Antena dipolo

1. UNIVERSIDAD AUTÓNOMA
METROPOLITANA
Laboratorio de Comunicaciones Digitales.
Práctica 2
“Antena dipolo”
Trimestre 22-I
Profesor
Mario Alberto Ramírez Reyna

2. Objetivo
Construir una antena dipolo para una frecuencia de 2.4 GHz.
Material
 Cable RG58 (15 cm aproximadamente)
 1 Conector SMA-Macho (para RG58)
 Cautín
 Estaño
 Pinzas de corte
 Cúter
 Regla
 Plumón (algo para marcar)
 Cinta
 Cartón (cuadrado de 10x10 cm aproximadamente)
Introducción
Una antena es un dispositivo normalmente conductor metálico, diseñado con el
objetivo de emitir y/o recibir ondas electromagnéticas hacia el espacio libre.
Una antena transmisora transforma energía eléctrica en ondas electromagnéticas,
y una receptora realiza la función inversa.
Antena dipolo
Se emplea para transmitir o recibir ondas de radiofrecuencia, consta de dos polos
mirando hacia sentidos contrarios, debido a que cada polo se comporta como si
fuera un tramo de línea de transmisión de ¼ de onda, por lo que la longitud más
común es de ½ onda, como su nombre lo indica, este tipo de antena se construye y
utiliza para una sola frecuencia presentando un buen compromiso entre directividad
y tamaño. Esta antena puede situarse de manera horizontal o vertical con respecto
a la superficie terrestre dependiendo de los requerimientos de los servicios.
Cómo calcular la longitud de una antena
Aunque no precisamos construir una antena, sí es interesante conocer los cálculos
básicos que es necesario realizar para instalarla. El tamaño de la antena, por
ejemplo, habrá de ser inversamente proporcional a la frecuencia de la señal que
ésta debe captar. Dicha frecuencia está relacionada con la longitud de onda según
la siguiente fórmula:

3. La longitud de la antena deberá ser la mitad de la longitud de onda.
En la práctica, esta longitud se suele reducir un poco, aproximadamente un 5 %
Parámetros de una antena
 Ganancia. Número de decibelios que entrega la antena en comparación con
una antena patrón de referencia (antena dipolo) cuya ganancia es 0 dB.
 Directividad. Poder de captación de una antena en una determinada
dirección.
 Ancho de banda. Margen de frecuencias para las cuales la antena sigue
manteniendo sus características.
 ROE (Relación de ondas estacionarias). Medida del grado de adaptación
entre la antena y la impedancia del sistema conectado a ella.
Cable coaxial
Es el encargado de conducir la señal desde la antena hasta el aparato receptor.
Está formado por dos conductores concéntricos, separados por un aislante o
dieléctrico. Sus componentes son:
 Conductor central. Puede ser cobre electrolítico, cobre estañado, cobre
plateado o acero cobreado. Está revestido por un aislante o dieléctrico.
 Dieléctrico. De él depende la impedancia característica del cable, la
capacidad mutua, la velocidad de propagación y la atenuación. Puede ser de
polietileno compacto, polietileno expandido, etc.
 Conductor externo. Suele ser una malla metálica entrelazada. Puede ser de
cobre, estañado, cobre plateado, cintas de aluminio/poliéster o de
aluminio/propileno.
 Cubierta externa. Está fabricada de policloruro de vinilo (PVC), polietileno,
teflón y materiales fluorados, o poliuretano.
Ilustración 1 Cable coaxial

4. Desarrollo
Cálculos
El diagrama de la antena se muestra en la ilustración 2.
Para una frecuencia de 2.4 GHz
λ =
𝑐𝑐
𝑓𝑓
=
3 × 108
2.4 × 109
= 0.125 𝑚𝑚 = 12.5 𝑐𝑐𝑐𝑐
λ
2
= 6.25 𝑐𝑐𝑐𝑐
λ
4
= 3.125 𝑐𝑐𝑐𝑐
Proceso
De la ilustración 3:
Paso 1: Cortar un tramo de cable, de mayor longitud que λ/2.
Paso 2: Quitar la cubierta y separar la malla del dieléctrico.
Paso 3: Quitar el dieléctrico para que quede expuesto el vivo (conductor).
Paso 4: Doblar la malla hacia la cubierta para facilitar el proceso de soldar.
Ilustración 2 Diagrama de antena dipolo
Ilustración 3 Secuencia de pasos para la construcción de la antena (parte 1)

5. Paso 5: Soldar el Pin del conector SMA-Macho al vivo del
cable.
Paso 6: Introducir el cable con el pin al conector SMA-
Macho (de ser necesario, limar el estaño para que el pin
se observe como en la ilustración 3).
Paso 7: Doblar la malla hacia el conector.
Paso 8: Ajustar el tubo que trae el conector para que
presione la malla contra la cubierta.
Paso 9: Recortar el excedente de malla que sobresalga.
De la ilustración 5:
Paso 1: Medir desde la unión del cable
con el conector λ/2, marcarlo con un
plumón de ser necesario, y realizar los
pasos 2 y 3 de la ilustración 2.
Paso 2: “Enrollar” una parte de la malla
para facilitar el proceso de soldar más
adelante.
Paso 3: Calcular la altura para soldar los
2 polos, uno al activo del cable y el otro
a la malla.
Paso 4: Finalmente, soldar ambos polos
y cerciorarse de que no exista
continuidad entre el polo que
corresponde al activo y el de la malla.
Finalmente, se debe pegar con cinta la antena al trozo de cartón para evitar que los
polos se muevan (se desalineen).
Adicionalmente, se puede presionar el tubo de metal que une el cable con el
conector para evitar que el activo se desplace hacia el polo al momento de conectar
la antena.
Ya que es una antena casera, se debe manipular con cautela para evitar que se
dañe.
Ilustración 5 Secuencia de pasos para la construcción de la
antena (parte 2)
Ilustración 4 Referencia del
pin en el conector SMA-
Macho

6. Resultado
A la gráfica de la primera prueba no se le pudo tomar evidencia, sin embargo, tenía
una atenuación menor a -10 decibeles (como indica la norma) para un pico de
frecuencia cercano a los 5 GHz; aun así, no se puede asegurar que fuera la lectura
correcta, ya que al conectar la antena se sumió el activo y los polos quedaron
disparejos.
Para intentar corregir el desplazamiento del activo, se empujó el polo unido a éste,
y como resultado se desoldó la unión, por lo tanto, la segunda lectura para tomar
evidencia de la gráfica tuvo malos resultados.
Se observa que la atenuación no llega al mínimo (-10 decibeles) y el pico de
frecuencia es menor a 1 GHz. No existió posibilidad de soldar la antena y probarla
nuevamente, así que no se pudo tener otra lectura.
Concusiones
Existen diversos factores que afectarán el funcionamiento de una antena, por otro
lado, su realización es compleja, ya que, a pesar de haber realizado una antena
sencilla, se logró el objetivo a medias, la primera lectura fue exitosa, aunque no la
mejor, sin embargo, la segunda de la cual sí se tiene evidencia no cumplió con la
norma.
Bibliografía
https://es.wikipedia.org/wiki/Antena
https://www.tesamerica.com/tipos-antenas-funcionamiento/
https://www.mheducation.es/bcv/guide/capitulo/8448146727.pdf
Ilustración 6 Gráfica de la segunda lectura de atenuación por
frecuencia de la antena realizada