Seminario sobre antenas dia 1

94
Ing. Martín Lema 1 de 94 SEMINARIO: ANTENAS PARA SISTEMAS DE TELECOMUNICACIONES Ing MARTÍN LEMA Organiza: DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA.

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Seminario sobre antenas UTN Regional Haedo

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Ing. Martín Lema1 de 94

SEMINARIO:ANTENAS PARA SISTEMAS DE TELECOMUNICACIONES

Ing MARTÍN LEMAOrganiza: DEPARTAMENTO

DE ELECTRÓNICA.

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Ing. Martín Lema2 de 94

Objetivo de la presentación

Presentado por:

Ing Martín Lema

[email protected]

Profundizar en los aspectos conceptuales y de fondo respecto de antenas en general tomando como ejemplo l as típicamente usadas en celular y microondas.De esta manera brindar al asistente las herramientas pa ra posteriormente interpretar mas fácilmente la abundante información que se encuentra en Internet, publicacion es, etc.

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Ing. Martín Lema3 de 94

Planificación del seminario

Total de 6 horas repartidos en 2 dias de 3 horas cada uno

• 31 de Agosto de 2012 de 19 a 22:30• 3 de Septiembre de 19 a 22:30

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Ing. Martín Lema4 de 94

DIA 1Integración de la antena en los modelos de propagaci ón•Análisis del significado de la atenuación en espacio libre, la eficiencia y ganancia de

antenas con su integración a los modelosPrincipales parámetros a tener en cuenta de una ant ena•Ganancia •Ancho de haz •Lóbulos - Relación frente espalda •Polarización •TiltAnálisis particular de los distintos tipos de anten a•Parabólicas •Antenas Panel para estaciones base (celular) dual pol, quad pol, RET, etc•Indoor (honguitos y paneles) •Antenas distribuidas (cable radiante) •Aspectos mecánicos de las antenas•Radomos•Carga de viento •Embalajes •Robustez mecánica

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Ing. Martín Lema5 de 94

DIA 2

Criterios y mediciones de aceptación de sistemas ir radiantes (antenas + cable o guía)•ROE •PIM (Passive Inter Modulation)

Antenas eléctricamente cortas•Breve introducción a la geometría fractal •Antenas Fractales •Breve introducción a los metamateriales•Antenas chip •Antenas patch

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Ing. Martín Lema6 de 94

Mi objetivo de la charla….EL 2%

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Ing. Martín Lema7 de 94

Desde los primitivos sistemas a los mas modernos incluso los experimentos caseros utilizan antenas distintas

Sonda Spirit

“robador” de señales WiFi

Marconi (1901)

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Ing. Martín Lema8 de 94

Principio siglo XX

Torre de Calatrava

Fin Siglo XX

Principio siglo XX

Principio siglo XXI

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Ing. Martín Lema9 de 94

Integración de la antena con los modelos de propagación

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Ing. Martín Lema10 de 94

CONCEPTO DE MODELO DE PROPAGACIÓN (aplicable a outdoor e indoor)

Es una manera simplificada de estimar el campo recibido haciendo analogía con mecanismos hipotéticos NO SIEMPRE CON FUNDAMENTO EN LA FÍSICA pero muy útil para cálculos reales

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Ing. Martín Lema11 de 94

Modelo de FriisTRANSMISOR

RECEPTOR

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Ing. Martín Lema12 de 94

DISCREPANCIAS CON LA REALIDAD F ÍSICA

• En la teoría de los circuitos no existen los generadores de potencia• Las antenas no tienen ganancia de potencia• El espacio libre no atenúa (atenuar es un concepto disipativo que

involucra conversión de un tipo de energía en otra y esto lo puede hacer solo una máquina) En el espacio libre la energía se dispersa (baja su densidad de flujo)..No puede pasar algo en la nada..

• La - mal llamada- atenuación de espacio libre parece dependiente de la frecuencia (20 logF) pero no lo es, se compensa con la – mal llamada- ganancia de antenas dando un valor real de campo recibido MUY UTIL EN LA PRÁCTICA

• Las obstrucciones no son todas disipativas, aunque algunas si lason

• Los cables son disipativos casi en un 100% (en este caso son atenuadores reales)

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Ing. Martín Lema13 de 94

ATENUACIÓN EN ESPACIO LIBRE

Lfs = 20 LOG (F) + 20 LOG (D) + 32.44

Lfs = Pérdidas en el espacio libre en dBF = Frecuencia en MHZD = Distancia entre antenas en Km

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Ing. Martín Lema14 de 94

Consideremos un punto que emite Pt watts de RF encerrado en una esfera de radio R

2..4Pr

R

APt

π=

La potencia que atraviesa la superficie A es:

Observar que la densidad de potencia a una distancia R es independiente de la frecuencia y por lo tanto la potencia colectada en un área A también lo es

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Ing. Martín Lema15 de 94

Teniendo en cuenta que la ganancia de una antena se define como

η

2

4λπη A

G =

Donde A = Área efectiva de la antena

= Rendimiento de la antena (típicamente 0.65)Para un desarrollo teórico y por simplicidad para esta

charla se asume =1 (antena perfecta)

η

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Ing. Martín Lema16 de 94

πλ

4

2GA =

22

22

2 16.4..4

1Pr

R

GPt

G

RPt

πλ

πλ

π==

Queda

Reemplazando A en la fórmula anterior

Expresando la frecuencia en MHz y las distancias en Km

[ ] [ ]MHzFKm 3.0=λ

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Ing. Martín Lema17 de 94

PtRF

PtRF 22

4

222

2 107.5

1

16

3.0Pr

==π

Llegamos a

Pasandolo a dB o sea aplicando 10 Log (Pr/Pt)

[ ] 44.32log20log20Pr/ −−−= FRdBPt

10 log 5.7 x 10 -4= -32.44

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Ing. Martín Lema18 de 94

Comparación de dos antenas del mismo tipo y diámetro en 12 GHz y 1.7 GHz

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Ing. Martín Lema19 de 94

Campo recibido con valores calculados y reales (del manual)

Frecuencia de càlculo 12.2 GHz 1.7 GHzDiàmetro de antena 0.6 mts 0.6 mtsArea 0.2827 m2 0.2827 m2Ganacia (por manual) 35.1 dBi 18.2 dBiGanacia (Calculo con n=65%) 3847 (veces) 74.22 (veces)Ganancia Calculo en dB 35.85 dB 18.7 dB

Potencia de salida 30 dBm 30 dBmAtenuacion en espacio libre 5 Km 128.14 dB 111.02 dBGanancia de antena RX (de manual) 35.1 dBi 18.2 dBiPtencia recibida -63.09 dBm -62.82 dBm

La atenuación por espacio libre es 17 dB peor en 12. 2 que en 1.7 GHz, y la ganancia es 17 dB mayor en 12.2 GHz ���� se compensan !

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Ing. Martín Lema20 de 94

Si el campo recibido es el mismo a igual diámetro de antena y es independiente de la frecuencia..

¿Por qué se usan frecuencias mas bajas en los enlaces largos?

Porque este cálculo se hizo para espacio libre, y en la atmósfera real los enlaces largos se ven MUY afectados por los factores climáticos (lluvia principalmente) y la atenuación que presenta la lluvia AUMENTA MUCHO AL AUMENTAR LA FRECUENCIA

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Ing. Martín Lema21 de 94

2..4Pr

R

APt

π=

Resumiendo,La potencia que atraviesa el área A será:

Independientemente de la frecuencia y la geometría de la antena que represente al área A o sea si por acá pasa 1 mW la mejor antena del mundo podrácapturar 1 mW y nada mas, sea cual fuese su geometría

El área A podrá representar una

antena dipolo, una yagi, una

parábola una fractal una antena

hecha con metamateriales, o lo

que sea. Sea cual fuese la

antena nunca podrá recolectar

mas potencia que la que pasa

por el área A (Pr) .

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Ing. Martín Lema22 de 94

Entonces y en materia de antenas¿el tama ño importa?

¡ SI !Las antenas eléctricamente cortas (ESA) podrán ser prácticas pero siempre capturan o transmiten MENOS potencia que las de tamaño completo

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Ing. Martín Lema23 de 94

DISEÑO ESTILO SIGLO XX : SIGUIENDO PATRONES GEOMÉTRICOS CON FÓRMULAS CONOCIDAS Y TRATANDO DE PREDECIR EL COMPORTAMIENTO EN FORMA ANALÍTICA

DISEÑO ESTILO SIGLO XXI : IMAGINAR-MODELIZAR EN LA COMPUTADORA-SIMULAR EL RESULTADO-AJUSTAR-SIMULARDE NUEVO-PROBAR

Las partes que forman la antena ya NO TIENEN FORMAS GEOMÉTRICAS DE LA GEOMETRIA EUCLIDIANA

DISEÑO DE ANTENAS

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Ing. Martín Lema24 de 94

Principales parámetros a tener en cuenta de una antena

•Ganancia•Ancho de haz•Lóbulos•Relación frente espalda•Polarización•Tilt

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Ing. Martín Lema25 de 94

Como vimos antes la ganancia de una antena se define como la cantidad de potencia que irradia en la dirección de máxima radiación. La Ganancia (G) se produce por el efecto de la directividad al concentrarse la potencia en las zonas indicadas en el diagrama de radiación. Se calcula con respecto a una antena de referencia, para la isotrópica tenemos:

2

4λπη A

G =Donde

A = Área efectiva de la antena

= Rendimiento de la antena (típicamente 0.65 para parábolas)

En este caso el rendimiento tiene en cuenta la eficiencia, la ROE y lo que transmite hacia “otros lados”

η

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Ing. Martín Lema26 de 94

Queda claro que la ganancia es directamente proporcional al área (Apertura)

• en una parábola al diámetro

• En una colineal a la longitud

• en una panel a la superficie del rectángulo• En una Yagi al número de elementos• En una formación a la cantidad de dipolos

El doble de área (1.4 veces Ø), 3 dB mas de

ganacia.

El doble de longitud, 3 dB mas

de ganacia

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Ing. Martín Lema27 de 94

Cantelementos

Ganancia(dBi)

3 8

5 11

7 13

9 15

11 16

13 17

20 23

Yagi

G(aprox)=7.5+0.75 N [dBi]Es independiente de la frecuencia

Cantdipolos

Ganancia(dBi) ConfigOMNI

2 5

4 8

8 11

Formación de dipolos

El doble de longitud, 3 dB mas

de ganacia

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Ing. Martín Lema28 de 94

EficienciaE=Potencia aplicada/potencia radiadaLo que no se irradia (ni se refleja) se pierde en calorLa eficiencia de las antenas basadas en dipolos,

parábolas, etc está muy cerca del 100% (ojo que el rendimiento puede ser 40 a 80% porque irradian para otros lados, el rendimiento contempla lo que irradia hacia adelante)

La eficiencia de una antena de una radio, celular etc es del orden de 20 a 70% y el resto no se irradia en forma útil, se disipa en calor ya sea por pérdidas o absorbido por el usuario (SAR)

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Ing. Martín Lema29 de 94

Conclusiones• La “ganancia de la antena” es en realidad

un índice de cuan grande es la antena y en dos antenas de igual tamaño representa cuan direccional

• En recepción puede visualizarse asociada con el “área en la cual se puede colectar potencia” Cuanto mas grande, mas potencia puede colectar.

• En transmisión puede visualizarse asociada con la capacidad de transmitir toda la potencia hacia adelante. Una antena de ganancia 30 dBi (1000 veces) pone el mismo campo remoto que una isotrópica alimentada con 1000 veces mas potencia

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Ing. Martín Lema30 de 94

¿ Es cierto esto ?

+27 dBm

(1/2 W)

Ganancia 33 dB(2000 veces)

ERP=+27+33=+60dBm

(1 Kw)

=

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Ing. Martín Lema31 de 94

• La antena no puede generar potencia, la ganancia simplemente es un parámetro que mide cuan direccional es la antena.

Si se le aplica ½ watt, nunca puede irradiar mas de ½ watt

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Ing. Martín Lema32 de 94

Ancho de haz-RPE• El ancho de haz se define como el ángulo en el cual lóbulo

principal cae 3 dB (mitad de potencia) respecto del máximo• Envolventes del patrón de radiación RPE (radiation Pattern

Envelope)Es una gráfica de la directividad de la antena en función del ángulo respecto del máximo del lóbulo principal. Generalmente se grafica la respuesta en el plano vertical y el horizontal, y dependiendo de si la antena es o no simétrica se grafican 180°o 360°

• Aún no hay coordinación entre los fabricantes para establecer un formato electrónico único y común.

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Ing. Martín Lema33 de 94

• Patrón de radiación

Patron horizontal Patron vertical

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Ing. Martín Lema34 de 94

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Ing. Martín Lema35 de 94

Polarización

Polarización:

Es la figura geométrica que traza el extremo del vector campo eléctrico a una cierta distancia de la antena, al variar el tiempo. La polarización puede ser lineal, circular y elíptica. La polarización lineal puede tomar distintas orientaciones (horizontal, vertical, +45º, -45º). Las polarizaciones circular o elíptica pueden ser a derechas o izquierdas (dextrógiras o levógiras), según el sentido de giro del campo (observado alejándose desde la antena).

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Ing. Martín Lema36 de 94

Análisis particular de los distintos tipos de antenas

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Ing. Martín Lema37 de 94

De submarino

De auto

De submarinoILS AviónInstrument Landing System)

Satelital

De mousebluetooth

De ferrite(antena magnética de radio de AM)

CADA APLICACIÓN TIENE UN TIPO DE ANTENA ESPECIAL

PERO EN EL FONDO SON TODAS IGUALES Y RESPONDEN A LAS MISMAS LEYES FÌSICAS

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Ing. Martín Lema38 de 94

PARABÓLICAS

Shielded (Blindada) GrilladaStandard

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Ing. Martín Lema39 de 94

Antena parabólica

• Consiste en un elemento conectado al equipo de radio (el iluminador) y un reflector (a veces llamado “el plato”)

• La geometría del reflector es tal que provee una zona de fase constante si es iluminada desde su foco.

• Existen muchas geometrías posibles del conjunto iluminador/reflector. La mas sencilla para antenas de microondas terrestres es el paraboloide de revolución

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Ing. Martín Lema40 de 94

Perfil de una antena parabólica

En el plano que pasa por A, todas las señales recorrieron el mismo caminoA=sqrt[(F-Z)2+R2] + (A-Z)Y por lo tanto todas tienen la misma fase

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Ing. Martín Lema41 de 94

Principales parámetros de una antena parabólica

• Diámetro: (generalmente expresado o en pies o en metros) Hay una intima relación entre ganacia y diámetro. De hecho los fabricantes de antenas las clasifican en primer término por diámetro

• Ganancia: generalmente es el PRINCIPAL parámetro a tener en cuenta al seleccionar una antena.

• Se define como ganancia a la máxima intensidad de radiación en una dada dirección respecto a la radiación producida por una antena de referencia, alimentada con la misma potencia de entrada

• Se mide en dBd (dB referidos al dipolo) o en dBi (dB referidos a la antena isotrópica) 1 dBd=2.15 dBi **OJO los decibeles se suman, una antena de 10 dBd tiene 12.15 dBi**

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Ing. Martín Lema42 de 94

Parabólica para• Satelital de estación terrena, gran ganancia,

bajo ruido, patrón de radiación muy conocido, alta potencia en TX

• Satelital doméstica (TV satelital) Barata, alta relación ganancia/tamaño

• Radioenlace urbano, buen rechazo a lóbulos secundarios (típicamente blindada)

• Radioenlace larga distancia, gran ganancia

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Ing. Martín Lema43 de 94

Ejemplo de RPE

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Ing. Martín Lema44 de 94

Clases de antena, según ETSI hay cuatro clases C1, C2, C3 y C4

En radioenlaces en general se usaba hasta ahora C2 (RPE rojo) y C3 (RPE azul)

La tendencia actual es USAR ANTENAS CLASE 4

Con Clas

e 4

Se obti

ene m

ucho

Mejor r

echazo

a

interf

erenc

ias

CLASE 4

RPE EN VERDE

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Ing. Martín Lema45 de 94

¿Por qu é se necesitan mas directivas las antenas?Porque en enlaces cortos y

urbanos sobre todo, el problema de la interferencia es el principal aspecto a tener en cuenta. Los enlaces están limitados por interferencia mas que por la señal recibida. Por lo tanto una antena de clase 4 chica (ejemplo 30 cm), puede reemplazar a una de clase 3 grande (60 o 90 cm) . Y el impacto visual y el costo de utilización de mástil hoy es el principal factor.

Teorema de Shannon-Hartley

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Ing. Martín Lema46 de 94

Tendencia actual de sistemas de microondas

• Cada vez se necesitan anchos de banda mayores, y frecuencias mas altas.

• La tendencia actual es a utilizar equipos partidos (con IDU y ODU) que se vinculan por medio de un cable coaxial (tipo RG8) que es barato e instalable sin mayores cuidados

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Ing. Martín Lema47 de 94

Otros componentes

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Ing. Martín Lema48 de 94

Comparación de tipos de antenas parabólicas

Tipo de antena Cualidades Aplicación

Grillada LivianaPoca resistencia al viento

Polarización simple (V o H)

Hasta 4 GHzSe usa en enlaces de baja capacidad

Standard Económica, es la solución ideal donde no se requiere una fuerterelación frente-espalda o la supresión de lóbulos secundariosno es imprescindible

Su principal aplicaciónes en enlaces de mediana y altacapacidad o donde se necesita una antenarobusta

Shielded Es la solución ideal donde se requieren características de radiación excelentes, gransupresión de lóbulos secundarios y gran relación frente-espalda

Sistemas de altacapacidad

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Ing. Martín Lema49 de 94

¿QUE TAL SI HACEMOS UN CORTE?

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Ing. Martín Lema50 de 94

BSABase Station Antenna

(Antenas para radiobase celular)

Dual pol ConcealmentQuad pol Omnidireccional

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Ing. Martín Lema51 de 94

Antenas para estaciones base (BSA)

Tipos• Sectorial (60°, 90°, 120°)• De ports múltiples y bandas múltiples• Omnidireccional

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Ing. Martín Lema52 de 94

Anchodel hazHorizontal y Vertical

Que es?Es la apertura angular a mitad de potencia (-3 dB) medida desde el máximodel lóbulo principal de la antena

Para que sirve?Permite obtener la característicadeseada de cobertura Vs interferencia

1/2 PowerBeamwidth

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Ing. Martín Lema53 de 94

Null Filling Que es?El null filling es una técnica de optimizaciónde los arrays internos de la antena de

manera de suprimir los ceros en el lóbulo inferior

Para que sirve?Para antenas con un haz estrecho(<12°)

El null filling mejora mucho la calidad de

La pisada en las zonas de cobertura.

Ordenes de magnitud:La mayoría de las antenas tiene sin optimización entre 20-30 dBLas antenas del tipo MaxFill™, tiene típicamente 10-12 dB!

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Ing. Martín Lema54 de 94

Null FillImportante en antenas de haz muy estrecho

Cero rellenado a 16 dB debajo

Del pico

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1-100

-80

-60

-40

-20

0

Distancia(km)

Pot

enci

are

cibi

da(d

Bm

)

Potencia de TX = 1 W

Alltura de antena de BS = 40 m

Ganancia de la antena = 16 dBd

Ancho de haz (vertical) = 6.5°

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Ing. Martín Lema55 de 94

Supresión de lóbulossuperiores

Que es?La supresión de lóbulos superiores (USLS) esuna técnica de construcción de las antenas

Que lilmita la potencia irradiada en los lóbulos

Superiores indeseables

Para que sirve?Para antenas con un haz vertical muyestrecho (menos de 12°), USLS reduce significativamente la interferenciaproducida por multi-path o cuando la antena tiene down-tilt mecánico.

Page 56: Seminario sobre antenas dia 1

Ing. Martín Lema56 de 94

INCLINACION (TILT)APLICABLE TÌPICAMENTE A ANTENAS

PANEL PARA ESTACIONES BASE (BSA)

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Ing. Martín Lema57 de 94

Tilt

• Es la inclinación con la que se instala unaantena. El tilt es hacia abajo prácticamenteen todas las aplicaciones.

• Tiene como objetivo LIMITAR la coberturaen modo controlado y lo mas abruptamenteposible.

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Ing. Martín Lema58 de 94

Downtilt Mecánico

Analogia: es como si el patrón de radiación apoyara en un disco

El tilt mecánico hace que:

• El lóbulo principal esté antes del horizonte

• El lóbulo posterior apunta haciaarriba

• A ± 90° no hay tilt

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Ing. Martín Lema59 de 94

Downtilt eléctrico

El Tilt eléctrico sirve para:

• Que el lóbulo principal apunte debajodel horizonte

• Que el lóbulo opuesto también apuntedebajo del horizonte

• A ± 90° También el tilt está abajo del horizonte

“Cono” Del lóbulo principal

Analogia: es como si el patrón de radiación apoyara en un cono

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Ing. Martín Lema60 de 94

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Ing. Martín Lema61 de 94

932LG65VTEB Directed Dipole™

con Tilt Variable

• La tecnología Directed Dipole Provee un patrón de radiación preciso y definido

• Radomo redondeado parareducir la carga de viento

• Compatible con TeleTilt®

Remote Control Antenna System.

• Disponible en QUAD (4-port) version.

• Varias ganancias disponibles.

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Ing. Martín Lema62 de 94

El downtilt variable se logra rotando la fase de las señales que alimentan cada uno de los dipolitos

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Ing. Martín Lema63 de 94

AntenasDual /Quad Pol

• Se trata básicamente de dos o cuatro antenasortogonales entre sí montadas en un mismobackplane y radomo. Esto reduce mucho el espacio necesario y la carga de viento. El parámetro que caracteriza estas antenas (ademásde los típicos de una antena panel) es la aislaciónentre ports

• Exteriormente tienen dos/cuatro conectores (unopara cada antena)

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Ing. Martín Lema64 de 94

• En entornos URBANOS y en comunicaciones con PORTÁTILES la diversidad de polarización es notablemente mejor que la diversidad de espacio.

• Esto se da en entornos con numerosos multitrayectos

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Ing. Martín Lema65 de 94

Ideal paracombinación en aire

-45° +45° -45° +45°Tx1/Rx1 Tx2 Tx3 Tx4/Rx2

Rx1 Tx1 Tx2 Rx2

Either:Either:

Or:Or:

Quad Antennas:

Usando combinadorse pierden 3 dB (tipicamente).

Note:

Model HBW Gain Tilt Options

65° 18.1 dBi 0, 2

90° 16.8 dBi 0, 2, 4

65° 16.6 dBi

90° 15.3 dBi

DB932QDG65EM

DB932QDG90EM

928QDG65T5EM

928QDG90T5EM

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Ing. Martín Lema66 de 94

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Ing. Martín Lema67 de 94

Principales parámetros de una antenaBSA

• Ganancia• Banda de utilización• PIM (Passive Inter Modulation)• Ancho de haz• Tilt eléctrico• Potencia admisible• Tipo de conector

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Ing. Martín Lema68 de 94

RET (antenas controlables remotamente)Remote Electrical Tilt

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Ing. Martín Lema69 de 94

¿Es un estándar o es algo propietario?

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Ing. Martín Lema70 de 94

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Ing. Martín Lema71 de 94

•Conseguir la llave del sitio (típicamente 100 Km)

•Ir al sitio (mínimo dos personas)

•Manejar (típicamente cientos de Km)

•Consumir combustible

•Rogar al Dios de la lluvia que haya buen tiempo

•Subir a la torre

•Ajustar el tilt

•Chequear que no queden alarmas en el sitio

•Depende la distancia, comer, dormir

•Volver (manejar, combustible, etc)

•Devolver la llave (otra vez 100Km)

•Actualizar documentación

AJUSTAR REMOTAMENTE LA ANTENA O……..

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Ing. Martín Lema72 de 94

¿Y si no quedó como queríamos?

Sin RET:

Con RET

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Ing. Martín Lema73 de 94

AntenasIn-door

• Básicamente no tiene diferencias con una antena diseñada paraoutdoor, solamente que el radomo mas función estética que técnica y normalmente no son herméticas con lo que se abarata el costo de fabricación.

• También son de baja ganancia ya que no tiene ninguna utilidad la ganancia en una apliacación indoor (ganancia=directividad)

• Típicamente las hay Omni y “panel” siendo las tipo omni para poneren el medio de un recinto y las panel contra una pared.

Page 74: Seminario sobre antenas dia 1

Ing. Martín Lema74 de 94

Especificación típica de antena indoor

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Ing. Martín Lema75 de 94

ANTENAS DISTRIBUIDAS (Cables radiantes)

La aplicación típica es túneles

De modo acoplado

De modo radiante

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Ing. Martín Lema76 de 94

• La radiación del cable de modo acoplado se fundamenta en la dispersión sobre objetos cercanos

• En teoría, en el espacio libre no irradian ya que los campos generados por las ranuras se cancelan mutuamente

• Son típicamente aperiódicos (no tienen una banda de trabajo definida)

Page 77: Seminario sobre antenas dia 1

Ing. Martín Lema77 de 94

• La radiación del cable de modo radiante se fundamenta en la radiación generada en las ranuras que no se cancelan como en los de acoplamiento

• La presencia de objetos cercanos hace que muchas veces también irradien por dispersión

• Son típicamente sintonizados (tienen bandas de trabajo definidas)

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Ing. Martín Lema78 de 94

Parámetros de cables radiantes

• Atenuación longitudinal: Como cualquier cable, se mide en dBcada 100 mts. Típicamente está en el orden de algunos dBcada 100 mts.

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Ing. Martín Lema79 de 94

• Pérdidas de acoplamiento. Se mide en dB. Es la relación entre la potencia “dentro” del cable y la recibida por un receptor a 2 mts del cable.(u otra distancia según el fabricante)

• Típicamente está entre los 50 y los 80 dB

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Ing. Martín Lema80 de 94

Grafica de las pérdidas en un sistema de cable radiante

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Ing. Martín Lema81 de 94

Instalación de cable radiante en un túnel de carbón

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Ing. Martín Lema82 de 94

Aspectos mec ánicos de las antenas

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Ing. Martín Lema83 de 94

Carga de viento

• La carga que produce una superficie expuesta al viento varía en forma proporcional con el área expuesta.

• Ej: un área de 1 m2 expuesta a un viento de 100 Km/h produce una fuerza de 44 Kgf.

• El precio y complejidad de una estructura es directamente proporcional a las cargas de viento que debe soportar.

• Por lo tanto todo diseño debe apuntar a reducir tanto como se pueda el área expuesta al viento.

• El reglamento vigente en la Argentina es el CIRSOC• El diseño y aprobación de planos de estructuras es

incumbencia de los ingenieros civiles.

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Ing. Martín Lema84 de 94

Momento torsor del mástil• Un punto importante a tener en cuenta en la

especificación de estructuras es la desviación a la torsión. (cuanto se desorienta la antena cuando el viento empuja “de costado” la parábola.

• Esto se soluciona mediante el agregado de “estrellasanti torsoras” en un mástil

• Una especificación ‘típica es + / - 0.5°• Esta especificación generalmente apunta a la

desorientación de la parábola, debiera estar muy mal calculada la estructura para que colapse por torsión del mástil.

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Ing. Martín Lema85 de 94

Radomos

• Son protecciones mecánicas que cubren la antena. Están hechas con materiales muy resistentes a la intemperie y con una mínima absorción de microondas.

• Sirven para reducir la carga de viento y a su vez proteger los elementos mas sensibles (iluminador).

• Los hay de dos tipos: Flexibles(para antenas blindadas, parecen un parche de bombo) y rígidos (Moldeados)

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Ing. Martín Lema86 de 94

Radomos

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Ing. Martín Lema87 de 94

Materiales para radomos• Los materiales mas habituales para los

flexibles son TEGLAR (a base de Kevlar) o Hypalon. (es un nylon cubierto de goma)

• Los de teglar tienen una vida útil de unos 15 años, Hypalon unos 5

• Los radomos rígidos son generalmente de fibra de vidrio o ABS (Plástico)

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Ing. Martín Lema88 de 94

Embalajes

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Ing. Martín Lema89 de 94

Que distingue una antena de otra?

• Dos antenas de iguales características (Ganancia diámetro, F/B, etc) pero de distinto fabricante se distinguen en:

• Mantener las características luego de varios años de instalada

• Precisión mecánica (forma del reflector, exactitud del foco, estabilidad, etc)

• Resistencia a viento/lluvia/nieve/hielo, etc• Facilidad de transporte y armado

• Que se armen con POCAS herramientas

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Ing. Martín Lema90 de 94

Resistencia a la intemperie• NO HAY QUE OLVIDARSE QUE UNA

ANTENA ES UNA PIEZA MECÁNICA MAS QUE UN COMPONENTE ELECTRÓNICO

• Por lo tanto su desempeño será función de su resistencia al intemperie (asumiendo que está bien dimensionada)

• Los puntos débiles son• Soldaduras-galvanizado-pintado-resistencia a

las dilataciones-selección adecuada de los materiales constructivos (evitar pares galvánicos, etc)

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Ing. Martín Lema91 de 94

Otros accesorios importantes

• Escalerita para coaxiales• Protección del tramo horizontal contra

caída de hielo o de herramientas• Pasamuros

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Ing. Martín Lema92 de 94

Otros elementos

• Jumpers: Tramo de cable mas flexible que el alimentador principal.

• Alimentador principal: Cable coaxial de gran diámetro típicamente entre ½” y 1-5/8”

• Herrajes de montaje A° Inox- Plástico• Kit de Puesta a tierra• Pasamuros

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Ing. Martín Lema93 de 94

Preguntas

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Ing. Martín Lema94 de 94

Muchas Gracias