ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES
TRABAJO Nº7
•ALEMAN PEDRO
•GUALOTO ROBERTO
TEMA:
“TENDENCIA DE LA
ANTENAS PARA
COMUNICACIONES
INALÁMBRICAS”
Contenido
Los parámetros más importantes
que toman en cuenta, los
diseñadores en la creación de
modelos,
 Herramientas para el diseño
 Modelos de antenas.

INTRODUCCIÓN
La tendencia principal en
comunicaciones inalámbricas:
 Reducción del tamaño de los
equipos de comunicación.
–Reducción de la antena
–Reducción del rendimiento de
antena

INTRODUCCIÓN
 La
investigación en este
campo ha permitido
obtener, ANTENAS
relativamente pequeñas
con ganancias altas
INTRODUCCIÓN
– Utilizan la banda ISM (Industrial
Scientific and Medical)
– No requiere de licencias de
frecuencias comprendida entre 2,4
GHz y 2,5 GHzLas comunicaciones
inalámbricas nos brinda.
INTRODUCCIÓN



Servicio satelital Digital Audio Radio
Service (SDARS)
El servicio esta diseñado para la
difusión de alta calidad de audio,
música, noticias, deporte, video para
receptores móviles.
Dispositivos con tecnología Bluetooth
INTRODUCCIÓN


CADA VEZ AMPLIAMOS NUESTRA
CAPACIDAD DE MANIPULAR
INFORMACIÓN DE MANERA
INALAMBRICA.
DE LA MANERA MÁS RAPIDA Y
EFICIENTE QUE ES LO QUE LE
INTERESA AL USUSARIO.
 REQUERIMIENTOS
DE
ANTENAS
 HERRAMIENTAS DE
MODELACION
REQUERIMIENTOS DE
ANTENAS






Los parámetros a tomar en cuenta al
modelar una antena, son:
Ganancia
Eficiencia
Potencia
Polarización utilizada
Frecuencia/as en la que opera
REQUERIMIENTOS DE
ANTENAS
 Para
implementar un modelo
hay que primero, ver las
necesidades
 Comunicación
–Punto a punto
–Punto multipunto
HERRAMIENTAS DE
MODELACION
 Encontramos
diferentes
métodos para modelar una
antena
 MININEC
 NEC
 FDTD
HERRAMIENTAS DE
MODELACION
 MININEC
Llamado el método de los
momentos
 Es un método numérico
 Mediante la discretización del
problema, y la resolución de
ecuaciones resultantes.

HERRAMIENTAS DE
MODELACION
 FDTD
 Finite
Difference Time Domain
o FDTD
 Para analizar geometrías que
pueden utilizar conductores,
dieléctricos y materiales
magnéticos con pérdidas,
ANTENAS EMBEBIDAS DE
BAJO PERFIL




La ganancia de la antena esta en
directa relación con su tamaño
La antenas de bajo perfil básicamente
son antenas de pequeño tamaño.
Su uso en general es en dispositivos,
inalámbricos portátiles.
Son antenas de alta eficiencia.
WC-PIFA


Los principales desarrollos, han sido
en la forma para ampliar el ancho de
banda de las antenas en la familia
PIFA sin sacrificar el rendimiento.
La antena compacta (WCPIFA) puede
ser embebida dispositivos inalámbricos
WC-PIFA
WC-PIFA
 Esta
antena también cubre
bandas GPS, PCS, de 2G
segunda generación.
 Esta propiedad multibanda
ayudará a la transición de la
2G a la 3G.
Lóbulo de Radiación
Características





• Frecuencia 1.525 – 2.515 GHz
• Ganancia tipica2.5 dBi
• Patron de radiación
Omnidireccional
• Polarization Lineal
• Impedancia nominal 50 Ω
Aplicaciones






•
•
•
•
•
•
E911 (GPS)
DCS-1800
PCS-1900
IMT2000/UMTS
ISM (WLAN)
BLUETOOTH
Antena espiral (SLH).
Antena espiral (SLH).
 La
geometría maximiza el
rendimiento y eficiencia de la
antena mientras minimiza el
tamaño, usa una polarizacion
circular.
Especificaciones tipicas para
2.4 GHz WLAN SLH
 Frecuencia
2.2 – 2.6 GHz
 VSWR < 2:1
 Ganancia tipica 10 dBic
 Impedancia Nominal 50 ohm
 Size 3.75” x 3.75” x 6”
Patrón de Radiación
Ganancia vs frecuencia
Aplicaciones




WLAN, 802.11
Bluetooth
Satellite communications
PCS
ANTENAS BANDA EXTENDIADA
Y MULTI BANDAS





Por medio de estas antenas los usuarios
móviles acceden a varios servicios
Servicios de comunicación móvil
Posicionamiento, localización
Servicios celulares a 800Mhz PCS y GSM a
1990Mhz GPS a 1500Mhz
Bandas sin licencias de 2400Mhz
ANTENAS BANDA EXTENDIADA
Y MULTI BANDAS

Radiodifusión AM/FM convencional
que se hallan tradicionalmente en
vehículos
ANTENA SINUOUS
ANTENA SINUOUS
caracteristicas
 Ancho de banda
 Polarización circular
 Bajo perfil
 Estas antenas son utilizadas en radio
astronomía
 Sensores remotos.
Modelo analizado utilizando
métodos de momentos para
deducir el rendimiento
Mas antenas

Espiral
Arreglo de antenas
ARREGLO
FOURSQUARE
Antena inteligente

Una mezcla de un arreglo de
antena, junto con procesamiento
digital (DSP), que optimizan lo
diagrama de transmisión
dinámicamente en respuesta a
una señal de interés en el entorno
ARREGLOS Y ANTENAS INTELIGENTES

En el caso de las antenas en general o de los arreglos se define un
patrón de radiación fijo.

Un arreglo de antenas puede estar constituido por elementos
activos y pasivos.

En el caso particular de las antenas inteligentes se puede trabajar
con arreglos donde todos los elementos son activos.


Sin embargo al hablar de “inteligencia”, siendo estrictos las antenas
no son inteligentes sino lo que es inteligente es el sistema dado que
puede interactuar con el medio.
Se puede decir que la inteligencia radica en la posibilidad de variar
el patrón de radiación en su forma una vez se ha implementado la
antena.

Una antena inteligente es la combinación de un arreglo de
antenas (arrays) con una unidad de procesamiento digital de
señales (DSP) que optimiza los diagramas de transmisión y
recepción dinámicamente en respuesta a una señal de interés en
el entorno.





Los elementos del arreglo deben ser seleccionados cuidadosamente
para permitir seguir la dirección del haz principal de radiación dentro
de un rango angular amplio y una variedad de frecuencias.
Se debe tener un espaciamiento adecuado entre los elementos del
arreglo para tener una correcta radiación del haz principal y evitar
interferencias.
Transmitiendo a una misma potencia, se pueda recibir la señal a una
mayor distancia.
Se incrementa la sensibilidad de la antena de recepción, por lo
tanto se puede transmitir a una potencia mas baja e incidir
directamente en el consumo de baterías.
El sistema de antenas inteligentes puede radiar a una potencia
menor por lo cual se puede reducir las especificaciones de los
amplificadores de potencia reduciendo los costos de los mismos.









Debido a la menor dispersión angular de la radiación desde el
sistema de antenas inteligentes, se reducirán significativamente los
trayectos múltiples de la información
Por el uso de más de una antena en el transmisor y en el receptor, un
sistema de comunicaciones debe explotar efectivamente los múltiples
canales.
Por tanto puede soportar comunicaciones con tasas de transferencia de
datos mas allá de los predecidos por el teorema de Shannon para un canal
simple.
Mediante sistemas de antenas inteligentes se consigue:
Aumentar la capacidad de conexión a múltiples usuarios
simultáneamente.
Incremento de la Capacidad y la confiabilidad.
Reducción de potencia de transmisión.
Reducción de Propagación multitrayecto.
Reducción del Nivel de interferencia.
Incremento del nivel de seguridad.

El testbed (prototipo de pruebas), mostrado
en la Figura 8, opera en la banda de los
celulares.
Dependiendo de la configuración del sistema
de antenas inteligentes, se pueden tener dos
situaciones:


Captación de la Onda principal de la señal de
interés, eliminando las señales multitrayecto
propias y las señales interferentes de otros
usuarios.
Captación de la onda principal de la señal de
interés aprovechando la captación de sus
señales multitrayecto, para reforzar la señal
principal, y eliminar las señales interferentes
de otros usuarios.




La reducción del nivel de interferencia reduce la tasa de error
(BER), lo que permite aumentar la calidad de la transmisión
de la información.
La selectividad espacial que proporciona el sistema, permite
discernir las señales interferentes provenientes de otros
usuarios.
Con esto se logra hacer insensible a la antena receptora en
esas direcciones y evitar que esas señales sean procesadas en
el sistema de recepción.
Puesto que la transmisión es direccional, es muy difícil que
otro equipo intercepte la comunicación, por tanto se
incrementa la seguridad del enlace.
TIPOS DE ANTENAS INTELIGENTES
DE HAZ CONMUTADO



Se genera varios haces a ángulos
prefijados que se van conmutando
secuencialmente
dando
como
resultado un barrido discreto de la
zona de cobertura en posiciones
angulares fijas.
En cada posición discreta del haz
se activa el sistema de recepción
para
determinar
la
posible
existencia de señales .
En caso de recibir la señal, el
sistema
guarda
información
correspondiente a la posición del
haz (ángulo + identificación de
usuario) y se establece la
comunicación con el usuario en un
intervalo de tiempo.
SISTEMA HAZ DE SEGUIMIENTO

Formado por un arreglo de antenas con una red de excitación que
permite controlar electrónicamente las fases de las corrientes de
excitación que llegan a los elementos del arreglo para modificar la
dirección del haz convenientemente.
SISTEMA DE HAZ ADAPTATIVO

En este sistema las salidas de cada elemento se ponderan con un valor de
peso cuyo valor se asigna dinámicamente para conformar un diagrama de
radiación que presente el haz principal hacia la ubicación del usuario
deseado y los haces o lóbulos secundarios hacia las direcciones de las
componentes del multitrayecto de la señal deseada y mínimos o nulos de
la radiación en las direcciones de las fuentes de interferencia.
CONCLUSIONES

En el caso de las antenas en general o de los arreglos se
define un patrón de radiación fijo.

Las antenas inteligentes trabajan con arreglos donde
todos los elementos son activos.


Al hablar de “inteligencia”, las antenas no son inteligentes
sino lo que es inteligente es el sistema dado que puede
interactuar con el medio
Se debe tomar muy encuenta las aplicaciones, el ancho
de banda disponible y los servicios que se va prestar
mediante estas antenas.

Se pueden utilizar múltiples antenas o elementos ya sean omnidireccionales
o direccionales para formar arreglos.

Es importante tomar encuenta la separación entre los elementos así como la
Interacción electromagnética entre estos.

La reducción del nivel de interferencia reduce la tasa de error (BER).

Se soporta comunicaciones con tasas de transferencia de datos mas allá de
los predecidos por el teorema de Shannon para un canal simple.

Incremento de la Capacidad y la confiabilidad.

Reducción de potencia de transmisión.

Reducción de Propagación multitrayecto.

Reducción del Nivel de interferencia.

Incremento del nivel de seguridad
Se tiene tres tipos de antenas inteligentes

De haz conmutado

De haz de Seguimiento

De haz Adaptativo


Siendo el de haz adaptativo el mayor rendimiento e
inteligencia
La diferencia entre las de haz conmutado y de haz
de seguimiento es que el de haz conmutado tiene
posiciones angulares fijas y el de seguimiento no.
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