Frecuencias a utilizar para cada tipo de antena.

A lo largo del curso se han conocido diversos tipos de antenas, cada tipo de antena trabaja a diferentes rangos de frecuencia, en este artículo mostraremos las frecuencias a las que trabajan algunos tipos de antenas.

Empezaremos por recordar ¿Qué es una antena?

Una antena es un dispositivo (conductor metálico) usado para las transmisiones en (frecuencias AM o FM) diseñado con el objetivo de emitir y/o recibir ondas electromagnéticas hacia el espacio libre. Una antena transmisora transforma energía eléctrica en ondas electromagnéticas, y una receptora realiza la función inversa.

Un concepto importante a recordar es el ancho de banda:

El ancho de banda de la antena se define como el rango de frecuencias sobre las cuales la operación de la antena es "satisfactoria". Esto, por lo general se toma entre los puntos de media potencia, pero a veces se refiere a las variaciones en la impedancia de entrada de la antena.

Cada subconjunto o banda de frecuencias dentro del espectro electromagnético tiene propiedades únicas que son el resultado de cambios en la longitud de onda. Por ejemplo, las frecuencias medias (MF, Medium Frequencies) que van de los 300 kHz a los 3 MHz pueden ser radiadas a lo largo de la superficie de la tierra sobre cientos de kilómetros, perfecto para las estaciones de radio AM (Amplitud Modulada) de la región. Las estaciones de radio internacionales usan las bandas conocidas como ondas cortas (SW, Short Wave) en la banda de HF (High Frequency) que va desde los 3 MHz a los 30 MHz. Este tipo de ondas pueden ser radiadas a miles de kilómetros y son rebotadas de nuevo a la tierra por la ionosfera como si fuera un espejo, por tal motivo las estaciones de onda corta son escuchadas casi en todo el mundo.

Los estaciones de FM (Frecuencia Modulada) y TV (televisión) utilizan las bandas conocidas como VHF (Very High Frequency) y UHF (Ultra High Frequency) localizadas de los 30 MHz a los 300 MHz y de los 300 MHz a los 900 MHz, este tipo de señales debido a que no son reflejadas por la ionosfera cubren distancias cortas, una ciudad por ejemplo. La ventaja de usar este tipo de bandas de frecuencias para comunicaciones locales permite que docenas de estaciones de radio FM y televisoras " en ciudades diferentes " puedan usar frecuencias idénticas sin causar interferencia entre ellas.

A continuación se muestra un tabla de espectro electromagnético de antenas:

Espectro electromagnético
Banda	Significado	Rango de Frecuencias	Servicios
VLF	Very Low Frequency	3 kHz - 30 kHz	Conducción de electricidad
LF	Low Frequency	30 kHz - 300 kHz	Conducción de electricidad, navegación marítima, control de tráfico aéreo
MF	Medium Frequency	300 kHz - 3 MHz	Radio AM
HF	High Frequency	3 MHz - 30 MHz	Radio SW
VHF	Very High Frequency	30 MHz - 300 MHz	Radio FM, TV, radio dos vías
UHF	Ultra High Frequency	300 MHz - 3 GHz	TV UHF, telefonía celular, WLL, comunicaciones móviles
SHF	Super High Frequency	3 GHz - 30 GHz	Servicios por Satélite y microondas, MMDS, LMDS
EHF	Extremely High Frequency	30 GHz en adelante	LMDS
Infrarojo		3 x 1012 - 4.3 x 1014 Hz	WPANs
Luz visible		4.3 x 1014 - 7.5 x 1014 Hz	Fibras ópticas
Ultravioleta		7.5 x 1014 - 3 x 1017 Hz
1 kHz = 1x103 Hz 1 MHz = 1x106 Hz 1 GHz = 1x109 Hz WLL = Wireless Local Loop MMDS = Multichannel Multipoint Distribution Service LMDS= Local Multipoint Distribution Service WPANs = Wireless Personal Area Networks

Para poder definir las frecuencias de trabajo es necesario conocer la siguiente clasificación:

• Las antenas Omnidireccionales son buenas para cubrir áreas grandes, la cual la radiación trata de ser pareja para todos lados es decir cubre 360º .
• Las antenas Direccionales son las mejores en una conexión Punto-a-Punto, acoplamientos entre los edificios, o para los Clientes de una antena omnidireccional.

Una vez revisados estos conceptos podemos proceder a revisar los diferentes tipos de antenas y las frecuencias a las que trabajan.

Para antenas omnidireccionales:

Antena monopolo:

Es una antena constituida de un solo brazo rectilíneo irradiante en posición vertical. Podemos ver una antena vertical con Ganancias de 3 dBi hasta 17 dBi.
 

• El uso en VHF es principalmente para las aplicaciones de radio móvil en vehículos.
• En Monopolos de ¼ de onda: la impedancia de la antena es de 36 ohmios

Antena dipolo:

• Usada en frecuencias arriba de 2MHz
• Ganancia baja: 2.2 dBi
• Angulo de radiación ancho
• En el espacio ideal, la impedancia del dipolo simple es de 73 Ohm.

Para antenas direccionales:

Antena Yagi:

Antena constituida por varios elementos paralelos y coplanarios, directores, activos y reflectores.

• Utilizada ampliamente en la recepción de señales televisivas, comúnmente en frecuencias de 30Mhz y 3Ghz, (canal 2 al canal 6 de 50MHz a 86 MHz).
• Ganancia elevada: 8-15 dBi
• Para el servicio 802.11 pueden tener ganancias entre el dBi 12 y 18. Manejan una impedancia de 50 a 75 Ohms
• Desventajas: Direccionarlas en la posición correcta no son tan difícil como una antena parabólica, pero aun así puede llegar a ser difícil.

Antena parabólica:

Antena provista de un reflector metálico, de forma parabólica, esférica o de bocina, que limita las radiaciones a un cierto espacio, concentrando la potencia de las ondas.

• Se utiliza especialmente para la transmisión y recepción vía satélite.
• Ganancia alta: 12-25 dBi
• Directividad alta
• Ángulo de radiación bajo

 Láser infrarrojo:

Los enlaces infrarrojos se encuentran limitados por el espacio y los obstáculos. El hecho de que la longitud de onda de los rayos infrarrojos sea tan pequeña (850-900 nm), hace que no pueda propagarse de la misma forma en que lo hacen las señales de radio.

Patch o panel:

• Panel o .parche. metálico radiante sobre un plano de tierra metálico.
• Normalmente planas, en encapsulado de PVC.
• Ganancia media-elevada: 5-20 dBi
• Directividad moderada
• Ángulo de radiación medio

Helicoidal:

• Hilo conductor bobinado sobre un soporte rígido. Detrás plano de tierra.
• Ganancia media-elevada: 6-18 dBi
• Directividad moderada
• Ángulo de radiación medio

Referencias:

http://www.ensenadamexico.net/hector/it/reporte_antenas.php