teoría array de antenas para redes inalambricas

Erick Alexander Pereira PoloCentro de Informática Universidad del Sinú

TEORIA ARRAY O AGRUPACIONES DE ATENAS

ARRAY O AGRUPACIONES DE ATENASUn array es una antena compuesta por un número de radiadores idénticos ordenados regularmente y alimentados para obtener un diagrama de radiación predefinido.

Las características principales de los arrays de antenas es que su diagrama de radiación es modificable, pudiendo adaptarlo a diferentes aplicaciones/necesidades. Esto se consigue controlando de manera individual la amplitud y fase de la señal que alimenta a cada uno de los elementos del array.

CARACTERÍSTICA DE LOS ARRAYS DE ANTENA

Los arrays de antenas se utilizan para la construcción de antenas inteligentes.Una definición de un sistema de antenas inteligentes es cualquier configuración adaptativa de múltiples antenas que mejoran el rendimiento de un sistema de comunicaciones inalámbricas.

NIVEL DE APLICACIÓN

Las características de las antenas inteligentes con unos haces de radiación con una mayor directividad (es decir, mayor ganancia y mayor selectividad angular), proporcionan múltiples ventajas:

• Incremento de la zona de cobertura: Dado que la ganancia es mayor que en el caso de antenas omnidireccionales o sectorizadas.

• Reducción de la potencia de transmisión: La mayor ganancia de la antena permite incrementar la sensibilidad.

• Reducción del nivel de interferencia: La mejor selectividad espacial de la antena permitirá al receptor discriminar las señales de usuarios interferentes a favor de la señal del usuario deseado. Incluso se pueden utilizar antenas inteligentes con configuración antena principal y secundarias donde las secundarias anulan las interferencias.

NIVEL DE APLICACIÓN

NIVEL DE APLICACIÓN

DIAGRAMA DE RADIACIÓN EN UN ARRAY

NIVEL DE APLICACIÓN

• Reducción de la propagación multitrayecto: Debido a la menor dispersión angular de la potencia radiada, se reduce el número de trayectorias que debe seguir la señal antes de llegar al receptor.

• Mejora de la seguridad: Gracias a que la transmisión es direccional, hay una probabilidad muy baja de que un equipo ajeno intercepte la comunicación.

• Introducción de nuevos servicios: Al poder identificar la posición de usuarios se puede aplicar a radiolocalización, tarificación geográfica, publicidad en servicios cercanos.

NIVEL DE APLICACIÓN

TIPOS DE ARRAYSSegún se Geometría• Lineales

Es llama así cuando N elementos se agrupan a lo largo de una línea recta, permitiendo controlar el diagrama de radiación en el plano que contiene la línea.

Antena Sectorial, 16 Dbi de ganancia, haz de apertura de 180º

RADIACIÓN DE DISTINTOS TIPOS DE ANTENAS

TIPOS DE ARRAYSSegún se Geometría• Planas

Se llama así cuando los elementos se sitúan en 2D sobre un plano, permitiendo mayor directividad y control del diagrama. Pueden apuntar el haz principal en cualquier dirección, en forma de pincel. Las formas más utilizada son la reticular y la circular.

Reticular

Circular

TIPOS DE ARRAYSSegún se Geometría• Conformada (Cilindricas, Esferica)

Se llama así cuando los elementos se sitúan sobre una superficie curva, como un cilindro, un cono, una esfera o sobre otras superficies como el ala de un avión.

Array cilíndrico de bocinasrectangulares.

Agrupación cilíndricade parches cuadrados

Array de estructuras multicapas con elementos impresos.

Según el elemento radiante• Hilos (Dipolos)

TIPOS DE ARRAYS

Un dipolo es una antena con alimentación central empleada para transmitir o recibir ondas de radiofrecuencia. Estas antenas son las más simples desde el punto de vista teórico

Antena Omnidireccional, 9 Dbi de ganancia, haz de apertura de 360º

RADIACIÓN DE DISTINTOS TIPOS DE ANTENAS

Según el elemento radiante• Impresas (Parches)Las antenas de elementos impresos tienen como ventajas su facilidad de fabricación y bajo precio.

TIPOS DE ARRAYS

Según el elemento radiante• RanurasEstán formadas por una estructura de dos planos metálicos sobre los que se induce una onda cilíndrica. Las ranuras se acoplan a la onda de la guía en función de su posición, orientación y tamaño.

TIPOS DE ARRAYS

Según el elemento radiante• Bosinas

TIPOS DE ARRAYS

IRRADIACIÓN ANTENA DE CORNETA

TIPOS DE ARRAYSSegún la Red• Pasivas (un solo haz, multihaz)

• Sistema de antena Multihaz • Antena Multihaz Offset• Antena Multihaz Offset Cassegrain

RADIACIÓN DE DISTINTOS TIPOS DE ANTENAS

Antena con Reflector Parabólico, 29 Dbi de ganancia, haz de apertura muy estrecho 6º Ideal para enlaces punto a punto a varios kms

TIPOS DE ARRAYSSegún la Red• Activasagrupación de antenas de recepción con una pluralidad de canales para convertir señales de recepción de elementos de antena de recepción en una señal de frecuencia intermedia (FI) por medio de un circuito que comprende uno o más preamplificadores y un mezclador conectado en serie, alimentándose al circuito una señal de oscilador y una señal de calibración centralmente generadas,

TIPOS DE ARRAYSSegún la Red• AdaptativasUn sistema de antenas adaptivo puede determinar la ubicación de un usuario porque:

• Recibe la señal del usuario a través sus sensores (elementos de la antena)

• La señal arriba a cada elemento de la antena en un tiempo diferente (retardo de tiempo)

• Su procesador digital de señales, es un procesador de señales especializado, calcula la dirección de arribo (DOA Direction-Of-Arrival) del usuario de los retardos de tiempo

• El DSP también suma las intensidades de las señales de cada elemento de la antena y forma el haz hacia la dirección calculada por el DOA.

Según su Aplicación• Comunicación (Movil, Satelital)

Cada satélite tiene una masa de 689kg y vida util de 5 a 8 años. 40 de ellos fueron lanzados con la lanzadera DELTA II con capacidad para 5 satelites, 21 fueron lanzados con el coehete PROTON con capacidad para 7 satelites iridium, y 12 fueron lanzados con el cohete LONG MARCH IIC/SD con 2 satelites por lanzamiento.

Actualmente Iridium ofrece comunicaciones de datos de 2,4 Kbps full-duplex nativos (Ancho de banda canal de voz: 8 kHz) y un sistema de conexión a internet que emula 10 Kbps, lo que limita las posibles aplicaciones, por lo que se lo usa, sobre todo, para el envío y recepción de correos electrónicos en formato de texto.El servicio OpenPort permite hasta 128 kbps en datos.

Los organismos de seguridad estadounidenses utilizan soluciones Iridium como su sistema preferido de telecomunicaciones satelitales móviles de voz.

Según su Aplicación• Radar• Emisión de impulsos y recepción de ecos• Antenas directivas (grandes en longitudes de onda)• Gran capacidad de control

TIPOS DE ARRAYS

INTRODUCCIÓN A LA AGRUPACIÓN DE ANTENASMiguel Ferrando Bataller

La creciente necesidad de camuflar de las estaciones base (BTS) ha llevado a crear soluciones de mimetización de las antenas, como por ejemplo los árboles artificiales, que se pueden insertar fácilmente en ambientes que requieren un bajo impacto ambiental.Una larga experiencia práctica sobre materiales plásticos y metálicos, respecto de la calidad y duración de esta antena mimetizada, incluso en condiciones climáticas extremas.

ANTENA MIMETIZADA

ÁRBOLES CAMUFLADOS

PALMERA COCOTERA

ESTRUCTURAS ROOFTOP CAMUFLADASEstructuras camufladas sobre las azoteas

ESTRUCTURAS CAMUFLADAS