Conceptos Esenciales de Antenas: Funcionamiento y Propiedades en Redes Inalámbricas

Funciones Esenciales de las Antenas en WLAN

Las antenas utilizadas en las Redes de Área Local Inalámbricas (WLAN) cumplen dos funciones principales:

• Receptor

  Es el dispositivo encargado de terminar una señal sobre un medio de transmisión. En el ámbito de las comunicaciones, su rol es recibir información, control u otras señales provenientes de un origen.

• Transmisor

  Constituye el origen o generador de una señal que se propaga a través de un medio de transmisión.

Factores Determinantes de la Distancia Máxima de un Enlace Inalámbrico

La distancia máxima que puede alcanzar un enlace de comunicación inalámbrico está influenciada por los siguientes factores clave:

• Potencia máxima de transmisión disponible.
• Sensibilidad del receptor.
• Disponibilidad de una ruta de señal de radio no obstruida.
• Ganancia máxima disponible para las antenas.
• Pérdidas del sistema, como las que ocurren a través del cable coaxial, conectores, etc.
• Nivel de confiabilidad (disponibilidad) deseado para el enlace.

Ancho de Banda de una Antena

El ancho de banda de una antena se define como el rango de frecuencias sobre el cual se considera que la antena opera de forma aceptable. Cuanto más amplio sea el rango de frecuencias que una antena puede abarcar, mayor será su ancho de banda.

Ancho del Haz (Beamwidth)

El ancho del haz es una medida fundamental utilizada para describir las antenas direccionales. A veces se le denomina ancho de haz de media potencia. Representa el ancho total en grados del lóbulo de radiación principal, medido en el ángulo donde la potencia de radiación ha disminuido en 3 dB (es decir, a la mitad de la potencia) con respecto a la línea central del lóbulo.

Ganancia de la Antena

La ganancia de cualquier antena es, en esencia, una medida de qué tan bien la antena enfoca la energía de radiofrecuencia (RF) irradiada en una dirección particular. Una mayor ganancia implica una mayor concentración de energía en una dirección específica.

Polarización de la Antena

La polarización se refiere a la orientación física del elemento de la antena que realmente emite la energía de RF. Es un fenómeno físico inherente a la propagación de la señal de radio.

Tipos de Polarización Lineal y Circular

• Las subcategorías para la polarización lineal son vertical u horizontal.
• Las subcategorías para la polarización circular son circular derecha o circular izquierda.

Polarización Cruzada

Cuando dos antenas no poseen la misma polarización, esta condición se conoce como polarización cruzada. Por ejemplo, si dos antenas tienen polarización lineal, pero una es vertical y la otra horizontal, se consideran polarizadas de forma cruzada. El término también se aplica para describir dos antenas cualesquiera con polarización opuesta.

La polarización cruzada puede ser beneficiosa en ciertas situaciones. Por ejemplo, si las antenas del enlace A están polarizadas de forma cruzada con respecto a las del enlace B, y ambos enlaces están físicamente cercanos pero no deben comunicarse entre sí, la polarización cruzada puede prevenir o reducir la interferencia potencial entre ellos.

Patrón de Emisión de una Antena

El patrón de emisión describe la variación de la intensidad del campo de una antena en función angular con respecto a su eje. Este patrón visualiza cómo la energía es irradiada o recibida en diferentes direcciones.

Relación entre Ganancia y Ancho de Haz Vertical

Es importante recordar que, cuanto mayor es la ganancia de una antena, menor es su ancho de haz vertical. Esto significa que una antena con alta ganancia enfoca la energía en un haz más estrecho.

Tipos Comunes de Antenas

A continuación, se describen algunos tipos importantes de antenas:

• Antena Isótropa

  Es una antena hipotética que emite o recibe energía de manera uniforme en todas las direcciones. Las antenas isótropas no existen físicamente, pero sirven como antenas de referencia convenientes para expresar las propiedades direccionales de las antenas reales.

• Antena Dipolo

  Normalmente es una antena recta, alimentada centralmente y con una longitud de media onda.

• Arreglo de Antenas (Sistema de Antenas)

  Consiste en un conjunto de elementos de antena con dimensiones, espaciado y secuencia de excitación dispuestos de tal forma que los campos de los elementos individuales se combinan. Esta combinación permite producir una intensidad máxima en una dirección particular y, simultáneamente, intensidades de campo mínimas en otras direcciones, logrando así una direccionalidad específica.