ANTENAS Y LINEAS DE ANTENAS Y LINEAS DE TRANSMISIONTRANSMISION

Cetil Internacional 2008Ing Luis Arce

¿Porqué utilizar antenas?

1Mbps1Mbps

2Mbps2Mbps

5.5Mbps5.5Mbps

11Mbps

Introduccion

•

La antena es el elemento más importante de toda estación de transmisión y recepción. Todo lo que hacen los equipos de una estación es amplificar y transformar energía de corriente alterna. Sin embargo, para que una estación pueda comunicarse con otra sin recurrir a cables de interconexión, se necesita transformar la energía de corriente alterna en un campo electromagnético o viceversa. Cuanto más eficaz sea esa transformación mayor alcance tendrá la estación, independientemente del equipo que se posea. La antena por sí sola constituye más del 50 % de la calidad de una estación, por tanto, sólo existen dos posibilidades: la antena es buena, o es mejor.

Terminos y Caracteristicas

El hecho de que una antena sea sencilla no quiere decir que no tenga un rendimiento óptimo.

Cualquier antena, por sencilla que sea, si consigue realizar óptimamente, o sea, sin pérdidas, la transformación de energía de corriente alterna en energía de campo electromagnético (o al revés), será una buena antena..

Terminos y caracteristicas

• IMPEDANCIA

•Una antena se tendrá que conectar a un transmisor y deberá radiar el máximo de potencia posible con un mínimo de perdidas. Se deberá adaptar la antena al transmisor para una máxima transferencia de potencia, que se suele hacer a través de una línea de transmisión. Esta línea también influirá en la adaptación, debiéndose.

La Resonancia e Impedancia

• Normalmente usaremos una antena a su frecuencia de resonancia, que es cuando mejor se comporta, luego a partir de ahora no hablaremos de la parte imaginaria de la impedancia de la antena, si no que hablaremos de la resistencia de entrada a la antena Re. Lógicamente esta resistencia también dependerá de la frecuencia.

• Como nos interesa que una antena esté resonando para que la parte imaginaria de la antena sea cero. Esto es necesario para evitar tener que aplicar corrientes excesivas, que lo único que hacen es producir grandes pérdidas

Patron de Radiacion• Es un diagrama polar que representa las intensidades de los campos o las densidades de potencia en varias posiciones angulares en relación con una antena. Si el patrón de radiación se traza en términos de la intensidad del campo eléctrico (E) o de la densidad de potencia (P), se llama patrón de radiación absoluto. Si se traza la intensidad del campo o la densidad de potencia en relación al valor en un punto de referencia, se llama patrón de radiación relativa. El patrón se traza sobre papel con coordenadas polares con la línea gruesa sólida representando los puntos de igual densidad de potencia (10 mW/m2).

Patron de Radiacion

• Los gradientes circulares indican la distancia en pasos de dos kilómetros. Puede verse que la radiación máxima está en una dirección de 90° de la referencia. La densidad de potencia a diez kilómetros de la antena en una dirección de 90° es 10 mW/m2. En una dirección de 45°, el punto de igual densidad de potencia es cinco kilómetros de la antena; a 180°, está solamente a cuatro kilómetros; y en una dirección de -90°, en esencia no hay radiación

La Ganancia• Los términos ganancia directiva y ganancia de potencia con frecuencia no se comprenden y, por tanto, se utilizan incorrectamente. La ganancia directiva es la relación de la densidad de potencia radiada en una dirección en particular con la densidad de potencia radiada al mismo punto por una antena de referencia, suponiendo que ambas antenas irradian la misma cantidad de potencia. El patrón de radiación para la densidad de potencia relativa de una antena es realmente un patrón de ganancia directiva si la referencia de la densidad de potencia se toma de una antena de referencia estándar, que por lo general es una antena isotrópica. La máxima ganancia directiva se llama directividad.

La Polarizacion• La polarización de una antena se refiere sólo a la orientación del campo eléctrico radiado desde ésta. Una antena puede polarizarse en forma lineal (por lo regular, polarizada horizontalmente o verticalmente, suponiendo que los elementos de la antena se encuentran dentro de un plano horizontal o vertical), en forma elíptica, o circular. Si una antena irradia una onda electromagnética polarizada verticalmente, la antena se define como polarizada verticalmente; si la antena irradia una onda electromagnética polarizada horizontalmente, se dice que la antena está polarizada horizontalmente; si el campo eléctrico gira en un patrón elíptico, está polarizada elípticamente; y si el campo eléctrico gira en un patrón circular, está polarizada circularmente

Ancho del Haz de la antena

• El ancho del haz de la antena es solo la separación angular entre los dos puntos de media potencia (-3 dB) en el lóbulo principal del patrón de radiación del plano de la antena, por lo general tomado de uno de los planos "principales".

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.

La Landa (λ)

• La landa es el parámetro que mas se utiliza en la construcción de antenas.

λ =Velocidad de la luz

frecuencia

La Landa (λ)

• Para la banda de 2,4 GHz :

λ = 122,8 mm aprox.

• Para la banda de 5 GHz :

λ = 60 mm aprox.

Relación Landa - Frecuencia

Unidades de medida en antenas

30 mW

14,77 dBm

10·log (30)

Unidades de medida en antenas

30 mW

14,77 dBm

10·log (30)

- 0,5 db - 0,5 db

-17 db/100 m(p.ex, -1 db)

Unidades de medida en antenas

30 mW

14,77 dBm

10·log (30)

- 0,5 db - 0,5 db

20,77 dBm

119,4 mW

+ 8 db

10 20,77/10

-17 db/100 m(p.ex, -1 db)

Unidades de medida en antenas

20,77 dBm119,4 mW

Unidades de medida en antenas

20,77 dBm119,4 mW

- 100 dbm

- ?? db

Unidades de medida en antenas

20,77 dBm119,4 mW

- 100 dbm

- ?? db

Frecuencia = 2,4 GHz

Entorno

Distancia

Unidades de medida en antenas

20,77 dBm119,4 mW

- 100 dbm

- ?? db

Frecuencia = 2,4 GHz

Entorno

Distancia

Más frecuencia Más pérdida

Entorno urbano Más pérdida

Más distancia Más pérdida

Unidades de medida en antenas

20,77 dBm119,4 mW

- 100 dbm

20 dBm100 mWMáximo

normativo

- ?? db

Unidades de medida en antenas

20,77 dBm119,4 mW

- 100 dbm

Más frecuencia Mas pérdida

802.11a funciona a más frecuencia

20 dBm100 mWMáximo

normativo

- ?? db

Unidades de medida en antenas

ANTENAS

Tipos de Antenas

Unidireccionales

Guia Onda

Uda-Yagi

Indian

Grid (parabólicas)

Helicoidales

Paneles

Colineales

DisconeBiquad

Indian

Dipolo

Omnidireccionales

Guia Onda

-Según la Frecuencia y el Diametro del bote,calcularemos los valores A y B.

Guia Onda

Diagrama de Radiación

Guia Onda

Material necesario

-Bote de aluminio (normalmente de 90 a 110 mm)

-Conector N chasis

-Cable de cobre de 2 mm de diametro

Uda-Yagi

Uda-Yagi

Uda-Yagi

Diagrama de Radiación

Uda-Yagi

Material necesario

-Cable o tubo de cobre o latón 2 mm

-Varilla de cobre

-Placa de cobre

-Cable coaxial

-Conector N

-Tubo de PVC

Biquad

Biquad

Biquad

Diagrama de Radiación

Biquad

Material necesario

Placa de Cobre de circuito impreso

Cable de cobre de 1,5 o 2 mm de diametroConector N

Broca del 15

Grid (parabólicas)

Grid (parabólicas)

Grid (parabólicas)

Diagrama de Radiación

Grid (parabólicas)

Material necesario

-Parabolica o similar

-Directivo o “LNB”

Helicoidales

Helicoidales

Existe un programa llamado “HelixCalc” que te dá ladistancia D para el número de vueltas que le indiques.

Helicoidales

Helicoidales

Diagrama de Radiación

Helicoidales

Material necesario

Tubos de PVC

Cable de más de 1 mm de diametro

Chapa de cobre

Conector N chasis

Tuercas y arandelas

Silicona

Sectorial

Sectorial

¿Como hacerla?

Sectorial

¿Como radia?

Sectorial

Material necesario

-Placa de circuito impreso

-10 cm de cable RG-213

-Conector N

-Lamina de aluminio o de cobre

Indian(Guia Onda Ranurada)

Indian

Indian

Indian

8 ranuras

Indian

16 ranuras

Indian

Material necesario

-Tubo de aluminio de 100x50x3

-Conector N

-Fresadora

-Fresas de un solo filo (4 mm)

-Un trozo de lamina de cobre

Omnidireccionales

Colineales

Discone

Indian

Dipolo

Dipolo

¿Como hacerla?

Dipolo¿Como radia?

Dipolo

Material necesario

-Cable de cobre de 1 mm o más

-Cable coaxial (RG-213)

-Conector N

Colineales

Colineales

Colineales

Cuatro elementos Ocho elementosUn elemento

Colineales

Material necesario

-Cable de cobre

-Tubos de latón

-Tornillo para hacer las bobinas

-Cable RG-213

-Conectores N

Discone

Discone

Discone

Discone

Material necesario

-Lámina de cobre

-Conector N

-Cable coaxial

Indian(Guia Onda Ranurada)

Indian

A diferencia de las Indian unidireccionales, lasomnidireccionales se tienen que hacer lo agujeros en las dos caras del tubo.

Las medidas son idénticas, no varian.

Debemos de tener en cuenta las medidas, ya que sonmuy críticas. No podemos equivocarnos de más de un milimetro.

Indian

Indian

Indian

Indian

Material necesario

-Tubo de aluminio de 100x50x3

-Conector N

-Fresadora

-Fresas de un solo filo (4 mm)

-Un trozo de lamina de cobre

Conectores

Todos los conectores utilizados en wireless, son conectorescoaxiales, ya sean más grandes o más pequeños.

Por lo tanto, todos los cables que utilizaremos también serancoaxiales. Estos cables son fáciles de montar en conectores.

Debemos tener en cuenta que tenemos la masa y el vivo tantoDel conector como del cable.

Conectores N

Conectores SMA

Conectores TNC

Conectores MMCX

Conectores MC-Card

Cables

RG-58 RG-213

Cuanto más delgado y más flexible, más perdidas dB/100 tendrá.

Impedancia 50 OhmsVivo en cobre 2,3 mmDiámetro 10,3 mm

Impedancia 50 OhmsVivo en cobre 1,1 mm Diámetro 5 mm

Cables

Cable Pérdida(dB/100Mts)

RG-58 81dB

RG-213 41dB

LMR-400 22dB

LMR-600 14,5dB

LMR-900 9,8dB

LMR-1200 7,4dB

LMR-1700 5,6dB

Pigtails

MC-Card a N MMCX a N TNC a N

SMA a N

BNC a N

CMB002-B-S

Estas son las distancias máximas teóricas que se pueden cubrir sin amplificador, hay que tener en cuenta que las antenas deben estar muy bien apuntadas, sin obstáculos, con la zona fresnel (tamaño que abarca la onda) completa y sin perdida de señal en los cables y conectores.

CMB002-B-S

Una antena Omnidireccional de 15 dBi alcanza una distancia máxima teórica de 6 Km. aproximadamente.

GRACIAS!

-elmeraqp@gmail.com