𝑧

𝑫𝒊𝒎𝒆𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏𝒆𝒔 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒂𝒏𝒕𝒆𝒏𝒂 (𝑳) =3

4𝜆

Procedimiento

1. Se designa el medio de propagación (espacio libre), frecuencia de funcionamiento.

2. Una vez ejecutado el software 4NEC-2 se procede a diseñar la antena dipolo, donde cada

extremo tendrá una dimensión de 3

8𝜆, para 𝜆 = 0.1207𝑚 (Figura 4).

Fig. 4. Diseño físico de la antena dipolo (4NEC-2).

3. Se ejecuta la simulación.

2.2.2. Resultados

- En la figura 5 se pude observar el diagrama de radiación en 2D y 3D de la antena dipolo de 3

4𝜆.

Fig.5.

- La figura 6 muestra la antena dipolo en 3D.

Fig.6.

- La figura 7 relaciona el diagrama de radiación 3D de la antena dipolo con su constitución

física.

- Fig.7.

3. Conclusiones

Los diagramas resultantes de radiación dados por el software 4NEC-2, son los predichos

por las aproximaciones teóricas expuestas.

La herramienta 4NEC-2 es un excelente opción en previos diseños referentes a sistemas

radiantes.