5 GHz: Antenas de 4,9 ~ 6,0 GHz

Banda de frecuencia de 5,1 a 6 GHz

La   banda de frecuencia de 5 GHz es un espectro ISM sin licencia  que se usa comúnmente como alternativa a la frecuencia más alta de  2,4 GHz. Esta banda se compone de 4 bandas de RF: 5.1, 5.3, 5.4 y 5.8GHz, lo que resulta en 24 canales no superpuestos separados por 20MHz. Los canales se pueden utilizar potencialmente en un solo sistema inalámbrico sin riesgo de interferencias. El estándar WiFi 802.11ac opera en la banda de 5 GHz y, por lo tanto, tiene menos interferencias que los estándares anteriores 802.11n, etc.

• Consulte Canales legales e ilegales dentro de la banda de frecuencia 5.1-5.8.
• Comparación resumida de las bandas de 5,1-5,8 GHz, 2,4 GHz y 900 MHz.

La banda de 5 GHz ofrece una cobertura de menor alcance, pero a una velocidad de datos más alta que la banda de frecuencia de 2,4 GHz (2400 MHz). Tiene menos potencia de penetración a través de objetos físicos como paredes en comparación con 2,4 GHz.

Las bandas de frecuencia de 5,1 a 5,8 GHz se utilizan en aplicaciones de velocidades de datos rápidas. Y cuando las aplicaciones de frecuencia de 2,4 GHz más populares causan interferencias graves, se necesita una frecuencia alternativa para la transmisión de bajo ruido. Las frecuencias de 5 GHz se usan comúnmente en aplicaciones WiFi y W-Lan que utilizan un enrutador de frecuencia dual que puede cambiar entre redes de 5 GHz y 2,4 GHz.

Las aplicaciones comunes de la banda de frecuencia de 5 GHz incluyen:

• Aplicaciones ISM de 5,8 GHz
• Puntos de acceso a la red
• Redes de área local de radio
• Aplicaciones WiFi y LAN inalámbrica
• Redes WiMAX
• Sistemas inalámbricos de audio y video.

Las regulaciones locales y las restricciones sobre el uso de esta frecuencia pueden cambiar según la región o el país.

Antenas omnidireccionales para la banda de frecuencia de 5,8 GHz

'Omni' significa 'todo' y una antena omnidireccional simplemente envía y recibe energía de radiofrecuencia en todas las direcciones que rodean una antena vertical. Es una clase distinta de antenas direccionales que enfocan las señales de radiofrecuencia en una dirección específica.

El campo de radiación emitido por una antena se puede presentar visualmente en un diagrama de radiación y un diagrama de antena omnidireccional mostrará que estas antenas irradian al máximo en el plano horizontal de 360 grados, produciendo un campo circular alrededor de la antena central.

La potencia de radio transmitida por una antena omnidireccional disminuirá hacia los extremos del eje vertical de la antena, produciendo una forma de "rosquilla" característica cuando el campo de radiación se ve en 3D.

Por qué es importante una antena omnidireccional:

La antena correcta es esencial para el correcto funcionamiento de cualquier configuración de radiofrecuencia, por lo que debe elegir la antena omnidireccional que brindará las propiedades físicas y electromagnéticas que requiere su proyecto.

Las antenas omnidireccionales son la primera opción para crear  una cobertura completa y el uso correcto de una antena omnidireccional mejorará la distancia, la fuerza y la penetración de la señal transmitida.

La elección de la antena omnidireccional será fundamental para el rendimiento óptimo de su producto o red. Una evaluación cuidadosa de las características y propiedades de las antenas omnidireccionales, como se describe a continuación, ayudará a cumplir los requisitos físicos, mecánicos y ambientales necesarios para un despliegue exitoso.

Características clave de la antena Omni:

• Esta clase de antena es ventajosa ya que la mayor parte de su energía se transmite horizontalmente en todas las direcciones, en lugar de hacia el cielo o hacia la tierra, donde se desperdiciaría.
• Una antena omnidireccional tiene un patrón de antena distintivo de 360 grados que es circular a través del eje horizontal y en forma de rosquilla en 3D.
• Reducir el ancho de haz de una antena omnidireccional, el área desde la que se emite la mayor parte de la energía de la antena, puede aumentar la cobertura horizontal y las distancias de comunicación que se pueden lograr, aunque la cobertura por debajo de la antena será limitada.
• La polarización de la antena omnidireccional  suele ser lineal vertical, aunque también es posible tener antenas omnidireccionales polarizadas circularmente.

Ventajas y desventajas de la antena omnidireccional

Las antenas omnidireccionales tienen una serie de pros y contras notables.

• Su campo de 360 grados hace que sean fáciles de instalar e incluso se pueden montar invertidos desde el techo.
• En el caso de un cambio en la red, es menos probable que tenga que reposicionar o ajustar estas antenas porque transmiten y reciben señales en todas las direcciones.
• Su patrón de radiación también los hace favorables para su uso en interiores o para su fijación a dispositivos móviles como walkie talkies.
• Como se mencionó anteriormente, con una antena omnidireccional se puede lograr un largo alcance reduciendo el ancho del haz, y los espacios debajo se pueden remediar mediante el uso de una inclinación hacia abajo para proporcionar una mayor cobertura debajo de la antena que arriba.

También hay una serie de debilidades en el diseño de las antenas omnidireccionales que limitarán el uso y el rendimiento de estas antenas a menos que se superen.

• Debido a la forma bulbosa del diagrama de antena omnidireccional, a menudo hay una cobertura deficiente debajo de la antena. Esto puede ser especialmente pronunciado si la antena está montada en altura.
• Las antenas omnidireccionales pueden ser susceptibles a interferencias, ya que reciben señales en todas las direcciones.
• La ganancia de estas antenas suele ser inferior a la de las antenas direccionales comparables.
• Puede ser difícil lograr la polarización cruzada con estas antenas.

Antena Omnidireccional vs Antena Direccional:

Esta tabla rápida resume las principales diferencias entre una antena direccional y las unidades omnidireccionales.

Tipos de antenas omnidireccionales

Estas antenas se clasifican de diversas maneras, dando lugar a una amplia gama de ejemplos de antenas omnidireccionales entre las que se puede elegir.

1. Las antenas dipolo son simples y ampliamente utilizadas. Son uno de los diseños originales de antenas, creado por Heinrich Rudolph Hertz, ¡la primera persona en demostrar la existencia de las ondas electromagnéticas! Se realizan mediante la orientación de extremo a extremo de dos conductores con la línea de alimentación en el punto medio.
2. Las antenas omnidireccionales monopolo o antenas de plano de tierra son esencialmente la mitad de una antena dipolo y consisten en una varilla recta montada perpendicularmente a un plano de tierra conductor.
3. Las antenas de látigo están hechas de un alambre o varilla flexible y son un tipo de antena monopolo. Tienen un patrón de radiación omnidireccional.
4. Antena Rubber Duck. La antena Rubber Duck es otra variante monopolo y consiste en un cable helicoidal similar a un resorte sellado en caucho o plástico. Es relativamente débil y, por lo tanto, está mejor diseñado para uso en interiores donde solo se necesita una pequeña cobertura. A menudo se conectan a enrutadores WiFi domésticos.
5. Las antenas Discone son omnidireccionales y están polarizadas verticalmente. Consisten en un disco montado verticalmente con un cono debajo.
6. Las antenas de halo son antenas dipolo omnidireccionales que se han curvado para formar un bucle horizontal con un espacio sobre el punto de alimentación. Están polarizados horizontalmente.
7. Antena de loop horizontal:  estas antenas montadas horizontalmente son un diseño de antena omnidireccional más antiguo pero altamente efectivo, de forma cuadrada, rectangular, triangular o delta.
8. Las antenas de araña son un tipo eficiente de antena omnidireccional resistente a la intemperie para exteriores hecha de fibra de vidrio y alambre, e incluso se pueden usar para uso portátil, ya que son livianas.
9. Las antenas de pala omnidireccionales se utilizan principalmente en la aviación debido a su diseño aerodinámico. Son antenas planas monopolo con gran ancho de banda.

Aplicaciones de las antenas omnidireccionales

Sujeto a una planificación, evaluación o estudio del sitio adecuado para su configuración de radiofrecuencia, las antenas omnidireccionales funcionan bien en una variedad de aplicaciones. Las características distintivas de estas antenas las hacen indispensables en los sistemas inalámbricos cuando se despliegan correctamente. Los usos de las antenas omnidireccionales se pueden dividir en aplicaciones exteriores e interiores.

Al aire libre

Con la mejor antena omnidireccional, el uso en exteriores es ventajoso, ya que su cobertura completa permite la itinerancia necesaria para encontrar una señal y, por lo general, son compatibles con una variedad de estaciones base y puntos de acceso.

Esto hace que la antena WiFi omnidireccional al aire libre, sea particularmente buscada para el acceso WiFi público en entornos de hospitalidad y recreación. A menudo se presentarán como parte de soluciones WiFi de punto a multipunto, por ejemplo, en parques o para cubrir una propiedad grande como una granja o un rancho. Una antena omnidireccional para propietarios de caravanas o una antena marina omnidireccional facilita la entrada de señal en un lugar remoto y también aprovecha los beneficios de movilidad de esta clase de antena. Con el montaje adecuado, las antenas omnidireccionales se pueden usar con walkie talkies, en vehículos, y las antenas WiFi omnidireccionales a menudo se instalan dentro de los dispositivos móviles.

Estas antenas exteriores también se pueden adaptar para la cobertura a larga distancia utilizando el "efecto panqueque", en el que se reduce el ancho del haz. Una línea de visión clara es esencial para lograr esto.

Interior

Estas antenas suelen ser la primera opción para la propagación de RF en interiores y pueden montarse discretamente en techos o paredes. La cobertura de la antena omnidireccional de 2,4 GHz puede verse afectada por obstrucciones sólidas o interferencias, pero las antenas WiFi suelen tener suficiente penetración de señal para las paredes y, por lo tanto, se utilizan con éxito para ampliar el acceso WiFi dentro de los edificios, como exploramos a continuación. Cuando monte una antena omnidireccional en interiores, móntela en el centro del techo al revés. Alternativamente, el montaje de una antena omnidireccional de orificio pasante tiene el beneficio de una antena montada correctamente que no está obstruida por cables. La colocación de una antena omnidireccional en los espacios del ático también ayudará a lograr cobertura en toda la propiedad.

Antenas WiFi omnidireccionales de 2,4 GHz

Las antenas omnidireccionales son una clase clave de antena para la comunicación inalámbrica a 2,4 GHz.

¿Qué es la frecuencia de 2,4 GHz? La frecuencia de 2,4 GHz es muy utilizada para las comunicaciones inalámbricas porque es una banda sin licencia. Esto significa que, a diferencia de las redes celulares, esta frecuencia es de uso gratuito. Las bandas ISM, de las cuales 2,4 GHz es una frecuencia clave, son partes del espectro de radiofrecuencia que se designaron para fines industriales, científicos y médicos.

¿Por qué es importante la frecuencia de 2,4 GHz?

La frecuencia de 2,4 GHz ha sido ampliamente apropiada para la comunicación inalámbrica. Las ventajas de las redes inalámbricas a 2,4 GHz incluyen un buen alcance y penetración en comparación con las frecuencias más altas sin una pérdida significativa en la velocidad y el rendimiento de las conexiones. La adopción de esta frecuencia por parte de WiFi Alliance, tal y como se describe en las especificaciones de 802.11b/g/n, ha provocado un aumento de su uso. Sin embargo, el tráfico pesado ha hecho que la frecuencia de 2,4 GHz sea propensa a la interferencia de elementos tan aparentemente inocuos como teléfonos inalámbricos, monitores para bebés y hornos microondas.

Una antena WiFi omnidireccional es una parte clave de la configuración de una red WiFi exterior o interior con una buena cobertura completa a la frecuencia de 2,4 GHz una vez conectada con un cable coaxial de impedancia  a un router o punto de acceso. Estas antenas WiFi pueden ser de una o varias bandas. Una antena omnidireccional de doble banda para WiFi puede funcionar utilizando las bandas de frecuencia de 2,4 GHz y 5 GHz.

Consideraciones para el uso de una antena WiFi omnidireccional en interiores.

El ambiente interior puede afectar drásticamente a la propagación inalámbrica debido a los múltiples materiales y superficies que la componen. Estas obstrucciones no solo absorberán las señales de radiofrecuencia, sino que también las reflejarán, refractarán y difractarán, lo que se suma a la generación de múltiples caminos además de la señal primaria transmitida originalmente.

Este efecto de trayecto múltiple puede causar la degradación de la señal primaria, ya que el trayecto múltiple suele retrasarse y recibirse después de la señal primaria directa. Esto se conoce como dispersión retardada y aumenta según los tipos de material presentes. La madera tiene menos pérdida de propagación inalámbrica que materiales como el hormigón. Los suelos y conductos metálicos son reflectantes y generan más trayectos múltiples, lo que significa que es probable que los entornos industriales se vean más afectados por este problema que los domésticos. La experiencia general para el usuario será una velocidad de datos reducida y un rendimiento más pobre.

El efecto de este tipo de interferencia inalámbrica es menos prominente en la configuración de la línea de visión cercana, donde los puntos de acceso son visibles para la antena y la comunicación directa puede superar cualquier eco multitrayecto presente. En ausencia de línea de visión, las señales directas son mucho menos claras y la interferencia puede ser mayor.

Los problemas con la interferencia WiFi no solo se solucionan aumentando la potencia de la antena, sino también analizando la calidad de la señal, el posicionamiento de la antena y la disposición espacial del entorno interior. Los materiales de construcción y la fabricación también pueden restringir la penetración de las señales WiFi a través de paredes o pisos.

Preguntas frecuentes sobre las antenas omnidireccionales de 2,4 GHz

¿Cómo puedo aumentar la ganancia de una antena omnidireccional?

A diferencia de las antenas direccionales que pueden enfocar la energía de RF en una dirección específica, las antenas omnidireccionales distribuirán cualquier aumento de potencia en todas las direcciones. Para que una antena omni logre una diferencia notable en la intensidad de la señal, el suministro de potencia adicional o la reducción del ancho de haz producirán los aumentos más significativos en la ganancia. Si se aumenta la fuente de alimentación a una antena omnidireccional de 2,4 GHz, es esencial un funcionamiento seguro y legal. En los EE.UU., la FCC estipula que la potencia máxima alimentada a una antena ISM no debe exceder 1 vatio.

El límite de la potencia radiada isótropa efectiva (EIRP) se establece en 36 dBm o 4 vatios. A 2,4 GHz, la ganancia puede aumentarse por encima de este límite de EIRP, pero esto debe ir acompañado de una disminución de la potencia de entrada de 1 dBm por cada aumento de 3 dBm en la ganancia de la antena.

¿Cómo se monta una antena WiFi omnidireccional para exteriores?

• Las antenas omnidireccionales de 2,4 GHz suelen montarse en orientación vertical, idealmente apuntando hacia arriba, de acuerdo con las instrucciones específicas del fabricante de la antena comprada. Lo ideal es situarlos en el centro y ligeramente por encima de la zona de cobertura deseada. El cable de la antena siempre debe conectarse desde abajo.
• Monta tu antena en alto y libre de estructuras sólidas hechas de hormigón o acero que puedan causar reflejos que reduzcan el rendimiento de la antena.
• Las antenas se colocan mejor en la línea de visión sin obstrucciones que puedan bloquear el camino de la señal de radiofrecuencia. La mejor manera de hacerlo es asegurándose de que las antenas del cliente sean directamente visibles.
• La antena no debe montarse cerca de fuentes de energía de alto voltaje, como líneas eléctricas, que pueden causar interferencias de ruido eléctrico o arcos eléctricos letales.
• Para evitar pérdidas de señal del cable coaxial de la antena, su longitud debe mantenerse lo más corta posible. Es posible que sea necesario acercar la estación base o el módulo de radio a la antena para lograr esto.
• Las conexiones de la antena exterior deben estar completamente cubiertas con una cinta impermeable adecuada.
• La estabilidad del montaje de su antena omnidireccional exterior es crítica, ya que el clima adverso puede causar una desalineación en la antena si está mal asegurada. Incluso un pequeño desplazamiento en el posicionamiento de su antena omnidireccional puede causar una pérdida parcial de señal. Asegúrese de que todos los elementos de tornillo de su montaje estén completamente apretados.
• Como se indica en el Código Eléctrico Nacional (NEC), la orientación de la conexión a tierra adecuada de una antena exterior omnidireccional es necesaria para su funcionamiento seguro e incluso puede mejorar el rendimiento. La conexión a tierra evita descargas eléctricas peligrosas de la antena en caso de caída de un rayo, estática o contacto con cables activos. Hay una variedad de formas en las que se puede hacer esto, pero lo más común es que se adquiera y conecte un cable de tierra.

¿Cómo conecto una antena WiFi omnidireccional externa a mi router?

Las antenas omnidireccionales externas pueden aumentar la calidad de la señal WiFI, la cobertura y la velocidad, lo que las convierte en una solución deseable para mejorar el WiFi en su hogar o negocio.

Dado que el WiFi puede funcionar en las frecuencias de 2,4 GHz o 5 GHz, vale la pena adquirir una antena omnidireccional de doble banda que funcione en ambas frecuencias.

Los routers que tienen antenas desmontables suelen conectarlas mediante  conectores SMA o TNC, por lo que su antena externa necesitará un conector o adaptador complementario.

Simplemente desatornille la antena del enrutador existente y atornille su reemplazo. Una antena WiFi omnidireccional para exteriores se puede conectar de forma similar mediante un cable coaxial adaptado adecuadamente con un conector adecuado. Si se conecta a través de un cable, la línea entre la antena y el enrutador debe mantenerse lo más corta posible para mantener las pérdidas de señal a lo largo de la línea al mínimo.

¿Cómo realizo un estudio del sitio?

Un estudio del sitio es una parte esencial de la implementación de una red WiFi y ayudará a lograr la cobertura que necesita. La omisión de este paso es una causa común del rendimiento subóptimo de una red inalámbrica.

Un estudio del sitio puede ser:

• Pasivo: cuando la encuesta realizada es de "solo escucha" y no está asociada a un punto de acceso inalámbrico.
• Activo: con puntos de acceso en uso y monitorización de las tasas de transferencia de datos.
• Predictivo: modelado basado en software realizado a distancia a partir de la información existente sobre el área de cobertura propuesta.

Deberá tener en cuenta lo siguiente:

1. Cómo se utilizará la red WiFi propuesta (por ejemplo, para VoIP)
2. El tipo de entorno (industrial, comercial, hotelero o residencial).
3. Si la ubicación es dentro de un edificio, el número de pisos y los materiales utilizados en su fabricación (hormigón, vigas metálicas, madera, etc.). Se deben utilizar planos o mapas para planificar la encuesta y anotar dónde se necesita prácticamente la cobertura.

Es necesario un recorrido exhaustivo de la ubicación propuesta para la red inalámbrica para la inspección visual de posibles obstrucciones y la identificación de posibles puntos de acceso y montaje de antenas. Tome nota de cualquier infraestructura de red existente.

Identifique el área de cobertura requerida y los puntos de acceso necesarios. Estos se pueden verificar utilizando una computadora portátil con software propietario que proporciona velocidades de datos e intensidad y calidad de la señal en el punto de acceso y a medida que se aleja.

Todos los hallazgos deben documentarse, con las ubicaciones provisionales de los puntos de acceso en una copia de los planos del edificio o de la propiedad. Esto solo debe completarse una vez que esté seguro de que la cobertura de señal es adecuada.

Redondeo hacia arriba

La antena omnidireccional es fácilmente alcanzable como una solución fácil de configurar para redes inalámbricas en interiores y exteriores. El uso de la banda ISM de 2,4 GHz  ha permitido que las antenas omnidireccionales se utilicen en una variedad de aplicaciones WiFi que abarcan la amplitud de la actividad doméstica, comercial e industrial.

Al igual que con gran parte del tráfico de radio a 2,4 GHz, las antenas WiFi omnidireccionales pueden estar sujetas a interferencias que causan una transmisión menor de lo esperado. Los problemas a menudo se evitan mediante un estudio diligente del sitio para abordar las obstrucciones, el diseño óptimo de la antena y la potencia, y encontrar la ubicación que obtendrá el mejor rendimiento de esta versátil clase de antena.

APRENDE MÁS:

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