Gráfica de Azimut (plano horizontal) y elevación (Vertical)
Estas graficas se utilizan para tener una idea del patrón de radiación de las antenas. El plano horizontal muestra el patrón de radiación como si estuviéramos viendo la antenas desde arriba. También se los denomina Plano H. En el caso de una antena omnidireccional mostraría la forma de una circunferencia.
El plano vertical o Plano E (Elevation) muestra el patrón de radiación como si estuviéramos viendo la antena desde una perspectiva lateral.
Estas gráficas no representan las distancia a la que señal llega pero si pueden mostrar en que zonas tienen mas alcance o menos :
Hay una regla que debemos recordar siempre, cada vez que la potencia disminuye en 6 dB la distancia efectiva se reduce también a la mitad. Si disminuye en 10 dB se reduce casi un 70%
Cada uno de los círculos concéntricos que aparecen en la grafica, representan una disminución de 5 dB.
Beamwidth: hace referencia a cuanto de amplio o estrecho es el haz de la antena. Se mide tanto a nivel horizontal como vertical. Se mide en el punto central o el punto mas fuerte hasta el eje horizontal y vertical en el punto donde la señal se reduce a la mitad (-3dB) el ángulo resultante entre los dos punto es lo que daría los gado de apertura de la onda.
Como se puede ver en la foto anterior, la concentración principal de la señal se sitúa en el lobulolo principal pero hay otra parte de la señal que se propaga por lóbulos laterales más pequeños e incluso por la parte posterior de la antena.
Cuando se hacen enlaces punto a punto es necesario tenerlo en cuanta de forma que estemos seguro que al encarar dos antenas las estemos encarado a los lóbulos principales de cada una y no hacia algún lóbulo secundario. Esto provocaría una degradación en el enlace.
Tipos de Antenas:
Omnidireccionales: diseñadas para dar una cobertura similar en todas las direcciones
Semidireccionales: la señal se dirige hacia un área determina y abarca una distancias relativamente larga
Altamente direccionales: el punto de enfoque es bastante más pequeño que el anterior, pero la propagación es mucho mayor.
Un punto que hay que destacar es que antenas al mismo tiempo que trasmiten la señal también la reciben. Así mismo cuando trasmiten actúan como amplificadores aumentando la señal pero también actúan como amplificadores cuando la recibe. El mismo fenómeno se aplica al foco de emisión, un antena con un haz estrecho para transmitir, tendrá un haz estrecho para recibir.
Antenas Omnidireccionales:
Como se comentaba anteriormente emiten en todas direcciones. Ejemplo los dipolo . Cuando mayor es la ganancia en dBi o dBd mayor es el enfoque de la antena (disminuyendo normalmente la cobertura en el eje vertical). El foco suele ser unos 360º en el plano horizontal y 7-80º en el eje vertical.
A medida que se aumenta los dBi mayor es el alcance que la señal se propaga en la planta donde esta instalada la antena pero menor es la propagación por las plantas superiores e inferiores.
Se utilizan en escenarios punto-multipunto, donde la antena se ubica en un punto central y da cobertura a la zona que le rodea,
Antenas semi direccionales:
Se utilizan para cubrir distancias cortas o medias. Se usan por ejemplo para la unión de edificios enfrentados con enlaces punto a punto.
Las categorías pueden ser la siguientes:
Las antenas patch o plannar, son útiles en warehouse, librerías, .. donde puede haber pasillos largos en medio de estanterías. Se suelen intercalar alternado la posición de estos entre los pasillos ubicándolos de forma opuesta. Suelen tener una apertura de 180º grados o menos.
Antes de que apareciese MIMO eran usadas para disminuir el efecto de las reflexiones ahora ya no tiene sentido. Además son útiles en entorno de alta densidad de antenas con concentras la señal en zonas delimitadas y evitar el solapamiento de canales.
Antena Altamente Direccional
Existen dos tipos, parabólicas y de rejilla. Las separación de las rejillas en el segundo tipo de antena viene condicionada por la longitud de onda para la que está diseñada.
Al tener un haz muy estrecho se ha de vigilar en la instalación ya que son muy sensible al movimiento como el ocasionado por el viento.
Antenas Sectoriales.
Se suelen en el centro de la zona a cubrir y se colocan de dos en dos en posición opuesta de forma que una cubre la zona a la que apunta y la otra la zona opuesta. Si se combina con más antenas se puede llegar a un radio de cobertura de 360º (sector array). El haz de radiación según el plano horizontal de este tipo de antena se sitúa entre 60 y 180 grados.
Las ventajas sobre las omnidireccionales serían:
- Se pueden montar a mayor altura e inclinarlas para dar cobertura a la zona deseada
- Dado que cada antena cubre una zona distinta se las antenas se pueden conectar un transceiver separado que que recibe y transmite de forma independiente de las otras antenas. Lo que permite a todas las antenas transmitir y recibir de forma simultánea.
- La ganancia de éstas antenas es mayor que la de las omnis y cubren mayor área.
Array de antenas:
Consiste en en la utilización de 2 o mas antenas para dar cobertura a una zona:
La forma de la onda puede ser de tres tipos:
Estático: Un patrón de radiación fijo para todas las antenas direccionales.
Dinámico: la forma de la onda puede variar y prolongarse hacia donde la antena ha detectado la posición del cliente. Solo esta disponible en el lado de la antena.
Transmit Beamforming TxBF: consiste en que a la hora de hacer la trasmisión, se cambian múltiples veces la fase para que llegue de modo corrector donde el receptor está ubicado. Se produce por procesamiento digital en el lado del trasmisor. Existen dos tipos:
- Implicito TxBF: hace un sondeo del canal para determinar los cambios de fase
- Explicito: requiere respuesta desde el receptor para determinar el número de cambios de fase que son necesarios por cada señal
Línea de vista (LOS): cuando entre dos puntos determinados no aparece ningún obstáculo que bloquee la visualización entre ellos
RF Line of Sight: en el mundo además de necesitar LOS entre trasmisor y receptor se necesita tener libre otras zonas por la parte superior y la parte inferior denominada Zona Fresnel. Importante a tener en cuenta sobretodo en enlaces punto a punto de larga distancia.
Polarización: cuando una onda es emitida desde una antena, la amplitud puede oscilar de forma horizontal o de forma vertical. En despliegues de interior no es importante este fenómeno ya que con las reflexiones que se producen a chocar con los objetos la polarización puede ir cambiando a medida que viaja la onda. En cambio en enlaces punto a punto de exterior es muy importante orientar las antenas con al correcta polarización. Si la mejor señal recibida (RSL) al alinear las antenas es 15- 20sB menos que la estimada hay una gran probabilidad que sea debido a una mala polarización.
Antenna Diversity: consiste en el uso de múltiples antenas conectadas a un único receptor para minimizar los efectos negativos del multipath. De esta manera compara la trama recibida por cada antena y se queda con la que se ha recibido con la señal más fuerte. Este proceso se realiza por cada trama. Previa a la aparición de 802.11 a este proceso se le denominaba switch-diversity.
A la hora de trasmitir, el transmisor lo realizara por aquella antena por la que la ultima trama se escucho mejor.
MIMO: se aprovecha del multipath para recibir y transmitir simultáneamente por diferentes antenas. Con esto se mejora la fiabilidad, el rango de alcance y el ancho de banda. Se incorpora en 802.11n y 802.11ac
Instalación y conexión de la antena:
Votage Standing Wave Ratio (VSWR): mide la diferencia de impedancias en una señal AC. Cuando una señal de AC viaja por un cable y se encuentra con un punto donde cambia la impedancia parte de esta energía es reflectada hacia atrás debido a este desfase. La cantidad de energía que retorna depende de la diferencia existente entren el trasmisor, el cable y la antena. Cuanto mas alto es el valor del VSWR menor es la potencia que se le entrega a la antena. Esta perdida de amplitud es conocida como return loss y se mide en dB.
Ingress Protection Rating: se mide con un código del tipo IPXY. El digito que ocupa X hace referencia a la resistencia elementos solidos e Y hace referencia a resistencia a elementos líquidos.
NEMA Enclosure Rating: es similar al código IP pero hace referencia a elemento como la corrosión, envejecimiento de junta y medidas para la fabricación.
