Este documento presenta el estudio de una antena Yagi-Uda de 7 elementos. Se realizaron simulaciones y pruebas de campo para determinar las distancias óptimas entre los elementos que proporcionan la máxima ganancia. Las distancias óptimas encontradas fueron: 0.15λ entre el reflector y el dipolo, 0.16λ entre el dipolo y el primer director, 0.24λ entre el primer y segundo director, y 0.28λ entre el tercer y cuarto director. El acople final tuvo un ROE de 1.4 con una separación del shunt

1. ANTENA YAGI-UDA 1
ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DE ELEMENTOS
PARÁSITOS EN EL VALOR DEL ROE DE UNA ANTENA
YAGUI-UDA EN LA BANDA DE VHF
Marco Morocho, Vanessa Cuesta, Vicente Merino,
mvmorocho@utpl.edu.ec, vdcuesta@utpl.edu.ec, vamerino@utpl.edu.ec
Resumen— En el siguiente paper, se presenta los entre reflector-dipolo se debe encontrar entre 0.25λ y
parámetros básicos para la construcción de una 0.15λ; para una distancia dipolo-parásito de 0.15λ, la
Antena Yagi-Uda de 7 elementos. Primeramente se radiación es bidireccional, es la misma en el sentido
aborda consideraciones de diseño. Posteriormente se dipolo-parásito que en el sentido parásito-dipolo. Si se
elabora simulaciones y finalmente se realiza pruebas acercan los elementos a menos de 0.15λ se aventaja la
de campo para investigar cómo influye el valor del radiación en el sentido dipolo-parásito, se dice
ROE, ante la presencia de elementos parásitos. entonces que el parásito funciona como director.2
Índice de Términos— elementos parásitos, ROE, La distancia de separación entre el primer y
shunt. segundo director es aproximadamente 0.15, la
I. INTRODUCCIÓN distancia entre el segundo y tercer director de 0.2, la
distancia entre el tercer y cuarto director de 0.25,
C onocer el valor del ROE (coeficiente de razón de
onda estacionaria) de un sistema radiante es
importante, debido a que este proporciona una medida
finalmente la distancia de separación entre el cuarto y
quinto director se encuentra también alrededor de
de la eficiencia en función de la transferencia de 0.25 3
potencia. El valor ideal del ROE, es de 1, lo que Para la construcción del cuerpo de la antena, el
representa la máxima transferencia de potencia, pero boom, se utiliza un tubo cuadrado de aluminio de 1
esto sería posible únicamente en un medio ideal en el pulgada de lado (2,5cm). Este se recorta a una longitud
que no se tengan pérdidas debido al medio y tampoco de 2.80m. Para el dipolo y los elementos parásitos se
existan las pérdidas por inserción. emplea tubo de aluminio de 3/8 de pulgada.
II. MARCO TEÓRICO C. Gamma-Match
A. Elementos de una antena Yagi-Uda
1 El Gamma-Match es un sistema de adaptación de
a. Elementos activos impedancias asimétrico, el cual realiza el acople entre
Los elementos activos se conectan directamente a la la antena y la línea coaxial de trasmisión, RG8, de
línea de transmisión y reciben la potencia de la fuente. 50Ω.
La antena Yagi-Uda se forma por un sólo elemento Para poder realizar el acople de la antena, se varía
activo, el dipolo. Este elemento puede ser un dipolo la distancia de separación del shunt.
simple o un dipolo plegado. En el presente trabajo se III.
SIMULACIONES
utiliza un tipo de dipolo simple, la impedancia de este
elemento es de 73Ω. En el software FEKO, se simula la antena, se
b. Elementos pasivos agrega elemento por elemento con la finalidad de
Son elementos no activos, es decir que no se obtener la mejor distancia de separación de los
conectan directamente a la línea de transmisión y elementos en función de la ganancia.
reciben la energía a través de la inductancia mutua. Se considera los parámetros de diseño y se realiza
Estos elementos pueden ser: las simulaciones en un rango de +/- 15 muestras a
 Reflector.- Es el elemento más largo que el intervalos de 0.01
elemento de excitación (dipolo). Reduce la A continuación, se resume los resultados
intensidad de la señal que se encuentra en su encontrados:
dirección e incrementa la que se dirige en la Distancia: Dipolo – Reflector
dirección opuesta. TABLA I
 Director.- Es el elemento parásito más corto que DISTANCIAS DE SEPARACIÓN Y GANANCIA ENTRE EL DIPOLO Y
el elemento de excitación. Incrementa la REFLECTOR
intensidad del campo en su dirección y la reduce Distancia (λ) Ganancia lineal
en la dirección opuesta. 0.15 4.32
0.16 4.27
B. Consideraciones de diseño 0.17 4.21
Para la construcción de una antena Yagi-Uda en 0.18 4.15
general, se considera que la distancia de separación
2
[3] ―Antena Yagi, Funcionamiento del Parasito como reflector o
1
[4] MOROCHO, Marco; CASTRO, Andrea; ÍÑIGUEZ, Andrea; director‖ [en línea]
Análisis de la ROE de una antena YAGI-UDA, en función del
número de elementos parásitos. 3
[2] ―Antena Yagi, Principios Básicos‖ [en línea]

2. ANTENA YAGI-UDA 2
Se escoge la distancia de 0.15 debido a que 0.27 13
presenta la mayor ganancia lineal de todas las 0.28 13
muestras. Esto equivale a una ganancia de 6 dB. (Ver 0.29 13
TABLA I) Se escoge la distancia de 0.27, esta es el primer
valor que proporciona una ganancia lineal de 13, lo
Distancia: Dipolo- Director1 que equivale a 11 dB. (Ver Tabla VI)
TABLA II
DISTANCIAS DE SEPARACIÓN Y GANANCIA ENTRE EL DIPOLO Y Distancia: Director4 – Director5
DIRECTOR1.
TABLA VII
Distancia (λ) Ganancia lineal DISTANCIAS DE SEPARACIÓN Y GANANCIA ENTRE EL DIRECTOR4 Y
0.14 4.10 DIRECTOR5.
0.15 4.14 Distancia (λ) Ganancia lineal
0.16 4.15 0.26 15.5
0.17 4.13 0.27 15.6
0.18 4.07 0.28 15.6
Se escoge la distancia de 0.16, en este valor se 0.29 15.7
presenta la máxima ganancia lineal de todo el conjunto 0.30 15.7
de muestras. (Ver TABLA II) De la Tabla VII, se escoge la distancia de 0.29,
corresponde a la primera cantidad con una ganancia
Resultados: Reflector - Dipolo - Primer director lineal de 15.7, lo que equivale a una ganancia de 12dB.
TABLA III
DISTANCIAS DE SEPARACIÓN Y GANANCIA ENTRE EL REFLECTOR, IV. MEDICIONES
DIPOLO Y DIRECTOR1.
Elementos Distancia (m) Ganancia en dB Para las pruebas de campo se utiliza el SWR
Dipolo - Reflector 0.15 6 ANALYZER, el cual permite obtener el valor del ROE
Dipolo - Director 0.16 6 en función de la frecuencia.
GANANCIA TOTAL 8
(Reflector-Dipolo-Director1)
Distancia: Director1 – Director2
TABLA IV
DISTANCIAS DE SEPARACIÓN Y GANANCIA ENTRE EL DIRECTOR1 Y
DIRECTOR2.
Distancia (λ) Ganancia lineal
0.16 8.69
0.17 8.69
0.18 8.70
0.19 8.70
0.20 8.70
En la TABLA IV, se observa que las distancias de Fig1 SWR ANALYZER [4]
0.18, 0.19 y 0.20 presentan la misma ganancia Se procede como en las simulaciones, se agrega
lineal, en este caso se escoge la menor distancia por elemento por elemento; con la ayuda del SWR
cuestiones de tamaño. A la distancia de 0.18, se Analyzer se mide los tres parámetros: ROE,
obtiene una ganancia de 9 dB. impedancia (Rs) y reactancia (Xs). En función del ROE
se encuentra la mejor distancia de separación de cada
Distancia: Director2 – Director3
uno de estos elementos.
TABLA V
DISTANCIAS DE SEPARACIÓN Y GANANCIA ENTRE EL DIRECTOR2 Y Dipolo –Reflector
DIRECTOR3.
Condiciones:
Distancia (λ) Ganancia lineal Ganancia en dB Distancia de separación del shunt: 15cm
0.24 11.0 10
Elementos: dipolo, reflector
0.25 11.2 10
0.26 11.4 11 TABLA VIII
RESULTADOS DE LAS MEDICIONES DE CAMPO
0.27 11.6 11
ROE Y DISTANCIA DE SEPARACIÓN ENTRE DIPOLO Y REFLECTOR.
0.28 11.7 11
Distancia (λ) ROE Rs Xs
En este caso, se escoge la distancia de 0.26,
0.15 λ 2,9 154 0
debido a que es el valor mínimo que proporciona una
0.16 λ 3 159 0
ganancia de 11 dB. (Ver Tabla V)
0.17 λ 3,2 167 0
Distancia: Director3 – Director4 0.18 λ 3,2 166 0
TABLA VI 0.19 λ 3,3 176 0
DISTANCIAS DE SEPARACIÓN Y GANANCIA ENTRE EL DIRECTOR3 Y 0.20 λ 3,4 175 0
DIRECTOR4. Se escoge la distancia con el menor valor de ROE,
Distancia (λ) Ganancia lineal en este caso la distancia de separación de 0.15λ, que
0.25 12.9 presenta un ROE de 2.9, un de 154Ω y un de 0Ω.
0.26 12.9 (Ver TABLA VIII)

3. ANTENA YAGI-UDA 3
Dipolo –Director1 0.26 λ 1.4 39 2
Condiciones: 0.28 λ 1.2 45 13
Distancia de separación del shunt: 15cm 0.30 λ 1.3 63 0
Elementos: reflector, dipolo, director 1 0.35 λ 1.4 53 18
TABLA IX Se escoge la distancia de separación entre el
ROE Y DISTANCIA DE SEPARACIÓN ENTRE DIPOLO Y DIRECTOR1. director 3 y el director 4 de 0.28λ, lo que equivale a un
Distancia (λ) ROE Rs Xs ROE de 1.2, un igual a 45Ω y un de 13Ω.
0.08 λ 2,4 47 50
0.09 λ 2,0 48 38 Director4 –Director5
0.10 λ 1,4 48 19 Condiciones:
0.11 λ 1,1 53 5 Distancia de separación del shunt: 13cm
0.12 λ 1,1 55 4 Elementos: reflector, dipolo, director 1, director 2,
0.13 λ 1,4 63 13 director 3, director 4, director 5
0.14 λ 1,7 73 17 TABLA XIII
ROE Y DISTANCIA DE SEPARACIÓN ENTRE DIRECTOR4 Y DIRECTOR 5.
Se escoge la distancia de separación entre el dipolo
y el director 1 de 0.11λ, lo que equivale a un ROE de Distancia (λ) ROE Rs Xs
1.1, un igual a 53Ω y un de 5Ω. (Ver TABLA IX) 0.25 λ 1.4 41 16
0.26 λ 1.4 39 2
Director1 –Director2
0.27 λ 1.5 35 13
Condiciones:
Distancia de separación del shunt: 11,5cm 0.30 λ 1.4 37 11
Elementos: reflector, dipolo, director 1, director 2 0.35 λ 1.4 54 12
TABLA X Se escoge la distancia de separación entre el
ROE Y DISTANCIA DE SEPARACIÓN ENTRE DIRECTOR1 Y DIRECTOR2. director 4 y el director 5 de 0.30λ, lo que equivale a un
Distancia (λ) ROE Rs Xs ROE de 1.4, un igual a 37Ω y un de 11Ω.
0.21 λ 1.3 69 0
0.22 λ 1.3 65 0 Acople del shunt
0.23 λ 1.2 60 0 Condiciones:
0.24 λ 1.1 58 2 Elementos: reflector, dipolo, director 1, director 2,
0.25 λ 1.1 47 6 director 3, director 4 y el director 5.
0.26 λ 1.1 54 3 TABLA XIV
RESULTADOS DE LAS MEDICIONES DE CAMPO
0.30 λ 1.1 50 6
ACOPLE FINAL DEL SHUNT DE LA ANTENA CON 7 ELEMENTOS.
Entre el director 1 y el director 2, se escoge la Distancia de separación ROE Rs Xs
distancia de separación de 0.24λ, lo que equivale a un del shunt (cm)
7.5 1.4 65 5
ROE de 1.1, un igual a 58Ω y un de 2Ω. (Ver 8 1.5 28 6
TABLA X) 9 1.5 80 0
Director2 –Director3 10 1.4 75 0
Condiciones: 11 1.4 76 0
Distancia de separación del shunt: 17cm 12 1.4 79 0
Elementos: reflector, dipolo, director 1, director 2, 13 1.5 79 0
director 3 Se encuentra que la mejor distancia de separación
TABLA XI
del shunt es de 7.5 cm.
ROE Y DISTANCIA DE SEPARACIÓN ENTRE DIRECTOR2 Y DIRECTOR 3.
Distancia (λ) ROE Rs Xs
V. RESULTADOS
0.24 λ 1.3 67 0 a. Variaciones de la Ganancia (DB) en
0.25 λ 1.2 66 0 función del número de elementos
0.26 λ 1.1 59 0 (SIMULACIONES).
0.27 λ 1.1 47 6
Ganancia en función del número de elementos
0.28 λ 1.2 55 11
De la TABLA XI, se elige la distancia de separación
Ganancia en dB
15
entre el director 2 y el director 3 de 0.26λ, lo que 12
equivale a un ROE de 1.1, un igual a 59Ω y un 9
6
de 0Ω. 3
Director3 –Director4 0
Condiciones: 2 3 4 5 6 7
Distancia de separación del shunt: 13cm Número de elementos
Elementos: reflector, dipolo, director 1, director 2,
director 3, director 4 Fig2 Variación de la ganancia en DB en función del número de
elementos de la antena. Software: Microsoft Excel.
TABLA XII
ROE Y DISTANCIA DE SEPARACIÓN ENTRE DIRECTOR3 Y DIRECTOR 4. Como se observa en la Fig2, como una primera
Distancia (λ) ROE Rs Xs aproximación se puede decir que la ganancia de una
0.25 λ 1.5 52 22 antena, siempre aumenta al agregarle más elementos,

4. ANTENA YAGI-UDA 4
esta relación sucede en mayor proporción para los Cuando se agrega el primer director a la antena, se
primeros 5 elementos, en donde se observa que la observa que el ROE es de 1.1; este valor disminuye
ganancia aumenta en 1 dB o 2 dB que el anterior; sin considerablemente debido a que la antena entra en
embargo conforme aumenta el número de elementos el resonancia a la frecuencia de trabajo, en este caso de
aumento de ganancia tiende a disminuir, se considera 152.15 MHz
un incremento menor o igual a 1 dB a partir del quinto Al colocar los directores siguientes, se observa
elemento. que el valor del ROE tiende a aumentar en una
b. Variaciones del ROE en función del proporción de 0-0.2.
número de elementos (PRUEBAS DE c. Comparaciones de las distancias de
CAMPO) separación obtenidas entre las simulaciones
ROE en función del número de elementos y las pruebas de campo.
3 Comparación de las distancias de separación
Simulaciones Pruebas de Campo
2
ROE
0,28 λ 0,3 λ
0,24 λ 0,26 λ 0,29 λ
1 0,15 λ 0,16 λ 0,26 λ 0,27 λ
0,18 λ
0,11 λ
0 0,15 λ
3 4 5 6 7
1 2 3 4 5 6
Número de elementos
Fig3 Variación del ROE en función del número de elementos de la Fig5 Comparación de los resultados obtenidos en las simulaciones y
antena, sin modificación de la distancia de separación del shunt. en las pruebas de campo.
Software: Microsoft Excel. Se observa que los valores de las distancias de
Cuando la antena, cuenta con tres elementos: separación de los elementos, obtenidos en las
reflector, dipolo y primer director, presenta un ROE de simulaciones y en las pruebas de campo difieren en un
1.4 a una distancia de 6.45cm de separación del shunt. 17.5%. (Ver Fig5). Con esto se afirma que la antena
En este caso, se puede decir que la antena se encuentra diseñada tiene un equilibrio entre la Ganancia y el
acoplada. ROE.
Si se aumenta un segundo director, y no se altera la
d. Antena Yagi-Uda con 7 elementos
distancia de separación del shunt, se observa (Ver
Fig3) que la antena con cuatro elementos presenta un
ROE de 1.9, la antena con cinco elementos tiene un
ROE de 2.1, con seis elementos de 2.1 y finalmente la
antena con siete elementos presenta un ROE de 2.5.
Con base a las medidas realizadas, se determina que el
ROE varía al aumentar cada elemento en promedio,
+/- 2.7%
4 ROE en función del numero de elementos
2
ROE
0
2 3 4 5 6 7
Numero de elementos
Fig4 Variación del ROE en función del número de elementos de la
antena. Modificación de la distancia de separación del shunt
(antena acoplada). Software: Microsoft Excel.
Para lograr un ROE aceptable, es decir que su
valor se encuentre entre 1 - 1.5; se varía la distancia
de separación del shunt. En la Fig4 se observa la
variación del ROE en función del número de
elementos, cuando la distancia de separación entre los
elementos y el acople del gamma match es el óptimo.
Cuando se mide el ROE en la antena con sólo dos
elementos: el reflector y el dipolo, el ROE tiene un
valor de 2.9, este valor elevado se da porque la antena
Fig6 Distancias de separación y longitudes de los elementos de
no está acoplada, prueba de esto es el valor de la la antena diseñada. Software Microsoft Office Visio 2007
impedancia (Rs) de 154Ω (Ver Tabla VIII).

5. ANTENA YAGI-UDA 5
En el software FEKO, se simula la antena completa,  La distancia reflector-dipolo (considerada
con las longitudes de elementos y distancias de entre 0.25 y 0.15) tiene que ser mayor que
separación descritas en la Fig6. la distancia dipolo-director1. (considerada
entre 0.1 y 0.15)
 Al aumentar el número de elementos, la
ganancia se incrementa en una proporción de
1dB – 2dB para los primeros 5 elementos,
mientras que para los dos elementos restantes
la ganancia aumenta en un proporción menor
o igual a 1dB.
 La antena con tres elementos, en resonancia a
la frecuencia de 152.15Mhz, presenta un ROE
de 1.1, al aumentar el número de directores y
realizar el correspondiente acople del gamma-
match, el ROE tiende a aumentar su valor en
una proporción de 0-0.2, siendo el ROE final
de 1.4.
Fig7 Ganancia de 11.96 dB. Software: FEKO 2.0.5  En base a las pruebas de campo, la distancia
óptima de separación del shunt que permite
Se observa que la antena cuenta con una ganancia de
un acople de la antena, para configuraciones
11.96 dB. (Ver Fig7)
de tres a siete elementos se encuentra entre
6cm - 8cm.
VII. RECOMENDACIONES
 Se debe realizar las mediciones en un lugar
libre de cables de electricidad y estructuras
metálicas.
 Para la realización de las mediciones, la
antena debe estar colocada en un mástil a una
altura mínima de una longitud de onda ().
 Debemos procurar que los elementos de la
antena se encuentren ubicados en forma recta,
totalmente perpendiculares al boom, y bien
asegurados, esto evitará que el viento y otros
factores alteren el funcionamiento de la
antena.
 Se debe construir la antena con materiales de
buena calidad, conectores, cable, etc. De esta
forma se evita pérdidas por inserción.
Fig8 Diagrama polar. Software: FEKO 2.0.5
VIII. REFERENCIAS
En la Fig.8 se observa el diagrama polar de la
antena. Se observa que la mayor parte de la energía se [1.] BRAULT R., Piat R. ―Las Antenas‖, Editorial
concentra en el lóbulo principal y es mínima o nula la Paraninfo. Segunda Edición, 1993 [idioma
aparición de lóbulos secundarios. español]. Fecha de la consulta: 2010-05-02
[2.] ―Antena Yagi, Principios Básicos‖, [en línea].
VI. CONCLUSIONES Fecha de la consulta: 2010-06-27. Disponible
 Una antena Yagi-Uda se ve afectada por todos en: http://antenared.com/2009/07/antena-yagi-
los parámetros geométricos, razón por la cual principios-basicos/
se debe tomar en cuenta las consideraciones [3.] ―Antena Yagi, Funcionamiento del Parasito
de diseño y la adecuada ubicación de cada como reflector o director‖, [en línea]. Fecha
elemento. de la consulta: 2010-07-12. Disponible en:
 Se debe procurar que la distancia de http://antenared.com/2009/08/antena-yagi-
separación de los directores sucesivos, sea funcionamiento-del-parasito-como-reflector-
mayor que la distancia de separación del o-director/
director anterior, en un valor de 0.02 λ. De esta [4.] MOROCHO, Marco; CASTRO, Andrea;
manera se obtiene una mayor ganancia y ÍÑIGUEZ, Andrea, ―Análisis de la ROE de
coeficientes de onda estacionaria aceptables una antena Yagi-Uda en función del número
(ROE: 1 - 1.5). de elementos parásitos‖; [formato: paper].