¿Qué antena debo usar?

Cuando iniciamos nuestro proyecto WIFI, nos vemos abocados a tomar una decisión, en extremo importante, y es la relativa al tipo y las características de la o las antenas que debemos usar, para lograr realizar los enlaces que nos hemos propuesto. Dada la gran variedad de antenas posibles de elegir, el tema se pone un poco engorroso y/o confuso porque no siempre entendemos cabalmente los términos que usan los especialistas en la materia.

El presente documento no tiene otro objetivo que, el de explicar algunos pasos a seguir para ayudarles a tomar su decisión con mas fundamentos, debido a que no existe una simple receta general.

Antes de tomar la decisión de qué antena usar, debemos tomar en cuenta sí nuestra conexión la haremos entre dos puntos exclusivamente (punto a punto) o si la haremos entre un punto y varios (punto a multipunto). Definida la topología de nuestra red, deberemos considerar otros factores que son propios de las antenas.

Enlace Punto a Punto	Enlace Punto a Multipuntunto

Básicamente existen dos tipos de antenas, según la forma que irradian: las omnidireccionales y las direccionales. La primera irradia en todas direcciones y la segunda en una dirección en particular. Si graficáramos la energía de esas antenas en un plano horizontal, se observaría que la antena omnidireccional cubriría 360º y las direccionales, solo en una sección del total. Esto se denomina "diagrama de radiación". Según el plano en que se represente gráficamente, ya sea horizontal o vertical, se denominan "diagramas de radiación vertical u horizontal". La importancia de estos diagramas es que nos permite visualizar gráficamente hacia donde irrradiadará la antena y con qué ángulo. Y cuya implicancia se explica mas adelante.

Diagrama de radiación horizontal y vertical de una antena dipolo

También se agrupan por su polarización, siendo las que tienen polarización vertical o las de polarización horizontal, las más comunes. Se clasifica una antena como del tipo de polarización vertical a aquella cuyo campo eléctrico es perpendicular a la tierra y paralelo para aquellas del tipo horizontal. Para que un sistema opere correctamente, todas las antenas deberían tener la misma polarización, en caso contrario, se introducirán pérdidas en el enlace que pueden ser muy significativas.

Otros factores a tener en cuenta son los siguientes:

Ganancia.- La definiremos como la cualidad que tiene una antena para concentrar la energía en un área dada. Para mejor entender esta cualidad, señalaremos que existe una antena teórica, llamada isotrópica, que irradia unifórmente su energía en todas direcciones. Si graficáramos esa energía radiada, se representaría como una figura similar a una esfera. En la práctica y dependiendo del tipo de antena, la figura que se generaría seria una deformación de la esfera, cuya forma dependerá del tipo de antena. A mayor concentración de la energía hacia una dirección, mayor será la ganancia de una antena y por lo tanto concentraremos la potencia que le aplicamos, hacia el área que nos interesa. Esa área de concentración principal se llama lóbulo de radiación principal.

Como se observa en la figura siguiente, también existen otros lóbulos que contienen solo una fracción de la energía y se denominan "lóbulos secundarios".

Ancho de haz.- Se define como ancho del haz, al ángulo que se forma entre las rectas, ya sea en el plano vertical o en el horizontal, y los puntos donde la energía tiene un valor igual a la mitad de la energía principal (puntos de -3dB). A mayor ganancia de la antena, menor será este ángulo.

En el dibujo anterior hemos representado el lóbulo principal de una antena hipotética de 12 dB de ganancia. El ángulo formado por las rectas en color rojo correspondería al ancho del haz de esa antena. Se puede ver que esas rectas intersectan el circulo de 9 dB. Es decir que corresponden a los puntos de – 3 dB. (12 – 3 = 9)

En el dibujo siguiente se muestra, a modo de ejemplo, una antena con un ancho de haz es de unos 30º y unos 8 dBi de ganancia y a una altura h. Esta antena "inundará" un área, en trono a ella similar a un anillo, a contar de la distancia d1. Esa distancia estará definida por el ángulo del haz y la altura en que esté instalada. Cuanto más alta esté la antena la distancia d1, aumentará. Si por alguna razón las estaciones con que queremos comunicarnos están ubicadas entre el pié de la antena y el punto de inicio de la distancia d1, no estaríamos aprovechando la zona de mejor radiación de la antena y por lo tanto proyectar nuestra red WIFI con una antena de esas características sería una mala elección. Nuestro diseño deberá tender aque nuestra antena irradie lo mejor posible hacia el área donde están nuestros equipos corresponsales.

En forma natural tendemos a elegir antenas con la mayor ganancia que nos sea posible, sin embargo ocurren situaciones como la siguiente:

En el dibujo anterior hemos considerado una antena cuyo ancho de haz es relativamente pequeño, de unos 9º y alta ganancia. Tal como lo hemos mencionado, a mayor ganancia el ancho del haz disminuye. Como podemos ver la energía que irradie esa antena está dirigida hacia estaciones que se encuentren bastante lejos, muy cerca del horizonte. La distancia d1 también es grande. Esto hace que, prácticamente, todas las estaciones cercanas o que se encuentren entre el pié de la antena y el horizonte, no estén cubiertas por el área de máxima ganancia de nuestra antena. Obviamente, que esta situación se agrava, si la ubicamos a gran altura.

Debemos hacer notar que aquellas estaciones que no se encuentren dentro de las áreas de cobertura de las antenas no significa que no se puedan comunicar. Esto dependerá de su ubicación, con respecto a los lóbulos secundarios y la distancia.

Resumiendo, las características principales que debemos tomar en cuenta para nuestra elección son:

• El área que queremos cubrir.
• La ganancia.
• La polarización.
• El ancho del haz.

Una evaluación e instalación correcta de nuestras antenas harán la diferencia. Basta con que la orientemos mal y nuestra antena perderá parte o todas sus ventajas.

En la práctica, se nos hace imposible detallar todas las antenas y sus características, por esto, la siguiente tabla muestra únicamente aquellas de uso más común.

	Omnidirecional	Direccional	Ancho de haz	Ganancia	Polarización
Trevor Marshall	Ö		9º	8 a 15	H
Biquad		Ö	30º- 40º	11	V/H
Yagi		Ö	20º- 45º	3 a 24	V/H
Pingles		Ö		10 a 12	V/H
Cantenna		Ö	30º	8 a 12	V/H
Omnidireccional colineal	Ö		25º - 35º	3 a 8	V
Helicoidal		Ö	35º	6 a 20	Circular derecha o izquierda
Parabólica		Ö	4º	12 a 32	V/H
Panel		Ö	40º - 180º	8 a 18	V/H