Material de apoyo paraentrenamiento en redes inalmbricasAntenas y Lneas de TransmisinWednesday, October 17, 2012Metas!Entender las propiedades de las antenas, a n de de escoger la antena apropiada para una determinada aplicacin.! Las antenas son la interfaz entre las ondas guiadas en el cable y las ondas no guiadas en el espacio.!Comprobar que los cables requeridos para las frecuencias de radio tienen requerimientos especiales.!Identicar diferentes tipos de conectores y sus aplicaciones especcas.2Wednesday, October 17, 2012Lneas de Transmisin y Antenas! una lnea detransmisin line es el dispositivo utilizado para guiar la energa de radiofrecuencia (RF)desde un punto a otro (un ejemplo de lnea de RF es el cable coaxial).! Una antena es la estructura asociada con la regin de transicin entre una onda guiada a una onda que se desplaza en el espacio libre, por la irradiacin deenerga de RF.3Wednesday, October 17, 2012Lnea de transmisin bifilar!Una lnea de transmisin bilar est formada por dos conductores separados por un dielctrico. La apertura al conductor wires separated by a dielectric.La corriente alterna puede circular por la lnea de transmisin a pesar de que el extremo est abierto.4IIFuente de RFWednesday, October 17, 2012Lnea de transmisin bifilar!Si doblamos los extremos abiertos de la lnea de transmisin en direcciones opuestas, las corrientes en ellos van a generar campos elctricos que estn en fase y se reenguerzan mutuamente y por lo tanto se irradian y se propagan a distancia. !Tenemos ahora una antena en los extremos de la llnea de transmisin.5IIIIFuente de RFWednesday, October 17, 2012Conexiones de un sistema inalmbrico6radioconnectorcoaxial cableantennaWednesday, October 17, 2012Lneas de transmisin coaxialesConductorDielectricShieldOuter Jacket7Wednesday, October 17, 2012Lneas de transmisin coaxiales8La prdida (o atenuacin) de un cablecoaxial depende de la construccin del cable y de la frecuencia de operacin. La prdida total es proporcional a la longitud del cable. Cable Type DiameterAttenuation@ 2.4 GHzAttenuation@ 5.3 GHzRG-58 4.95 mm 0.846 dB/m 1.472 dB/mRG-213 10.29 mm 0.475 dB/m 0.829 dB/mLMR-400 10.29 mm 0.217 dB/m 0.341 dB/mLDF4-50A 16 mm 0.118 dB/m 0.187 dB/mhttp://www.ocarc.ca/coax.htmWednesday, October 17, 2012ImpedanciaTodos losmateriales se oponen al ujo de una corriente alterna en alguna medida. A esta oposicin se le llama impedancia, y es anloga a la resistencia de los circuitos en corriente continua. La mayora de las antenas de telecomunicaciones tienen una impedancia de 50 ohmios, mientras que las antenas y los cables para TV normalmente tienen una impedancia de 75 ohmios.Asegrese de que la impedancia caracterstica del cable entre el radio y la antena es de 50 ohmios. Cualquier desadaptacin de impedancia causar reexiones indeseables y prdidas.9Wednesday, October 17, 2012Reflexiones y ROE10RMS voltageVminVmaxROE =VmaxVminLas desadaptaciones deimpedancia causan reexiones y aumentan la ROE ( Razn de Onda Estacionaria) conocida en ingls como VSWR (Voltage Standing Wave Ratio).Wednesday, October 17, 2012Impedancia acoplada = mxima transferencia de potenciaPara mxima transferencia de potencia, la impedancia de carga debe ser el complejo conjugado de la impedancia de la fuente, lo que implica que el mdulo de la impedancia de carga |ZL|debe ser igual al mdulo de la impedancia de la fuente |ZS|.11power transfer100%0%load |ZL| = |ZS|Wednesday, October 17, 2012Conectores12Los conectores vienen en una gran variedad de formas y tamaos.Adems de los modelos estndares, los conectores pueden tener polaridad inversa (gneros intercambiados) o roscas invertidas.Wednesday, October 17, 2012Adaptadores y PigtailsLos adaptadores (transiciones) y pigtails se usan para interconectar diferentes clases de cables y dispositivos. SMA hembra a N machoN macho a N machoN hembra a N hembraSMA macho a TNC machoSMA macho a N hembrapigtail U.FL a N machopigtail U.FL a RP-TNCmacho13Wednesday, October 17, 2012Teora: antenas isotrpicasUna antena isotrpica irradia la energa que se le suministra de manera pareja en todas las regiones del espacio. Es slo un modelo ideal y no puede ser fabricada.Las antenas reales se caracterizan por irradiar ms fuertemente en ciertas direcciones que en otras; esto es lo que se denomina la directividad de la antena. Al tomar en cuenta la eciencia de la antena, esta preferencia por la radiacin en una determinada direccin se denomina la ganancia de la antena.14Wednesday, October 17, 2012La antenas no aaden potencia. Ellas dirigen la potencia disponible en una determinada direccin. La ganancia de una antena se mide en dBi (decibeles relativos a un radiador isotrpico).dBiWednesday, October 17, 2012Direccional vs. Omnidireccionaldisco parablico16omniWednesday, October 17, 2012Caractersticas de las antenas17!Gama de frecuencias en la que se puede usar (ancho de banda)!Patrn o Diagrama de Radiacin (ancho del haz, lbulos laterales, lbulo trasero, relacin adelante-atrs, ubicacin de los nulos)!Ganancia mxima!Iimpedancia de entrada (ROE mxima)!Tamao fsico y resistencia al viento!CostoAl comprar una antena, Cules caractersticas debemos considerar?Wednesday, October 17, 2012Ancho de bandaEl ancho de banda se reere al rango de frecuencias sobre el cual la antena opera satisfactoriamente.Se debe escoger una antena adecuadalas frecuencias que pretende usar. (por ejemplo, use una antena de 2.4 GHz para 802.11 b/g, y una antena a 5 GHz para 802.11a).banda ancha banda estrechafrecuenciaeciencia18Wednesday, October 17, 2012Patrn de RadiacinElpatrn o diagrama de radiacin de una antena es unarepresentacinde la distribucin de potencia de la radiacin recibidao irradiada por la antena en diferentes regiones del espacio. Se suele representar en funcin de ngulos de direccin centrados en la antena.19Wednesday, October 17, 2012Patrn de RadiacinEstos son el diagramarectangular y el diagramapolar de la misma antena (en un mismo plano). La representacin mediantecoordenadas polares es mucho ms comn que con coordenadas rectangulares, porque da una mejor representacin visual de las caractersticas de la antena en cada direccin. -5-10-15-20-25-30-35-40-45-50dB-180 -140 -100 -60 -20 20 60 100 140 18020018090 270Wednesday, October 17, 2012018090 270-5-10-15-20-25-30-35-40-45-50dB-180 -140 -100 -60 -20 20 60 100 140 180Ancho del hazEl ancho del haz de unaantena es la medida angular de aquella porcin del espacio en donde la potencia irradiadaes mayor o igual que la mitad de su valor mximo. 21potencia mitad-3dBWednesday, October 17, 2012Relacin adelante-atrsLarelacin adelante-atrs (f/b) de una antena directiva es el cociente entre la directividad mxima a su directividad en sentido opuesto. -5-10-15-20-25-30-35-40-45-50dB-180 -140 -100 -60 -20 20 60 100 140 180frontback22018090 270frontbackEn este ejemplo la relacin f/b es: 0 dB - (-25 dB) = 25 dBWednesday, October 17, 2012Polarizacin!Las ondas electromagnticas tienen componentes elctricos y magnticos.!La polarizacin de las antenas transmisoras y receptoras DEBE SER LA MISMA para optimizar la comunicacin.direction of propagationmagnetic eldelectric eld23Wednesday, October 17, 2012 Polarizacin de las Antenas?VerticalHorizontal24Wednesday, October 17, 2012ReciprocidadLas caractersticas de la antena como ganancia, rango de frecuencias, ancho del haz, eciencia, polarizacin e impedancia son independientes del rol de la antena como transmisora o receptora.Esto se suele expresar diciendo que las las caractersticas de transmisin y recepcin de una antena obedecen al principio de reciprocidad.25Wednesday, October 17, 201226Antena Parablica conRadomeAntena ParablicaGrilladaAntenaSectorialResistencia al vientoWednesday, October 17, 2012Efectos del vientogrilla parablicagrilla parablica(recubierta de nieve)27Wednesday, October 17, 2012Impermeabilizacin de las antenas 28La mayor parte de los problemas de las antenas son causador por agua que penetra en los conectores del cable coaxial que se aojan debido a la vibracin, permitiendo la penetracin de humedaden la interfaz del conector.Proteja contar la humedad todas las conexiones externas. Wednesday, October 17, 2012Tipos de Antenas29OmnidireccionalDipoloMonopoloGuaondaRanuradaColinealDireccionalPatchSectorialPlatoBocinaBiquadYagiWednesday, October 17, 2012Dipolo de media onda30! Dos elementos de1/4 "! Muy fcil de construir en una gran gama de frecuencias! Omnidireccional en elplano perpendicular a los elementos! Ganancia de 2.15 dBi! Impedancia de entrada de 72 ohmios muy prxima a los 50 ohmios del cablecoaxialWednesday, October 17, 2012Monopolo o antena Marconi31! Elemento vertical de 1/4 "! Se requiere un buen plano de tierra! Omnidireccional ien le plano horizontal! 5.14 dBi! ~ 36 #de impedanciaWednesday, October 17, 2012Antena Patch32Wednesday, October 17, 2012Tipos de Antenasreector parablico antenas de panel33Wednesday, October 17, 2012Reflector de construccin caseraUsted puede construir este reector usando chapa de aluminio, papel de aluminio y cartn, tijeras y cola adhesiva. 34Wednesday, October 17, 2012Reflectores parablicos!Plato o grilla parablica. Los reectores de esquina (dos planos) tambin furncionan bienl.!Ganancia =~ (D / ")2!Ancho del haz =~ " / D!Debe tener el iluminador (alimentador) apropiado, colocado en en el punto focal del reector!Los iluminadores excntricos (muy usados para recepcin deTV) son ms difciles de alinear35Wednesday, October 17, 2012Antena de guaonda (cantenna)Se pueden construir antenas econmicas y muy efectivas con latas comunes como las que se usan para alimentos o bebidas. 36Wednesday, October 17, 20121.The radio creates an electrical current oscillating at high frequency.2.The wave is guided down a coaxial cable.3.The wave arrives at a bare wire, and induces an electromagnetic wave radiating in free space. Wednesday, October 17, 20121.The radio creates an electrical current oscillating at high frequency.2.The wave is guided down a coaxial cable.3.The wave arrives at a bare wire, and induces an electromagnetic wave radiating inside a waveguide.4.The wave leaves the waveguide and radiates mostly in one direction.Wednesday, October 17, 20122.The wave is guided down a coaxial cable.1.The radio creates an electrical current oscillating at high frequency.3.The wave arrives at a bare wire, and induces an electromagnetic wave radiating inside a waveguide.5.The wave bounces off of the reector, and radiates through space even more tightly directed.4.The wave leaves the waveguide and radiates towards a reector.Wednesday, October 17, 2012Conclusiones!Las antenas are son la interfaz entre las ondas guiadas y las no guiadas. !Las antenas tien muchas formas y tamaos.!El tamao de la antena debe ser al menos una fraccin de la longitud de onda que utiliza.!La impedanciade la antena debe acoplarse a la de la lnea de transmisin. !No existe una antena ptima para cada aplicacin, la escogencia es siempre un compromiso entre alcanzar grandes distancias o servir grandes reas.!Use antenas de lata ganancia para largas distancias y omnis o sectoriales para cubrir grandes reasWednesday, October 17, 2012For more details about the topics presented in this lecture, please see the book Wireless Networking in the Developing World, available as free download in many languages at:http://wndw.net/Thank you for your attentionWednesday, October 17, 2012