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ANTENAS Y LINEAS DE
TRANSMISION
BS consultores 2005

INTRODUCCION
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La antena es el elemento más importante de
toda estación de transmisión y recepción.
Todo lo que hacen los equipos de una
estación es amplificar y transformar energía
de corriente alterna. Sin embargo, para que
una estación pueda comunicarse con otra
sin recurrir a cables de interconexión, se
necesita transformar la energía de corriente
alterna en un campo electromagnético o
viceversa. Cuanto más eficaz sea esa
transformación mayor alcance tendra la
estación, independientemente del equipo
que se posea.

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La antena por sí sola constituye más del 50 % de la
calidad de una estación, por tanto, sólo existen dos
posibilidades: la antena es buena, o es mejor.
Como se verá a lo largo de esta presentación,
algunos tipos de antenas, son sencillas y fáciles de
instalar. El hecho de que una antena sea sencilla
no quiere decir que no tenga un rendimiento
óptimo. Cualquier antena, por sencilla que sea, si
consigue realizar óptimamente, o sea, sin pérdidas,
la transformación de energía de corriente alterna
en energía de campo electromagnético (o al revés),
será una buena antena.

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Otra cosa es que se quiera concentrar el
campo electromagnético en una dirección
determinada, o en todas las direcciones, o lo
que es lo mismo, la energía total del campo
electromagnético será la misma, sólo que en
un caso se difunde en t-odas direcciones,
mientras que en otros va en una sola
dirección.

ANTENAS
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Sin revisar definiciones físicas, si una corriente circula
por un conductor, creará un campo eléctrico y
magnético en sus alrededores. Luego nuestra corriente
creará un campo eléctrico y magnético, pero como
supondremos que la distancia entre los dos
conductores que forman nuestra línea es pequeña, no
se creará una onda que se propaga, puesto que la
contribución que presenta el conductor superior se
anulará con la que presenta el conductor inferior.
Pero si separamos en un punto los dos conductores,
los campos que crean las corrientes ya no se anularán
entre sí, si no que se creará un campo eléctrico y
magnético que formará una onda que se podrá
propagar por el espacio.

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Según esto, dependiendo del punto desde el que
separemos el conductor, tendremos una longitud en
los elementos radiantes variable. Al variar esta
longitud, la distribución de corriente variará, y
lógicamente la onda que se creará y se propagará.
Hay que seguir observando que en los extremos
seguimos teniendo un mínimo de corriente y que
continúa repitiéndose cada media longitud de onda.
Luego ahora podemos ver de forma gráfica, que si
suponemos que nuestra antena son solo los
elementos radiantes y que el punto en el que los
hemos separado es el punto de alimentación de la
antena, el módulo de la intensidad en el punto de
alimentación varía y lógicamente, también varía la

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impedancia que presenta la antena.
Como podemos ver, no por tener una antena más
larga logramos radiar mejor, lo único que
conseguimos es variar el diagrama de radiación y la
impedancia que presenta.

Términos y definiciones
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Una antena va a formar parte de un sistema, por lo
que tenemos que definir parámetros que la
describan y nos permita evaluar el efecto que va a
producir sobre nuestro sistema
Una antena se tendrá que conectar a un transmisor y
deberá radiar el máximo de potencia posible con un
mínimo de perdidas. Se deberá adaptar la antena al
transmisor para una máxima transferencia de
potencia, que se suele hacer a través de una línea de
transmisión. Esta línea también influirá en la
adaptación, debiéndose.
Impedancia

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considerar su impedancia característica, atenuación
y longitud.
Como el transmisor producirá corrientes y campos,
a la entrada de la antena se puede definir la
impedancia de entrada mediante la relación tensión-
corriente en ese punto. Esta impedancia poseerá
una parte real Re(w) y una parte imaginaria Ri(w),
dependientes de la frecuencia.
Si a una frecuencia una antena no presenta parte
imaginaria en su impedancia Ri(w)=0, entonces
diremos que esa antena está resonando a esa
frecuencia.

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Normalmente usaremos una antena a su frecuencia
de resonancia, que es cuando mejor se comporta,
luego a partir de ahora no hablaremos de la parte
imaginaria de la impedancia de la antena, si no que
hablaremos de la resistencia de entrada a la antena
Re. Lógicamente esta resistencia también
dependerá de la frecuencia.
Como nos interesa que una antena esté resonando
para que la parte imaginaria de la antena sea cero.
Esto es necesario para evitar tener que aplicar
corrientes excesivas, que lo único que hacen es
producir grandes pérdidas.

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Es un diagrama polar que representa las
intensidades de los campos o las densidades de
potencia en varias posiciones angulares en relación
con una antena. Si el patrón de radiación se traza
en términos de la intensidad del campo eléctrico (E)
o de la densidad de potencia (P), se llama patrón de
radiación absoluto. Si se traza la intensidad del
campo o la densidad de potencia en relación al valor
en un punto de referencia, se llama patrón de
radiación relativa. El patrón se traza sobre papel con
coordenadas polares con la línea gruesa sólida
representando los puntos de igual densidad de
potencia (10 mW/m2).
Patrón de radiación

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Los gradientes circulares indican la distancia en
pasos de dos kilómetros. Puede verse que la
radiación máxima está en una dirección de 90° de la
referencia. La densidad de potencia a diez
kilómetros de la antena en una dirección de 90° es
10 mW/m2. En una dirección de 45°, el punto de
igual densidad de potencia es cinco kilómetros de la
antena; a 180°, está solamente a cuatro kilómetros;
y en una dirección de -90°, en esencia no hay
radiación.

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En una dirección de 45°, el punto de igual densidad de
potencia es cinco kilómetros de la antena; a 180°, está
solamente a cuatro kilómetros; y en una dirección de -90°,
en esencia no hay radiación.

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Campos cercanos y lejanos
El campo de radiación que se encuentra cerca de una antena
no es igual que el campo de radiación que se encuentra a gran
distancia. El término campo cercano se refiere al patrón de
campo que está cerca de la antena, y el término campo lejano
se refiere al patrón de campo que está a gran distancia.
Durante la mitad del ciclo, la potencia se irradia desde una
antena, en donde parte de la potencia se guarda
temporalmente en el campo cercano. Durante la segunda
mitad del ciclo, la potencia que está en el campo cercano
regresa a la antena. Esta acción es similar a la forma en que
un inductor guarda y suelta energía. Por tanto, el campo
cercano se llama a veces campo de inducción. La potencia que
alcanza el campo lejano continúa irradiando lejos y nunca
regresa a la antena. Por tanto, el campo lejano se llama
campo de radiación.

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La potencia de radiación, por lo general, es la más importante
de las dos; por consiguiente, los patrones de radiación de la
antena, por lo regular se dan para el campo lejano. El campo
cercano se define como el área dentro de una distancia D2/l
de la antena, en donde l es la longitud de onda y D el
diámetro de la antena en las mismas unidades.

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Resistencia de radiación y eficiencia de antena
No toda la potencia suministrada a la antena se
irradia. Parte de ella se convierte en calor y se disipa.
La resistencia de radiación es un poco "irreal", en
cuanto a que no puede ser medida directamente. La
resistencia de radiación es una resistencia de la
antena en ca y es igual a la relación de la potencia
radiada por la antena al cuadrado de la corriente en
su punto de alimentación. Matemáticamente, la
resistencia de radiación es :

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La resistencia de radiación es la resistencia que, si
reemplazara la antena, disiparía exactamente la
misma cantidad de potencia de la que irradia la
antena.
La eficiencia de antena es la relación de la potencia
radiada por una antena a la suma de la potencia
radiada y la potencia disipada o la relación de la
potencia radiada y la potencia disipada o la relación
de la potencia radiada por la antena con la potencia
total de entrada.

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Ganancia directiva y ganancia de potencia
Los términos ganancia directiva y ganancia de potencia con
frecuencia no se comprenden y, por tanto, se utilizan
incorrectamente. La ganancia directiva es la relación de la
densidad de potencia radiada en una dirección en particular
con la densidad de potencia radiada al mismo punto por una
antena de referencia, suponiendo que ambas antenas irradian
la misma cantidad de potencia. El patrón de radiación para la
densidad de potencia relativa de una antena es realmente un
patrón de ganancia directiva si la referencia de la densidad de
potencia se toma de una antena de referencia estándar, que
por lo general es una antena isotrópica. La máxima ganancia
directiva se llama directividad.
La ganancia de potencia es igual a la ganancia directiva
excepto que se utiliza el total de potencia que alimenta a la
antena (o sea, que se toma en cuenta la eficiencia de la
antena).

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Se supone que la antena indicada y la antena de referencia
tienen la misma potencia de entrada y que la antena de
referencia no tiene pérdidas.
Polarización de la antena
La polarización de una antena se refiere sólo a la orientación
del campo eléctrico radiado desde ésta. Una antena puede
polarizarse en forma lineal (por lo regular, polarizada
horizontalmente o verticalmente, suponiendo que los elementos
de la antena se encuentran dentro de un plano horizontal o
vertical), en forma elíptica, o circular. Si una antena irradia una
onda electromagnética polarizada verticalmente, la antena se
define como polarizada verticalmente; si la antena irradia una
onda electromagnética polarizada horizontalmente, se dice que
la antena está polarizada horizontalmente; si el campo eléctrico
gira en un patrón elíptico, está polarizada elípticamente; y si el
campo eléctrico gira en un patrón circular, está polarizada
circularmente.

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Ancho del haz de la antena
Ancho de banda de la antena
El ancho del haz de la antena es solo la separación angular
entre los dos puntos de media potencia (-3 dB) en el lóbulo
principal del patrón de radiación del plano de la antena, por lo
general tomado de uno de los planos "principales".
El ancho de banda de la antena se define como el rango de
frecuencias sobre las cuales la operación de la antena es
"satisfactoria". Esto, por lo general se toma entre los puntos de
media potencia, pero a veces se refiere a las variaciones en la
impedancia de entrada de la antena.

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Redes inalámbricas
En nuestros días las redes de computadoras están
presentes en todas las empresas. Desde las mas
pequeñas, de solo un par de maquinas, hasta las mas
sofisticadas que cubren bastas áreas geográficas. Pero
existen limitaciones cuando se trabaja con redes
extensas, especialmente si se trata de comunicar dos
puntos distantes o en edificios con problemas de
instalación de cableado.
La solución mas común a este inconveniente es la
utilización de líneas telefónicas o de fibra óptica para
lograr la transmisión de datos. Lamentablemente estas
soluciones resultan muy costosas.

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Sin embargo, gracias a los avances tecnológicos en
telecomunicaciones, se ha conseguido transmitir datos
a grandes distancias con velocidades de hasta 11 Mbps
a muy bajo costo, estos son radio módems que
permiten comunicar computadoras punto a punto o
punto a multipunto, además también de la posibilidad
de brindar servicios de telefonía con VoIP (voz sobre
IP).
Otra conveniente prestación de estos dispositivos reside
en el acceso a Internet, ya que es posible proveer
conexión a la red mundial, a través de este sistema
inalámbrico, llegando a lugares ajenos a las ultimas
tecnologías (ADSL, fibra óptica, telefónica, etc.)
Otro punto a favor para la implementación de esta
tecnología es la frecuencia de trabajo que es de 2.4
Ghz, una frecuencia libre (ISM Band)

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y no requiere licencia para la transmisión de datos ante
la CNC (Comisión Nacional de Comunicaciones) lo cual
disminuye notablemente el costo final de su
implementación.

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Dispositivos inalámbricos
Placa de red inalámbrica PCMCIA o PCCard DYWL11
Para uso en Notebook o con adaptador PCMCIA para
PC, de 11 Mbps de ancho de banda, 2.4 Ghz de
frecuencia y de 11 a 14 canales, compatible con
unidades de 2 Mbps. Este dispositivo tiene una antena
interna y jack para conexión de antena exterior via un
cable adaptador Pigtail. Soporta encriptación de 64 bits
y es compatible con el protocolo 802.11b.

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Placa adaptador PCMCIA o PCXPCI
Esta es necesaria para el uso de la placa de red
inalámbrica en las PC's que no traen la posibilidad de
conectar una placa PCMCIA.

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Access Point
Un Access Point (AP) es un concentrador de nodos
inalámbricos. Se lo utiliza para conexiones punto a
multipunto WiFi compatible, trae una placa de red
inalámbrica de 11 Mbps y antena incorporada. Ofrece
servicios de NAT, DHCP, Bridging, autenticación a bajo
nivel (MAC) y encriptación WEP, además también
soporte para crear redes inalámbricas peer to peer e
infrastructure.
Existen también Access Points duales, o sea que tienen
soporte para dos placas de red inalámbricas, este es
utilizado para crear repetidoras de señal.

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Amplificadores
Un amplificador bilineal produce un incremento
significativo en el alcance de las redes inalámbricas, se
utiliza frecuentemente en antenas omnidireccionales y
para repetidoras, consiste en un receptor de bajo ruido
pre-amplificado y un amplificador lineal de salida de RF
(Radio Frecuencia). Es a prueba de agua y tiene
protección contra rayos

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Antenas omnidireccionales
Estas antenas son utilizadas para
conexiones punto a multipunto,
como su mismo nombre lo indica
estas dispersan la señal hacia
todas las direcciones. Tienen el
inconveniente de que al enviar
señal hacia todas las direcciones
pierden mucho alcance en
comparación con las antenas
direccionales, es entonces que
para alcanzar puntos distantes
debemos además colocar un
amplificador.

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Antenas direccionales
Estas antenas se utilizan para
redes punto a punto, punto a
multipunto y para repetidoras.
Deben ser apuntadas con su par
con mayor precisión a mayor
distancia y tienen un Angulo de
dispersión de mas o menos 30.
Los drivers y el client manager
(software) que viene con la placa
de red inalámbrica nos guía para
obtener la mayor potencia y el
menor nivel de ruidos al
momento de apuntar estas
antenas.

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Adaptador pigtail, conectores, cables
Pigtail es un cable adaptador que conecta la placa de
red inalámbrica al conector del cable que sube hasta la
antena. Este es una cable muy delicado y costoso por el
que se debe tratarlo con un cuidado especial.
Los conectores son de tipo N y necesitamos en casi
todos los casos un conector macho para el lado de la
antena y un conector hembra para el cable pigtail.
Los cables son de tipo coaxial de 50 ohm y vienen en
diferentes modelos depende de la extensión que
debamos cortar. Muy resistentes a los mas diversos
climas.
Es muy importante utilizar buenos conectores y cables
para no perder señal.

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Linux Wireless Router
Otra alternativa que xconect.com ofrece es la
configuración de wireless routers con Linux o un
sistema completo preconfigurado que ofrece servicios
de NAT, DHCP, autenticación a bajo nivel (MAC) y
encriptación WEP, autenticación de usuarios, proxys,
administrador de ancho de banda, etc.

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Para una conexión Punto a Punto:
En cada punto:
1 Placa DYWL11 PCCard 11 Mbps 2.4
Ghz
1 PCXPCI placa adaptador
1 Cable adaptador (Pigtail)
1 Antena direccional
Cable coaxial baja perdida
2 x conectores tipo N
Opcionales:
Amplificador
AP o Linux Wireless Router si se desea
conectar redes LAN a traves de la
inalambrica.

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Para una conexión punto a multipunto:
Nodo Central:
1 Access Point o 1 Linux Wireless Router
1 Antena omnidireccional
2 conectores tipo N
Puntos:
1 Placa DYWL11 PCCard 11 Mbps 2.4 Ghz
1 PCXPCI placa adaptador
1 Antena direccional
2 conectores tipo N
Opcionales:
Amplificador

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Estas son las distancias máximas teóricas que se
pueden cubrir sin amplificador, hay que tener en
cuenta que las antenas deben estar muy bien
apuntadas, sin obstáculos, con la zona fresnel
(tamaño que abarca la onda) completa y sin
perdida de señal en los cables y conectores.

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Una antena Omnidireccional de
15 dBi alcanza una distancia
máxima teórica de 6 Km.
aproximadamente.

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Características Principales
•Conexión inalámbrica sin los problemas y costos del cable
•Cumple con la norma IEEE 802.11b
•Hasta 11Mbps de salida, CSMA/CA
•Banda publica de 2.4GHz ISM, Direct Sequence Spread
Spectrum (DSSS) Tecnología robusta, resistente a
interferencias, solución en entornos multiusuario.
•Con antena incorporada soporta hasta 600 pies (en espacios
abiertos) y con antenas externas hasta 40 Km. (con línea de
vista)
•Soporte de conexiones punto-punto / punto-multipunto
•Capacidad de Roaming, provee de acceso a la red a usuarios
móviles que se encuentren dentro del campo de cobertura.
•Integración con dispositivos que cumplan la norma IEEE
802.3 Ethernet LAN y IEEE 802.11b de otros fabricantes.
•Capacidad LAN-to-LAN en modo repeater con soporte de
encriptación WEP-40/128bits.

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