construccion de una antena parabolica
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Este documento está basado en las recopilaciones y experiencias propias del autor. El autor declina
cualquier responsabilidad derivada de la aplicación de este tutorial. La distribución total o parcial de
este documento con fines comerciales está expresamente prohibida en cualquier medio o soporte sin la autorización por escrito del autor.
TierraSoft Libertad S/N Actopan, Ver.
Construcción de un nodo P2P con antena parabólica
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INDICE
PREVIA ……………………………………………………………………………………………………………………………..2
MATERIALES NECESARIOS …................................................................................3
MONTAJE DE LA ANTENA OFFSET…………………………………………………………………….……………..4
MANOS A LA OBRA……………………………. …………………………………………………………………………….9
LA CAJA…………………………………………………………………………………………………………….………………12
A PROBAR LA ANTENA…………………………………………………………………………………….……………….26
¿COMO ORIENTAR NUESTRA ANTENA?..................................................................28
EL GUIAONDAS…………………………………………………………………………………………………..……………32
CONCLUSION………………………………………………………………………………………………………….………..37
Construcción de un nodo P2P con antena parabólica
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Previa
Han sido muchos los que se han interesado por saber cuál es la forma óptima de establecer un enlace
punto a punto en la banda de 2,4Ghz para larga distancia. Hay mucha bibliografía sin fundamento (sobre
todo en internet) propiciada por comerciantes sin demasiados escrúpulos que prometen resultados milagrosos y que lo único que pretenden es vender a toda costa sin preocuparse por nada más.
Desde este articulo pretendemos dar un poco de luz sobre el tema y facilitar a las comunidades Wireless la
posibilidad de establecer enlaces mas allá de unos centenares de metros a un mínimo costo y
aprovechando materiales de bajo costo. No es un manual de montaje científico ni pretende serlo, más
bien un manual práctico para comprender el funcionamiento de una antena parabólica, en este caso del
tipo offset y su aplicación al mundo Wireless.
Vistas estas premisas vamos ya a montar nuestra antena para conseguir un enlace estable y eficaz.
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Materiales necesarios
Antes de ponernos manos a la obra vamos a ver qué materiales necesitaremos para llevar a buen fin
nuestro proyecto.
RELACIÓN DE MATERIALES
1.-Antena parabólica offset de 60 cm. (tipo Canal Digital +).
2.-Caja Estanca Legrand (o similar) de 220x170x86.
3.-Bote de conserva o similar de 10/12 cm de diámetro. (*)
4.-Prensaestopas de 25 mm.
5.-Punto de Acceso WRT54G/GS. 6.-Tornilleria de acero inoxidable.
Una vez recopilado todo el material vamos ya a empezar el montaje. Empezaremos con la antena
parabólica.
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Montaje de la antena offset.
Abrimos la caja de cartón y verificamos que tengamos el material para ensamblarla.
RELACIÓN DE MATERIALES
1.-Plato offset de 60 cm. 2.-Brazo en L
3.-Orejas anclaje
4.-Tornilleria varia.
5.-Soporte inclinación. 6.-Abrazadera de mástil.
Una vez verificado que tenemos todos los componentes, procedemos a su ensamblaje.
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Primero montamos las "orejas de anclaje" con los tornillos cortos.
Seguidamente el brazo en L que será el soporte de nuestro "iluminador".
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Ahora montamos el "Soporte de inclinación". No aprietes mucho los tornillos puesto que luego tendremos
que aflojarla para determinar la inclinación de nuestra antena. Nos fijamos que lo montamos justo al
revés de lo que nos dicen las instrucciones incluidas en la propia antena. Después explicaremos el
"porque".
Ahora presentamos la grapa, igual que antes, sin apretar el tornillero.
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Finalmente montamos la parte inferior del soporte del "iluminador". Tampoco lo atornilles demasiado
fuerte porque después habrá que quitarlo ya que solo lo usaremos a modo de orientación para determinar
la zona de "iluminación" de nuestra antena.
Y, finalmente, podemos ya presentar nuestra antena sobre un soporte para, a partir de aquí, empezar a
trabajar. Tenemos, pues, la primera parte de nuestro proyecto realizado. Vamos ya a por la segunda
parte.
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Manos a la obra
Pues ahora que ya tenemos nuestra antena parabólica a punto vamos a establecer cuál es la zona de
iluminación de nuestra antena. Si quisiéramos determinarlo de una forma científica tenemos una utilidad
en nuestras páginas para hacerlo. Pero para efectos prácticos vamos a determinarlo de una forma mucho
más fácil e igualmente valida. Si recuerdas, en el capitulo anterior, hemos montado la parte inferior del
soporte del "iluminador" original para el que están diseñadas las antenas de este tipo. Si desmontáramos
un iluminador original veríamos que la parte delantera se comporta a modo de "guiaondas" y que la
"antena" como tal, esta justo al fondo del "iluminador", y eso es justamente lo que pretendemos hacer
nosotros con la diferencia de que nosotros vamos a adaptar el montaje a la frecuencia de 2'4 GHz
Para determinar la zona iluminada, y que luego nos va a servir para determinar hacia donde enfocar
nuestro "guiaondas", nada más fácil que, a partir del soporte, trazar una línea totalmente paralela al mismo que nos señalara el punto de refracción de las ondas.
Vista lateral
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Vista diagonal
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Vista frontal
Así pues, podemos marcar en la antena la zona de "iluminación" para que nos sea más fácil determinar el punto donde después encararemos nuestro guiaondas particular.
Una vez marcado el punto o zona de iluminación podremos ya desmontar el soporte original del
guiaondas.
Pasamos ya al siguiente capítulo donde procederemos al montaje de nuestro particular iluminador.
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La Caja
Vamos ahora a mecanizar la caja que será la protección del corazón de nuestro Nodo. Presentamos en la
mesa de trabajo el material para hacernos una idea de composición. Previamente habremos
desensamblado nuestro Linksys.
Fijémonos que vamos a utilizar solamente una antena, la de la izquierda, la marcada como "Left" en la
interface WEB del firmware que utilicemos, aunque esto no es siempre cierto ya que en algunas unidades,
por alguna extraña razón, vienen invertidos. La elección de la antena izquierda no es por capricho, sino
que, simplemente evitamos la perdida de algún que otro dB del cable que va entre el circuito impreso y la
antena derecha con lo cual optimizamos "un poco más" nuestra instalación.
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Vamos pues ahora a mecanizar nuestra caja. Para ello lo primero que haremos será taladrar el
prensaestopas correspondiente a nuestra antena. Aquí debes hilar fino, ya que, de lo contrario, puedes
echar a perder la caja.
Fíjense en que la tuerca queda justamente tocando al extremo y a unos 7mm del fondo.
Y aquí la vista por fuera.
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Vamos ahora a taladrar el orificio donde pondremos nuestro segundo prensaestopas. Este no es tan crítico
ya que será simplemente la salida de los cables y podremos ubicarlo mucho más fácilmente.
Aquí tienes ya la caja con los 2 prensaestopas colocados.
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Presentamos ahora nuestro Linksys en el interior de la caja.
Le quitamos a la antena el capuchón inferior puesto que no nos va a hacer falta y nos permitirá mucha
más movilidad a la hora de manipular la antena. Una vez presentado, apretad fuertemente el
prensaestopas. Esto nos servirá para determinar la situación del mismo en la posición "apretado". Una vez
hecho esto observareis que la antena esta inmóvil, cosa que tampoco nos interesa, así que vamos a
marcar en el prensaestopas la zona que nos impide la movilidad de la antena.
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Marcamos la zona que deberemos "cortar”. Lo desenroscamos y procedemos a cortar.
Más o menos seria esto. Vamos ahora a cortar las pestañas internas de la parte interior del
prensaestopas.
De esta forma solo queda la goma, con lo que nos será fácil dar movilidad a la antena y evitar que se nos
cuelen bichos en el interior.
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Efectivamente, ahora ya podremos dar movilidad a nuestra antena.
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Una vez mecanizada parcialmente nuestra caja (aún tendremos que hacerle algunos agujeros mas) vamos
a presentarla a nuestra antena.
Ahora alineamos la antena con el centro del brazo de soporte.
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Ahora toca marcar en la caja el ancho del brazo en L para ajustar el brazo con la caja para que nos quede
perfectamente alineada y, ya de paso, evite que se nos pueda desplazar.
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Marcada...
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Cortada...
y ensamblada!!.
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Y ahora, como ya habrás imaginado, toca taladrar la caja para fijar con el tornillo la posición de la caja.
Esta medida va a ser importante puesto que va a determinar la distancia de nuestra antena en relación al
punto focal de la parábola.
Pues ahí la tenemos. Para esta parabólica en concreto la distancia es de 4 cm. pero si utilizas otro tipo de
antena habrá que establecer cuál es el punto óptimo experimentando un poco.
Y ya solo nos queda cortar la parte sobrante del tornillo para evitar interacciones no deseadas con la
propia antena. De hecho, si puedes encontrar tornillos de teflón seria aún mejor puesto que evitaríamos
también tener ningún elemento metálico en el interior de la caja.
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Y este seria ya el aspecto final de nuestra caja ya con el Linksys en su interior.
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Ahora nos queda ya tan solo colocar el alimentador en su interior. Ojo porque este si es un punto
IMPORTANTE a tener en cuenta. Colócalo tal y como aparece en la imagen y fíjalo en la parte inferior de la
caja con Araldit o un producto similar y cortad el cable de alimentación justo a la distancia para que lo
puedas conectar al Linksys. No dejes el cable sobrante enrollado en el interior. La ubicación del
alimentador es importante porque genera un campo eléctrico y magnético que podría alterar el buen
funcionamiento de nuestro AP si lo pusiéramos cerca del paso final. Asimismo, tal y como hemos dicho
antes, es conveniente que no haya ningún objeto metálico en el interior de la propia caja. De esta forma y
en esta ubicación también conseguimos una mínima longitud del cable de 220V en el interior de la caja
con lo que aseguramos un perfecto funcionamiento.
La caja ya finalizada, con alimentador incluido
Seguramente alguno se estará ya preguntando el "porque" colocamos el alimentador en el interior de la
caja. La respuesta es sencilla. Sistemas de alimentación como el PoE cuya alimentación circula pareja a
los cables de señal, o, simplemente grandes tramos de cable eléctrico, tienen una caída de tensión
considerable en función de la resistividad propia de cada tipo de cable lo cual, con una tensión de
alimentación a 220V no tiene prácticamente incidencia, pero, trabajando entre 9 y 12 V la caída de
tensión es importante a partir de unos pocos metros.
Hasta aquí la parte mecánica... vamos ahora a la instalación práctica que, a buen seguro, será bastante más amena. Así que, nos vamos al exterior ya a probar nuestro invento.
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A probar la antena!!!
Pues ya tenemos nuestra antena en condiciones para realizar nuestras primeras pruebas. La sujetamos al
soporte y vamos a entrar ya en el "porque" de algunas cuestiones que os deben estar ya rondando por la
cabeza.
Pues aquí la tenemos, ya lista para empezar a trabajar.
Si te fijas en la imagen veras que la antena del Linksys está completamente PARALELA a la PARABOLA.
Esto debe de ser así para conseguir la absorción/refracción máxima de la zona iluminada por nuestra
parábola.
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Cierto es, por otra parte, que el punto de refracción en una antena convencional no sería tampoco en la
ubicación donde tenemos nuestra antena, pero no es menos cierto que nuestra antena está trabajando en
una longitud de onda de 13 cm. y que, por otra parte, nuestra antena tampoco es lo que parece, puesto
que es bastante más corta de lo que aparenta, tal y como puedes ver en la siguiente imagen.
No es lo que parece....
De todas formas no te preocupes demasiado ya que este pequeño desfase podremos corregirlo
posteriormente con la inclinación de nuestra parábola o, para los muy "puristas" siempre cabe la
posibilidad de modificar la antena original. La diferencia, en cualquier caso, es prácticamente inapreciable.
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¿Cómo orientar nuestra antena?
Pues bien. Nuestra antena está diseñada para la recepción de satélites como Astra o Hispasat. Si tomamos
como referencia Astra, por ejemplo, sabemos que, cuando tenemos nuestra antena bien ajustada está
apuntando a 42° sobre el horizonte. Seguramente desde un principio te habrás preguntado el "porque"
hemos hecho todo nuestro montaje poniendo la antena justo al revés de como debería de ir. La respuesta
es sencilla. Si la hubiéramos dejado en su posición original, para orientar nuestra antena con un supuesto
corresponsal situado en el horizonte, deberíamos de haber dejado nuestra antena mirando hacia el suelo
unos 40° con lo que, suponiendo que tuviéramos la antena sujeta a un mástil (lo que en la mayoría de los
casos es lo habitual), el propio mástil nos hubiera impedido orientar la antena correctamente en el plano
vertical. De esta forma, además de que, estéticamente queda más "normal", nos facilita la orientación de
la misma.... aunque algún "técnico antenista" cuando la vea se ría desde su ignorancia.
Antena de Digital + del vecino. Ojo, los 42º son ficticios y en caso de que realmente el Angulo
corresponda es pura chiripa. El ejemplo es tan solo para que agarres la idea de cual debería de ser la
inclinación aproximada de vuestra antena.
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La misma antena "volteada". tal y como tenemos la nuestra.
Así pues, para orientar nuestra antena, podemos partir de la premisa de los 42° del satélite Astra y, a
partir de aquí realizar la resta dependiendo de la ubicación de nuestro corresponsal. De todas formas, si
no quieres complicarte la vida, como me dijo una vez un colega antenista, la mejor orientación es la
propia experiencia, por lo que tomando como punto de referencia una señal de un AP "lejano",
orientaremos la dirección HORIZONTAL, lo cual nos debería ser bastante fácil conociendo su ubicación, y
luego iremos probando con la inclinación vertical hasta obtener la lectura del máximo de señal.
Esta seria, en teoría, la inclinación que deberías tener para establecer un enlace con un AP corresponsal
ubicado a la misma altura que vuestra antena.
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En nuestro caso hemos tomado como referencia un punto de acceso lejano situado a más de 3 Km. y que
con un AP a "pelo", es decir, con sus dos antenas en Auto y sin ningún tipo de reflector, nos llega con una
señal de -80db.
Hemos procedido al ajuste de nuestra antena, consiguiendo un máximo de -67dbm a 5Mbps lo cual, para
la distancia que es, no está nada mal, es decir, representarían 13 dbm "reales" (no dbi, que es lo que nos
venden los comerciales)
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Recuerda que debes de configurar vuestro AP con una sola antena (habitualmente LEFT).
Señal máxima con la antena "a pelo".
No está nada mal. Pero como que no nos conformamos con "cualquier cosa", y se nos antoja que
queremos mejorar aún más la calidad de nuestro enlace, vamos ahora a añadirle a nuestra antena un guiaondas.
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El Guiaondas!!!
Tal y como decíamos en el capitulo anterior vamos ahora a mejorar la ganancia de nuestra antena
introduciéndole un nuevo elemento a modo de guiaondas. Como hemos visto antes, la antena del propio
Linksys no es lo que parece y, aunque el guiaondas que os proponemos difiere ligeramente de la teoría del
articulo original, la adaptación, a efectos prácticos funciona más que bien, aunque, posiblemente aún
pueda mejorarse aunque sea a costa de emplear un poco más de tiempo... pero esto, comprobando los resultados, ya verás en cada caso si es necesario o no.
En nuestro caso concreto hemos aprovechado el envase de una conocida marca de leche en polvo con unas medidas de 100 mm. de diámetro x 120 mm.de alto.
La víctima.
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Le quitamos el borde del bote para optimizar el rendimiento.
Y taladramos con cuidado de no deformar el guiaondas a 44 mm del fondo, calculando que posteriormente
podamos "jugar" introduciendo más o menos la antena para conseguir el máximo rendimiento.
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Y, "voila"... aquí tenemos ya nuestro guiaondas a punto de caramelo. Para realizar los ajustes con
comodidad puedes colocar una pequeña brida en la parte superior del guiaondas y aprovechar el tornillo
que sujeta la caja al brazo en L para fijarla y conseguir la posición óptima. Tenemos que decir, de paso,
que, una vez deis el montaje y el ajuste por definitivos, es conveniente dar una mano de pintura para
exteriores a la parte exterior del guiaondas ya que, de lo contrario, en pocas semanas lo tendrás oxidado.
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Y he aquí el montaje final!!. Ahora solo se trata de ajustar todo el montaje tal y como os hemos ido
explicado para obtener el máximo rendimiento a vuestro enlace.
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Vamos ahora, a modo de ejemplo, a ver cuál es el resultado de la inclusión de nuestro guiaondas y ver la
ganancia obtenida respecto a nuestra anterior medición.
Sencillamente excelente. Hemos pasado de los 5 Mbps con una señal de -67dbm a los 36 Mbps con una
señal de -59 dbm, es decir 8 dbm de ganancia al introducir el guiaondas en nuestro montaje, y en el total
si tomamos como referencia los -80 dbm originales, representa una ganancia total de nuestra antena de
21 dbm respecto a las 2 antenas originales de nuestro Linksys y que, posiblemente, representen unos 25
dbm reales frente a un dipolo real que es la referencia que se toma a la hora de establecer la ganancia de
cualquier antena en dbm.
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Conclusiones
Como hemos podido ver, dedicando un par de horas en el montaje y ajuste de esta antena puedes
conseguir bastante más de lo que nos puede ofrecer cualquier antena comercial y a un coste realmente
bajo. En un próximo articulo tenemos pensado establecer una tabla comparativa de rendimientos de esta
antena respecto a algunas de las antenas comerciales que han pasado por nuestras manos, aunque ya os
podemos adelantar que, en el mejor de los casos, cualquier antena comercial tendrá un rendimiento de,
como mínimo, 10 dbm por debajo de esta.