1. LABORATORIO N° 2 MEDICIÓN DEL PATRÓN DE
RADIACIÓN
Jaime Álvarez – Ruber Hernández –David Andrés Rincón López
20082273037 – 20102273020 –20102273005
“Universidad Distrital Francisco José de Caldas”
Facultad Tecnológica
Julio de 2011
Resumen. 1. Introducción
En el presente informe de laboratorio se El patrón de radiación es una característica
pretende mostrar los resultados medidos en la sumamente importante en las antenas ya que
práctica de laboratorio “Medición del Patrón conociéndolo se logra saber la posición en la
de Radiación” con su respectivo análisis y así cual se debe colocar la antena con la cual se
mismo dar los detalles del montaje realizado y vaya a radiar y sus características de potencia.
los equipos utilizados para desarrollar la De esta forma, el presente documento muestra
actividad propuesta. Es importante mencionar la metodología y/o procedimientos realizados
a manera introductoria al tema los aspectos a para llevar a cabo la medición del patrón de
tratar a través de una elaborada investigación radiación de seis (6) tipos de antenas, para así
sobre patrón de radiación, antenas y equipos desarrollar el análisis y diseño de los gráficos
útiles para llevar a cabo este tipo de que muestran de manera algo didáctica el
mediciones, como el analizador de espectro comportamiento de potencia de cada una con
ANRITSU MS2724B. El análisis propuesto respecto al ángulo con el cual se adecúa.
conlleva a la interesante comprensión del
comportamiento y características de radiación El objetivo general del desarrollo de este tipo
de las diferentes antenas medidas. de prácticas es el de observar y analizar los
diferentes tipos de comportamiento de las
Palabras Clave. antenas que se midan con respecto a su
potencia. A manera específica, la práctica tiene
Analizador de espectro, Antena, Patrón de como fin llevar a cabo las mediciones de
Radiación, Potencia promedio. potencia radiada con respecto a un ángulo de
colocación para los diferentes tipos de antenas,
Equipos y Materiales. en este caso, seis (6). Además, se hace vital
extraer de dicha toma de medidas la gráfica
 Analizador de espectro ANRITSU
que caracterizará el campo de radiación de la
MS2724B
antena y la medición, incluso, de su ancho de
 Antenas (λ/2, 3λ/4, 3λ/2, Yagui,
banda.
Gregoriana y Log Periódica)
 Generador de UHF (310 MHz)

2. 2. Marco teórico  Ganancia
Se define como la ganancia de potencia en la
dirección de máxima radiación. La Ganancia
2.1. Antenas (G) se produce por el efecto de la directividad
Las antenas son un componente muy al concentrarse la potencia en las zonas
importante de los sistemas de comunicación. indicadas en el diagrama de radiación.
Por definición, una antena es un dispositivo
utilizado para transformar una señal de RF que La unidad de Ganancia (G) de una antena es el
viaja en un conductor, en una onda dBm o dBi, dependiendo si esta se define
electromagnética en el espacio abierto. Las respecto a un dipolo de media onda o a la
antenas exhiben una propiedad conocida como isotrópica.
reciprocidad, lo cual significa que una antena
va a mantener las mismas características sin  Eficiencia
importar si está transmitiendo o recibiendo. La Relación entre la potencia radiada y la
mayoría de las antenas son dispositivos potencia entregada a la antena. También se
resonantes, que operan eficientemente sólo en puede definir como la relación entre ganancia
una banda de frecuencia relativamente baja. y directividad. El parámetro e (eficiencia) es a
Una antena debe ser sintonizada en la misma dimensional
banda que el sistema de radio al que está
conectada, para no afectar la recepción y 2.2. Patrón de radiación
transmisión. Cuando se alimenta la antena con
una señal, emitirá radiación distribuida en el Los patrones o diagramas de radiación
espacio de cierta forma. La representación describen la intensidad relativa del campo
gráfica de la distribución relativa de la radiado en varias direcciones desde la antena a
potencia radiada en el espacio se llama una distancia constante. El patrón de radiación
diagrama o patrón de radiación. es también de recepción, porque describe las
propiedades de recepción de la antena. El
patrón de radiación es tridimensional, pero
2.1.1. Parámetros de una generalmente las mediciones de los mismos
son una porción bidimensional del patrón, en
antena
el plano horizontal o vertical. Estas
 Ancho de banda mediciones son presentadas en coordenadas
Es el margen de frecuencias en el cual los rectangulares, o en coordenadas polares. La
parámetros de la antena cumplen unas figura 1 muestra el diagrama de radiación en
determinadas características. Se puede definir coordenadas rectangulares de una antena
un ancho de banda de impedancia, de Yagui de diez elementos. El detalle es bueno,
polarización, de ganancia o de otros pero se hace difícil visualizar el
parámetros. comportamiento de la antena en diferentes
direcciones.
 Directividad
La Directividad (D) de una antena se define
como la relación entre la intensidad de
radiación de una antena en la dirección del
máximo y la intensidad de radiación de una
antena isotrópica que radia con la misma
potencia total.

3. quinto armónico de las estaciones base de
móviles 3G. Mediante una opción se le añade
el espectrograma, fuerza de la señal y RSSI.
Tiene también una opción para añadir un
escáner definible por el usuario que es
excelente para reducir interferencias en
entornos de RF muy complicados. Otras
opciones disponibles permiten medir señales
WCDMA. La detección de quasi-picos está
Figura 1: Diagrama de radiación de una antena incluida junto con anchos de banda de
Yagi en coordenadas rectangulares resolución CISPR.
En los sistemas de coordenadas polares, los El ANRITSU MS2724B realiza varias
puntos se obtienen por una proyección a lo medidas inteligentes, como la potencia del
largo de un eje que rota (radio) en la canal, relación de potencia del canal
intersección con uno de varios círculos adyacente, relación entre portadora e
concéntricos. En la figura 2 presentamos un interferencia, y energía de campo. Lleva
diagrama de radiación en coordenadas polares incorporado un demodulador de AM/FM/SSB.
de la misma antena Yagi de diez elementos. Las señales de moduladas pueden
monitorearse usando el altavoz interno o
usando unos auriculares con conector de 2,5 m
y 3 cables. El MS2724B tiene un bajo ruido de
fase de -104 dBm/Hz típico a 1 GHz y 10
KHz. de offset, rango de resolución de ancho
de banda (RBW) de 1 Hz. a 3 MHz. Y rango
de ancho de banda de vídeo de 1 Hz. a 3 MHz.
Tiene una velocidad de barrido más rápida que
cualquier otro analizador de espectros de su
clase.
Figura 2: Diagrama polar lineal de la misma
2.3.1. Especificaciones Técnicas
antena Yagi.
Características.
2.3. Analizador de Espectro * Equipo portátil, con funcionamiento por
Anritsu. baterías.
* Gran pantalla de color visible con luz del
El MS2724B es un pequeño y fácil de usar día.
analizador de espectros con capacidad de * Pre-amplificador hasta 4 GHz incorporado.
medida de hasta 20 GHz Con un peso menor * Equipo ligero de sólo 3,4 Kgs. (típico).
de 3,5 Kgs. está igualmente indicado para su * Promedio del nivel de ruido < -159 dBm
uso en el banco de trabajo como en el exterior. típico con 1 Hz de resolución y un ancho de
Está idealmente equipado para medir hasta el banda de 1 GHz

4. * Zoom +/- veloz, visualización en secuencia través de la fórmula de Fritz de Pt = 0.55 W y
1-2-5. con una frecuencia de 310 MHz. Se ubicó
* RBWs: 1 Hz a 3 MHz en secuencia 1-3. junto a este generador la antena Yagui grande
* VBWs: 1 Hz a 3 MHz en secuencia 1-3. y se colocaron a una distancia de dos (2)
* Control automático o manual del atenuador. metros las antenas a medir conectadas para
* Medidas inteligentes dedicadas. dicho efecto al analizador de espectro
* Promedios de la señal. ANRITSU. El diagrama de la figura 3 muestra
* Muestra valores normal, máximo y mínimo de manera general la disposición del montaje
adquirido, promedios configurables por el para llevar a cabo la práctica de laboratorio.
usuario (se pueden promediar más de 65.000
señales).
* Nivel de offset de referencia.
* Visualiza tres señales simultáneamente.
* Menús en varios idiomas (inglés, español,
francés, alemán, italiano, chino, Japonés).
* Almacena internamente hasta 1.000
configuraciones de pruebas.
* Almacena internamente hasta 1.000 señales.
* Salva directamente a memoria compact
flash.
* Etiquetado automático de las medidas Figura 3. Diagrama general disposición montaje
salvadas. para medición del patrón de radiación
* Inserción automática de la hora y fecha a los
datos salvados. Las mediciones se consignaron a medida que
* Batería de Iones de Litio recargable. la antena conectada al analizador de espectro
* 6 marcadores más 6 marcadores delta o se iba cambiando, eso si teniendo en cuanta la
elección de un marcador con 6 marcadores rotación sobre su eje que con cada una se debía
delta. realizar. Dichas mediciones se encuentran
* Líneas límite superior e inferior multi presentadas en el archivo anexo en Microsoft
segmentadas. Excel y se muestra las figuras de radiación
* Interface estándar de 50 Ohms. (Capacidad para cada una de las antenas medidas.
para usar 75 Ohms – el instrumento corrige
internamente la pérdida del adaptador). 3.2. Análisis de resultados
* Interfaces USB 2.0 y Ethernet RJ45 10/100
Base-T Con cada antena se realizó la toma de
*Demodulación de AM, FM y SSB con
mediciones de potencia para los diferentes
altavoz incorporado y toma de auriculares.
ángulos a los cuales era posicionada y los
patrones de radiación obtenidos aparecen en el
3. Desarrollo Práctico archivo anexo “Patrones de radiación.xlsx”.
3.1. Montaje y Mediciones  Antena Dipolo λ/2:
Se observó que el patrón de radiación para esta
Para llevar a cabo la práctica de laboratorio en antena se reparte hacia dos direcciones,
primera medida se dispuso de un Generador obteniendo la máxima potencia a 90° y a 270°.
UHF con una potencia calculada en clase a De esta manera se pueden observar dos

5. lóbulos en su forma de radiación repartidos reconocidas. La dirección del plato de la
casi recíprocamente. misma define el lugar hacia el cual va a radiar
mucha más potencia, es así como se observa
 Antena Dipolo 3λ/2: alrededor de los 110° la mayor potencia de
Se evidenció lo visto en clase, para lo cual, radiación de esta antena.
cuando una antena dipolo supera el λ su patrón
tiende modificarse en cuanto a la uniformidad  Antena Log Periódica:
presente en solo dos lóbulos de las antenas con Este es otro ejemplo de directividad. En el
un λ inferior a uno (1). Es por esta razón que gráfico de patrón de radiación se observa que a
se observan cuatro pétalos o lóbulos en el 270° aproximadamente esta antena radia
patrón de la antena de 3λ/2, donde las mucha más potencia que hacia cualquier otro
mayores potencias se encuentran en 50°, ángulo.
130°, 220° y 320° aproximadamente.
*Todos los datos de mediciones y gráficos
 Antena Dipolo 3λ/4: de patrones de radiación se encuentran
Tal vez este es el patrón de radiación con más presentes en el archivo adjunto de
tasa de error ya que se entiende que este Microsoft Excel.
debiera ser muy parecido al de la antena dipolo *Para cada una de estas antenas también se
de λ/2 pero de alguna forma uno de los realizó la simulación en el software
lóbulos es mucho más pequeño que el MMANA-GAL. Estas simulaciones se
otros, habiendo así un lóbulo principal, encuentran en el blog del grupo, vinculo en
normalmente no presente en una antena la web: http://davandrinlop.blogspot.com/
de estas características. La mayor
potencia según los datos medidos, aun
así, es alcanzada en 90° y 270°. 4. Conclusiones
Se consiguió llevar a cabo de manera
 Antena Yagui:
satisfactoria las mediciones y extracción de
Este es un patrón de radiación normal en una
graficas de patrón de radiación para las antenas
antena Yagui, ya que esta presenta la
de λ/2, 3λ/2, 3λ/4, Yagui, Gregoriana y Log
característica de ser direccional y es notable
Periódica. Se observó la manera en la
como esa característica es cumplida alrededor
cual irradia cada antena y sus diferentes
de los 70°, en donde se encuentra el lóbulo
comportamientos en respecto al ángulo
principal, mientras que 160°, 220° y 310° se
en que se mida su potencia.
observan los lóbulos secundarios que en
respecto al principal irradian una potencia casi
Se analizaron los diferentes
insignificante.
comportamientos de las distintas antenas
medidas con el analizador de espectro
 Antena Gregoriana:
ANRITSU MS2721B y se observó la manera
La directividad presente en este tipo de antenas
en la cual el campo de radiación puede arrojar
es una característica que las hace ser
el ancho de banda de una antena cualquiera.

6. De esta forma se evidenció la vital importancia
conocer y comprender las funciones básicas
del analizador de espectro, sobre todo cuando
se requiere conocer o analizar el estado del
espectro electromagnético, ruido, señales e
interferencias entre otros.
Los montajes realizados y el procedimiento
desarrollado fueron importantes para la
consigna de datos y mediciones referentes a la
práctica. Se conoció la manera básica de
instalación de un generador conectándolo a
una antena y la forma de operación
electromagnética de la antena cuando radia en
alguna dirección, reconociendo que estas
características son reciprocas tanto en
transmisión como en recepción. De ahí la
importancia de investigar sobre el tema
previamente.
Bibliografía
[1] Antenna Theory: Analysis Design, Third
Edition, by Constantine A. Balanis
[2]Antenas:
http://es.wikipedia.org/wiki/Antena
[3]ANTENAS: principios básicos, análisis y
diseños, José Abel Hernández Rueda,
universidad autónoma de baja california,1998,
pág. 34-39
[4]http://www.ensenadamexico.net/hector/it/re
porte_antenas.php
[5]http://spanish.alibaba.com/product-
tp/anritsu-ms2721b-spectrum-analyzers-
108881940.html