Generalidades:

Función:

Convierten los datos en ondas

EM

Posiblemente el dispositivo

físico más importante en la

red

-Microondas:

Complejo obtener rendimien-

to alto

-Dos tipos: Omnidirecciona-

les y Direccionales

18-08-2013

VOLUMEN 1, Nº 1

la energía. Asimismo,

para poder extraer infor-

mación se ha de ser capaz

de captar en algún punto

del espacio la onda radia-

da, absorber energía de

esa onda y entregarla al

receptor.

Es un dispositivo dise-

ñado con la finalidad de

emitir o recibir ondas

electromagnética, ella

son parte de un sistema

transmisor y receptor. Es

el dispositivo más im-

portante en la red

Su principal función de

la antena es radiar la po-

tencia que se le suminis-

tra con las características

de direccionalidad ade-

cuadas a la aplicación,

su otras función

son transmitir y recibir,

imponiendo cada aplica-

ción condiciones parti-

culares sobre la direccio-

nalidad de la antena, ni-

veles de potencia que

debe soportar, frecuen-

cia de trabajo y otros

parámetros que definire-

mos posteriormente.

Por ejemplo, en radiodi-

fusión o comunicaciones

móviles se querrá radiar

sobre la zona de cober-

tura de forma omnidirec-

cional, mientras que en

radiocomunicaciones

fijas interesará que las

antenas sean direcciona-

les. En general, cada

aplicación impondrá

unos requisitos sobre la

zona del espacio en la

que se desee concentrar

Existen diferentes tipos

de ellas dependiendo del

uso que se le vaya a dar

bien sea para servicios

de radio, telefonía, tele-

visión, repetidoras entre

otras.

Antenas alámbricas:

Se distinguen por estar

construidas con hilos

conductores que sopor-

tan las corrientes que

dan origen a los campos

radiados. Pueden estar

formadas por hilos rec-

tos (dipolo,

V, rómbica), espiras

(circular, cuadrada o de

cualquier forma arbitra-

ria) y hélices. Este tipo

de antenas se caracteri-

zan por corrientes y car-

gas que varían de forma

armónica con el tiempo y

con amplitudes que tam-

bién varían a lo largo de

los hilos.

Antenas y propagación

TECNOLOGIA AL DIA LA GUIA PRACTICA PARA

TODOS

ANTENAS

Ganancias /pérdidas

Se utiliza la unidad dB, defini-

da como: 10 log (G)

0dB --> No ganancia ni pérdi-

da

+3dB --> doble de ganancia

+10 dB --> diez veces más

ganancia

* Ejemplos:

+13 dB = +10dB + 3 dB = 10

* 2 = 20 veces más ganancia

+6 dB = +3dB + 3dB = 2*2 =

4 veces más ganancia

Antenas de apertura y reflectores:

En ellas la generación de la onda

radiada se consigue a partir de una

distribución de campos soportada

por la antena y se suelen excitar

con guías de ondas. Son antenas de

apertura las bocinas (piramidales y

cónicas), las aperturas y las ranu-

ras sobre planos conductores, y las

bocas de guía. Este tipo de antenas

se caracterizan por los campos eléc-

tricos y magnéticos de la apertura,

variables armónicamente con el

tiempo. El empleo de reflectores,

asociados a un alimentador pri-

mario, permite disponer de ante-

nas con las prestaciones necesa-

rias para servicios de comunica-

ciones a grandes distancias, tan-

to terrestres como espaciales. El

reflector más común es el pa-

rabólico.

Agrupaciones de antenas: En ciertas

aplicaciones se requieren carac-

terísticas de radiación que no pue-

den lograrse con un solo elemento;

sin embargo, con la combinación

de varios de ellos se consigue una

gran flexibilidad que permite obte-

nerlas. Estas agrupaciones pueden

realizarse .

Según la directividad de las ante-

nas:

• Direccionales (Directivas): Estas

antenas son capaces de enfocar

toda la energía de la señal en tor-

no a una dirección concreta, con

mayor o menor grado directividad

en función del modelo y caracterís-

ticas. Normalmente estas antenas

se usan para establecer enlaces

punto a punto (direccional contra

direccional) o para enlazar con un

nodo que tenga una antena Omni-

direccional (punto-multipunto).

desde la antena de trans-

misión y sigue la curva-

tura de la tierra. La dis-

tancia depende de la

cantidad de potencia en

la señal: cuanto mayor

es la potencia mayor es

la distancia. La propa-

gación en superficie

también puede tener lu-

Propagación en superfi-

cie: En la propagación

en superficie, la ondas

de radio viajan a través

de la porción mas baja

de la atmósfera, abra-

zando a la tierra. A las

frecuencias mas bajas,

las señales emanan en

todas las direcciones

gar en el agua del mar.

Propagación en superficie: En la propagación en

superficie, la ondas de radio viajan a través de la

porción mas baja de la atmósfera, abrazando a la

tierra. A las frecuencias mas bajas, las señales

emanan en todas las direcciones desde la antena de

transmisión y sigue la curvatura de la tierra. La

distancia depende de la cantidad de potencia en la

señal: cuanto mayor es la potencia mayor es la dis-

tancia. La propagación en superficie también pue-

de tener lugar en el agua del mar.

ra incluye una capa de máxima

altitud denominada estratosfera) y

contiene aquello en lo que noso-

tros generalmente pensamos como

el aire. Las nubes, el viento, las

variaciones de temperatura y el

clima en general ocurren en la tro-

posfera, al igual que los viajes en

avión. La ionosfera es la capa de

la atmósfera por encima de la tro-

posfera pero por debajo del espa-

cio. Esta mas allá de lo que noso-

tros denominamos atmósfera y

contiene partículas libres carga-

das eléctricamente (de aquí el

nombre).

FORMA DE PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

La tecnología de radio conside-

ra que la tierra está rodeada por

dos capas de atmósfera: la tro-

posfera y la ionosfera. La tro-

posfera es la poción de la

atmósfera que se extiende hasta

aproximadamente 45 km desde

la superficie de la tierra (en ter-

minología de radio, la troposfe-

TECNOLOGIA AL DIA

ANTENAS

PÁGINA 2

Propagación troposférica:

La propagación troposférica

puede actuar de dos formas. O

bien se puede dirigir la señal en

línea recta de antena a antena

(visión directa) ó se puede ra-

diar con un cierto ángulo hasta

los niveles superiores de la tro-

posfera donde se refleja hacia la

superficie de la tierra.

La propagación troposférica

(onda espacial) con frecuencias

f >30MHz. A través de la tropos-

fera. Ej: radio enlaces del servi-

cio fijo (visión directa), telefonía

móvil, difusión de televisión te-

rrestre y por satélite.

Onda Directa: enlaza transmisor

con receptor directamente.

Onda Reflejada: enlace a través

de una reflexión en el suelo

Ondas de Multitrayecto: varias

reflexiones de la señal alcanzan

el receptor.

Onda de Dispersión Troposféri-

ca: con frecuencias f >30MHz.

Por reflexiones difusas en dis-

continuidades. Alcanza una dis-

tancia más allá del horizonte.

Propagación Ionosférica:

En la Propagación Ionosférica,

las ondas de radio de más alta

frecuencia se radian hacia la

ionosfera donde se reflejan de

nuevo hacia la tierra. La densi-

dad entre la troposfera y la io-

nosfera hace que cada onda de

radio se acelere y cambie de di-

rección, curvándose de nuevo

hacia la tierra. Este tipo de

transmisión permite

cubrir grandes distan-

cias con menor poten-

cia de salida. La pro-

pagación ionosférica,

con frecuencias

3<f<30MHz. La onda

se refleja en las capas

ionizadas de la atmós-

fera (ionosfera). Gran

alcance con poca esta-

bilidad. Ej: Radioaficionados, comu-

nicaciones militares

Propagación por visión directa: En

la Propagación por visión directa,

se trasmite señales de muy alta fre-

cuencia directamente de antena a

antena, siguiendo una línea recta.

Las antenas deben ser direccionales,

estando enfrentadas entre si, y/o

bien están suficientemente altas ó

suficientemente juntas para no verse

afectadas por la curvatura de la tie-

rra. La propagación por visión dire-

cta es compleja porque las transmi-

siones de radio no se pueden enfocar

completamente. Las ondas emanan

hacia arriba y hacia abajo así como

hacia delante y pueden reflejar so-

bre la superficie de la tierra o partes

de la atmósfera. Las ondas refleja-

das que llegan a la antena receptora

mas tarde que la porción directa de

la transmisión puede corromper la

señal recibida.

Propagación por el espacio:

La Propagación por el espacio utili-

za como retransmisor satélites en

lugar de la refracción atmosférica.

Una señal radiada es recibida por

un satélite situado en órbita, que la

reenvía devuelta a la tierra para el

receptor adecuado. La transmisión

vía satélite es básicamente una

transmisión de visión directa como

un intermediario. La distancia al

satélite de la tierra es equivalente a

una antena de súper alta ganancia e

incremente enormemente la distan-

cia que puede ser cubierta por una

señal.

La propagación por el medio at-

mosférico produce a veces proble-

mas de transmisión provocados

por agentes meteorológicos (lluvia,

nieve, radiación solar,...). Cuanto

mayor es la frecuencia de la

señal que se emite más sensible es la

propagación a este tipo de proble-

mas.

En redes de área local inalámbricas

se usan frecuentemente las microon-

das por onda espacial

directa (visión directa) o dispersión

troposférica. Las microondas con

frecuencias del orden de Ghz, ya que

permite trabajar con portadoras al-

tas con lo que el ancho de banda es

más elevado que en otras frecuen-

cias más bajas

PÁGINA 3 VOLUMEN 1, Nº 1

Parámetros de una antena:

• Rango de frecuencias: El ran-

go de frecuencias determina las

frecuencias que la antena es ca-

paz

de emitir o recibir. El tamaño de

las antenas está relacionado con

la longitud de onda de la señal

de radiofrecuencia transmitida o

recibida, debiendo ser, en gene-

ral, un múltiplo o submúltiplo

exacto de esta longitud de onda.

Por eso, a medida que se van

utilizando frecuencias mayores,

las antenas disminuyen su tama-

ño.

• Densidad de po-

tencia radiada: La

densidad de po-

tencia radiada se

define como la

potencia por

unidad de superfi-

cie en una deter-

minada dirección.

Las unidades son

watios por metro

cuadrado.

• Diagrama de radiación (patrones

de radiación): El diagrama de ra-

diación de una antena se define co-

mo la representación gráfica de

las características de radiación en

función de la dirección

(coordenadas polares r,θ,Ф).

se toma como antena de referencia.

Ganancia: La ganancia de una an-

tena se define como la relación en-

tre la densidad de potencia radiada

en una dirección y la densidad de

potencia que radiaría una antena

isotrópica, a igualdad de distancias

y potencias entregadas a la antena.

En la definición de Directividad se

habla de potencia radiada por la

antena, mientras que en la defini-

ción de ganancia se habla de po-

tencia entregada a la antena. La

diferencia entre ambas potencias es

la potencia disipada por la antena,

debida a pérdidas (rendimiento).

El dBi expresa la ganancia relativa

de una antena, con respecto a una

antena isotrópica (i).

• Polarización: La polarización de

una antena se refiere solo a la

orientación del campo eléctrico

radiado desde ésta. Una antena

puede polarizarse en forma lineal

(por lo general, polarizada hori-

zontal o vertical), en forma elípti-

ca o circular. (En la página

http://mecfunnet.faii.etsii.upm.es/

difraccion/PolElipt.html

puedes observar una animación

que ilustra los conceptos de pola-

rización lineal, circular y elípti-

ca).

• Área Efectiva de una antena re-

ceptora: El área efectiva se define

como la relación entre la

potencia recibida y la densidad de

potencia incidente en una antena.

La antena debe estar adaptada a

la carga, de forma que la potencia

transferida sea la máxima.

ANTENAS

El HPBW o Ancho de haz princi-

pal a 3 dB (anchura de banda de

potencia mitad) expresa en gra-

dos (ángulos) la apertura entre

los dos puntos del lóbulo princi-

pal que se encuentran a – 3dB

del máximo.

Análogamente se define el Ancho

de haz entre nulos.

Directividad: La Directividad de

una antena se define como la re-

lación entre la densidad de po-

tencia radiada en una dirección,

a una distancia, y la densidad de

potencia que radiaría a la misma

distancia una antena isotrópica,

a igualdad de potencia total ra-

diada.

Una la antena isotrópica, que es

una antena ideal que radia uni-

formemente en todas direcciones.

Evidentemente no existe tal ante-

na pero, matemáticamente, es

muy fácil calcular el campo elec-

tromagnético que produciría una

antena de ese tipo, de forma que

TECNOLOGIA AL DIA

SIN OLVIDAR LOS PARÁMETROS PARA LAS ANTENAS

PÁGINA 4

Otras Clasificación de Antenas:

Según el entorno en el que se ubi-

quen y las características am-

bientales que soportan:

• Interiores (Indoor), ubicadas en

el interior de edificaciones.

Exteriores (Outdoor), ubi-

cadas en el exterior de edi-

ficaciones (radiación solar,

lluvia, nieve, cambios tem-

peratura, rayos....).

Onmidireccional: Estas

antenas son capaces de emi-

tir senal en todas las direc-

ciones

Según el propietario:

• Colectiva: Aquella mediante dis-

tribuidores y

amplificadores

permite que va-

rios usuarios la

empleen.

• Individual.

forma de concentrar la

emisión y recepción de

su

sistema radiante en una

dirección. Ejemplo de

antena de apertura

De apertura. La ante-

nas de apertura son

aquellas que utilizan

superficies o aperturas

para

direccionar el haz elec-

tromagnético como de

MAS TIPOS...

longitud física total. Ejemplos de

antenas lineales son:

El monopolo vertical (necesita el

plano de tierra).

El dipolo.

SEGÚN SU FORMA

Según la forma y disposición de

los elementos de las antenas:

• Las antenas lineales. Son ante-

nas cuyos elementos radiantes

son lineales, es decir, los

conductores que las forman tie-

nen una sección de grosor des-

preciable respecto a la longitud

de

onda de trabajo y respecto a su

PÁGINA 5 VOLUMEN 1, Nº 1

ANTENAS

HELICE

Ejemplos de antenas usadas en Redes

de Área Local:

http://www.trendware.com/sp/products/TEW-AI75O.htm

http://www.distcomantenas.com/

antenas_wifi.htm

http://www.wimo.de/framesetp_s.html (sección WLAN)

http://www.dlink.es (sección Productos/Antenas)

http://www.firstwave.ch/produkte/outdoorantennen.es.html

http://www.paramowifix.net/antenas/EnlacesAntenas.html

CREADOR:

JUAN RIVERO

C.I 21.431.320

SISTEMAS DE COMUNI-

CACIONES II

PROF. ING. HEDDY LU

JIMENEZ