Practica Elementos Radiadores y No Radiadores

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Laboratorio Teoría De Radiadores
Electromagnéticos 
Practica 3
“Elementos Radiadores y No Radiadores”
Objetivo 
Que el alumno identifique por medio de las siguientes configuraciones si es elemento radiador
o no y como funciona.
Marco Teórico
FUNCIONAMIENTO DE UNA ANTENA MONOPOLO
La antena monopolo es aquella que está conformado por un solo brazo rectilíneo que irradia
las ondas electromagnéticas en posición vertical sobre la tierra y van conectadas en su base a
un generador, que tiene el otro terminal conectado a tierra.
Funcionamiento
Sabemos que los monopolos sobre un plano de tierra constituyen el único tipo de antena
utilizada en radiodifusión sonora de AM (540-1650 MHZ) y con frecuencias en sistemas de
comunicaciones en las bandas de HF, VHF, y UHF.
Parámetros
-Impedancia
Se define como la relación entre tensión y corriente en los bornes de entrada de la antena. La
impedancia depende de la relación longitud- diámetro del conductor y de la frecuencia de
trabajo.
-Polarización 
Es la polarización de la onda radiada por una antena en una dirección dada y definida por la
orientación del vector de campo eléctrico.
Directividad
Se define como la relación entre la densidad de potencia radiada en una dirección, a una
distancia dada. 
Ganancia 
La ganancia representa la relación entre la intensidad de campo que produce una antena en un
punto determinado, y la intensidad de campo que produce una antena omnidireccional
(llamada isotrópica), en el mismo punto y en las mismas condiciones. Cuanto mayor es la
ganancia, mejor es la antena.
-Ancho de banda (BW)
 Se define como el rango de frecuencias sobre las cuales la operación de la antena es
satisfactoria.
2
BOBINA INDUCTIVA
Un inductor o bobina es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al
fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético.
Cuando conectamos una bobina a una fuente de DC, solamente se produce el efecto de la
resistencia ofrecida por el alambre con que está fabricada, pero con una pequeña diferencia
con respecto a un circuito puramente resistivo.
Cuando aplicamos el voltaje a un circuito resistivo, la corriente toma inmediatamente su valor
máximo cuando se cierra el circuito. En cambio, en un circuito inductivo (debido a que posee
un inductor), la corriente se tarda un determinado tiempo para llegar al valor máximo.
A este tiempo se le llama constante de tiempo inductivo y depende de la inductancia en
henrios de la bobina y de su resistencia.
Para calcularla, podemos utilizar la siguiente fórmula:
t=L/R
Donde:
t = Constante de tiempo en segundos
L = Inductancia de la bobina en Henrios
R = Resistencia de la bobina en Ohmios
Cuando en una bobina se desconecta un voltaje de DC, la corriente no cesa inmediatamente. El
campo magnético de la bobina, al reducirse rápidamente, genera una corriente en los
terminales de la bobina, que aparece durante unos instantes después de haberle quitado la
alimentación. Por esta razón se dice que las bobinas almacenan corriente, así como los
condensadores almacenan voltaje o diferencia de potencial.
LINEA DE Tx ABIERTA
El transmisor que genera la energía de RF para entregar a la antena generalmente está ubicado
a cierta distancia de la misma. El enlace entre ambos es la línea de transmisión de RF. Su 
propósito es transportar la energía de RF desde un lugar hacia el otro de la forma más eficiente
posible. Del lado del receptor, la antena es responsable de captar las señales de radio desde el 
aire y pasarlas al receptor con la mínima cantidad de distorsión, para que el radio pueda 
decodificar la señal. Por estas razones el cable de RF tiene un rol muy importante en los 
sistemas de radio: debe mantener la integridad de las señales en ambas direcciones. 
Existen dos categorías principales de líneas de transmisión: los cables y las guías de ondas. 
Ambos son muy buenos para transportar de forma eficiente la energía de RF a 2,4GHz. 
Cables 
3
En el caso de frecuencias mayores que HF (alta frecuencia, por su sigla en inglés) los cables 
utilizados son casi exclusivamente los coaxiales (o para abreviar coax, derivado de las palabras 
del inglés “of common axis” eje en común). Los cables coaxiales tienen un conductor central 
recubierto por un material no conductor denominado dieléctrico, o simplemente aislante. El 
dieléctrico se recubre con una pantalla conductora envolvente a menudo en forma de malla. El
material dieléctrico evita una conexión eléctrica entre el conductor central y la pantalla. 
Finalmente, el coaxial está protegido por un 87 1. Radio Frecuencia. Vea el capítulo dos para 
una discusión sobre las ondas electromagnéticas. recubrimiento generalmente de PVC. El 
conductor interior transporta la señal de RF, y la pantalla evita que la señal de RF sea radiada a 
la atmósfera, así como impide que posibles señales externas interfieran con la que está siendo 
transmitida por el cable. 
Otro hecho interesante es que las señales eléctricas de alta frecuencia siempre viajan a lo largo
de la capa exterior del conductor central: cuanto más grande el conductor central, mejor va a 
ser el flujo de la señal. Esto se denomina “efecto pelicular”. 
A pesar de que la construcción del cable coaxial es muy buena para contener la señal en el 
cable, presenta algo de resistencia al flujo eléctrico: a medida que la señal viaja a través del 
cable disminuye su intensidad. Este debilitamiento es conocido como atenuación, y para las 
líneas de transmisión se mide en decibeles por metro (dB/m). El coeficiente de atenuación es 
una función de la frecuencia de la señal y la construcción física del cable. Si se incrementa la 
frecuencia de la señal, también lo hace su atenuación. Obviamente se necesita minimizar la 
atenuación del cable cuanto más nos sea posible, lo que puede hacerse mediante la utilización 
de cables muy cortos y/o de buena calidad.
Guías de Ondas 
Por encima de los 2 GHz, la longitud de onda es lo suficientemente corta como para permitir 
una transferencia de energía práctica y eficiente por diferentes medios. Una guía de onda es 
un tubo conductor a través del cual se transmite la energía en la forma de ondas 
electromagnéticas. El tubo actúa como un contenedor que confina las ondas en un espacio 
cerrado. El efecto de Faraday atrapa cualquier campo electromagnético fuera de la guía. Los 
campos electromagnéticos son propagados a través de la guía de onda por medio de 
reflexiones en sus paredes internas, que son consideradas perfectamente conductoras. La 
intensidad de los campos es máxima en el centro a lo largo de la dimensión X, y debe disminuir
a cero al llegar a las paredes, porque la existencia de cualquier campo paralelo a las mismas en
su superficie causaría una corriente infinita en un conductor perfecto. Las guías de ondas, por 
4
supuesto, no pueden transportar la RF de esta forma. En la siguiente figura pueden verse las 
dimensiones X, Y, y Z de una guía de ondas rectangular:
Hay un infinito número de 
formas en las cuales los campos eléctricos y magnéticos pueden organizarse en una guía de 
onda a frecuencias por encima de la frecuencia de corte. Cada una de esas configuraciones del 
campo se denomina modo. Los modos pueden separarse en dos grupos generales. Uno de 
ellos es el Transversal Magnético (TM por su sigla en inglés), donde el campo magnético es 
siempre transversal a la dirección de propagación, pero existe un componente del campo 
eléctrico en la dirección de propagación. El otro es el Transversal Eléctrico (TE por su sigla en 
inglés), en el que el campo eléctrico es siempre transversal, pero existe un componente del 
campo magnético en la dirección de propagación. El modo de propagación se identifica por 
Por ejemplo el TE 10, TM 11 , etc. El número de modos posi- 90 Capítulo 4: Antenas y Líneas de
Transmisión bles se incrementa con la frecuencia para un tamaño dado de guía, y existe un 
modo, llamado mododominante, que es el único que se puede transmitir a la frecuencia más 
baja que soporta la guía de onda. En una guía rectangular, la dimensión crítica es la X. Esta 
dimensión debe ser mayor que 0.5 ! a la frecuencia más baja que va a ser transmitida. En la 
práctica, generalmente la dimensión Y es igual a 0.5 X para evitar la posibilidad de que se 
opere en otro modo que no sea el modo dominante. Se pueden utilizar otras formas además 
de la rectangular, la más importante es la de tubo circular. Para éste se aplican las mismas 
consideraciones que para el rectangular. La dimensión de la longitud de onda para las guías 
5
rectangulares y circulares se presenta en la siguiente tabla, donde X es el ancho de la guía 
rectangular y r es el radio de la guía circular. Todos los valores se refieren al modo dominante.
La energía puede introducirse o extraerse de una guía de onda por medio de un campo 
eléctrico o magnético. Generalmente la transferencia de energía se da a través de una línea 
coaxial. Dos métodos posibles para acoplar una línea coaxial son utilizar el conductor interno 
de la línea, o a través de una espira. Se puede introducir una sonda, constituida por una 
pequeña extensión del conductor interno de la línea coaxial, orientada paralelamente a las 
líneas de campo eléctrico. También se puede colocar un lazo o espira que encierre algunas de 
las líneas de campo magnético. El punto en el cual obtenemos el acoplamiento máximo 
depende del modo de propagación en la guía o en la cavidad. El acoplamiento es máximo 
cuando el dispositivo de acoplamiento está en el campo más intenso.
Si una guía de onda se deja abierta en uno de sus lados, puede radiar energía (es decir, puede 
ser usada como una antena en lugar de línea de transmisión). Esta radiación puede ser 
aumentada acampanando la guía de onda para formar una antena de bocina piramidal (horn). 
Más adelante en este capítulo veremos un ejemplo de una antena hecha con una guía de onda
para WiFi.
En esta tabla se contrastan los tamaños de varios tipos de líneas de transmisión.
Equipo y material a emplear 
 1 Plano de tierra
 1 Generador de rf 
 1 Detector de V e I
 1 Detector de Radiación
 1 varillas del Numero 13
 1 varillas del Numero 4
 1 Copete capacitivo 
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 1 Caja de accesorios 
 1 Transportador 360°
 Varilla con focos
 Bobina
 4 varillas y coplees 
Experimento 1
Desarrollo experimental
El procedimiento de este experimento consiste en la medición de los 
diferentes puntos de radiación en el espacio.
A. El paso uno fue un acoplamiento con una varilla de N. 13 obteniendo 
la siguiente tabla
Pot Directa Pot. Reflejada Pot. Total
2.9 .05 3
B. Mediciones de máximos y mínimo, de voltaje y corrientes.
El siguiente paso fue obtener las mediciones de V vs I , en tres puntos de 
las varillas señaladas en la imagen subsecuente. En ella obtuvimos la 
siguiente gráfica
7
No. V I
1 1 2
2 1 1
3 2 1
C. Detección de radiación en ángulos diferentes.
 En esta parte se llevó un acabo con el Detector de Radiación que a 
diferentes distancias y ángulos podía haber o no haber traslapé con 
generadores de señales, de nuestros compañeros. 
Se obtuvo la siguiente tabla de relación.
8
0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2
0
0.5
1
1.5
2
2.5
V vs I
D. ¿Qué tipo de polaridad se tiene?
Lineal
Observaciones
Ya con la práctica 1 Ejecutada, fue muy sencillo acoplar y obtuvimos 
medidas muy similares al experimento 1 de la practica pasada.
Experimento 2 (Con varilla de foquitos)
 El procedimiento de este experimento consiste en la medición de los 
diferentes puntos de radiación en el espacio.
9
100°
270°
Angulo Distancia Traslape Mesa con la que
se traslapo
180 2.20 m Si 1
100 2.09 m No No existió
0 2.30 No No Existió
270 2.10 Si 4
A) El paso uno fue un acoplamiento con una varilla con 3 foquitos, 
obteniendo la siguiente tabla
Pot. Dir Pot. Ref Pot. Total
1.9 0.04 5
B) Mediciones de máximos y mínimo, de voltaje y corrientes.
El siguiente paso fue obtener las mediciones de V vs I , en tres puntos de 
las varillas señaladas en las imágenes subsecuentes. En ella obtuvimos la 
siguiente gráfica.
10
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
0
0.5
1
1.5
2
2.5
V vs I
P V I
1 2 0
2 1 0
3 2 0
C) Detección de radiación en distintos Ángulos
En esta parte se llevó un acabo con el Detector de Radiación que a 
diferentes distancias y ángulos podía haber o no haber traslapé con 
generadores de señales, de nuestros compañeros.
Se obtuvo la siguiente tabla de relación. 
Angulo Distancia Traslape Mesa con la que
se traslapo
180 0.32 m No No existió
200 0.20 m Si 3
0 0.30 m No No existió
270 0.30 m No No existió
D) ¿Qué tipo de polaridad tiene?
Lineal
11
Observaciones
La mayoría de los experimentos nos radiaban mayor distancia pero por el 
consumo de los focos, nos reduce la distancia del voltaje y la corriente en 
el consumo de dichos focos.
Experimento 3
El procedimiento de este experimento consiste en la medición de los 
diferentes puntos de radiación en el espacio.
A. El paso uno fue un acoplamiento con dos varilla de N. 13, en 
Circuito Abierto obteniendo la siguiente tabla
Pot Directa Pot. Reflejada Pot. Total
0.8 0.05 4
B. Mediciones de máximos y mínimo, de voltaje y corrientes.
El siguiente paso fue obtener las mediciones de V vs I , en tres puntos de 
las varillas señaladas en la imagen subsecuente. En ella obtuvimos la 
siguiente gráfica
 
12
1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5
0
1
2
3
4
V vs I
C. Detección de radiación en 4 grados distintos.
En esta parte se llevó un acabo con el Detector de Radiación que a 
diferentes distancias y ángulos podía haber o no haber traslapé con 
generadores de señales, de nuestros compañeros. 
Se obtuvo la siguiente tabla de relación.
13
100°
270°
V I
1 2 3
2 0 5
3 3 2
Angulo Distancia Traslape Mesa con la que
se traslapo
0 0.3 m No No existió
180 0.3 m No No existió
270 0.3 m No No existió
100 0.3 m No No existio
No hubo
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Detección de Radiación en puntos diferentes.
Se realizará la siguiente tabla adjunta del diagrama donde se señala 
cuáles son los números de cada medición.
15
D. ¿Qué tanta radiación hay arriba de la mesa?
Solo un poco de radiación alrededor de las varillas, como a 1 cm. 
E. ¿Qué tipo de polaridad tiene?
Lineal , solo internamente de las varillas
Observaciones
La única radiación obtenida era entre las varilla y un poco junto a 
ellas. Pero no había radiación pero si aumento la corriente. 
Experimento 4
El procedimiento de este experimento consiste en la medición de los 
diferentes puntos de radiación en el espacio.
A. El paso uno fue un acoplamiento con dos varilla de N. 13, en Corto 
Circuito obteniendo la siguiente tabla
Pot Directa Pot. Reflejada Pot. Total
0.6 0.1 7
16
1 2 3 4 5 6
No No No No No No
B. Mediciones de máximos y mínimo, de voltaje y corrientes.
El siguiente paso fue obtener las mediciones de V vs I , en tres puntos de 
las varillas señaladas en la imagen subsecuente. En ella obtuvimos la 
siguiente gráfica.
0 0.5 1 1.5 2 2.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
V vs I
C. Detección de radiación en 4 grados distintos.
En esta parte se llevó un acabo con el Detector de Radiación que a 
diferentes distancias y ángulos podía haber o no haber traslapé con 
generadores de señales, de nuestros compañeros. 
Se obtuvo la siguiente tabla de relación.
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V I
1 0 2
2 0 1
3 1 2
4 1 1
5 2 0
Detección de Radiación en puntos diferentes.
Se realizara la siguiente tabla adjunta del diagrama donde se señala 
cuáles son los números de cada medición.
18
100°
270°
Angulo Distancia Traslape Mesa con la que
se traslapo
0 0.3 m No No existió
180 0.3 m No No existió
270 0.3 m No No existió
100 0.3 m No No existió
1 2 3 4 5 6
No No No No No No
D. ¿Qué tanta radiación hay arriba de la mesa?
Solo un poco de radiación alrededor de las varillas, como a 1 cm. Pero 
internamente dentro de las varillas si hubo radiación total. 
E. Detección de radiación de altura.
No hubo
Observaciones
La única radiaciónobtenida era entre las
varillas y un poco junto a
ellas. Todo esto es a
consecuencia del corto
circuito se aumentó la
corriente y disminuyo el
voltaje.
Experimento 5
El procedimiento de este experimento consiste en la medición de los 
diferentes puntos de radiación en el espacio.
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A. El paso uno fue un acoplamiento con una bobina de alambre, 
obteniendo la siguiente tabla
Pot Directa Pot. Reflejada Pot. Total
0.85 0.05 5.5
B. Detección de radiación en 4 grados distintos.
En esta parte se llevó un acabo con el Detector de Radiación que a 
diferentes distancias y ángulos podía haber o no haber traslapé con 
generadores de señales, de nuestros compañeros. 
Se obtuvo la siguiente tabla de relación.
Detección de Radiación en puntos diferentes.
Se realizará la siguiente tabla adjunta del diagrama donde se señala 
cuáles son los números de cada medición.
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Angulo Distancia Traslape Mesa con la que
se traslapo
0 0.3 m No No existió
180 0.3 m No No existió
270 0.3 m No No existió
100 0.3 m No No existió
1 2 3 4 5 6 7 8
N
o
No No No No No No No
Es de mencionar que la radiación solo es en el interior de la bobina, 
alrededor no se percibe dicha radiación.
Por lo tanto, no se hizo tabla de traslape pero se adjuntara el diagrama.
C. ¿Qué tanta radiación en la mesa?
Nada, solo en el interior de la bobina se apreciaba radiación.
D. ¿Qué tipo de Polaridad tiene?
Horizontal, y solo dentro de la bobina
Conclusión.
El estudio de que elemento radia y que elemento no, es importante pues atraves de esto
pudimos conocer que tipos de estructuras son adecuadas para hacer una antena que
funcione correctamente. De loas 5 antenas estudiadas en esta práctica, las primeras 3
son elementos radiadores y las ultimas 2 son elementos no radiadores, por lo tanto no
pueden ser empleadas para hacer antenas.
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La antena monopolo usada en el primer experimento es un buen elemento radiador, pero
cabe mencionar que con el simple hecho de colocar un copete capacitivo un el parte
superior de la antena la radiación emitida por la antena aumenta de manera
considerable.
La antena del experimento 3 también es un buen elemento radiador, pero de igual
manera que la antena monopolo es mejor la antena monopolo con copete capacitivo. La
antena del experimento 4 es una linea de transmisión en corto por lo cual no emite
radiación pues la corriente circula solamente de un lado a otro de la antena.
Como ya se había dicho antes, el meter la lámpara en la bobina empleada en el
experimento 5 y que esta prenda, nos dice que existe radiación dentro de la bobina, al
medir radiación en el exterior de la bobina observamos que esta es muy pobre como
para que la bobina sea empleada como una antena.
En la opinión de todos los integrantes del equipo, podemos concluir en que el mejor
elemento radiador de todos los empleados en la práctica es el monopolo con el copete
capacitivo pues esta fue el elemento que mayor distancia de radiación nos dio.
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	Objetivo
	Marco Teórico
	Equipo y material a emplear
	Experimento 1
	Experimento 2 (Con varilla de foquitos)
	Experimento 3
	Experimento 4
	Experimento 5
	Conclusión.