Ganancia Directiva y Ganancia de Potencia 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 d e 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 an tena isotrópica. La máxima ganancia directiva se llama directividad. Matemáticamente, la ganancia directiva es: donde: D = ganancia directiva (sin unidades) P = densidad de potencia en algún punto de una antena determinada (W/m2) Pref = densidad de potencia en el mismo punto de una a ntena de referencia (W/m2) La ganancia de potencial es igual a la ganancia directiva excepto que se utiliza el total de potencia que alimenta a la antena (o sea, que se toma en cuenta la eficiencia de la antena). Se supone que la antena indicada y la antena de referencia tienen la misma potencia de entrada y que la antena de referencia no tiene perdidas (h = 100%). Matemáticamente, Matemáticamente, la ganancia de potencia (Ap) es: Ap = D h Si una antena no tiene perdidas, irradia 100% de la potencia de en trada y la ganancia de potencia es igual a la ganancia directa. La ganancia de potencia para una antena también se da en decibeles en relación con alguna antena de referencia. Por lo tanto, la ganancia de potencia es: Polarización de la Antena La polarización de una antena se refiere solo a la orientación del campo eléctrico radiado desde ésta. Una antena puede polarizarse en forma lineal (por lo general, polarizada 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, horizontalmente, se dice que la antena está polarizada horizontalmente; si el campo eléctrico radiado 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 sólo la separación angular entre los dos puntos de medi a potencia (-3dB) en el lóbulo principal principal del patrón de radiación del plano de la antena, por lo general tomando en uno de los planos "principales". El ancho del haz para una antena cuyo patrón de radiación se muestra en la figura siguiente es el ángulo formado entre los puntos A, X y B ( ángulo q ). Los puntos A y B son los puntos de media potencia (la densidad de potencia en estos puntos es la mitad de lo que es, una distancia igual de la antena en la dirección de la máxima radiación). El ancho de haz de la antena se llama ancho de haz de -3dB o ancho de haz de media potencia. 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.
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Tipos de 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. Asimismo, dependiendo de su forma y orientación, pueden captar diferentes frecuencias, así como niveles de intensidad.
Generalidades o o o
Convierte los datos en ondas EM (Electro Magneticas) Posiblemente: El dispositivo mas importante en la red Tipos: Omnidireccionales y Direccionales
Ganancias y perdidas o o o o
Se utiliza la unidad dB, definida como 10log(G) 0dB = No ganancia ni perdida +3dB Doble de ganancia +10dB = Diez veces mas ganancia
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. Cada subconjunto o banda de frecuencias dentro del espectro electromagnético tiene propiedades únicas que son el resultado de cambios en la longitud de onda. Por ejemplo, las frecuencias medias (MF, Medium Frequencies) que van de los 300 kHz a los 3 MHz pueden ser radiadas a lo largo de la superficie de la tierra sobre cientos de kilómetros, perfecto para las estaciones de radio AM (Amplitud Modulada) de la región. Las estaciones de radio internacionales usan las bandas conocidas como ondas cortas (SW, Short Wave) en la banda de HF (High Frequency) que va desde los 3 MHz a los 30 MHz. Este tipo de ondas pueden ser radiadas a miles de kilómetros y son rebotadas de nuevo a la tierra por la ionosfera como si fuera un espejo, por tal motivo las estaciones de onda corta son escuchadas casi en todo el mundo.
Los estaciones de FM (Frecuencia Modulada) y TV (televisión) utilizan las bandas conocidas como VHF (Very High Frequency) y UHF (Ultra High Frequency) localizadas de los 30 MHz a los 300 MHz y de los 300 MHz a los 900 MHz, este tipo de señales debido a que no son reflejadas por la ionosfera cubren distancias cortas, una ciudad por ejemplo. La ventaja de usar este tipo de bandas de frecuencias para comunicaciones locales permite que docenas de estaciones de radio FM y televisoras " en ciudades diferentes " puedan usar frecuencias idénticas sin causar interferencia entre ellas. Banda
VLF LF
MF
Espectro electromagnético Significado Rango de Frecuencias Servicios
Very Low 3 kHz - 30 kHz Frequency Low Frequency 30 kHz - 300 kHz
Conducción de electricidad Conducción de electricidad, navegación marítima, control de tráfico aéreo Radio AM
Medium Frequency High Frequency Very High Frequency Ultra High Frequency
300 kHz - 3 MHz
SHF
Super High Frequency
3 GHz - 30 GHz
EHF
Extremely High 30 GHz en adelante Frequency 3 x 1012 - 4.3 x 1014 WPANs Hz 4.3 x 1014 - 7.5 x 1014 Fibras ópticas Hz 7.5 x 1014 - 3 x 1017 Hz
HF VHF UHF
Infrarojo Luz visible Ultravioleta
3 MHz - 30 MHz 30 MHz - 300 MHz 300 MHz - 3 GHz
Radio SW Radio FM, TV, radio dos vías TV UHF, telefonía celular, WLL, comunicaciones móviles Servicios por Satélite y microondas, MMDS, LMDS LMDS
1 kHz = 1x103 Hz 1 MHz = 1x106 Hz 1 GHz = 1x109 Hz WLL = Wireless Local Loop MMDS = Multichannel Multipoint Distribution Service LMDS= Local Multipoint Distribution Service WPANs = Wireless Personal Area Networks
Tipos de Antenas
El tipo de la antena determina su patrón de radiación puede ser omnidireccional, bidireccional, o unidireccional.
Las antenas Omnidireccionales son buenas para
cubrir áreas grandes, la cual la radiación trata de ser pareja para todos lados es decir cubre 360º . Las antenas Direccionales son las mejores en una conexión Punto-a-Punto, acoplamientos entre los edificios, o para los Clientes de una antena omnidireccional.
A continuación se muestran algunos ejemplos:
Antena Omnidireccional. Monopolo Vertical
Es una antena constituida de un solo brazo rectilíneo irradiante en posición vertical. Podemos ver una antena vertical con Ganancias de 3 dBi hasta 17 dBi.
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El uso en VHF es principalmente para las aplicaciones de radio móvil en vehículos. En Monopolos de ¼ de onda: la impedancia de la antena es de 36 ohmios
Dipolo o o o o
Usada en frecuencias arriba de 2MHz Ganancia baja: 2.2 dBi Angulo de radiación ancho En el espacio ideal, la impedancia del dipolo simple es de 73 Ohm.
Antenas Direccionales
Yagi
Antena constituida por varios elementos paralelos y coplanarios, directores, activos y reflectores.
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Utilizada ampliamente en la recepción de señales televisivas, comúnmente en frecuencias de 30Mhz y 3Ghz, (canal 2 al canal 6 de 50MHz a 86 MHz). Ganancia elevada: 8-15 dBi Para el servicio 802.11 pueden tener ganancias entre el dBi 12 y 18. Manejan una impedancia de 50 a 75 Ohms Desventajas: Direccionarlas en la posición correcta no son tan difícil como una antena parabólica, pero aun así puede llegar a ser difícil.
Parabolica
Antena provista de un reflector metálico, de forma parabólica, esférica o de bocina, que limita las radiaciones a un cierto espacio, concentrando la potencia de las ondas.
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Se utiliza especialmente para la transmisión y recepción vía satélite. Ganancia alta: 12-25 dBi Directividad alta Ángulo de radiación bajo
Infrarrojo Los enlaces infrarrojos se encuentran limitados por el espacio y los obstáculos. El hecho de que la longitud de onda de los rayos infrarrojos sea tan pequeña (850900 nm), hace que no pueda propagarse de la misma forma en que lo hacen las señales de radio.
Panel o 'Patch Antenna'
Panel o .parche. metálico radiante sobre un plano de tierra metálico. Normalmente planas, en encapsulado de PVC. Ganancia media-elevada: 5-20 dBi Directividad moderada Ángulo de radiación medio
Helicoidal (modo axial)
Hilo conductor bobinado sobre un soporte rígido. Detrás plano de tierra. Ganancia media-elevada: 6-18 dBi Directividad moderada Ángulo de radiación medio
Microondas terrestres
Microondas: rango de frecuencias comprendido entre 2 GHz y 40 GHz Son altamente direccionales Requieren antenas parabólicas en la recepción Las antenas han de estar muy altas para evitar obstáculos Constituyen una alternativa al cable coaxial y a la fibra óptica para comunicaciones a larga distancia Otras aplicaciones Transmisión de televisión y voz
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Microondas por satélite
Se usa un rango de frecuencias entre 1GHz a 50 Ghz Los satélites o
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La señal es amplificada o repetida Envían la señal a uno o varios receptores terrestres
Los satélites han de tener órbita geoestacionaria o
Reciben una señal terrestre
A una distancia de 35,784 km
Se producen retardos en las comunicaciones Aplicaciones o
Televisión, telefonía a larga distancia, redes privadas
Referencias
Foro de discusión de redes inalámbricas: La Perla Online (Argentina) http://www.laperlaonline.com.ar/site/modules.php?name=Content&pa=showpage &pid=2 Universidad Tecnologica Nacional (Argentina) http://web.frm.utn.edu.ar/comunicaciones/antenas.html Todo Antenas http://www.todoantenas.cl/tipos-de-antenas.html
Trabajo de Daniel Mesen A Barquisimeto - Estado Lara - Venezuela Estudiante de Ingenieria Electrica Universidad Fermin Toropublicado http://www.monografias.com/trabajos6/ante/ante.shtml Monopolo Vertical – Wikipedia en español http://es.wikipedia.org/wiki/Monopolo_vertical Antenas – Wikipedia en español http://es.wikipedia.org/wiki/Antena Dipolo - Wikipedia en español http://es.wikipedia.org/wiki/Dipolo_%28antena%29 Antena Yagi – Wikipedia en español http://es.wikipedia.org/wiki/Antena_Yagi Yagi-Uda antenas http://www.ee.surrey.ac.uk/Personal/D.Jefferies/yagiuda.html Evelio Martínez Martínez Publicado en la Revista RED en la edición especial "El ABC de las Telecomunicaciones", Diciembre del 2002 Tambien disponible en: http://www.eveliux.com/index.php?option=content&task=view&id=21
