Introducción
Las Antenas son las partes de los sistemas de telecomunicación específicamente diseñadas para radiar o recibir ondas electromagnéticas.
Además se pueden definir como los dispositivos que adaptan las ondas guiadas, que se transmiten por conductores o guías, a las ondas que se propagan en el espacio libre.
Los sistemas de Comunicaciones utilizan antenas para ejecutar enlaces punto a punto, difundir señales de televisión o radio, o bien transmitir o recibir señales en equipos portátiles. (De Grazia)
Los tipos de antenas que se encuentran disponibles para el funcionamiento de la tecnología de acceso inalámbrico wifi, por tratarse de ser una de las tecnologías de mayor uso, por la comodidad que ofrece a las personas, por el concepto de eliminar los cables.
Hoy en día casi todo el mundo usa wifi. Todavía hay dudas sobre los tipos de antenas y qué significan las palabras "omnidireccionales, bidireccionales o unidireccionales" y en qué forma afectan a las conexiones wireless.
En los sistemas electrónicos de comunicaciones con frecuencia es impráctico o imposible interconectar dos equipos con una instalación física, como un hilo o cable metálico. Esto es válido en especial cuando los equipos están separados por grandes distancias, o cuando los transmisores o receptores son móviles. En consecuencia, se suele usar el espacio libre o la atmosfera terrestre como medio de transmisión.
La propagación de las ondas electromagnéticas por el espacio libre se suele llamar propagación de radiofrecuencia (RF), o simplemente radio propagación. Aunque el espacio libre implica al vacío, con frecuencia la propagación por la atmosfera terrestre se llama propagación por el espacio libre, y se puede considerar casi siempre así. Las ondas de radio son ondas electromagnéticas y, como la luz, se propagan a través del espacio libre en línea recta y con velocidad de 300, 000, 000m/s. Para propagar las ondas de radio por la atmosfera terrestre se necesita que la energía se irradie de la fuente. A continuación, la energía se debe capturar en el lado de recepción. La irradiación y la captura de energía son funciones de las antenas […].
Una antena es un dispositivo cuya misión es difundir y/o recoger ondas radioeléctricas. Las antenas convierten las señales eléctricas en ondas electromagnéticas y viceversa.
Existe una gran diversidad de tipos de antenas. En unos casos deben expandir en lo posible la potencia radiada, es decir, no deben ser directivas (ejemplo: una emisora de radio comercial o una estación base de teléfonos móviles), otras veces deben serlo para canalizar la potencia en una dirección y no interferir a otros servicios (antenas entre estaciones de radioenlaces) […].
Ilustración 1 Antena Parabólica
Fuente: (Aguayo, 2016; pág.45)
Las características de las antenas es que dependen de la relación entre sus dimensiones y la longitud de onda de la señal de radiofrecuencia transmitida o recibida. Si las dimensiones de la antena son mucho más pequeñas que la longitud de onda las antenas se denominan elementales, si tienen dimensiones del orden de media longitud de onda se llaman resonantes, y si su tamaño es mucho mayor que la longitud de onda son directivas [..].
Existen antenas de distintos tipos (ver tipos de antenas), pero todas ellas cumplen la misma misión: servir de emisor-receptor de una señal de radio. Cuando la comunicación fluye en ambas direcciones, se denomina bidireccional. Si dicha comunicación no se efectúa simultáneamente, sino alternativamente, se denomina comunicación semiduplex. Todas las comunicaciones dentro del ámbito WIFI son bidireccionales semiduplex. (Ríos, 1993)
TIPOS DE ANTENAS:
ANTENAS OMNIDIRECCIONALES
Se les llama también antenas de fuste vertical. Se utilizan principalmente para emitir la señal en todas las direcciones. En realidad la señal que emite en forma de óvalo, y sólo emite en plano (no hacia arriba ni hacia abajo). (Bernal, 2007)
Ilustración 2: antenas omnidireccionales
Se suelen colocar en espacios abiertos para emisión todas las direcciones. También se usan en espacios cerrados. En caso de colocarlas en el exterior es conveniente colocarle un filtro de saltos de tensión, para evitar problemas con tormentas eléctricas. Son baratas, fáciles de instalar y duraderas. Su ganancia está en torno a los 15 dBi […].
ANTENAS DIRECCIONALES
Las antenas direccionales (o yagui), tienen forma de tubo. En su interior tienen unas barras de metal que cruzan el interior de ese tubo.
3: Antena Direccional
La señal que emiten es direccional y proporciona una ganancia que oscila entre los 15 y los 30 dBi. Hay que enfocarla directamente al lugar con el que se quiere enlaza. Como todas las antenas exteriores hay que protegerla ante posibles descargas eléctricas.
ANTENAS DE SECTOR
Al igual que las antenas omnidireccionales, su uso es para conexiones punto a multipunto. Estas sin embargo solo emiten en una dirección Su radio de cobertura está entre los 60 y los 180 grados.
4: Antena Sectorial
La ganancia de estas antenas es mejor que las omnidireccionales (aproximadamente 22 dBi), y permiten orientarlas hacia la dirección que mas interesa (incluso hacia arriba y hacia abajo).
ANTENAS YAGUI
Las antenas yagui, (o direccionales) tienen forma de tubo. En su interior tienen unas barras de metal que cruzan el interior de ese tubo.
Ilustración 5: Antena direccional Yagui
La señal que emiten es direccional y proporciona una ganancia que oscila entre los 15 y los 21 dBi. Hay que enfocarla directamente al lugar con el que se quiere enlazar.
ANTENAS PARABÓLICAS
Las antenas parabólicas son las más potentes que se pueden adquirir (hasta 27 dBi), por lo que son las más indicadas para cubrir largas distancias entre emisor y receptor. Cuanta mayor ganancia tienen, mayor diámetro de rejilla.
6: Antena parabólica de Rejilla
ANTENAS DIPOLO
Este tipo de antenas, están más indicadas para lugares pequeños, y más concretamente para uso de Access Points (imagen 1). La ganancia de esas antenas oscila entre los 2 y los 7 dBi"s.
Ilustración 7: Antena Dipolo
FUENTE: CARLOS H. pag. 50
El patrón de radiación es un gráfico o diagrama polar sobre el que se representa la fuerza de los campos electromagnéticos emitidos por una antena. Este patrón varía en función del modelo de antena. Las antenas direccionales representan un mayor alcance que las omnidireccionales.
Existen 2 modelos de gráficos que representan este patrón: En elevación y Azimut. Muchos modelos de antenas incluyen entre sus características, este gráfico. Normalmente tambien se incluye un dato más, que es la apertura del haz, que representa la separación angular entre los dos puntos del lóbulo principal del patrón de radiación. Se suele representar sobre un plano horizontal.
LA GANANCIA
La característica más importante de una antena es la ganancia. Esto viene a ser la potencia de amplificación de la señal. La ganancia representa la relación entre la intensidad de campo que produce una antena en un punto determinado, y la intensidad de campo que produce una antena omnidireccional (llamada isotrópica), en el mismo punto y en las mismas condiciones. Cuanto mayor es la ganancia, mejor es la antena. (Vielma, 2005)
La unidad que sirve para medir esta ganancia es el decibelio (dB). Esta unidad se calcula como el logaritmo de una relación de valores. Como para calcular la ganancia de una antena, se toma como referencia la antena isotrópica, el valor de dicha ganancia se representa en dBi.
POLARIZACIÓN
Este dato nos indica la orientación de los campos electromagnéticos que emite o recibe una antena. Pueden ser los siguientes:
Vertical: Cuando el campo eléctrico generado por la antena es vertical con respecto al horizonte terrestre (de arriba a abajo).
Horizontal: Cuando el campo eléctrico generado por la antena es paralelo al horizonte terrestre.
Circular: Cuando el campo eléctrico generado por la antena gira de vertical a horizontal y viceversa, generando movimientos en forma de círculo en todas las direcciones. Este giro puede ser en el sentido de las agujas del reloj o al contrario.
Elíptica: Cuando el campo eléctrico se mueve igual que en caso anterior, pero con desigual fuerza en cada dirección. Rara vez se provoca esta polarización de principio, más bien suele ser una degeneración de la anterior. (Vielma, 2005)
En conclusión las antenas dipolo aun cuando no proveen mucha ganancia ofrecen la mejor flexibilidad en cuanto a orientación de la antena. Las antenas flat panel ofrecen mayor direccionalidad y son buena opción para instalaciones fijas. La antena parabólica con su alta ganancia y gran direccionalidad son muy buenas para proveer enlaces punto a punto en largas distancias, con antenas instaladas permanentemente. Finalmente las antenas de ranura y las de microstrip son correctas para aplicaciones de desempeño moderado que necesitan integrar la antena dentro del radio y aplicaciones OEM. Adicionalmente es posible usar diferentes tipos de antena en el mismo sistema. Por ejemplo, se puede montar una antena flat panel en una pared cerca de un access point. Cuando una pieza de equipo con antena dipolo cerca del access point, el sistema podría actualizar estadísticas inmediatamente en el equipo […].
Bibliografía
Bernal, I. (2007). Revisión de Conceptos Básicos de Antenas y Propagación. En L. A. QUITO. Obtenido de http://clusterfie.epn.edu.ec/radiomobile/Clase/BreveRevAntenasPropag.pdf
De Grazia, J. T. (s.f.). Sistema automático para la obtención de patrones de radiación de antenas de bocina. LIMA, PERU. Obtenido de https://www.researchgate.net/publication/28131071_Sistema_automatico_para_la_obtencion_de_patrones_de_radiacion_de_antenas_de_bocina
Ríos, O. M. (1993). Antenas. MADRID. Obtenido de http://www.radiocomunicaciones.net/radio/teoria-de-antenas/
Vielma, M. (2005). Introducción a las Antenas. Antenas. Obtenido de http://www.catlog.net/_Descarregas/03-Tecnic/Antenes/Teoria%20Antenas.pdf
W. Zhao, R. C. (2003). Face Recognition: A literature survey (Vol. 35). ACM Computing Surveys.
Autor:
Aguayo Roble Luis Antonio
Arteaga Zambrano Jorge Andrés
JIPIJAPA – MANABÍ – ECUADOR