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Demostrador phased array

Figura 1: Demostrador de la funcionalidad de una antena phased array

Figura 1: Demostrador de la funcionalidad de una antena phased array

Demostrador phased array

El demostrador phased array es un sencillo dispositivo de formación diseñado para su uso en el aula. Con ayuda de este dispositivo, se puede demostrar de forma práctica cómo funciona una antena phased array.

Un oscilador transmite con menos potencia un grupo de cuatro antenas Yagi en el espacio libre en una banda de frecuencia ISM libre (banda Industrial, Científica y Médica). Aquí se eligió una frecuencia entre 2,40 – 2,48 GHz. La densidad de flujo de potencia resultante de las antenas en el espacio puede medirse con un analizador de alta frecuencia comercial. De este modo se puede determinar la dirección de máxima radiación.

Un desfasador electrónico controlado por una tensión estática puede cambiar la fase de cada radiador individual a 45, 90 o 135 grados. En total, esto supone girar la dirección de la radiación como máximo unos 16 grados a la izquierda o (la otra posición del interruptor) a la derecha. El campo lejano de la antena comienza a una distancia de unos 3 a 4 m. Aquí, la radiación medida sigue siendo muy débil y se mide en microvatios por metro cuadrado. Por cierto, cabe señalar que la potencia recibida por el analizador disminuye con el cuadrado de la distancia (pérdida de espacio libre). Si se ha encontrado una dirección con la máxima densidad de potencia, se puede cambiar la dirección de radiación mediante un interruptor basculante, de modo que el instrumento no pueda indicar ningún valor.

eje central
diagrama de radiación

Figura 2: Principio de rotación del diagrama de antena en el demostrador phased array

eje central
diagrama de radiación

Figura 2: Principio de rotación del diagrama de antena en el demostrador phased array

El analizador comercial de alta frecuencia utiliza una antena de banda ancha calibrada. Con esta antena también se puede medir la radiación causada por los teléfonos móviles de los estudiantes. Para evitar que esto falsee el resultado de la medición por interferencias, se ha desarrollado para este instrumento una antena Yagi de banda estrecha con alta directividad. Sin embargo, esta antena de medición adicional no está calibrada. Por lo tanto, los valores mostrados por los medidores sólo pueden compararse como valores relativos entre sí.

La figura 2 muestra el principio de rotación: una de las antenas externas no tiene desplazamiento de fase y sirve de referencia. Si no actúa ningún desplazamiento de fase, la señal de suma se mostraría aproximadamente en dirección geométrica. Las otras antenas reciben ahora un valor gradualmente creciente para el cambio de fase. Este cambio de fase sólo puede ser un retardo, de ahí la señal negativa. Los diagramas de antena individuales se suman ahora al que se muestra en la figura 2 del diagrama general. Debido a los cambios de fase, este diagrama está ahora inclinado 16 grados a la derecha. Este giro electrónico puede ser extremadamente rápido: más rápido de lo que cualquier motor podría hacer girar esta antena (y más rápido de lo que puedes poner el interruptor).

Este dispositivo de formación especializado ha sido desarrollado por Radartutorial. La construcción y distribución corren a cargo de Köster Systemtechnik (Alemania).

Bildergalerie des Phased-Array Demonstrators

Bild 3: Feldstärkemessgerät

Bild 4: Prototyp des Demonstrators