ANTENAS

DEFINICIÓN DE ANTENA Una antena es un dispositivo (conductor metálico) diseñado

con el objetivo de emitir o recibir ondas electromagnéticas hacia el espacio libre. Una antena transmisora transforma voltajes en ondas electromagnéticas, y una receptora realiza la función inversa.

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, otras veces deben serlo para canalizar la potencia en una dirección y no interferir a otros servicios. También es una antena la que está integrada en la computadora portátil para conectarse a las redes Wi-Fi.

Las características de las antenas 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.

ANTENAS DIRECCIONALES

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. Debido a que el haz de la antena direccional es estrecho, no siempre es fácil alinear (encarar) dos antenas dirección Tienen una ganancia que va de 5 a 24 dBi con una radicación direccional. Estas permiten establecer enlaces punto a punto pero igualmente cubrir una zona limitada en el caso de una antena de ángulo de gran abertura. Estas son de varios tipos como por ejemplo las antenas parabólicas y las antenas panel.

ANTENAS OMNIDIRECCIONALES

Orientan la señal en todas direcciones con un haz amplio pero de corto alcance, una antena omnidireccional sería como una bombilla emitiendo luz en todas direcciones pero con una intensidad menor que la de un foco, es decir, con menor alcance. Las antenas Omnidireccionales "envían" la información teóricamente a los 360 grados por lo que es posible establecer comunicación independientemente del punto en el que se esté

. En contrapartida el alcance de estas antenas es menor que el de las antenas direccionales. El alcance de una antena omnidireccional 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. A mismos dBi, una antena sectorial o direccional dará mejor cobertura que una omnidireccional. Tienen una ganancia que varía entre 1 y 15 dBi y que ofrecen una radiación de 360°. Estas se instalan generalmente en el punto de acceso conectado a la red e incluso sobre las tarjetas PCI.

ANTENAS SECTORIALES

Son la mezcla de las antenas direccionales y las omnidireccionales. Las antenas sectoriales emiten un haz más amplio que una direccional pero no tan amplio como una omnidireccional. La intensidad (alcance) dela antena sectorial es mayor que la omnidireccional pero algo menor que la direccional. Siguiendo con el ejemplo de la luz, una antena sectorial sería como enfoco de gran apertura, es decir, con un haz de luz más ancho de lo normal. Para tener una cobertura de 360º (como una antena omnidireccional) y un largo alcance (como una antena direccional) deberemos instalar o tres antenas sectoriales de 120º o 4 antenas sectoriales de 80º. Las antenas sectoriales suelen ser más costosas que las antenas direccionales u omnidireccionales.

VARIABLESLa distancia máxima de la antena se expresa normalmente en kilómetros o metros. La determinación de la distancia máxima entre las antenas a cada lado de un enlace no es un problema sencillo. La distancia máxima del enlace está determinada por lo siguiente:

• Potencia máxima de transmisión disponible

• Sensibilidad del receptor.

• Disponibilidad de una ruta no obstruida para la señal de radio.

• Máxima ganancia disponible, para la(s) antena(s)

• Pérdidas del sistema (como una pérdida a través del cable coaxial, conectores, etc.).

• Nivel de confiabilidad deseada (disponibilidad) del enlace.

La mejor forma de saber la distancia funcional entre dispositivos WLAN, es hacer un buen estudio del sitio. Un estudio del sitio comprende el examen de cada ubicación propuesta del enlace. Un examen del terreno y de las obstrucciones hechas por el hombre ayudará a determinar la factibilidad del sitio. Para estudios del sitio de bridging externo, también ayudará el determinar posibles necesidades de una torre. El resultado de tal examen arrojará la siguiente información:

La pérdida de la ruta de la radio

Cualquier problema que pueda comprometer el rendimiento del enlace, como la interferencia potencial

ANCHO DE BANDA

El ancho de banda de una antena es la banda de frecuencias sobre la cual se considera que funciona en forma aceptable. Cuanto más amplio es el rango de frecuencias que abarca una banda, más amplio es el ancho de banda de la antena. La fórmula para el ancho de banda se muestra en la figura. Las antenas se adquieren pre-sintonizadas por el fabricante, para utilizarlas en un segmento de banda específico. El sacrificio en el diseño de una antena para un ancho de banda más amplio es que por lo general no tendrá un rendimiento tan bueno en comparación con una antena similar que está optimizada para un ancho de banda más angosto.

ANCHO DEL RAYO

El ancho del rayo es una medida usada para describir a las antenas direccionales. El ancho del rayo a veces es llamado ancho de banda de la potencia media. Es el ancho total en grados del lóbulo de radiación principal, en el ángulo donde la potencia de radiación ha caído por debajo de la línea central del lóbulo, por 3 dB (potencia media). 

GANANCIA

La ganancia de cualquier antena es en esencia una medida de cuán bien la antena enfoca la energía RF irradiada en una dirección en particular.

Para asegurar una comprensión común, Cisco se está estandarizando en dBi para especificar las medidas de ganancia. Este método de medición de ganancia utiliza una antena isotrópica teórica como punto de referencia. Algunas antenas están medidas en dBd, que utiliza una antena de tipo bipolar en lugar de una antena isotrópica como el punto de referencia.

Las antenas de alta ganancia dirigen la energía en forma más restringida y precisa. Las antenas de baja ganancia dirigen la energía en una forma más amplia.

Con las antenas del tipo plato, por ejemplo, la operación es similar a la operación del reflector en una linterna, el reflector concentra la salida de la lámpara de la linterna en una dirección predominante para maximizar el brillo de la salida de la luz en esa dirección. Muy poca luz va en otras direcciones. 

Este principio también se aplica a cualquier antena de ganancia, ya que siempre hay un equilibrio entre la ganancia, que es comparable al brillo en una dirección en particular, y el ancho del rayo, que es comparable a la angostura del rayo.

POLARIZACIÓN

La polarización es la orientación física del elemento en la antena que emite realmente la energía de RF. La polarización es un fenómeno físico de propagación de la señal de radio. Normalmente, dos antenas cualesquiera que forman un enlace entre sí deben ser configuradas con la misma polarización. La polarización es normalmente ajustable durante o después del momento de la instalación de la antena.

Existen dos categorías, o tipos, de polarización. Ellas son lineal y circular.

Recuerde que aunque las dos antenas para un enlace puedan parecer muy diferentes entre sí, deben tener la misma polarización para que el enlace funcione correctamente.

PATRONES DE EMISIÓN

El patrón de emisión es la variación de la intensidad del campo de una antena, como una función angular, con respecto al eje.

Todas las antenas son medidas contra lo que se conoce como una antena isotrópica, que es una antena teórica. Esta es la base para todas las otras antenas

Recuerde que cuanto más alta es la ganancia, menor es el ancho del rayo vertical.

Algunos tipos importantes de antenas son los siguientes:

Antena isotrópica - Esta es una antena hipotética que emite o recibe energía en forma igual en todas direcciones y no existen físicamente, pero representan a antenas de referencia convenientes para expresar propiedades direccionales de las antenas físicas.

Antena bipolar - Esta es normalmente una antena recta, de pie central y longitud de onda media.

Sistema de antenas - Este es un montaje de elementos de antena con dimensiones, espaciado y secuencia de iluminación dispuestos de tal forma que los campos de los elementos individuales se combinan. Esta combinación produce una intensidad máxima en una dirección en particular e intensidades de campo mínimas en otras direcciones.

DIVERSIDAD

La diversidad es la operación simultánea de dos o más sistemas o partes de un sistema. También se utiliza para mejorar la confiabilidad del sistema.

La desaparición de la multiruta puede causar fallas temporales en incluso las rutas mejor diseñadas. La diversidad es una solución posible para este problema.

Existen dos tipos de diversidad como sigue:

I. Diversidad espacial.

II. Diversidad de frecuencia.

DIVERSIDAD

I. Diversidad espacial - El receptor de una radio de microonda acepta señales desde dos o más antenas que están separadas por muchas longitudes de onda.

La señal de cada antena es recibida y luego conectada en forma simultánea con las demás a un combinador de diversidad. Dependiendo del diseño, la función del combinador es seleccionar la mejor señal de sus entradas o sumar las señales entre ellas.

DIVERSIDAD

II. Diversidad de frecuencia - Con la diversidad espacial, el receptor de una radio de microonda acepta señales desde dos o más antenas que están separadas por muchas longitudes de onda. 

Si la separación en frecuencias de los dos transmisores es grande, el desvanecimiento selectivo de frecuencias tendrá pocas probabilidades de afectar ambas rutas de la misma forma. Esto mejorará el rendimiento del sistema.

SELECCIÓN DE CABLES

Es importante mantener el cable de la antena corto para maximizar el alcance. Esto es cierto, sea que se instale un access point interior o sea que se instalen bridges para comunicarse sobre una gran distancia. Esto es así porque un cable largo atenuará la señal y reducirá el alcance confiable del equipo. La distancia máxima sobre la que dos bridges pueden comunicarse depende de las combinaciones de antena y cable que se utilicen. 

Puede ser posible utilizar el cable coaxial existente. Esta determinación dependerá de La calidad del cable y si cumple con las tres especificaciones siguientes:

La impedancia debe ser de 50 ohms.

La pérdida total a 400 MHz, para la longitud total del cable, debe ser de 12 dB o menos.

El tamaño del conductor central del cable debe ser #14 AWG, o mayor.

PERDIDA DEL CABLES

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:

Longitud: Los cables largos pierden más potencia que los cables cortos.

Grosor: Los cables delgados pierden más potencia que los cables gruesos.

Frecuencia: Las frecuencias más bajas de 2.4 GHz pierde menos potencia que las frecuencias superiores a 5 GHz, como se muestra en la Figura .

Materiales del cable: Los cables flexibles pierden más potencia que los cables rígidos.

DESCRIPCIÓN GENERAL

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.

Mantenga a la antena lejos de las obstrucciones de metal, como conductos de calefacción y de aire acondicionado, grandes armazones de cielo raso, superestructuras de edificios y cableados de energía importantes. Si es necesario, utilice un conducto rígido para alejar a la antena de estas obstrucciones.

Todos los APs tienen una antena conectada a ellos. La mayoría de las antenas son vendidas con un soporte para montarla, o éste está disponible como una opción. El desafío es que la mayoría de las antenas están diseñadas para ser montadas en una cierta forma.

Una Antena Montada en Mástil de 5.2 dBi está diseñada para ser montada sobre un mástil y se vende con el hardware necesario para montarla. Para montar la antena en una viga doble T se necesita creatividad. Hay disponibles abrazaderas separadoras, pero no están diseñadas para montarlas en vigas doble T. Algunos instaladores usan abrazaderas plásticas, abrazaderas de viga o tornillos para ajustar los soportes separadores a las vigas doble T. La antena es luego montada al soporte. Cuando se utiliza una antena montada en un mástil en interiores. La antena que es para usar en exteriores está diseñada para ser montada con la funda de metal en la parte inferior. Para usarla en interiores, invierta la antena. Sea creativo. Los soportes modificados pueden ser usados para una variedad de antenas.

RESTRICCIONES

Cuando se trabaja con estructuras altas e instalaciones de torres, los códigos y las leyes de cada ciudad o municipio pueden variar. Se puede necesitar un permiso de construcción para instalar torres o mástiles, dependiendo de la altura. Los mejores planes pueden derrumbarse si no se consiguen los permisos del construcción.

SEGURIDAD DE LAS ESCALERAS

Las escaleras vienen en muchos tamaños y formas para muchos propósitos específicos. Pueden estar hechas de madera, aluminio o fibra de vidrio y están diseñadas para uso ligero o industrial. Los dos tipos más comunes son escaleras rectas y de tijera. Sin importar el tipo o construcción, asegúrese de que la escalera tenga una etiqueta que certifique que cumpla con las especificaciones del Instituto de Estándares Nacional Norteamericano [American National Standards Institute (ANSI)] y de los Laboratorios de Seguros [Underwriters Laboratories (UL)].

Más de 30.000 personas en los Estados Unidos resultan heridas cada año por caídas de escaleras. La mayoría de estos accidentes ocurren porque la gente no sigue las reglas básicas de seguridad de las escaleras:

•Seleccione la escalera correcta para el trabajo.

•Inspeccione la escalera.

•Fije la escalera en forma correcta y segura.

•Suba y baje en forma segura. El subir demasiado alto también puede llevar a tener accidentes.

•Trabaje sobre la escalera en forma segura.

•Asegure el área alrededor de la escalera. Acordone el área de trabajo con indicadores apropiados como los conos de tráfico o cinta de precaución, Cierre o bloquee cualquier puerta cercana que se abra hacia adentro.

SEGURIDAD EN LA INSTALACIÓNSiga estas instrucciones de seguridad cuando instale una antena: Planifique el procedimiento de la instalación con cuidado y por completo antes de comenzar.

Busque ayuda profesional si no está familiarizado con la instalación de antenas. Consulte a un vendedor que pueda explicarle el método de montura a usar en la ubicación donde la antena va a ser instalada.

Seleccione el sitio de la instalación. Además considere la seguridad y el rendimiento. Como los cables de energía eléctrica y las líneas telefónicas son parecidos, suponga que cualquier línea es de energía eléctrica hasta que se determine lo contrario.

Llame a la compañía de servicio público o a la organización de mantenimiento del edificio si los cables están cerca del sitio del montaje.

Cuando instale la antena, no utilice una escalera de metal.

Vístase en forma apropiada. Esto incluye usar zapatos con suela de goma y tacones, guantes de goma y una camisa o chaqueta de mangas largas.

Si ocurre un accidente o una emergencia con las líneas de energía, llame a una ayuda de emergencia calificada inmediatamente.

Siempre suponga que alguna antena está transmitiendo energía RF. Sea particularmente cuidadoso con los platos pequeños, que tienen 30,48 cm (1 pie) o menos. Ellos a menudo emiten energía RF en el rango de frecuencias de gigahertz. Como una regla general, cuanto más alta es la frecuencia, más potencialmente peligrosa podría ser la radiación. Esto es así incluso si la exposición dura sólo décimas de segundo y el nivel de la potencia de transmisión es de sólo unos pocos watts. No hay un peligro conocido asociado con mirar el extremo sin terminador de los cables coaxiales que transportan tal energía. Asegúrese de que el transmisor no esté funcionando antes de quitar o reemplazar cualquier conexión de antena.

Cuando esté subido a un techo durante la instalación de antenas de microondas, evite caminar, y en especial no se quede parado en frente de ellas. Si es necesario caminar frente a alguna, normalmente no hay un mayor peligro si se mueve con rapidez a través del eje de la ruta de la antena.

PROBLEMAS LEGALES

Las reglas de las frecuencias de radio varían en todo el mundo. Es importante cumplir con todas las leyes locales, regionales y nacionales que se aplican a la instalación. En los Estados Unidos tiene jurisdicción la FCC. En la mayor parte de Europa, el ETSI fija las leyes que afectan a los equipos inalámbricos.

Como un ejemplo de cómo las reglas afectan a la configuración de las antenas, las reglas de la FCC de EE.UU. indican que cualquier dispositivo que soporte de uno a cuatro canales UNII-1 está limitado a una antena fija. Por lo tanto, el access point Cisco Aironet 1200 802.11a, tiene una antena plegable. Incluso aunque no es legal reemplazar la antena, puede servir a una variedad de aplicaciones.

ANÁLISIS DEL MEDIO PARA UNA INSTALACIÓN ADECUADA

Una vez que el estudio del sitio de la antena está hecho y la ruta propuesta tiene una adecuada línea de visión, el paso siguiente es el perfil de la ruta.

Una vez que el estudio del sitio de la antena está hecho y la ruta propuesta tiene una adecuada línea de visión, el paso siguiente es el perfil de la ruta.

Después de que el perfil de la ruta está hecho, se debería hacer un análisis de la ruta. Un análisis de la ruta prevé las peores obstrucciones potenciales para hacer una instalación confiable.

El uso de una antena de más alta ganancia y un cable de menor pérdida puede aumentar el nivel de la señal y mejorar el rendimiento general del sistema.

ALINEACIÓN DE INTERFERENCIA

Cuando alinee las antenas, asegúrese de que las dos antenas del enlace no tengan polaridad cruzada. Luego, asegúrese de que cada antena esté alineada para maximizar el nivel de la señal recibida.

En un extremo del enlace por vez, la dirección donde apunta la antena es cuidadosamente ajustada para maximizar o hacer que llegue a su punto más alto la lectura en la herramienta indicadora de señal.

Después de que esto esté hecho en ambos extremos, es muy importante obtener el nivel de la señal real recibida, en dBm. Esto es para verificar que esté entre 0 y 4 dB del valor obtenido en el cálculo del presupuesto del enlace. Si los valores medidos y calculados difieren en más de 8 dB, controle la alineación de la antena, y luego busque un defecto en el sistema de la línea de transmisión de la antena. 

En un extremo del enlace por vez, la dirección donde apunta la antena es cuidadosamente ajustada para maximizar o hacer que llegue a su punto más alto la lectura en la herramienta indicadora de señal.