Microondas, Antenas , Trasmisión

y Zona de Fresnel

El IEEE (The Institute of Electrical and Electronics Engineers, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, una asociación técnico-profesional mundial dedicada a la estandarización, entre otras cosas). Define una Antena como aquella parte de un sistema transmisor o receptor diseñada específicamente para radiar o recibir ondas electromagnéticas.

La misión de una Antena es radiar la potencia que se le suministra con las características de direccionalidad adecuadas a la aplicación.

La intensidad de radiación es la potencia radiada por unidad de ángulo sólido en una determinada dirección.

Un diagrama de radiación es una representación gráfica de las propiedades de radiación de la antena, en función de las distintas direcciones del espacio, a una distancia fija.

La  directividad  D de una antena se define como la relación entre la densidad de potencia radiada en una dirección, a una distancia dada, y la densidad de potencia que radiaría a esa misma distancia una antena isótropa que radiase la misma potencia que la antena

Una antena capta de una onda incidente sobre ella, parte de la potencia que transporta y la transfiere al receptor.

La antena extrae potencia del frente de onda incidente, por lo que presenta una cierta área de captación o área efectiva

Aef=Pl /r

Aef=areaefectiva PI=3.1416 R=radio

La vibración o frecuencia de resonancia de una antena es comparable a la vibración de una cuerda o varilla

La alimentación del emisor a la antena y de la antena al receptor, se hace en un vientre de intensidad.

En las antenas verticales la radiación o captación de ondas directas y reflejadas, es la misma en todos los sentidos.

En las antenas horizontales, la combinación de ondas directas y reflejadas no es la misma Se trata de una antena direccional.

Se utilizan cuando el nivel de la señal es demasiado elevado y existe peligro de bloqueo o saturación de la imagen.

Una onda electromagnética es una perturbación del campo eléctrico y magnético que se propaga en cierta dirección a lo largo del tiempo.

Las microondas son ondas electromagnéticas igual que las de radio, pero de longitud de onda mucho más pequeña. Son ondas de radio de alta frecuencia y por consiguiente de longitud de onda muy corta.

Las microondas están situadas entre los rayos infrarrojos (cuya frecuencia es mayor) y las ondas de radio convencionales.

Su longitud de onda va aproximadamente desde 1 mm hasta 30 cm.

El rango de las microondas incluye las bandas de radiofrecuencia de UHF (0.3-3 GHz), SHF (3-30 GHz) y EHF (30-300 GHz).

Se reflejan fuertemente en el agua y en estructuras metálicas.

No son reflejadas en la ionosfera como sucede con las señales a baja frecuencia.

Al trabajar a frecuencias de microondas se cuenta con mayor ancho de banda, debido a que el espectro de 300 MHz y 300 GHz tiene miles de canales.

La fase de las señales de microondas varía rápidamente con la distancia.

Tienen muchas aplicaciones: radio y televisión, radares, meteorología, comunicaciones vía satélite, medición de distancias, investigación de las propiedades de la materia o cocinado de alimentos.Se usan en comunicaciones (WIFI, Bluetooth, telefonía móvil, TV…) , sensores (radares, telescopios…) y navegación (GPS) y algunas otras aplicaciones puntuales.

En telecomunicaciones, las microondas son usadas en radiodifusión, ya que estas pasan fácilmente a través de la atmósfera con menos interferencia que otras longitudes de onda mayores. También hay más ancho de banda en el espectro de microondas que en el resto del espectro de radio.

Área en donde se difunde una onda luego de ser emitida por una antena. Mientras menos obstáculos haya en esta área, mejor será transmitida la onda. En los sistemas inalámbricos que se manejan en la frecuencia de 2.4 GHz, la zona Fresnel es muy importante, pues debe mantenerse limpia de obstáculos que detengan la señal. Por ejemplo, los árboles suelen detener mucho más esas señales que las paredes, por su alto contenido en agua.

Lo ideal es que la zona de Fresnel no este obstruida, pero normalmente es suficiente despejar el 60% del radio de la zona para así tener un enlace

satisfactorio.

La Zona de Fresnel es la altura ideal(radio) en la cual se deben posicionar el NODO para poder realizar un enlace confiable

dependiendo de la frecuencia y la distancia:

La constante de Fresnel establece lo siguiente:* r = radio en metros* D = distancia total del enlace en kilómetros* f = frecuencia del enlace en GHz (2.4, 5.8Ghz, etc.)

De esta manera, para un simple enlace de 3km, aplicando la fórmula, necesitaremos un radio de 9.68mts, por lo que el NODO y el CPE se deberían encontrar al menos a 10mts de altura. En el caso de que la altura del nodo sea significativamente mayor (40mts por ejemplo) necesitaremos menor altura en el CPE para poder realizar el radioenlace.

En el ejemplo 2 y 3 de la imagen anterior, notamos obstáculos de por medio, por lo que el radio de 9.68mts calculado será a partir del obstáculo mas alto de por medio. Ej.: Si en nuestra línea de visión se encuentra un árbol de 5mts de altura, las distancias ideal para nuestro radioenlace será de 5mts + 9.68mts = 14.68mts.Les recuerdo que estos cálculos son todos para conexiones ideales, se estima que con respetar el radio de Fresnel en al menos un 66% se puede lograr un enlace estable. Convirtiendo los 9.68mts en 6.4mts y la altura con un obstáculo de 5mts de 14.68 en 9.7mts aprox.

Practica Zona de Fresnel Identificación de Antenas