Antena Doble Bi-quad

Publicado por Anónimo   domingo, 28 de abril de 2013 en 0:02   0 comentarios




Parámetros:

Lambda λ, Logitud de Onda expresada en Metros.

La propagación del campo electromagnético esta usualmente considerado en espacio libre, donde viaja a la velocidad de la luz ( C = 3x108 m/s ).

λ (m) = C / f(Hz)

Por tanto, para una frecuencia central para el canal 6, la frecuencia sería 2.437 GHz, y la longitud de onda:
λ (m) = 300 / 2437 = 0.1231 m

Por consiguiente los valores de λ/4 y λ/8 serán 30.05mm y 15mm respectivamente.

Las construcciones en WIFI, además se realizan con impedancia de 50 Ohms, por lo tanto los cables además de ser de baja perdida, deben cumplir esta característica. En este caso se ha optado por cable coaxial RG213, con perdida nominal de 0.6 dB por metro.
  • dBi, Valor de ganancia relativa a una antena Isotropita Teórica.
  • dBm, Valor de potencia, relacionada con 1mW.

La Bi-Quad

La antena Bi-Quad, pertenece al grupo de las antenas sectoriales, es decir, concentra su efectividad en un sentido y dirección principalmente, el lóbulo principal o delantero.

Esta antena es muy popular debido a su fácil construcción y a que entrega ganancias por sobre los 10dBi. Además, existe en Internet abundantes ejemplos constructivos de esta antena con distintas variaciones.

Esta antena esta conformada por un arreglo de 2 cuadros de algún medio conductor de lado λ/4, o sea, aproximadamente 30.5 mm, que en sus intersecciones conectan a la línea transmisora, generalmente a través de un conector N.







Como es posible apreciar en la grafica, la polaridad de esta antena esta dada por su geometría, siendo esta opuesta a su posición aparente, al estar la antena físicamente horizontal, su polaridad será vertical y viceversa.
 

Variantes del Biquad

El modelo más común de antena BiQuad es el construido en base a un alambre de cobre doblado en las dimensiones antes mencionadas, conectado directamente al cable conductor, y que posee además un reflector también de cobre. Esta antena logra ganancias del orden de los 11 o 12 dBi.

Otra variación a esta misma antena es la doble BiQuad, que posee la misma construcción, pero le son adicionados dos cuadros más de cobre de igual medida. El resultado de esta modificación es un aumento en la ganancia de la antena del orden de 2 dB.


Una tercera variación de esta antena, esta dado por la confección del cuadro de cobre directamente sobre un conector N, esto simplifica la construcción y al eliminar interconexiones y cable, podría reducir perdidas.

Mediciones Teóricas



A través de software de simulación es posible generar representaciones de los patrones teóricos que lograran las antenas, muestra de ello es el presente patrón que indica la ganancia estimada para una antena BiQuad como la mostrada anteriormente, esta sería del orden de los 11.36 dB. A la vez, es posible apreciar la direccionalidad de la antena y el desarrollo del volumen del lóbulo principal.

 Ventajas
·         Es direccional, el foco de recepción se hace pequeño, unos 45 grados, pero si encontramos de donde viene la señal podemos aumentar considerablemente la señal recibida.
·         Es muy fácil de hacer y muy económica.
Desventaja
·         Cada AP tiene una dirección, por lo que acabaremos moviéndola mucho.

Diferentes Tipos de Biquad, Doble Biquad, Y  Doble Biquad Duo.







¿Que son las antenas?

Publicado por Anónimo   sábado, 27 de abril de 2013 en 23:56   0 comentarios


        Las antenas son un componente muy importante en una comunicación inalámbrica. La antena es un dispositivo que emite y recepciona una señal de RF (Radio frecuencia) que viaja por un conductor y lo transforma en una onda electromagnética en el espacio abierto. Las antenas no generan potencia, solo pueden direccionarla. La unidad en que se expresa la ganancia es en dBi. Las antenas deben cumplir con la propiedad de reciprocidad. La misma antena debe tener la propiedad de transmitir como de recibir. Son elementos pasivos a diferencia de los equipos que producen una potencia y se denominan elementos activos.
La forma de graficar la distribución de la onda en el espacio es a través del diagrama de radiación. El diagrama mas representativo y fácil de ver la representación de la onda es el
Diagrama Polar.
Una onda de radio es una oscilación que se propaga en el espacio.



¿Que es el dbi Decibel isotropito?
La ganancia de una antena no es una unidad de medida fija, es una relación con un modelo ideal contra el real. Las dos referencias más comunes son la antena Isotropita y la antena dipolo resonante de media longitud de onda.
La antena isotropita irradia en todas direcciones con la misma intensidad.
La unidad de medida es el dBi.
Decibelio es la unidad relativa empleada para expresar la relación entre dos magnitudes, acústicas o eléctricas, o entre la magnitud que se estudia y una magnitud de referencia.
dB= 10 LOG (Ps/Pe)
  •   Ps potencia de salida del dispositivo
  •   Pe potencia de entrada en el dispositivo


¿Qué es un presupuesto de enlace?

·         Es el cálculo de todas las ganancias y pérdidas desde el transmisor hasta el receptor, además es un buen presupuesto de enlace es esencial para el funcionamiento del mismo.
·         Estimación de pérdidas/ganancias en un radioenlace:
  • Diseño adecuado
  • Correcta elección de los equipos

·        ¿Como se calcula el alcance en una conexión wireless?
 Digamos que el alcance es la distancia física y lineal entre dos puntos que permiten una conexión inalámbrica posible. Pero también sabemos que la forma de la onda del espectro radioeléctrico de las señales wireless no son lineales sino que presentan diferentes tipos en función de las antenas usadas.
          
     Por lo tanto aunque el alcance de una antena depende también de factores como los obstáculos o las interferencias, lo que se suele hacer es realizar el cálculo suponiendo unas condiciones ideales  y, posteriormente, estimar unas pérdidas adicionales por falta de condiciones ideales.
               
·        Perdida de propagación
 La perdida de propagación es la cantidad de señal necesaria para llegar de un extremo de la conexión wireless al otro. Es decir la cantidad de señal que se pierde al atravesar un espacio.
 Las señales electromagnéticas se propagan por el medio a la velocidad de la luz. Incluso tienen la capacidad y habilidad de poder traspasar paredes, techos puerta o cualquier obstáculo (teóricamente claro). Además gracias al fenómeno conocido como difracción pueden colarse por los pequeños agujeros gracias a un fenómeno conocido como difracción. En cualquier caso, unos obstáculos los pasa más fácilmente que otros.
 El hacer un cálculo teórico del alcance de una señal, considerando todos los posibles obstáculos, resulta algo complicado teniendo en cuenta la finalidad a la que se dedican estos cálculos, que es para nosotros mismos. 
 En un espacio sin obstáculos, la pérdida de propagación, se puede calcular con la siguiente formula:
Pp = 20log10(d/1000) + 20log10(f*1000) + 32,4

Donde:
  • Pp indica la perdida de propagación en decibelios (dB)
  • d es la distancia en metros
  •  f es la frecuencia en GHz.

EL valor de la frecuencia depende del canal en el que se tenga configurado el equipo.
La constante 32,4 suele venir erróneamente en muchas páginas de Internet, que han confundido el valor de 32 por 94, sin embargo hay sitios que si la ponen bien. Y en otros la definen como 32,45 que quizás si sea más correcto.

También podemos resumirla como:
Pp = 20log10(d) + 20log10(f) + 32,4

Pero en este caso:
·         Pp indica la perdida de propagación en decibelios (dB)
·         d es la distancia en kilómetros
·          f es la frecuencia en MHz.

Para hacer cálculos aproximados para nuestras instalaciones podemos considerar la frecuencia de 2,4GHz (2400MHz). En este caso la formula quedaría resumida en la siguiente:

Pp = 20log10(d/1000) +100
Donde:
·         Pp indica la perdida de propagación en decibelios (dB)
·         d es la distancia en metros.

O también:

Pp = 20log10(d) +100

Donde:
·         Pp indica la perdida de propagación en decibelios (dB)
·          d es la distancia en kilómetros.

Por lo tanto observar que la perdida de propagación esta relacionada con el canal elegido. Es decir el canal 1 tiene una menor perdida de propagación que el canal 11. Solo debemos ver que la frecuencia para cada canal es diferente:

Relación de frecuencias y canales
Canal
Frecuencia (GHz)
1
2,412
2
2,417
3
2,422
4
2,427
5
2,432
6
2,437
7
2,442
8
2,447
9
2,452
10
2,457
11
2,462
12
2,467
13
2,472
14
2,484


 Factores que afectan la propagación 

Absorción: Este fenómeno surge cuando una onda atraviesa un material el cual absorbe y hace disminuir la señal. Los dos materiales que más afectan a las comunicaciones inalámbricas son el Metal y el Agua

 Reflexión: Las ondas al igual que la luz son reflejadas. Los dos materiales que más afectan a las ondas son el metal y los espejos de agua. El Angulo de entrada y el ángulo de salida de una onda reflejada es el mismo. Para la frecuencia de 2.4Ghz una reja de metal con una separación de 1cm es igual que una chapa de metal. En una oficina nos encontramos con el fenómeno llamado efecto multitrayectoria (multipath). 

Difracción: Es el comportamiento de las ondas cuando inciden en un objeto y dan la impresión de doblarse. Principio de Huygens y usado por Fresnel. Esto se hace mas evidente cunado vemos las ondas que produce una piedra en el agua. La onda se va desplazando por el agua hasta encontrar un obstáculo, veremos que de inmediato desde ese obstáculo sale una nueva onda

Interferencia: Existen 2 clases de interferencia la constructiva que “amplifica o suma” y la destructiva que “disminuye o anula” Si tenemos dos señales sinusoidales y estas coinciden sus picos estas se suman pero si un pico coincide con un valle estas se anulan.