ANTENASCapitulo 7

Yosehimar Granda Mantilla

30/06/2012

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ANTENAS

1. Defina 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.

En realidad una antena es un trozo de material conductor al cual se le aplica una señal y esta es radiada por el espacio libre.

2. Las Antenas se clasifican en Direccionales y Omnidireccionales, describa cada uno de ellos.

DireccionalesA diferencia de las antenas omnidireccionales, una antena direccional (tambien llamada unidireccional o directiva) es una antena capaz de concentrar la mayor parte de la energiaRadiada de manera localizada, aumentando asi la potencia emitida hacia el receptor o desde la fuente deseados y evitando interferencias introducidas por fuentes no deseadas. Las antenas direccionales , como por ejemplo las antenas yagi, proporcionan mucho mejor rendimiento que las antenas de dipolo cuando se dea concentar gran parte de la radiación en una direccion deseada.

Omnidireccionales

Orientan la señal en todas direcciones con un haz amplio pero de corto alcance. Si una antena direccional seria como un foco, una antena omnidireccional seria como una bombilla emitiendo luz en todas direcciones pero con una intensidad menor que lla de un coco, es decir , con menor alcance.

Las antenas Omnidireccionales envian la informacion teoricamente a los 360 grados por lo que es posible establecer comunicacion independiente del punto en el que se este. En contrapartida el alcance de estas antenas es menor que el de las antenas direccionales-

El alcance de una antena omnidireccional viene determinado por una combinacion de los dBi de ganancia de la antena, la potencia de emisión del punto de acceso emisor y la sensibilidad de recepción del punto de acceso receptor. A mismo dBi. Una antena sectorial o direccional dará mejor cobertura que una omnidireccional

3. Mencione características de las antenas mostradas en la imagen

Panel

Las antenas de panel plano como su nombre lo dice son un panel con forma cuadrada o rectangular. Y están configuradas en un formato tipo patch. Las antenas tipo flat panel son muy direccionales ya que la mayoria de su potencia radiada es una sola dirección ya sea en el plano horizontal o vertical.

Semi Parabolicas

Las antenas Semi-parabolicas reflectoras de rejillas se han diseñado para operacions de largo alcance y se pueden configurar para la polarización vertical u horizontal. Estas antenas han sido construidas con material de alta calidad y pueden adquiri alcanzar distancias de hasta 40 km.

Parabólicos

Los reflectores parabólicos tienden a dirigir y concentrar la energía capturada hacia un punto llamado foco cuya ubicación dependerá de la forma de la parabola. Este punto focal es muy importante por cuanto es el mejor lugar para colocar el iluminador. Cualquier desviación. Con

respecto al foco, en que ubiquemos nuetro iluminador producirá perdidas, afectando la eficiencia de la antena.

Tipo

Dentro de los reflectores parabólicos mas frecuentes de conseguir están aquellos en el eje esta descentrado y por ende el foco, llamadas OFFSET o de foco desplazado, y aquellos cuyo foco se ubica en el eje de la parábola, llamadas de foco primario o centrado. La principal diferencia entre ellas radica en que la de foco primario tendrá que posicionarse el iluminador en el frente de ella produciendo una obstrucción afectando su eficiencia, por lo tanto es recomendable utilizar las del tipo Offset ya que en estas el iluminador no produce dicha obstrucción, siendo más eficientes.

Rugosidad

La superficie del material usado en su construcción deberá ser lisa. El factor promedio de rugosidad de la superficie no debe exceder 1/16 longitudes de ondas, es decir 0.76 mm para 2,4 GHz. En caso contrario, nuevamente la eficiencia de la antena se verá afectada.

Factor de forma

Dependiendo del factor de forma de la parábola, según sea más o menos profunda, la relación entre la distancia focal (f) y el diámetro de la parábola (D) determinara la manera en que debemos iluminarla y las caracteristicas de los lóbulos laterales.

4. Explique las dos funciones de las antenas

Receptor

Este es el terminador de una señal sobre un medio de transmisión. En comunicaciones, es un dispositivo que recibe información, control, u otras señales desde un origen.

Transmisor

Este es el origen o generador de una señal sobre un medio de transmisión.

5. ¿Cuáles son los factores que determinan la distancia máxima de enlace?

La distancia máxima de la antena se expresa normamelnte en kilómetros o metros. La determinacion de la distancia máxima entre las antenas a cada lado de un enlace no es un problema sencillo. La distancia máxima del enlace está determinada por los siguiente:

-Potencia máxima de transmision disponible-Sensilibilidad del receptor-Disponibilidad de una ruta no obstruida para la señal de radio-Máxima ganancia disponible, para las(s) antena(s)

-Pérdidas del sistema (como una pérdida a través del cable coaxial, conectores, etc)-Nivel de confiabilidad deseada(disponibilidad) del enlace.

6. Definaa) Ancho de Banda

Es el margen de frecuencias en el cual los parámetros de la antena cumplen unas determinadas características. Se puede definir un ancho de banda de impedancia, de polarización, de ganancia o de otros parámetros.

Ancho de banda es otro parámetro fundamental de la antena. Esto describe la gama de frecuencias sobre los que la antena correctamente puede radiar o recibir energía.

b) Ancho del rayoUna medida del ancho del patrón de radiación de la antena. Para aplicaciones SAR, se usan frecuentemente los conceptos tanto del ancho vertical (que afecta el ancho de barrido) como del ancho horizontal o patrón de azimut (que determina inicialmente la resolución en azimut). El ancho de haz puede ser medido en la forma de una vía (de ida) o de dos vias (ida y regreso) bien sea en voltaje o potencia.

c) GananciaUna antena es un elemento pasivo, y como tal no tiene una ganancia, ya que no amplifica la señal. Lo que sí puede hacer la antena es concentrar la radiación hacia una determinada zona del espacio, pero hay que comprender que cuanto mayor sea la ganancia, más estrecho será el haz de radiación.

d) dBiEl dBi, o decibelio isótropo, es una unidad para medir la ganancia de una antena en referencia a una antena isótropa teórica. El valor de dBi corresponde a la ganancia de una antena ideal (teórica) que irradia la potencia recibida de un dispositivo al que está conectado, y al cual también transmite las señales recibdas desde el espacio, sin considerar ni pérdidas no ganancias externas o adicionales de potencias.

e) dBdMagnitud para medir la ganancua de nuestra antena widi, es decir , tanto los dBi como los dBd nos indian cuánto es de poetente nuestra antena wifi.

f) Polarización

La polarización es la orientanción fisica del elemento en la antena que emite realmente la energia de RF. La polarización es un fenónmeno físico de propaganción de la señal de radio. Normalmente,

dos antenas cualesquiera que forman un enlace ente si deben ser configuradas con la misma polarización. La polarizacion es normalmente ajustable durante o despues del momento de la instalacion de la antena.

g) Patrón de emisión

El patrón de emisión es la variación de la intensidad del campo de una antena, como una función angular, con respecto al eje.

h) Antena Isotrópica

Es una antena hipotética que emitie o recibe energía en forma igual en todas direcciones. Las antenas isotrópicas no existen fisicamente, pero representan a antenas de referencia convenientes para expresar propiedades direccionales de las antenas físicas.

i) Antena Bipolar

Un dipolo es una antena con alimentación central empleada para transmitir o recibir ondas de radiofrecuencia. Estas antenas son las más simples desde el punto de vista teórico.

7. Describa el siguiente esquema

Antenas de alta ganancia (HGA)

Principalmente, éstas son las antenas usadas para las comunicaiones con la Tierra.La cantidad de ganacia alcanzada por la antena (alta, media, baja) se refiere a la cantidad de radiopotencia incidente que es capza de recoger y enfocar a los subsistemas receptores.En los rangos de frecuencia usados en las comunicaciones espaciales, esto significa que las HGA son grandes reflectores parabólicos.

Cuanto más grande es el área de una antena, mayor es su ganacia (y su directividad) y mayor el ratio al que se pueden enviar datos. Al usar HGAs, éstas deben ser apuntadas con buena precisión para que las comunicaciones sean posibles. Una vez se logra esto, las comunicaciones se pueden llevar a ratios muy altos. Es similar a usar un telescopio, que proporciona uha ganancia muy alta (se puden usar fuentes muy "débile"), pero el apuntamiento es vital y requiere mucha precisión.

En el caso que no se pueda conseguir la precisión necesaria en el apuntamiento por diversas razones, deben existir otros medios de comunicación con la nave: antenas de media y baja ganancia.

Antenas de baja ganancia (LGA)

Proporcionan una amplia cobertura a costa de la ganacia y están diseñadas para velocidades de transmisión bajas. La cobertura es casi omnidireccional, excepto para las zonas ocultas por el cuerpo de la nave.

Algunas LGA están montadas sobre el subreflector de las HGA (ver figura) como es el caso de la Voyager, la Magallanes y el Galileo. Una segunda antena LGA, den

8. La diversidad es la operación simultánea de dos o más sistemas o partes de un sistema utilizada para mejorar la confiabilidad. Enumere los dos tipos de diversidad y explique brevemente cada uno.

a) La diversidad de antena, también conocida como diversidad espacial, puedeobtenerse instalando múltiples antenas, tanto en el lado del transmisor como en el lado delreceptor. Si las antenas se instalan suficientemente apartadas entre sí, las señales sufrirándesvanecimiento de una manera más o menos independiente, y por tanto se crean caminosde señal diferenciados. La separación de antena requerida depende de la dispersión local delmedio así como de la frecuencia de la portadora. Por ejemplo en un sistema de telefoníamóvil en el que el terminal está cerca del suelo y en el que existen mucha dispersión, elcanal varía sobre pequeñas distancias en el espacio, y por tanto una separación de antenatípica puede ser la mitad del ancho de banda de la portadora. Sin embargo para estacionesbases o sistemas instalados en torres, esta separación debe ser del orden de diez veces elancho de banda.Como se ha comentado anteriormente esta diversidad de antena puede darse tanto enel lado del transmisor, usando varias antenas transmisoras (conocido como sistemas MISO:multiple input single output), como en el lado de recepción, en el que se utilizarán múltiplesantenas receptoras (hablamos entonces de sistemas SIMO). Cada vez más se estánimplementando sistemas que hacen uso de estos dos tipos de diversidad, y es lo que seconoce como sistemas MIMO. Estos sistemas además de conseguir la diversidad añadendistintos grados de libertad para la comunicación. Estos grados se tratarán con más detalleen el apartado posterior.b) Cuando se usa diversidad de frecuencia, la información se transmite en más de unaportadora, de tal forma que señales con una separación de frecuencia mayor quedeterminado valor no experimenten el mismo desvanecimiento, siendo la separación enfrecuencia necesaria para que los canales estén parcial o totalmente decorrelados unafunción del ancho de banda de coherencia del canal. Este valor puede corresponder a unafracción importante del ancho de banda total utilizado, y por lo tanto, esta técnica tiene ladesventaja de necesitar generalmente un ancho de banda significativamente mayor, con unnúmero igual de receptores que de canales de diversidad. Sin embargo, la diversidad enfrecuencia se emplea usualmente en enlaces por línea de vista que usan FDM y para rutascríticas. En sistemas de diversidad en transmisión es posible utilizar la diversidad defrecuencia a través de códigos espacio-frecuencia, con la misma metodología empleada porlos códigos espacio-tiempo,

9. Enumere los tipos de antenas omnidireccionales cisco y mencione sus características de cada uno.

Bipolar de 2.2 dBi "rubber ducky estándar"

-ES una antena omnidireccional adecuada para muchas aplicaciones

-También se la llama antena doblete

-Las antenas bipolares pueden ser orientadas en forma horizontal, vertical o con una inclinación.

2.2dBi de montura en cielo raso

-Es solo para aplicaciones interiores

-Esta antena está polarizada verticalmente

-Tiene un rayo ligeramente inclinado

-Esta antena es similar en apariencia a la 5.14 dbi Omni de Montura en cielo raso, solo que es mas corta y tiene menos ganancia

5.14 dBi vertical de montura en mástil

-Esta diseñada para aplicaciones industriales

-En aplicaciones exteriores el extremo del cable de la antena debe ir hacia abajo

-En aplicaciones interiores el extremo del cable deberá mirar hacia el cielo raso.

4) 5.14 dBi montura en cielo raso

-Es solo para aplicaciones interiores

-Esta antena esta polarizada verticalmente

-Tiene un rayo de haz ligeramente inclinado hacia abajo

-Su patrón de cobertura cubre las áreas por debajo del cielo raso.

5) 5.14 dBi diversidad de montura en pilar

-Esta envuelto con tela para que se vea mas como un parlante que como una antena

-Tiene dos coletas con dos conectores RP-TNC

-Esta antena es usada solo para aplicaciones interiores

5.14 dBi plano del piso

-Tiene un plato de refuerzo de aluminio incorporado para enfocar la energía de la transmisión hacia abajo.

-Esta antena se utiliza solo en aplicaciones interiores

-Se adapta a diferentes necesidades de monturas.

12 dBi omnidireccional (sólo largo alcance)

-Esta antena se utiliza solo para aplicaciones exteriores de largo alcance

-Esta antena podría ser usada en el centro de una configuración de Bridging punto a multipunto

-Tiene una extensión de cobertura de 3,5 grados.

10. Enumere los tipos de Antenas direccionales cisco y mencione sus características

Antenas patch

-Proporciona cobertura con un patrón amplio de radiación

-La antena patch cisco 6 dbi son comunes para aplicaciones no Europeas

-La antena Cisco 8.5 dbi proporciona ganancia y distancia adicionales.

Antena yagi de 13.5 dBi – 25 grados

-Excelente para aplicaciones exteriores y para algunas aplicaciones interiores

-Ganancia de 13.5 dbi

-rango 10 Km a 2Mbps – 3.2 Km a 11 Mbps

Antena de plato parabólico de 21 dBi – 12 grados

-Tiene un ancho de rayo angosto y dependiendo de la velocidad y de la ganancia de la antena usada, puede ser posibles distancias de hasta 40 Km

Antenas de 5 GHz integradas

-Con soporte simultaneo para radios de 2.4 GHz y de 5 GHz

-El modulo tiene 2 pares de antenas de diversidad. El primer par es para utilizar como patch de diversidad y el segundo es para usar como Omni diversidad.

-La Omni tiene una ganancia de 5dbi y un patrón de 360º

-La patch tiene una ganancia de 6dbi y un patrón de 180ª.

Antenas integradas de 2.4 GHz

-Proporciona diversidad de antena para ayudar a combatir la distorsión multiruta

-Las antenas del AP cisco Aironet serie 1100 proporcionan un rendimiento de cobertura comparable a un par de antenas rubber ducky de 2.2 dbi.

11. Explique brevemente las características de los elementos representados en las imágenes:

CABLE COAXIAL

- Impedancia de 50 ohmios- Perdida total a 400 Mhz para la longitud del cable debe ser de 12 db o

menos - El tamaño conductor central del cable debe ser ·14 AWG o mayor

AMPLIFICADOR DE INTERIOR

- Ideal para aplicaciones basadas en red inalámbrica 802.11 b/g - El amplificador dispone de dos conectores para paso a través, uno es

Rsma-H y el otro SMA-H(50 ohm)- Ganancia de transmisión de 30 dbm (máx. Ajustada automáticamente).

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CONECTORES

-Conector N-Hembra de chasis (sujeción solo 1 tuerca) Este conector seria ideal para usarlo para antenas caseras, ya que incorpora una propia tuerca más arandela para sujeción del mismo, además en el caso de las antenas tipo pringles y de Antenas de latas de aceitunas usaremos el pin trasero para soldarle el centro de antena (trozo de cobre grueso).-Conector N-MachoEl pin interno que seria macho, la carcasa o cuerpo que en este caso también seria macho, y también observamos un cilindro que será usado para crimpar la malla del cable con el chasis del conector

PARRARAYOS

- Diseñado para proteger dispositivos de red de la electricidad estática y del rayo en líneas de transmisión coaxial

- Bueno para los dos de 900 MHz y de 2.4 GHz- RP-TNC conectores utilizadas en todas las antenas

AMPLIFICADOR DE EXTERIOR

- Amplicador Montado polar bidireccional exterior a prueba de agua para uso con radios de 2.4 GHz.

- El dispositivo tiene un pre-amplificador receptor de bajo ruido- Amplificador de Potencia de Transmisión