Unidad 3 Antenas

¿Qué es una antena?

Una antena, en principio, puede ser cualquier conductor de dimensiones comparables a la longitud de onda de cierta señal. Con frecuencia se considera a las antenas como transductores de energía electromagnética a corriente eléctrica y viceversa.

Funcionamiento:

Lo que sucede es lo siguiente, la onda que viaja en el espacio se encuentra con un conductor y dirección apropiada y resuena en el conductor y al hacer a lo que el atrapaba, produciendo una distribución de corriente en el conductor. Corriente que puede ser recolectad en las terminales de la antena. De la misma manera que una onda sonora de cierta frecuencia produce vibraciones mecánicas en un diapasón, por supuesto que toda clase de señales llega a una antena receptora, pero solo aquellas cuya longitud de onda coincida con las dimensiones de la onda que las resonan.

Longitud de onda

La longitud de onda de una onda describe cuán larga es la onda. La distancia existente entre dos crestas o valles consecutivos es lo que llamamos longitud de onda. Las ondas de agua en el océano, las ondas de aire, y las ondas de radiación electromagnética tienen longitudes de ondas.

La letra griega λ (lambda) se utiliza para representar la longitud de onda en ecuaciones. La longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia de la onda. Una longitud de onda larga corresponde aun frecuencia baja, mientras que una longitud de onda corta corresponde a una frecuencia alta.

La frecuencia y longitud de onda de una onda están relacionadas entre si mediante la siguiente ecuación:

λ = c/f

Donde, “c” es la velocidad de la onda, y “f” es la frecuencia.

Clasificación de Antenas

Las antenas son dispositivos conductores utilizados para la emisión y o recepción de energía electromagnética.

Dipolo Isotópico: Antena Teorica que tiene la característica de irradiar igualmente en todas las direcciones del espacio, dando lugar a un diagrama de radiación de tipo pelota. Al ser su ganancia igual a cero, es usada como antena patrón.

Antenas omnidireccionales: son aquellas que irradian un campo en todo su contorno en la forma de una figura geométrica circular sin agujero central.

Antenas direccionales: son aquellas a las que es posible dirigirles el campo de irradiación hacia uno o más lugares, esto dependerá del concepto de calculo y forma de construcción.

Tipos de Antena:

Antenas Dipolo: Todas las antenas de dipolo tienen un patrón de radiación generalizado. Primero el patrón de elevación muestra que una antena de dipolo es mejor utilizada para transmitir y recibir desde el lado amplio de la antena. Es sensible a cualquier movimiento fuera de la posición perfectamente vertical. Se puede mover 45 grados a la vertical antes que empiece a perder la señal.

Antenas Dipolo Multi-Elemento: Estas antenas cuentan con las mismas características que las dipolo simples. Cuentan con un patrón de elevación y azimuth similar al de la antena dipolo simple. La diferencia más clara entre ambas es la direccionalidad de la antena en el plano de elevación, y el incremento en ganancia debido a la utilización de múltiples elementos. Con el uso de múltiples elementos en la construcción de la antena, esta puede ser configurada para diferentes ganancias, lo cual permite diseños con características físicas similares.

Antenas Yagi: Estas se componen de un arreglo de elementos independientes de antena, donde solo uno de ellos transmite las ondas de radio. El número de elementos determina la ganancia y directividad. Las antenas Yagi no son direccionales como las antenas parabólicas, pero son más directivas que las antenas panel.

Antenas Panel Plano: Las antenas de panel plano como su nombre lo dice son un panel con forma cuadrada o rectangular. Y están configuradas en un formato tipo patch. Las antenas tipo

flat panel son muy direccionales ya que la mayoría de su potencia radiada es una sola dirección ya sea en el plano horizontal o vertical. En el patrón de elevación y en el patrón de elevación de azimuth se puede ver la directividad de la antena flat panel.

Antenas Parabólicas: Las antenas parabólicas usan características físicas así como antenas de elementos múltiples para alcanzar muy alta ganancia y direccionalidad. Estas antenas usan un plato reflector con la forma de una parábola reflector con la forma de una parabóla para enfocar las ondas de radio recibidas por la antena a un punto focal. La parábola también funciona para capturar la energía radiada por la antena y enfocarla en un haz estrecho al transmitir.

Patrones de Radiación:

El patrón de radiación de una antena se puede representar como una grafica tridimensional de la energía radiada vista desde fuera de esta. Los patrones de radiación usualmente se representan de 2 formas, el patrón de elevación y el patrón de azimuth. El patrón de elevación es una gráfica de la energía radiada vista directamente desde arriba. Al combinar ambas gráficas se tiene una representación tridimensional de cómo es realmente radiada la energía desde la antena.

Polarización:

Es la orientación de las ondas electromagnéticas al salir de la antena. Hay 2 tipos básicos de polarización que aplican a las antenas, como son: Lineal (incluye vertical, horizontal y oblicua) y circular(que incluye circular derecha, circular izquierda, elíptica derecha, y elíptica izquierda). No olvide que tomar en cuenta la polaridad de la antena es muy importante si se quiere obtener el máximo rendimiento de está. La antena transmisora debe de tener la misma polaridad de la antena receptora para máximo rendimiento.

Tipos de velocidades (Velocidad de transición BPS y velocidad de modulación(Baudios))

La rapidez con lo que se transfieren los bits en una línea de transmisión, o sea, el número de bits que transita por la misma, se denomina velocidad de tranmisión y se representa por BPS(bits por segundo). Es usual emplear los múltiplos KBPS, MBPS, GBPS. Sin embargo una señal eléctrica puede tomar más valores que los 2 posibles por un bit. Se denomina señal de

modulación o deseñalización, al número de señales de valores distintos que se suceden en la línea durante 1 segundo. Esta velocidad se denomina Baudio.

Simplex(SX):

El simplex consiste de un transmisor y un receptor. Haciendo que este medio de transmisión sea en una dirección. Por ejemplo: La transmisión de radio siendo el transmisor y el estéreo de carro o casa siendo el receptor.

Half Duplex(HDX):

En esta transmisión, la formación puede ser enviada en ambas direcciones o recibida en ambas direcciones. Pero no puede ocurrir a la misma vez. Por ejemplo los radios que tienen botones(PTT) para poder transmitir.

Full Duplex(FDX):

Transmisiones y recibimientos de información pueden ocurrir simultáneamente entre 2 ubicaciones. Por ejemplo un teléfono de casa en donde se puede recibir y enviar la voz al mismo tiempo entre 2 ubicaciones.

Full/Full Duplex(F/FDX):

En este medio de transmission se puede enviar y recibir información simultáneamente entre 2 o más ubicaciones pero primero debe pasar por una ubicación que redirige la información. Por ejemplo una red de computadoras.

Tipos de Transmisión:

Serie- En este tipo los bits son mandados de uno por uno por la misma línea.

Paralelo- En esta transmisión todos los bits son mandados simultáneamente después de haber enviado ya un grupo de bits.

Modem

Es un dispositivo que permite conectar 2 ordenadores remotos utilizando la línea telefónica de forma que pueden intercambiar información entre sí. El módem es uno de los métodos mas extendidos para la interconexión de

ordenadores por su sencillez y bajo costo. También es un dispositivo que convierte las señales digitales de ordenador en señales analógicas que pueden transmitirse a través del canal telefónico. Con un módem, usted puede enviar datos a otra computadora equipada con un módem.

Funcionamiento:

La computadora consiste en un dispositivo digital que funciona al encender y apagar interruptores electrónicos. Las líneas telefónicas, de lo contrario, son dispositivos analógicos que envían señales como corriente continua.

Tipos de módem:

Módem analógico (externo y interno) Módem Digital Módem por Cable Módem ADSL

Multiplexación

La mayoría de los sistemas de comunicación requieren que se compartan los canales. Entre los ejemplos está un sistema de tv por cable con quizá un 100 de canales el cable coaxial y troncal telefónico que a menudo combinan miles de señales de fibra óptica. La transmisión de radio es otro ejemplo, donde miles de comparten el espectro de radio.

FDM (Frecuency Division Multiplexing: Multicanalización por división de tiempo

Los multicanalizadores en FDM tienen como entrada varios canales trabajando en diferentes frecuencias y las combina en un solo ancho de banda. En televisión por cable, una red de cable es usada para contener diferentes canales de televisión los cuales utilizan diferentes frecuencias y cuyo ancho de banda de cada canal es de 6Mhz.

TDM

TDM fue originalmente desarrollado en la red telfónica pública en los 50s para eliminar los problemas de ruido y filtraje de FDM cuando muchas señales son multicanalizadas en el mismo medio de transmisión. Después, hubo la necesidad de incrementar la eficiencia de multicanalización en los atestados manojos de cables de las grandes ciudades. Esta técnica hizo uso de la

tecnología emergente de esa época, electrónica del estado sólido, y fue 100% digital. La información analógica es primero convertida a formato digital antes de la transmisión. Aunque el costo inicial de esta técnica fue alto, fue menos que el costo de remplazar cables o cavar grandes tuneles.

Topologías de sistemas de conmutación

Los nodos de red, necesitan estar conectados para comunicarse. A la forma en que están conectados los nodos se le llama topología. Una red tiene 2 diferentes topologías: una física y una lógica. La topología física es la disposción física actual de la red, la manera en que los nodos están conectados unos al otros. La topología lógica es el método que se usa para comunicarse con los demás nodos, la ruta que toman los datos de la red entre los diferentes nodos de la misma.

Existen 5 topologías básicas:

Bus Estrella Anillo Malla Híbrida

Tecnicas de Conmutación

La conmutación es el proceso por el cual se pone en comunicación un usuario con otro, a través de una infraestructura de comunicaciones común, para la transferencia de información.

Existen 3 tipos de conmutación

Conmutación de Circuito Conmutación de mensajes Conmutación de paquetes

TCP/IP

Conjunto de reglas comunes para la comunicación entre estos diferentes elementos y que además optimice la utilización de recursos tan distantes.

TCP- Transmission Control Protocol, Protocolo de Control de Transmisión

IP- Internet Protocol, Protocolo de Internet

TCP controla la división de la información en unidades individuales de datos para que estos paquetes sean encaminados de la forma más eficiente hacia su punto de destino.

IP se encarga de repartir los paquetes de la información enviados entre el ordenador local y los ordenadores remotos. Esto lo hace etiquetando los paquetes con una serie de información, entre la que cabe destacar las direcciones IP de los 2 ordenadores.