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.
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