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ÍNDICE

Introducción_____________________________________________________3

- Que es una antena- Tipos de Antenas

Antenas de Guía-ondas Ranurada Sectorial 8 Celdas_____________________4

Guía de Onda____________________________________________________5

- Porque Directiva

Primeros Pasos__________________________________________________7

Plano Antena Sectorial 8 Celdas_____________________________________8

Medidas _______________________________________________________9

Trabajos de Corte________________________________________________10

El Conector_____________________________________________________12

Terminaciones __________________________________________________13

Pruebas________________________________________________________14

Conclusión _____________________________________________________16

Bibliografía_____________________________________________________17

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INTRODUCCION

¿Qué es una antena?

Dispositivo que sirve para transmitir o recibir ondas de radio. Convierte la onda guiada por la línea de transmisión en ondas electromagnéticas que se transmiten por el espacio libre.

La antena tiene un comportamiento reciproco, es decir, todas sus cualidades se replican cuando este elemento se comporta como transmisor o receptor. Todas sus características como ganancia, ancho de banda, ancho del haz de radiación, impedancia, entre otras, serán iguales e independientemente si la antena radia o recibe una señal electromagnética

En pocas palabras para poder describir una antena serian las siguientes:

- Es un conductor metálico

- Reciproca

- Pasiva (No necesita energía).

Existen muchos tipos de Antenas, las cuales trabajan de acuerdo a la frecuencia en la cual quieran trabajar.

Estas antenas se podrían clasificar desde el punto de vista de su longitud eléctrica, ancho de banda de frecuencias en el que operan y su inteligencia. Las antenas más populares son las siguientes:

Dipolo de media onda, Antena Monopolo, Antena Helicoidal, Antena Yagi, Antena de bocina, Antenas de Ranura, entre otras.

Aquí se presentara una Antena de ranura, la cual se detallara paso a paso. Se describirá su correspondiente marco teórico, funcionamiento, y por supuesto un paso a paso, para todas las personas que deseen emplear esta antena. La información detallada de este proyecto se encuentra en la página oficial del señor Trevor Marshall.

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Antenas de Guía-ondas Ranurada Sectorial 8 Celdas

Este tipo de antena es bastante directiva, resonante y tienen relativamente un margen bastante estrecho de frecuencias de trabajo. Esta antena Sectorial que será de 8 celdas, trabajara en la banda de 2.4 Ghz, para cualquier WLAN.

Por supuesto, existen otros 3 modelos los cuales se muestran en la página oficial del señor Trevor Marshal. Estos 3 modelos son los siguientes:

Omnidireccional 8+8 Celdas

Omnidireccional 16+16 Celdas

Sectorial 16 Celdas

Si bien el diseño de la antena se ve complejo, pues no lo es. Siempre y cuando se analice de forma detallada sus medidas, con un pie de metro, y tomar precaución.

Si estas quedan erróneas, no funcionara correctamente.

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Guía de onda

Es una estructura física la cual guiará ondas electromagnéticas.

Con esta antena guía-ondas tendremos una transmisión de baja perdida. Esta propagación de la señal se enviara por las ranuras que se deben hacer según sus medidas. Cada una de las ranuras permite que una pequeña parte de la energía de la señal se radie.

Si bien sus ranuras se ven verticales, la energía se transmite de forma horizontal, lo cual es lo mejor para la transmisión a distancia o punto a punto.

¿Porque una antena directiva?

Esto básicamente dependerá del uso que le daremos a nuestra antena.

Imaginemos una linterna y la luz que propaga. Estas linternas son ajustables, y su luz puede ser más amplia, o más directa. Esto implica que mientras más delgada es su luz, mas distancia puede alumbrar, pero su ancho será menor. Si deseamos alumbrar por ejemplo una pieza a oscuras, la luz se

ajusta para que sea menos directa pero más amplia, de esta manera se alumbrara más la pieza, pero alumbrara menos distancia.

Lo mismo pasa con las antenas, directiva u omnidireccional, será la opción que se elegirá para el uso que deseamos darles.

Aquí se observa como transmite una antena Omnidireccional Ranurada 8+8. Entonces si lo que deseamos, es poder transmitir la señal en 360º, será la mejor opción.

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Aquí se observa la transmisión de una antena Directiva o Sectorial. Su ancho del haz será menor pero más directiva. Existen antenas con una abertura del haz de hasta 1º, esto significa que pueden recorrer mayores distancias.

Nota: Imágenes de su propagación van de acuerdo a una antena Omnidireccional y Direccional de la página oficial del señor Trevor Marshall.

Antena Guía-ondas Unidireccional

La antena la cual vamos a fabricar, tiene una medida de 76 cm. En este caso para la antena de 8 ranuras que vamos a fabricar, tendrá una medida de 1 Metro en total, para poder aprovechar cada centímetro que nos sobre.

Si siguen los pasos al pie de la letra, deberíamos tener una ganancia que será aproximadamente de 15 dbi, como se muestra en la figura numero 2 y numero 1.

Más adelante se mostraran pruebas en las cuales la distancia que se alcance, dependerá de muchos factores como obstáculos, potencia de transmisión, perdida del coaxial, entre otras.

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Primeros Pasos

Materiales:

- Perfil de aluminio de 1 metro de largo, con sus medidas exteriores de 50 mm por 100 mm y con un espesor de 1,3 mm.Las medidas interiores dependerán del espesor del aluminio, el señor Trevor Marshall utilizó un aluminio con un espesor de 1,8 mm, el cual no encontré. Y afirma que las medidas interiores son criticas, y que no debe haber más de 1 mm de diferencia con las medidas interiores que son 95.4 mm x 44.6 mm.

- Conector N Hembra- 1 Metro Cable Coaxial 195 con Conector N macho a SMA RP macho - Pie de metro- Escuadra- Lima - Taladro- Dremel- Permacel- Lamina de Cobre- Cautín

A continuación, se mostrará el plano de la antena sectorial de 8 ranuras que se encuentra en la página oficial. Hay que tener mucho cuidado con las medidas.

Pero recuerden que por un milímetro que se pasen al cortar las ranuras, no se estropeara nuestra antena. Más aun cuando no se tienen las herramientas adecuadas.

Este proyecto se realizo con herramientas de mano y mucha paciencia.

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Al principio tendrán un pequeño problema como me pasó a mí al empezar a construir la antena. La medida del aluminio que se utilizara debe ser de 760 mm, esto quiere decir que en la parte superior de la antena, se debe dejar 1,3 mm mas a parte de los 760 mm, de esta manera, al hacer la tapa, la antena siga midiendo 760 mm en su interior. En el caso de la tapa inferior será lo mismo, la tapa se debe poner justo antes de que empiece nuestra medida de la antena.

Es importante destacar también que las medidas de las ranuras, se deben hacer después de marcar nuestra antena por la mitad con el lápiz de mina.

Estas ranuras tendrán 58mm de largo y 20mm de ancho y se deben respetar las medidas que aparecen en la parte inferior del plano. Esas serán las que utilizaremos para marcar nuestra antena.

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Medidas

Marcar los 25 mm del centro del aluminio con ayuda de una escuadra por todo el aluminio. Al momento de tener toda la línea que divide el aluminio por la mitad, usamos una regla de metal y una guincha de medir para comprobar las medidas (Figura 2). Las ranuras serán las correctas si es que respetan las medidas indicadas en el plano. Después deben verificar con pie de metro las medidas de las ranuras.

Entonces la primera ranura de la antena empezara en el lado izquierdo del aluminio y recuerden tener marcado el principio de la antena, o sea, marcar desde el 0 a 760 mm

Con ayuda del Permacel, debería quedar más o menos así nuestro perfil de aluminio. (Figura 1).

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Trabajos de Corte

Ahora es el trabajo de un Dremel, con el cual cortaran las ranuras. Tener mucha precaución ya que saltan trozos de aluminio al cortar, y recuerden que el aluminio es un material que disipa el calor.

Lo primero será cortar de forma vertical las ranuras, así se tendrá más precisión. El objetivo del Permacel es para ayuda al momento de empezar a cortar el aluminio. Es un proceso que se debe ejecutar con paciencia. El siguiente paso al momento de tener listas las ranuras, será cortar trozo de la parte inferior de la antena, este trozo será de la medida interior de nuestro aluminio y se utilizara para hacer las tapas. Color rojo de la figura 3

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Luego se cortan dos esquinas para dejar las tapas con forma de L, de esta manera se pueden introducir en nuestra antena.

La tapa del inferior de la antena debe quedar justo por debajo de la línea en donde empieza la antena.

La tapa y el perfil del aluminio se perforaron de tal manera que coincidan justo en el límite en el cual empieza la antena. Luego se pone un remache o

simplemente un rosca lata. Este rosca lata no afectara el funcionamiento de la antena, ya que se encuentra fuera de los 76 cm.

Debería verse más o menos así:

En cuanto a la tapa superior, simplemente se puede pegar con “No más clavos” o pueden usar un tornillo rosca tala, pero es importante tomar en cuenta que no puede superar los 3 mm. Lo mismo pasara al momento de montar el conector N Hembra a la antena en el punto central, a 25 mm desde el comienzo de la antena (En donde ira la tapa inferior), usar tornillos que no superen los 3 mm.

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El Conector

EL conector N hembra será fácil de instalar. Marcan los puntos en el aluminio, en donde se pondrán los pernos y luego se perforan con un Taladro. Es aquí en donde vienen dos puntos en el que se debe tener precaución.

Primero:

Utilizando un papel de cobre, se debe cortar un trozo con las medidas que se indican en la figura. Es importante usar compas para que la medida sea exacta. Luego se corta todo lo que está en blanco, incluyendo la cuarta parte de la media circunferencia, con el fin de formar un cono el cual se debe soldar con nuestro Cautín al conector N.

Nota: Su longitud debe ser de 20mm y el diámetro máximo del cono alrededor de 15mm.

Esto significa que el terminal de alimentación (Conector N Hembra) debe quedar a 20 mm de la antena, en la mitad.

Segundo:

Al momento de poner los rosca latas en el conector N, se deben cortar para que estos no sean largos. No deben superar los 3 mm, ya que tendrán problemas al momento de transmitir, es decir, no funcionara.

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La lima se usara para repasar los bordes de las ranuras y los cortes que se hicieron en la parte inferior de la antena.

Terminaciones

Ya es el momento en el cual se sacara el permacel y se comienzan los detalles de esta Antena.

Se observa en diferentes diseños de esta antena, qué hacen diferentes tipos de soportes para poder montar la antena en un mástil.

El método más fácil será hacer orificios con el taladro en la parte trasera de la antena (el aluminio que queda de sobra), y se ponen los soportes que encuentren. En mi caso utilice soportes de una antena de plato.

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Pruebas

1 - La primera prueba se basa en ver cuántas señales de Wi-fi se pueden encontrar con una tarjeta PCI Wireless D-link, usando su antena de fábrica, la cual tiene una ganancia de 5 dbi.

Las pruebas se realizaron con Netstumbler. Observemos cual fue el resultado con la antena de fábrica:

Aquí se observan 3 señales que están en el espacio libre. Esto se está midiendo desde un segundo piso.

2- Al retirar la antena de fábrica, se conecto nuestra antena directiva de 8 Celdas.

Estos fueron los resultados:

Es importante destacar que las pruebas se realizaron en un lugar en donde pasan vehículos constantemente, existen centenares de arboles y la línea de vista no es la mejor. Pero se puede apreciar un gran aumento en cuanto a redes encontradas.

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Nota: Como se reitero anteriormente, esta antenas son bastante directivas, con solo mover un par de grados, se visualizan distintas señales, así como también, se gana o pierde ganancia en estas señales.

3 – Elegimos una señal al azar, la cual fue Constanza1, observaremos en el siguiente grafico como varia la ganancia con la antena de fábrica y nuestra antena directiva de 8 celdas.

Hay una ganancia de aproximadamente 13 dbi. Recordemos que en la antena que se presenta en la página oficial, hay una ganancia de 15 dbi, por lo cual es bastante bueno nuestro proyecto.

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CONCLUSIÓN

Pasar de lo teórico a lo práctico, es una de las cualidades más importantes al momento de demostrar lo que se aprendió durante el semestre. Se comprobó que se debe tener espacio libre para poder propagar una señal. De esta manera, los resultados son más favorables en cuanto a ganancia y recepción de una señal.

Esta antena estará dedicada al uso de un enlace punto a punto que se hará entre 2 sucursales que se encuentran a una distancia de 60 metros, en el séptimo piso de cada edificio. No deberían existir mayores problemas, ya que se ha comprobado que lo esencial para tener una mayor ganancia, es usar una antena con un ancho del haz menor, de esta manera, será efectiva la señal electromagnética irradiada en el espacio libre.

En este proyecto, es esencial seguir al pie de la letra cada detalle de la antena, para que nuestros resultados sean favorables. Uno de los puntos más importantes fue el cono que se suelda al conector. Sin darme cuenta en la información que se entregaba en la página oficial, el diámetro del cono superaba los 1,6 mm, y la antena no funcionaba correctamente.

Otro punto importante es el largo de nuestro cable coaxial, mientras menor sea el largo, menos pérdida se tendrá. Si lo que se desea es hacer un uso más domestico a esta antena, funcionaria perfectamente para transmitir una señal de un Router.

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BIBLIOGRAFIA

http://www.paramowifix.net/antenas/guiaondas_marshall.html

http://www.tlalpan.uvmnet.edu/

Material de estudio, asignatura Antenas y Propagación.

Profesor: Cristian Troncoso Vázquez.