Las antenas en las comunicaciones inalámbricas

Tipos de Antena

La definición formal de una antena es un dispositivo que sirve para transmitir y recibir ondas de radio. Convierte la onda guiada por la línea de transmisión (el cable o guía de onda) en ondas electromagnéticas que se pueden transmitir por el espacio libre.

Asimismo, dependiendo de su forma y orientación, pueden captar diferentes frecuencias, así como niveles de intensidad.

• Generalidades
  • Convierte los datos en ondas EM (Electro Magneticas)
  • Posiblemente: El dispositivo mas importante en la red
  • Tipos: Omnidireccionales y Direccionales

 

• Ganancias y perdidas
  • Se utiliza la unidad dB, definida como 10log(G)
  • 0dB = No ganancia ni perdida
  • +3dB Doble de ganancia
  • +10dB = Diez veces mas ganancia

Ancho de Banda de la Antena

El ancho de banda de la antena se define como el rango de frecuencias sobre las cuales la operación de la antena es «satisfactoria». Esto, por lo general se toma entre los puntos de media potencia, pero a veces se refiere a las variaciones en la impedancia de entrada de la antena.

Cada subconjunto o banda de frecuencias dentro del espectro electromagnético tiene propiedades únicas que son el resultado de cambios en la longitud de onda. Por ejemplo, las frecuencias medias (MF, Medium Frequencies) que van de los 300 kHz a los 3 MHz pueden ser radiadas a lo largo de la superficie de la tierra sobre cientos de kilómetros, perfecto para las estaciones de radio AM (Amplitud Modulada) de la región. Las estaciones de radio internacionales usan las bandas conocidas como ondas cortas (SW, Short Wave) en la banda de HF (High Frequency) que va desde los 3 MHz a los 30 MHz. Este tipo de ondas pueden ser radiadas a miles de kilómetros y son rebotadas de nuevo a la tierra por la ionosfera como si fuera un espejo, por tal motivo las estaciones de onda corta son escuchadas casi en todo el mundo.

Los estaciones de FM (Frecuencia Modulada) y TV (televisión) utilizan las bandas conocidas como VHF (Very High Frequency) y UHF (Ultra High Frequency) localizadas de los 30 MHz a los 300 MHz y de los 300 MHz a los 900 MHz, este tipo de señales debido a que no son reflejadas por la ionosfera cubren distancias cortas, una ciudad por ejemplo. La ventaja de usar este tipo de bandas de frecuencias para comunicaciones locales permite que docenas de estaciones de radio FM y televisoras » en ciudades diferentes » puedan usar frecuencias idénticas sin causar interferencia entre ellas.

Espectro electromagnético
Banda	Significado	Rango de Frecuencias	Servicios
VLF	Very Low Frequency	3 kHz – 30 kHz	Conducción de electricidad
LF	Low Frequency	30 kHz – 300 kHz	Conducción de electricidad, navegación marítima, control de tráfico aéreo
MF	Medium Frequency	300 kHz – 3 MHz	Radio AM
HF	High Frequency	3 MHz – 30 MHz	Radio SW
VHF	Very High Frequency	30 MHz – 300 MHz	Radio FM, TV, radio dos vías
UHF	Ultra High Frequency	300 MHz – 3 GHz	TV UHF, telefonía celular, WLL, comunicaciones móviles
SHF	Super High Frequency	3 GHz – 30 GHz	Servicios por Satélite y microondas, MMDS, LMDS
EHF	Extremely High Frequency	30 GHz en adelante	LMDS
Infrarojo		3 x 1012 – 4.3 x 1014 Hz	WPANs
Luz visible		4.3 x 1014 – 7.5 x 1014 Hz	Fibras ópticas
Ultravioleta		7.5 x 1014 – 3 x 1017 Hz
1 kHz = 1×103 Hz 1 MHz = 1×106 Hz 1 GHz = 1×109 Hz WLL = Wireless Local Loop MMDS = Multichannel Multipoint Distribution Service LMDS= Local Multipoint Distribution Service WPANs = Wireless Personal Area Networks

 

Tipos de Antenas

El tipo de la antena determina su patrón de radiación puede ser omnidireccional, bidireccional, o unidireccional.

• Las antenas Omnidireccionales son buenas para cubrir áreas grandes, la cual la radiación trata de ser pareja para todos lados es decir cubre 360º .
• Las antenas Direccionales son las mejores en una conexión Punto-a-Punto, acoplamientos entre los edificios, o para los Clientes de una antena omnidireccional.

 

A continuación se muestran algunos ejemplos:

Antena Omnidireccional.

Monopolo Vertical

Es una antena constituida de un solo brazo rectilíneo irradiante en posición vertical. Podemos ver una antena vertical con Ganancias de 3 dBi hasta 17 dBi.

•  
  • El uso en VHF es principalmente para las aplicaciones de radio móvil en vehículos.
  • En Monopolos de ¼ de onda: la impedancia de la antena es de 36 ohmios

 

 Dipolo

•  
  • Usada en frecuencias arriba de 2MHz
  • Ganancia baja: 2.2 dBi
  • Angulo de radiación ancho
  • En el espacio ideal, la impedancia del dipolo simple es de 73 Ohm.

 

Antenas Direccionales

 

Yagi

Antena constituida por varios elementos paralelos y coplanarios, directores, activos y reflectores.

•  
  • Utilizada ampliamente en la recepción de señales televisivas, comúnmente en frecuencias de 30Mhz y 3Ghz, (canal 2 al canal 6 de 50MHz a 86 MHz).
  • Ganancia elevada: 8-15 dBi
  • Para el servicio 802.11 pueden tener ganancias entre el dBi 12 y 18. Manejan una impedancia de 50 a 75 Ohms
  • Desventajas: Direccionarlas en la posición correcta no son tan difícil como una antena parabólica, pero aun así puede llegar a ser difícil.

 

Parabolica

Antena provista de un reflector metálico, de forma parabólica, esférica o de bocina, que limita las radiaciones a un cierto espacio, concentrando la potencia de las ondas.

•  
  • Se utiliza especialmente para la transmisión y recepción vía satélite.
  • Ganancia alta: 12-25 dBi
  • Directividad alta
  • Ángulo de radiación bajo

 

Infrarrojo

Los enlaces infrarrojos se encuentran limitados por el espacio y los obstáculos. El hecho de que la longitud de onda de los rayos infrarrojos sea tan pequeña (850-900 nm), hace que no pueda propagarse de la misma forma en que lo hacen las señales de radio.

Panel o ‘Patch Antenna’

• Panel o .parche. metálico radiante sobre un plano de tierra metálico.
• Normalmente planas, en encapsulado de PVC.
• Ganancia media-elevada: 5-20 dBi
• Directividad moderada
• Ángulo de radiación medio

 

Helicoidal (modo axial)

• Hilo conductor bobinado sobre un soporte rígido. Detrás plano de tierra.
• Ganancia media-elevada: 6-18 dBi
• Directividad moderada
• Ángulo de radiación medio

 

Microondas terrestres

• Microondas: rango de frecuencias comprendido entre 2 GHz y 40 GHz
• Son altamente direccionales
  •  Requieren antenas parabólicas en la recepción
•  Las antenas han de estar muy altas para evitar obstáculos
• Constituyen una alternativa al cable coaxial y a la fibra óptica para comunicaciones a larga distancia
• Otras aplicaciones
  • Transmisión de televisión y voz

 

Microondas por satélite

	Se usa un rango de frecuencias entre 1GHz a 50 Ghz
	Los satélites
	Reciben una señal terrestre
	La señal es amplificada o repetida
	Envían la señal a uno o varios receptores terrestres
	Los satélites han de tener órbita geoestacionaria
	A una distancia de 35,784 km
	Se producen retardos en las comunicaciones
	Aplicaciones
	Televisión, telefonía a larga distancia, redes privadas

2011

04/11

CATEGORY

Uncategorized

Write comment