Diagrama de radiación (Patrón de radiación)

Es la representación gráfica de las características de radiación de una antena. Es habitual representar el módulo del campo eléctrico o la densidad de potencia radiada, aunque también se pueden encontrar diagramas de polarización o de fase.

en un acces point que utiliza una antena omnidireccional el instalador necesita estar conciente de que el cono de cobertura reducida está directamente por encima y por debajo del Access Point (zona roja).

la antena tiene un patrón de cobertura horizontal de 360 grados.

antena isotropica

Físicamente esta antena no existe. Se define como una antena puntual que radía energía uniformemente en todas direcciones. El flujo de energía en la unidad de tiempo y por unidad de área es conocido como Vector de Poynting, o Densidad de Potencia [Watts / m2]. Este vector solo tiene componente radial para una fuente puntual.
De acuerdo a lo expresado, La potencia aplicada a dicha antena se repartirá por igual en el área de una esfera, y la Densidad de Potencia para un radiador isotrópico, a una distancia dada d es:



p = Pt / 4 p d2 --- ( 1 )


donde
p = Densidad de Potencia. [Watts / m2]
Pt = Potencia en las terminales de la antena. [Watts]


Para explicar mejor de qué se trata he hecho este esquema que intenta ser un diagrama de radiación de la antena. Un diagrama de radiación sirve para determinar la energía radiada en cada dirección del espacio. Si analizamos esta antena veremos que en los planos verticales (x, z) e (y, z) la cantidad de energía radiada es exactamente la misma en todas las direcciones. Tenemos lo mismo para el plano horizontal (x, y). Esto nos indica que esta antena podrá enviar o recibir señal con las mismas condiciones esté en la posición que esté.

diversidad de espacio

Considerando que los dispositivos WIFI se han diseñado fundamentalmente para ser utilizados al interior de edificios, y este tipo de entorno favorece a que se presente fácilmente el fenómeno de multitrayectoria. Para solucionar el problema que hemos descrito anteriormente, algunos fabricantes dotan a sus unidades de dos antenas para que operen en la forma llamada "diversidad de espacio" ( space diversity ). Al estar las dos antenas separadas físicamente, la probabilidad que ambas reciban una misma reflexión que siga el mismo trayecto es nula. Es decir que, prácticamente, una antena estará en condiciones más ventajosa que la otra, para producir el enlace.

El receptor del dispositivo estará recibiendo por las dos antenas y luego de verificar por cual de ellas se produce el mejor enlace, ocupará esa para transmitir. Si por alguna razón, la condición cambia, conmutará a la otra. Esto lo estará haciendo permanentemente mientras dure la comunicación y sea necesario que se produzca la conmutación.

La mayoría de los A.P. (puntos de acceso) vienen equipados con dos antenas, cuya función es resolver el problema que se presenta cuando la señal proveniente del usuario llega a su destino por dos a mas rutas distintas, como consecuencia de las reflexiones que ocurren en los objetos que encuentran a su paso. Estas reflexiones, al seguir caminos distintos a la que sigue el haz directo, recorren mas distancia y por lo tanto llegan al receptor con diferencia de tiempo. Este fenómeno llamado "multitrayectoria" puede ser muy perjudicial, llegando a cancelar la señal cuando esta llega al receptor con una diferencia de fase de 180º.

instalacion de una antena

Una antena debería ser montada como para que utilice completamente sus características de propagación.
Una forma de hacer esto es orientar la antena en forma horizontal, tan alta como sea posible, en o cerca del
centro de su área de cobertura.

La densidad de los materiales usados en la construcción de un edificio determina la cantidad de paredes
que la señal puede atravesar y aun mantener una cobertura adecuada. Considere lo siguiente antes de
elegir el lugar donde instalar una antena:
• Las paredes de papel y de vinilo tienen muy poco efecto sobre la penetración de la señal.
• Las paredes sólidas y de concreto pre-moldeado limitan la penetración de la señal a una o dos
paredes sin degradar la cobertura.
• Las paredes de concreto y de bloques de madera limitan la penetración de la señal a tres o cuatro
paredes.
• Una señal puede penetrar cinco o seis paredes construidas de yeso o madera.
• Una pared de metal grueso causa que la señal se refleje, lo que produce una penetración pobre.
• Un alambrado o un tejido metálico espaciado entre 2.5 y 3.8 cm (1 y 1.5 pulgadas) actúa como un
reflector armónico, por lo que bloquea una señal de radio de 2,4 Ghz.

perdida de un cable

La cantidad de energía perdida en el cable se llama pérdida del cable. El uso de cable coaxial para
transportar energía RF siempre produce alguna pérdida de fuerza de la señal. La dimensión de la pérdida
depende de los cuatro factores siguientes:
1. Longitud: Los cables largos pierden más potencia que los cables cortos.
2. Grosor: Los cables delgados pierden más potencia que los cables gruesos.
3. Frecuencia: Las frecuencias más bajas de 2.4 GHz pierde menos potencia que las frecuencias
superiores a 5 GHz.
4. Materiales del cable: Los cables flexibles pierden más potencia que los cables rígidos.

Polarización de la antena.

La polarización de la antena juega un papel importante en el diseño de la misma. Recuérdese que la polarización viene definida por la trayectoria que describe el vector de campo eléctrico (o magnético) cuando se observa en el sentido de propagación de la onda (la onda se aleja del observador). Así, se tiene:

-polarización lineal: las variaciones del vector de campo eléctrico están contenidas una única dirección;

-polarización circular: el vector de campo eléctrico describe una trayectoria circular. Si rota en el sentido de las agujas del reloj, la polarización es a derechas. Si lo hace en sentido contrario, la polarización es a izquierdas;

-polarización elíptica: el vector de campo eléctrico describe una trayectoria elíptica. Al igual que antes, se puede distinguir entre polarización elíptica a derechas o a izquierdas.

Se debe tener en cuenta que un cambio en el sistema de referencia del observador no produce un cambio en la polarización. En realidad, tanto la polarización lineal como la circular son casos particulares de la elíptica: una elipse de excentricidad infinita es una línea y una elipse de excentricidad nula es una circunferencia. La medida de la polarización se debe realizar en la zona lejana de la antena de tal forma que una variación en la distancia a la misma no cambie la polarización obtenida.

Si una antena trabaja en polarización lineal vertical (por ejemplo, perpendicular a la superficie del suelo), en teoría sólo puede transmitir y recibir ondas verticalmente polarizadas (el campo eléctrico ha de variar en una dirección perpendicular al suelo). Así, la antena no podrá recibir una onda polarizada horizontalmente (paralela al suelo) y se dice entonces que la antena no es capaz de trabajar con ondas de polarización cruzada. Esto mismo se aplica al resto de polarizaciones. Por ejemplo, una antena que use polarización circular a derechas no podrá recibir una onda polarizada circularmente a izquierdas. Si dos antenas no utilizan la misma polarización, sufrirán una pérdida de potencia (desacoplo de potencia).

Considérese un radioenlace entre el satélite y la estación terrestre. En general, el sistema de referencia de la nave no ha de coincidir necesariamente con el de la antena terrestre. En el caso de trabajar con antenas linealmente polarizadas (dipolos, por ejemplo), se produciría un desacoplo de potencia porque las antenas no se encuentran paralelas. Se podría pensar en ajustar el sistema de referencia de la antena terrestre al del satélite para alinear ambas antenas, pero una forma más fácil de solucionar el problema consiste en usar polarización circular. Además, aunque se consiguiese la alineación total entre las dos antenas, la onda linealmente polarizada no llegaría con la misma dirección con la que fue emitida. Ello es debido a que la dirección de polarización se altera cuando la onda atraviesa la ionosfera. Este fenómeno es conocido como rotación Faraday y se manifiesta para frecuencias menores que 1 GHz. Sin embargo, el fenómeno no afecta a las ondas circularmente polarizadas y llegan a su destino con la misma polarización.

Por otra parte, las antenas se suelen compartir entre el transmisor y el receptor. Si el sistema utiliza dos polarizaciones ortogonales, una para transmitir y otra para recibir, el aislamiento entre transmisor y receptor se aumenta de forma considerable.

Antenas direccionales (o directivas)

Orientan la señal en una dirección muy determinada con un haz estrecho pero de largo alcance. Una antena direccional actúa de forma parecida a un foco que emite un haz concreto y estrecho pero de forma intensa (más alcance).

Las antenas Direccionales "envían" la información a una cierta zona de cobertura, a un ángulo determinado, por lo cual su alcance es mayor, sin embargo fuera de la zona de cobertura no se "escucha" nada, no se puede establecer comunicación entre los interlocutores.

El alcance de una antena direccional viene determinado por una combinación 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.

Las antenas direccionales como por ejemplo las antenas yagi, proporcionan mucho mejor rendimiento que las antenas de dipolo cuando se desea concentrar gran parte de radiación en una dirección deseada.