Qu es una Antena?Se define una antena como un sistema conductor metlico capaz de radiar y capturar ondas electromagnticas, su uso en conjunto con un tipo especial de lnea de transmisin denominado gua de onda permite interconectar de manera eficiente ondas electromagnticas entre una antena y un transmisor/receptor. Tambin puede definirse como un dispositivo formado por un conjunto de conductores que, unido a un generador, permite la emisin de ondas de radio frecuencia por el espacio libre, o que, conectado a una impedancia (Resistencia), sirve para captar las ondas emitidas por una fuente lejana Las antenas deben de dotar a la onda radiada con un aspecto de direccin.

Tipos de AntenasANTENAS DE HILO. Los generadores provocan distribuciones de corriente que actan como fuentes de radiacin

ANTENAS DE APERTURA. La terminacin o discontinuidad de una estructura guiada deja una superficie abierta sobre la que se produce una distribucin de campo.

ARRAYS. Un conjunto de elementos iguales produce un campo de radiacin que es la combinacin coherente de todos sus componentes ponderados por sus excitaciones.

ClasificacionesLos tipos de antena existentes pueden agruparse en dos grandes clasificaciones: 1- Antenas Direccionales:Las antenas direccionales concentran la potencia transmitida en un ancho de haz estrecho direccional. El patrn de propagacin es un haz lobular pincelado.Estas antenas logran usualmente mayores distancias debido precisamente a la direccionalidad. Debido tambin a la direccionalidad la ganancia es mayor y el rea de cobertura es menor.Ejemplo: Reflector parablico, Antena Yagi, Antena Sectorial

2.- Antenas Omnidireccionales.Las antenas Omnidireccionales radian en todas las direcciones con un ngulo de cobertura de 360 en horizontal y con un ngulo pequeo en vertical, Logran mayor cobertura pero la potencia trasmitida se esparce en todas direcciones en horizontal con lo que las distancias que se logran son menores.

Antenas Direccionales

Antenas Omnidireccionales

Antena de reflector o parablica: Antena provista de un reflector metlico, de forma parablica, esfrica o de bocina, que limita las radiaciones a un cierto espacio, concentrando la potencia de las ondas; se utiliza especialmente para la transmisin y recepcin va satlite.

Antena lineal: La que est constituida por un conductor rectilneo, generalmente en posicin vertical.

Tipos de antenas

Antena multibanda: La que permite la recepcin de ondas cortas en una amplitud de banda que abarca muy diversas frecuencias. Dipolo de Media Onda El dipolo de media onda lineal o dipolo simple es una de las antenas ms ampliamente utilizadas en frecuencias arriba de 2MHz.

Tipos de antenas

Antena Yagi: Antena constituida por varios elementos paralelos y coplanarios, directores, activos y reflectores, utilizada ampliamente en la recepcin de seales televisivas. Los elementos directores dirigen el campo elctrico, los activos radian el campo y los reflectores lo reflejan.

Tipos de antenas

Antenas y ServiciosLos Servicios de comunicaciones utilizan diferentes tipos de antenas segn su frecuencia de operacin y el cubrimiento geogrfico deseado.

Los patrones de radiacin de una antena pueden verse modificados por otras fuentes de emisiones radioelctricas e incluso llegar a ser anulados.

Para la instalacin de una antena el operador hace un estudio previo de interferencia que garantice la correcta operacin de su sistema.

Antenas para comunicaciones Terrestres FijasMicroondas (con Recubrimiento)HelicoidalYagiParablica

Antenas para comunicaciones celulares, PCSSectorizadaCelda Yagi

Antenas para comunicaciones satelitalesOffsetFocalizadaCassegrain

Torre Triangular Autosoportante6-54 metrosEstaciones Radio baseTorres AncladasHasta 180 metrosEnlaces punto a punto, estaciones radiobaseHasta 100 metrosEstaciones Radio base, Microondas, etcTorre Triangular/Cuadrada AutosoportanteEstructuras de soporte6-42 metros Antenas VHF, UHF, CelularesTorre Cilndrica

MimetizacinCobertura ecolgicaEs una estrategia de proteccin visual del medio ambiente muy apropiada especialmente en sitios con vegetacin

MimetizacinEs una estrategia de proteccin visual del medio ambiente.Mimetizacion por Inland Valley Construction

MimetizacinEs una estrategia de proteccin visual del medio ambiente.Mimetizacion por Inland Valley ConstructionMimetizacion por Orange

MimetizacinEstacion Base GSM con antenas sectoriales y Backhaul mimetizadas pintadas en color marron

Mimetizacin en Colombia

Mimetizacin en Colombia

Uso MltipleEl grado mximo de aprovechamiento de una nica estructura diferir dependiendo de las caractersticas tcnicas de las estaciones de Telecomunicaciones, tales como tecnologas de interfaz de aire, frecuencia de uso, niveles de potencia de recepcin y transmisin, umbrales de ruido electromagntico permitido, direccionalidad de las antenas etc.

Estticamente son estructuras difciles de mimetizar en el entorno urbano.

IntroduccinUna onda electromagntica est compuesta por un Campo elctrico (E) y un Campo magntico (H) que se propagan en planos ortogonales.La velocidad de propagacin (v), la frecuencia de la seal y la longitud de Onda () estn relacionadas mediante las ecuaciones:

Longitud de Onda: distancia requerida para completar un ciclo.=v/f, en donde v es igual a la velocidad de la luz= 3*108 mtrs/s

Frecuencia, Longitud de Onda y Velocidad Las ondas de radio oscilan ( Alternan de mas a menos). Esta variacin de ms a menos es llamada un ciclo ya que se repite a si mismo.

Frecuencia, Longitud de Onda y Velocidad El numero de ciclos de la onda en un segundo se denomina frecuencia.

Frecuencia, Longitud de Onda y Velocidad Para no decir Ciclos por segundo, utilizamos la palabra Hertz (Abreviado Hz) en honor a Heinrich Hertz quien descubri las ondas de radio. Dado que estamos tratando con altas frecuencias utilizamos los prefijos kilo (1000), Mega (1.000.000) y Giga (1.000.000.000) anteponindolo a Hertz para simplificar la terminologa

Frecuencia, Longitud de Onda y Velocidad Las ondas de radio viajan a la velocidad de la luz ( 3x108 metros por Segundo), podemos medir la frecuencia de las ondas de radio, por lo tanto podemos encontrar que tan lejos viaja la onda en un ciclo dividiendo su velocidad entre su frecuencia. A esto le llamamos Longitud de onda ()

CelularesRedes Inalambricas WI-FIRadiotelefonos

DecibelDecibel o decibelio es la unidad de medida para las relaciones de potencia entregada por una antena y representa un cambio detectable en la fuerza de la seal, mirado como valor actual de voltaje de dicha seal .

El decibelio es una unidad logartmica de medida utilizada en diferentes disciplinas de la ciencia. En todos los casos se usa para comparar una cantidad con otra llamada de referencia. Normalmente el valor tomado como referencia es siempre el menor valor de la cantidad. En algunos casos puede ser un valor promediado aproximado.

DecibelEl decibel, originalmente fue una unidad de medida para medir niveles de sonido y se indica con las letras dB. Con el correr del tiempo se empez a aplicar en varios campos tcnicos tales como electrnica y comunicaciones.Hace mas de cien aos atrs se descubri que si aumentbamos la potencia de un determinado sonido al doble no se escuchaba doblemente mas fuerte sino que responda a una funcin logartmica y se llam Bel, posteriormente se determin que era ms sencillo utilizar un dcimo de Bel y de all viene el decibel, cuya expresin es:

Si tenemos un transmisor con una potencia P1 = 1 Watio y otro que con el doble de la potencia P2 =2 Watios, entonces podemos comparar ambas potencias, expresadas en decibeles, de la siguiente forma:

En nuestro ejemplo, P2 es igual a 2 y P1 es igual a 1, por lo tanto:

Es decir que nuestra potencia P2 comparada con P1, es 3 dB mayor. En otras palabras cada 3dB se duplica la potencia. Decibel

Si la potencia P2 del anterior ejemplo fuese de 1.000 veces mayor, entonces:

Por lo visto, podemos concluir que al utilizar los decibeles como unidad de medida nos permite establecer relaciones entre potencias con nmeros pequeos y adems que es una unidad de medida relativa, es decir, cuantas veces es mayor (ganancia) o menor (prdida) una unidad, en comparacin de otra.

Decibel

Es frecuente encontrar unidades tales como: dBm, dBw, dBi, etc. la tercera letra despus de la B, nos indica cual es la referencia o dicho de otro modo con qu la estamos comparando.

Por ejemplo, si la unidad de medida fuese dBm nos indica que se estn comparando miliwatts. Si fuese dBi significa que la estamos comparando con la ganancia de la antena isotrpica. Para mayor claridad, s nos dicen que un transmisor tiene una potencia de 48 miliwatts entonces, expresado en dB sera: 10 x log10 48 = 16,81 dB, pero como se comparan con un miliwatt se debe expresar como dBm. Ms an, si nos dicen que un transmisor tiene una potencia de 16,81 dBm, debemos entender que tiene una potencia 48 veces superior a un miliwatt. Decibel

Para el concepto de ganancia de antenas se aplica de igual manera, una antena que tenga 6 veces la ganancia de una antena isotrpica significa que tiene una ganancia de: 10 x log10 6 = 7,78 dBi. es muy importante hacer notar que esta mejora es aplicable solo a la ganancia y bajo ninguna circunstancia deber entenderse que es 6 veces mejor antena En el caso de los receptores ocurre una situacin similar. Si nuestro receptor tiene una sensibilidad de 80 dBm, significa que es capaz de escuchar una seal de: 10 ^ (-80/10) = 10 ^ -8 = 0.000000001 miliwatts o 100 millonsimas de miliwatt.

Decibel

La energa es expresada en Watts o en las unidades relativas a Decibel comparadas con milliwatts (dBm).Por ejemplo las tarjetas Inalambricas Orinoco tienen una energa output de 30mW es decir tienen un potencia aproximada de 15dBmLas tarjetas Inalambricas Ironet de Cisco tienen una energa output de 100mW es decir tienen una potencia aproximada de 20dBm.

Decibel

Dipolo ElementalLineas de Campo Electrico debidas a un Dipolo en reposo.

En la figura se muestra un Dipolo Elctric Esttico. El Dipolo Elctrico Esttico no produce un campo magntico

Lineas de campo elctrico y magntico debidas a un dipolo oscilante.Los lazos son lneas de campo elctrico en el plano de la lmina. Los puntos y cruces representan las lineas de campo magntico que atraviesan el plano de la pgina. Esta lneas son tambien lazos cerrados. Las lneas de campos se liberan del dipolo y se propagan como una onda electromagntica.Dipolo Elctrico

Antena Dipolo ElctricoLa antena dipolo elctrico genera ondas EM que se alejan de la carga oscilatoria. Consiste en dos varillas de metal alineadas como si fueran una sola pieza. Las varillas son alimentadas en el centro con una corriente oscilante. Furante medio ciclo, la corriente fluye hacia el lado izquierdo, dicho lado de la antena adquiere una carga positiva y el lado derecho adquiere una carga negativa igual. De esta manera se produce un dipolo elctrico. Cuando se invierte la direccin de las corrientes, estas cargas acumuladas se desvanecen y luego se reversa la direccin de manera que el lado izquierdo se vuelve negativamente cargado y el lado derecho positivamente cargado. El resultado de alimentar una corriente a la antena es un dipolo elctrico oscilante.

Antena Dipolo ElctricoLas lineas de campo de una onda EM emitida por una antena dipolo elctrico son similares a las lineas de campo de dipolo elctrico oscilante.

En direcciones perpendiculares a la antena, el campo elctrico est alineado con el eje de la antena. En otras direcciones no es paralelo al eje de la antena pero es perpendicular a la direccin de propagacin de la onda- en otras palabras es perpendicular a la direccin en que viaja la energa desde la antena hasta el punto de observacin

Una antena dipolo elctrico tambin puede ser usada como receptor o detector de ondas EM. Una onda electromagnetica que se propaga atraviesa una antena dipolo elctrico. El campo elctrico de la onda actua sobre los electrones libres en la antena, causando una corriente oscilatoria. Esta corriente puede ser amplificada y la seal puede ser procesada para decodificar la transmisin.

En la grafica una onda EM (Dibujada como una curva sinusoidal con vectores representando el campo elctrico en varios puntos) atraviesa una antena dipolo elctrico. Una corriente scilante fluye en la antena.

Una antena dipolo elctrico tambin puede ser usada como receptor o detector de ondas EM. Una onda electromagnetica que se propaga atraviesa una antena dipolo elctrico. El campo elctrico de la onda actua sobre los electrones libres en la antena, causando una corriente oscilatoria. Esta corriente puede ser amplificada y la seal puede ser procesada para decodificar la transmisin.

En la grafica una onda EM (Dibujada como una curva sinusoidal con vectores representando el campo elctrico en varios puntos) atraviesa una antena dipolo elctrico. Una corriente scilante fluye en la antena.

JRR

La corriente en la antena es menor cuando no est alineada con el campo elctrico. Solamente la componente de paralela a la antena acelera electrones a lo largo de la longitud de la antena. ( En la grafica se muestra solo el campo pero por supuesto tambin esta presente el campo magnetico.)

Analizar: Como se debera orientar una antena dipolo elctrico para recibir una seal de maxima fortaleza si el campo electrico de la onda est en la direccin y?

Respuesta: La antena deber estar orientada de forma paralela al eje y de manera que est alineada con el campo electrico de la onda incidente. De otra manera solamente la componente vectorial de paralela a la antena causara la corriente oscilante La emf y la corriente oscilante se verian reducidas por un factor de cos , donde es el ngulo entre y la antena.

Una antena dipolo elctrico tiene una longitud de 84 cms. Se utiliza como receptor para una onda EM que viaja en la direccin de +x. El campo elctrico de la onda esta siempre en la direcin y y varia sinusoidalmente con el tiempo. El campo elctrico en la ubicacin de la antena es :

En donde la amplitud (la mxima magnitud) del campo elctrico es Em=3.2V/m

Como debera orientarse la antena para lograr la mejor recepcin?Cual es la emf de la antena si est orientada apropiadamente?

Recordar: Para la mxima amplitud la antena debe estar orientada de manera que todo el campo elctrico pueda inducir corriente a lo largo de la longitud de la antena. La emf se define como el trabajo realizado por el campo elctrico por unidad de carga. Ejemplo: Orientacin de una antena Dipolo Elctrico.

Solucin (a) Se desea que el campo elctrico de la onda empuje los electrones libres a lo largo de la longitud de la antena con una fuerza dirigida a lo largo de la longitud de la antena. El campo elctrico en el ejemplo siempre est en la direccin y, por lo que la antena deber estar orientada a lo largo del eje y.xyz

El trabajo realizado por el campo elctrico E a medida que mueve una carga q a lo largo de una longitud L es:

La emf es igual al trabajo por unidad de carga:

La emf vara con el tiempo debido a que el campo elctrico oscila. La emf como funcin del tiempo se expresa como:

Solucin (b)

Antena Dipolo MagnticoOtro tipo de antena es la antena dipolo magntico. Recordar que un lazo de corriente en un dipolo mgnetico. La regla de la mano derecha establece la direccin del polo norte de el dipolo: Si los dedos de la mano derecho son curvados alrededor del lazo en direccin de la corriente, entonces el pulgar apunta al norte. Para hacer un dipolo magntico oscilante, se alimenta una corriente alterna dentro de un lazo o espira de alambre. Cuando la corriente invierte su direccin el polo norte y el polo sur del dipolo magnetico se intercambian.

Antena Dipolo MagnticoLa antena dipolo magntico funciona tambin como receptor. El campo magntico oscilante de la onda causa un flujo magntico cambiante a travs de la antena. Acorde con la Ley de Farady, una emf inducida hace que fluya una corriente alternante en la antena. Para maximizar el flujo de corriente en la antena, el campo magntico debe ser perpendicular a plano de la antena.

Antena Dipolo MagnticoUna antena de Dipolo Elctrico utilizada como receptor debera estar alineada con el campo elctrico de la onda. Una antena de Dipolo Magntico utilizada como receptor debera estar alineada de manera que el campo magnetico de la onda sea perpendicular al plano de la antena.xzyxzy

Patrn de Radiacin representacin grfica las intensidades de los campos o las densidades de potencia en varias posiciones angulares en relacin con una antena.

Los tipos de antena existentes pueden agruparse en dos grandes clasificaciones: 1- Antenas Direccionales:Las antenas direccionales concentran la potencia transmitida en un ancho de haz estrecho direccional. El patrn de propagacin es un haz lobular pincelado.Estas antenas logran usualmente mayores distancias debido precisamente a la direccionalidad. Debido tambin a la direccionalidad la ganancia es mayor y el rea de cobertura es menor.Ejemplo: Reflector parablico, Antena Yagi, Antena Sectorial2.- Antenas Omnidireccionales.Las antenas Omnidireccionales radian en todas las direcciones con un ngulo de cobertura de 360 en horizontal y con un ngulo pequeo en vertical, Logran mayor cobertura pero la potencia trasmitida se esparce en todas direcciones en horizontal con lo que las distancias que se logran son menores.

Ganancias entre 7 y 15 dBiPolarizacin : Vertical u HorizontalDirectividad: 30 GradosHaz Pincelado Directivo

Distancias tipicas : 12 Kmts (11 Mbps) 19 Kmts (1 Mbps). **** Sujeto a mltiples condiciones. Se requiere realizar estudio de campo.

Patrones de Radiacin tpicos para una antena yagi

Ganancias entre 12 y 22 dBiPolarizacin: Vertical HorizontalAncho de Haz entre 10 y 38 gradosHaz pincelado directivoDistancias Tpicas alrededor de los 12 Kmts

Antena de naturaleza direccional, en algunos modelos se puede ajustar el angulo correspondiente al ancho de haz desde 45 hasta 180Tipicamente con angulo de 120Ganancias tpicas varan antre 10 y 19 dBi

Patrn de Radiacin de una antena sectorial de ngulo amplio

Antena de grilla parablica de 24 dBi de ganancia.Montaje en mstil. Requiere Lightning protector. Patrn de radiacin altamente directivo pincelado de 6 grados. Polarizacin Vertical / HorizontalPolarizacin VerticalPolarizacin Horizontal

Patrn de Radiacin de una antena de reflector parablico

Antena omnidireccional de 10 dBi de ganancia. Ganancias tpicas de 3 a 10 dBi Montaje en mstil. Requiere Lightning protector. Patrn de radiacin circular. Unicamente polarizacin Vertical

Patrn de Radiacin de una antena Omnidireccional

Calidad del enlaceRelacin Seal a Ruido (en radio local)Radio LocalRadio RemotoRelacin Seal a Ruido (en radio remoto)

*Es decir, deben acentuar un solo aspecto de direccin y anular o mermar los dems. Esto es necesario ya que solo nos interesa radiar hacia una direccin determinada.*http://brasilsat.com.br/brasilsat/produtos/torres/torres_cilindricas.htm*http://brasilsat.com.br/brasilsat/produtos/torres/torres_cilindricas.htm*http://brasilsat.com.br/brasilsat/produtos/torres/torres_cilindricas.htm*http://brasilsat.com.br/brasilsat/produtos/torres/torres_cilindricas.htm*