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Unidad Educativa Particular Tcnico Industrial Hermano Miguel
I
UNIDAD EDUCATIVA PARTICULAR TECNICO
INDUSTRIAL HERMANO MIGUEL
Memoria Tcnica previo a la obtencin del Ttulo de Bachiller
Tcnico en
Electrnica de Consumo
Estudio e implementacin de la antena de recepcin para el
Centro de Comunicacin Satelital de la Unidad Educativa
Particular Tcnico Industrial Hermano Miguel de la Ciudad de
Latacunga
INTEGRANTES:
Albn Guanoluisa Erika Paola
Molina Arequipa Ginette Andreina
Tasinchana Chuqui Anabel Vaneza
ASESOR:
Ing. Miguel Navas
Latacunga-Ecuador
2014-2015
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II
CERTIFICACIN
Yo Ing. Miguel Navas, certifico que gui y aprob el presente
trabajo de investigacin, ESTUDIO E IMPLEMENTACIN DE
LA ANTENA DE RECEPCIN PARA EL CENTRO DE
COMUNICACIN SATELITAL DE LA UNIDAD EDUCATIVA
PARTICULAR TCNICO INDUSTRIAL HERMANO MIGUEL
EN LA CIUDAD DE LATACUNGA, realizado por las seoritas:
Albn Guanoluisa Erika Paola, Molina Arequipa Ginette
Andreina y Tasinchana Chuqui Anabel Vaneza, alumnas de
Tercer ao de Bachillerato Paralelo T especializacin
Electrnica de consumo, de la Unidad Educativa Particular
Tcnico Industrial Hermano Miguel quienes han trabajado en
la investigacin de la misma y han presentado a tiempo.
Ing. Miguel Navas
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III
AGRADECIMIENTO
Agradecemos a Dios todopoderoso y a la Virgen Mara por
brindarnos la
oportunidad de obtener otro triunfo personal, y darnos salud,
sabidura y
entendimiento para lograr esta meta.
Nuestros ms sinceros agradecimientos a nuestro asesor el
Ingeniero
Miguel Navas, por su apoyo y valiosa colaboracin que con su
nobleza y
entusiasmo, deposit en nosotras sus vastos conocimientos.
Y a nuestro prestigioso colegio por las enseanzas en l
recibidas, las
cuales han sido sumamente importantes en nuestras vidas.
Erika, Andreina, Anabel.
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IV
DEDICATORIA
Dedicamos de manera especial a nuestros padres, pues ellos
fueron el
principal cimiento para la construccin de nuestra vida
estudiantil,
sentaron en nosotras las bases de responsabilidad y deseos
de
superacin ya que con su afn y sacrificio fue posible la
culminacin de
esta memoria tcnica, la misma que nos ha capacitado para un
futuro
mejor y que siempre pondremos al servicio del bien, la verdad y
la justicia.
Erika, Andreina, Anabel.
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V
NDICE RESUMEN EJECUTIVO
..............................................................................................
VI
INTRODUCCIN
............................................................................................................
1
1. PROPUESTA DE TRABAJO
................................................................................
2
2. MEMORIA DESCRIPTIVA
.....................................................................................
3
2.1. DESCRIPCIN GENERAL
................................................................................
3
2.1.1. La antena
......................................................................................................
3
2.1.1.1 Estructura de la antena de recepcin
............................................ 3
2.1.1.2 Clasificacin bsica de las antenas.
............................................... 4
a) Antenas de Hilo
.........................................................................................
5
b) Antenas de
apertura.................................................................................
6
c) Antenas planas
..........................................................................................
6
2.1.2. Antena V invertida
......................................................................................
7
2.1.2.1. Frmulas para el diseo de la antena
............................................ 8
2.1.3. Antena bigote de gato
...............................................................................
9
2.1.3.1 Balun
.....................................................................................................
10
2.2 DESCRIPCIN TCNICA
.................................................................................
11
2.2.1. Equipos de transmisin y recepcin
................................................... 11
2.2.2. Ubicacin de la antena
............................................................................
12
2.2.3. Clculos para el diseo de la
antena................................................... 13
2.2.4. Pasos para construir la antena.
........................................................... 14
2.2.5. Pruebas de funcionamiento
...................................................................
17
2.2.6. Estructura fsica de la antena
................................................................
17
2.3.
GLOSARIO.........................................................................................................
18
3. RECURSOS
..............................................................................................................
20
4. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
.....................................................................
21
5. CONCLUSIONES
.....................................................................................................
22
6. RECOMENDACIONES
............................................................................................
23
7. LINKOGRAFIA
.........................................................................................................
24
8. ANEXOS
....................................................................................................................
25
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VI
RESUMEN EJECUTIVO
La presente memoria tcnica es destinada al estudio e
implementacin de
los equipos de transmisin-recepcin para el Centro de
Comunicacin
Satelital de la Unidad Educativa Particular Tcnico Industrial
Hermano
Miguel de la Ciudad de Latacunga, provincia de Cotopaxi.
La metodologa utilizada tanto para la memoria tcnica como su
parte
prctica es el mtodo inductivo deductivo, el experimental y el
mtodo
cientfico, los cuales nos permite ir analizando los contenidos
tericos,
para llegar a la experimentacin con los diversos equipos que se
utilizan
para la comunicacin con los radioaficionados.
La propuesta de un centro de comunicacin est basada en la
curiosidad
humana de tener una experiencia cercana con los
radioaficionados, con
antenas de emisin y transmisin, como la antena bigotes de gato,
y
varios programas que se estn destinados a ayudar al usuario
a
comunicarse.
Se recomienda el uso posterior de esta memoria tcnica para que
los
estudiantes puedan comunicarse con los radioaficionados,
mediante los
equipos que la misma institucin dispone, adems de ser una gua
para el
uso prctico y correcto de dichos equipos.
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1
INTRODUCCIN
Una antena es un dispositivo (conductor metlico) diseado con
el
objetivo de emitir o recibir ondas electromagnticas desde el
espacio libre.
Una antena trasmisora transforma energa elctrica en ondas
electromagnticas, y una receptora realiza la funcin inversa.
Existe una gran diversidad de tipos de antenas. En unos casos
deben
expandir en lo posible la potencia radiada, es decir, no deben
ser
directivas (ejemplo: una emisora de radio comercial o una
estacin base
de telfonos mviles), otras veces deben serlo para canalizar la
potencia
en una direccin y no interferir a otros servicios (antenas entre
estaciones
de radioenlaces).
Las caractersticas de las antenas dependen de la relacin entre
sus
dimensiones y la longitud de onda de la seal de
radiofrecuencia
transmitida o recibida. Si las dimensiones de la antena son
mucho ms
pequeas que la longitud de onda, las antenas se
denominan elementales, si tienen dimensiones del orden de
media
longitud de onda se llaman resonantes, y si su tamao es mucho
mayor
que la longitud de onda son directivas.
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2
1. PROPUESTA DE TRABAJO
El proyecto trata del estudio e implementacin de una antena
de
recepcin para el Centro de Comunicacin Satelital de la
Unidad
Educativa Particular Tcnico Industrial Hermano Miguel de la
Ciudad de Latacunga, esta antena de recepcin permitir recibir
seales
electromagnticas de radioaficionados. Se propone estudiar y
determinar
terica y prcticamente como llegan las seales a una antena de
recepcin.
El objetivo de esta memoria tcnica es disear una antena para
transmitir
y recibir ondas electromagnticas desde el espacio libre. Una
antena
transmisora transforma energa elctrica en ondas
electromagnticas, y
una receptora realiza la funcin inversa, a la vez determinar las
fallas ms
comunes que existen en las antenas de recepcin.
Para determinar la antena ms adecuada, primero se realizar el
estudio
de los fundamentos tericos de los equipos de radioaficionado,
para luego
realizar fichas con una temtica tcnica y sugerir las mejores
opciones.
Para esto se procedern a realizar una investigacin bibliogrfica
en
textos, revistas especializadas y se complementar con la bsqueda
de
informacin en internet.
Es muy importante que se cumplan ciertos requisitos, los
cuales
garantizarn el correcto funcionamiento del dispositivo
transceptor como
el uso adecuado del mismo, bajo vigilancia de un tcnico
capacitado tanto
en la recepcin como en la transmisin. Conjuntamente el
dispositivo
debe colocarse en un lugar el cual debe ser apropiado para la
instalacin
del mismo.
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3
2. MEMORIA DESCRIPTIVA.
2.1. DESCRIPCIN GENERAL.
2.1.1. La antena.
Las antenas son las partes de los sistemas de
telecomunicacin
especficamente diseadas para radiar o recibir ondas
electromagnticas.
Tambin se pueden definir como los dispositivos que adaptan las
ondas
guiadas, que se transmiten por conductores o guas, a las ondas
que se
propagan en el espacio libre. Los sistemas de comunicaciones
utilizan
antenas para realizar enlaces punto a punto, difundir seales de
televisin
o radio, o bien transmitir o recibir seales en equipos
porttiles.
(http://www.upv.es/antenas/Documentos_PDF/Notas_clase/Tema_1.PDF)
Fig. 1. Antena de Recepcin.
2.1.1.1 Estructura de la antena de recepcin.
Un tipo de antena de recepcin, es la antena Yagi, que consiste
en un
auge, una barra larga de metal horizontal y los elementos, que
son varillas
cortas verticales en la cima. Un elemento es el conductor, que
es el nico
conectado a una entrada o salida de cable. Los otros elementos
son un
reflector y varios directores.
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4
La seal que rebota en estos elementos est ligeramente fuera de
fase
con el conductor, lo que refuerza la seal en algunas direcciones
y la
debilita o anula en otros.
(http://www.ehowenespanol.com/funciona-
antena-yagi-info_247143/)
Fig.2. Estructura de la Antena Yagi.
a) Elemento conductor
b) Reflectores
c) Directores
d) Cable.
2.1.1.2 Clasificacin bsica de las antenas.
Existen tres tipos bsicos de antenas: antenas de hilo, antenas
de
apertura y antenas planas. As mismo, las agrupaciones de estas
antenas
(arrays) se suelen considerar en la literatura como otro tipo
bsico de
antena.
a
b
c
d
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5
a) Antenas de Hilo.
Son antenas cuyos elementos radiantes son conductores de hilo
que
tienen una seccin baja respecto a la longitud de onda de
trabajo.
Las dimensiones suelen ser como mximo de una longitud de
onda.
Se utilizan extensamente en las bandas de MF, HF, VHF y UHF.
Se pueden encontrar agrupaciones de antenas de hilo.
Ejemplos de antenas de hilo son:
El monopolo vertical.
Fig. 3. El monopolo vertical.
La antena espira.
Fig. 4. La antena espira.
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6
La antena helicoidal.
Fig. 5. La antena helicoidal.
b) Antenas de apertura.
Las antenas de apertura son aquellas que utilizan superficies o
aperturas
para direccionar el haz electromagntico de forma que concentran
la
emisin y recepcin de su sistema radiante en una direccin. La
ms
conocida y utilizada es la antena parablica, tanto en enlaces de
radio
terrestres como de satlite.
La ganancia de seal de dichas antenas est relacionada con la
superficie
de la parbola, a mayor tamao mayor igualdad del haz tendremos y
por
lo tanto mayor directividad.
c) Antenas planas.
Un tipo particular de antena plana son las antenas array, que
estn
formadas por un conjunto de dos o ms antenas idnticas
distribuidas y
ordenadas.
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7
De tal forma que en su conjunto se comportan como una nica
antena
con un diagrama de radiacin propio.
(http://es.wikipedia.org/wiki/Antena#Clasificaci.C3.B3n_cl.C3.A1sica_de_l
as_antenas)
Fig. 6. Antena de Array.
2.1.2. Antena V invertida.
Es una antena con alimentacin central empleada para transmitir o
recibir
ondas de radiofrecuencia. Estas antenas son las ms simples desde
el
punto de vista terico. La antena en V invertida es un dipolo
cuyos brazos
han sido doblados el mismo ngulo respecto del plano de
simetra.
Tiene la forma de una V invertida. La realizacin exige
algunas
precauciones. Autores como Brault y Piat recomiendan que el
ngulo de
la V no sea inferior a 120 grados, y que los extremos de la
misma estn lo
ms lejos posible del suelo; la proximidad de los extremos a la
tierra
induce capacidades que alteran la frecuencia de resonancia.
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Fig. 7. Antena en V invertida.
El dipolo en V invertida es sumamente apreciado por los
radioaficionados
que transmiten en expediciones, porque con un simple mstil de
unos
nueve metros, un poco de cable y de cuerda de nylon, es posible
instalar
rpidamente una antena transportable, liviana, y poco
voluminosa.
(http://es.wikipedia.org/wiki/Dipolo_(antena))
2.1.2.1. Frmulas para el diseo de la antena.
El dipolo estndar de media onda en V invertida puede calcularse
con la
siguiente frmula:
Longitud de cada brazo (m) = 71,5
()
http://www.sergiozuniga.cl/02/ex_dipolo/como_hacer_un_dipolo.htm
Para la construccin de esta antena se utiliza:
Cable flexible #12,
Un tubo galvanizado,
Cable coaxial y,
Un balun.
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2.1.3. Antena bigote de gato.
Esta antena es otra configuracin a base de dipolos, se construye
con
alambre o cable, y se cortan (segn las bandas a trabajar), se
pelan en
uno de sus extremos y se unen soldando todos y cada uno de
los
extremos.
Esta antena tiene la particularidad de poderse alimentar con un
solo cable
coaxial en donde el centro de este se suelda a uno de los
manojos de
cables como cualquier dipolo y la malla del cable se suelda al
otro manojo
de cables, sin embargo, se deja al ingenio de cada persona.
Se
recomienda esto ltimo para lograr una mayor rigidez mecnica a la
hora
de estirar los brazos del conjunto de dipolos, se puede utilizar
un balun.
Fig.8. Antena bigotes de gato.
Se puede instalar en V invertida o como dipolo horizontal
dejando una
separacin de unos 15 centmetros entre dipolo y dipolo tratando
de
conformar un abanico (de ah su nombre de bigotes de gato),
puede
emplearse cable coaxial de 50 o 75 Ohmios.
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10
Esta antena puede trabajar en tantas bandas como dipolos sean
cortados
y la frecuencia a la que es cortado cada uno de los alambres,
su
rendimiento es muy satisfactorio dado que cada dipolo se corta
para la
banda y frecuencia preferida.
Se ajusta de la manera tradicional, es decir, alargando o
acortando los
brazos de cada dipolo, abriendo o cerrando el ngulo central
hasta
llevarlo a resonancia en la frecuencia seleccionada de cada
banda.
(http://www.jcmascot.es/RADIOMASCOT/DIPOLO%20BIGOTES%20DE%
20GATO.htm)
2.1.3.1 Balun.
Se denomina balun (del ingls balanced-unbalanced lines
transformer) a
un dispositivo que convierte lneas de transmisin no balanceadas
en
lneas balanceadas (se transmite la misma informacin por dos
cables o
par de cables, al mismo tiempo y con polaridades opuestas).
Fig. 9. Balun.
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2.2 DESCRIPCIN TCNICA.
Para el diseo y la construccin de una antena bigotes de gato
de
transmisin y recepcin para el Centro de Comunicacin Satelital de
la
Unidad Educativa Particular Tcnico Industrial Hermano Miguel,
se
deben seguir los siguientes pasos:
2.2.1 Equipos de transmisin y recepcin.
Los equipos utilizados en el Centro de Comunicacin Satelital de
la
Unidad Educativa Particular Tcnico Industrial Hermano Miguel de
la
Ciudad de Latacunga son:
a) El equipo Kenwood ts 430s el cual proporciona una frecuencia
de 3-
36 MHz a travs del cable coaxial que se acopla a un conector
UHF
macho, para la antena diseada con un dipolo de 11,07m.
Fig. 10. Kenwood ts 430s.
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12
b) El equipo ICOM IC 229h el cual proporciona una frecuencia de
144 a
174 MHz para la antena diseada con un dipolo de 10m.
Fig.11. ICOM IC 229H.
2.2.2 Ubicacin de la antena.
El espacio adecuado para la ubicacin de la antena es en la
parte
superior del gradero de la cancha de CEDOL que colinda con la
zona del
ambulatorio cuya estructura cuenta con las siguientes
dimensiones:
Fig.12. Ubicacin de la antena.
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a) La dimensin total del ancho de la malla es de 12,28m.
b) El tubo galvanizado con una altura de 14,07m del cual solo se
utiliza la
parte superior del tubo con una longitud de 9,27m.
2.2.3 Clculos para el diseo de la antena.
El equipo proporciona una frecuencia de 3 a 30 MHz.
a) Para calcular el dipolo se aplica la siguiente frmula:
Longitud de cada brazo (m) = 71,5
()
Longitud de cada brazo (m) = 71,5
7,10 ()
Longitud de cada brazo (m) = 10,07
Fig.13. Clculo de la longitud del dipolo.
10,07 m
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b) Calcular la altura del tubo (y) con la siguiente frmula
y = ()2 ()2
y = (11,07)2 (6,14)2
y= 9, 21
Fig. 14. Diagrama de la medida del tubo
2.2.4. Pasos para construir la antena.
a) Para colocar la antena se procede a cortar el cable flexible
#12, dos
cables de 11,07m, dos de 10m, para esto se utiliza la pinza
elctrica,
ya que este luego se ir adecuando a la antena.
b) Se procede a pelar las puntas de todos los cables antes ya
cortados
aproximadamente 20cm de un solo lado de cada uno.
c) Se toma la punta del cable coaxial la pelamos 30cm al igual
que el
positivo pero procuramos no romper la malla.
Base de la antena 6,14m
Y
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15
d) Despus se realiza un empalme con las dos puntas de los
cables
(11,07m y 10m) junto con la malla del cable coaxial.
e) Posteriormente se realiza otro empalme con las dos puntas de
los
cables (11,07m y 10m) junto con el conductor central del
cable
coaxial.
f) Al momento que est realizado procedemos a unirlos con los
extremos
del balun, como muestra la figura.
Fig. 15. Unin de los dipolos con el balun.
Despus de armar la antena se procede a ubicarla de la
siguiente
manera:
a) Soldar el tubo galvanizado a la malla en el cual ya se coloc
los
dipolos.
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b) Unir la parte inferior de cada uno de los dipolos al aislante
(tubo PVC),
el mismo que es sujeto en las argollas de la malla con
cable.
c) La abertura total del dipolo de la primera antena es de 120
grados y la
segunda antena tiene una abertura de 60 grados.
d) Para cortar los metros de cable coaxial necesitamos saber
la
frecuencia de los equipos que en este caso son : el Kenwood ts
430 con
la frecuencia de 3- 36 MHz, el equipo ICOM IC 229h que su
frecuencia va
de 144 a 174MHz.
e) El cable coaxial se introduce en el tubo PVC ya que no debe
tener
contacto con la malla, porque podra crear interferencia.
f) Se conecta la antena con el equipo radioaficionado por medio
de un
cable coaxial el cual tiene 40m de longitud.
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2.2.5. Pruebas de funcionamiento
a) Modo VFO.- Este modo es utilizado para las operaciones
normales en
todas las bandas.
b) Canal de llamada.- Este modo permite programar las
frecuencias ms
utilizadas dentro de un canal de llamada.
c) Modo memoria.- Este modo es usado para operar el
transceptor
usando canales de memoria integrados. Se puede usar 20 canales
de
memoria diferentes, tambin est disponible la exploracin
automtica
de canales.
d) Modo de ajuste.- Este modo es usado para programar y
modificar los
datos del programa.
2.2.6. Estructura fsica de la antena.
Fig. 16. Estructura fsica de la antena.
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2.3. GLOSARIO
Monopolo: Es una partcula posible que consiste en un imn con un
solo
extremo magntico.
Auge: cima, cspide.
Resonancia: Periodo o momento de mayor elevacin o intensidad de
un
proceso o estado de cosas.
Electromagnticas: es la cantidad de energa almacenada en una
regin
del espacio.
VHF: es la banda del espectro electromagntico que ocupa el rango
de
frecuencias de 30 MHz a 300 MHz.
UHF: es una banda del espectro electromagntico que ocupa el
rango de
frecuencias de 300 MHz a 3 GHz.
Dipolo: Un dipolo elctrico es un sistema de dos cargas de signo
opuesto
e igual magnitud cercanas entre s.
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Espectro electromagntico: es la distribucin energtica del
conjunto de
las ondas electromagnticas.
Radioaficionado: personas debidamente autorizadas que se
interesan
en la radiotcnica, con carcter exclusivamente personal y sin
fines de
lucro.
Frecuencia: el nmero de repeticiones por unidad de tiempo.
Reflector: Aparato que concentra y orienta la seal en una
direccin
determinada.
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3. RECURSOS
40,14 metros de cable flexible #12 (color amarillo).
Metros de cable flexible.
40 metros de cable coaxial.
1 baln.
Tubos PVC de 19 cm.
Tubos PVC de 3 metros.
1 codo para tubos PVC.
1 tubo galvanizado 14.07 metros.
1 navaja para electricista.
1 alicate.
1 playo.
1 multmetro.
1 conector.
Argollas.
Conector UHf macho.
Aislante elctrico.
Pinza elctrica.
Equipo Kenwood ts 430.
El equipo ICOM IC 229h.
Cinta de Medicin.
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4. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
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5. CONCLUSIONES
Para la construccin de una antena se debe tomar en cuenta la
frecuencia que proporciona el equipo a utilizar, el lugar donde
va
ubicada y las dimensiones que la misma tendr.
Se considera los diferentes parmetros y especificaciones de
la
antena como son: los grados y las frmulas de clculo.
Este proyecto se ha creado con el fin de incentivar en los
estudiantes el inters en la comunicacin por medio de antenas
de
radioaficionados.
Esta antena proporciona resultados sorprendentes dada su
sencillez, muy discreta, de poco peso, gran adaptabilidad sobre
el
terreno y econmica.
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6. RECOMENDACIONES
Para una mejor recepcin de la seal de radiodifusin se
recomienda que el equipo debe estar en la parte inferior de
la
construccin de la antena.
El cable coaxial tiene que estar aislado de cualquier
material
conductor que pueda causar ruido en la transmisin y recepcin
de
las seales electromagnticas.
Al momento de construir los dipolos de la antena no se debe
utilizar
cable flexible negro porque este atrae el calor y puede
producir
interferencia en la transmisin y recepcin.
Las puntas del dipolo deben estar lejos del suelo o de
cualquier
objeto, que no sea aislante ya que en las puntas de la
antena
tienen alta tensin por ende se perdera potencia.
Utilizar cable de calibre 12 que tiene alrededor de 0.3
centmetros
de grosor, no es difcil de manejar y es el mejor conductor
para
antenas.
En la colocacin del tubo PVC se opta por tener la mayor
inclinacin, para no dejar reposar el agua cuando esta ingrese
al
tubo.
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7. LINKOGRAFIA
http://www.sergiozuniga.cl/02/ex_dipolo/como_hacer_un_dipolo.htm
http://www.radioaficionados.sabanalarga.org/antenas.html
http://www.fediea.org/digiclub/dipolos.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Dipolo_(antena)
http://www.wimo.com/wireantennas_s.html
http://www.ehowenespanol.com/funciona-antena-yagi-info_247143
http://www.jcmascot.es/RADIOMASCOT/DIPOLO%20BIGOTES%20D
E%20GATO.htm
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8. ANEXOS.
a) Equipo completo de radio aficionado.
Un equipo completo de radio aficionado consta de transceptores,
fuentes
de voltaje, antena Yagi, medidores de potencia, entre otros.
Estos
equipos son los que detallamos a continuacin.
b) Conexin del balun con el cable coaxial y el dipolo.
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c) Colocacin del tubo galvanizado a lado de la malla.
d) Colocacin del tubo PVC para el cable coaxial.
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e) Equipo Kenwood ts 430s.