Antenas multibanda

Son antenas de radiofrecuencia  que han sido diseñadas para operar en una gama de bandas de radiofrecuencia, cada banda está compuesta por varios canales o frecuencias individuales.

Las antenas multibanda tienen un rango de frecuencia de 698-2800 MHz que puede usar para todo tipo de aplicaciones inalámbricas celulares y  GPS. Las antenas multibanda añaden utilidad y capacidad de roaming a los dispositivos en los que se utilizan tecnologías celulares reconocidas mundialmente como GSM y LTE. Al comprar una antena celular, se debe prestar atención a las frecuencias específicas admitidas por la antena, para garantizar que haya problemas de compatibilidad cuando se utilice. Al igual que con todas las antenas, se debe prestar atención a las características de la antena, como la ganancia, la polarización,  el patrón de la antena, la impedancia (generalmente 50 ohmios),  la directividad,  así como los conectores, cables y montaje necesarios para garantizar que la antena sea la opción más adecuada para su aplicación.

Las aplicaciones incluyen:

1. Antenas multibanda omnidireccionales que trabajan en las frecuencias de 698-960 MHz y también en las de 1710-2700 MHz. Estos incluyen  aplicaciones resistentes a la intemperie y en interiores con radiación de ángulo bajo y amplio ancho de banda. Por lo general, son ideales para aplicaciones 3G, GSM y 4G donde no se dispone de una superficie metálica o un plano de tierra.
2. Antenas MIMO omnidireccionales de doble banda que funcionan tanto en las frecuencias de 698-960 MHz como en las de 1710-2700 MHz al mismo tiempo. Estos son excelentes para un combo 4G / LTE Y GPS y también se pueden usar para aplicaciones tanto en exteriores como en interiores dada su ganancia tradicional superior y su patrón de radiación de ángulo bajo.
3. Antena 4G LTE de doble banda, estilo disco, montaje permanente, con conexiones main/div (main/AUX) y cable de 6 pies a conector SMA-macho.
4. Antenas multibanda/doble banda, que son antenas dipolo omnidireccionales que operan en las frecuencias de 850-900 MHz y 1800-2100MHz. Esta banda se utiliza para GSM (Sistema Global de Comunicación Móvil). En este sentido, funciona con redes 2G y se utiliza en su mayor parte para enlaces de video inalámbricos, SCADA, RFID, GSM, banda de telefonía celular de 860-960MHz, Non-Line of Sight y en la banda ISM de 900MHz  .
5. Antena multibanda omnidireccional de grado marino que funciona entre las frecuencias de 698-960MHz y 1710-2700MHz. Esto funciona de manera eficiente entre 698-960MHz y 1710 y 2700MHz y funciona bien con redes 2G, GSM para cosas como teléfonos plegables, 3G, 4G, y también redes GPS / BEIDOU / GLONASS para controlar las comunicaciones y transmisiones marinas.

Una antena multibanda puede internalizarse con antenas multibanda de tipo F invertidas montadas en PCB, chip o planas, siendo comunes. Para estas antenas internas, el ancho de banda y la ganancia variarán según la cantidad de espacio disponible para la antena dentro del dispositivo. Las antenas multibanda externas se pueden conectar a un dispositivo a través de un conector adecuado y un cable coaxial para proporcionar una cobertura mejorada donde y cuando sea necesario. Hay varios tipos de antenas multibanda comúnmente disponibles:

• Doble banda, compatible con 2 bandas de frecuencia
• Tribanda, compatible con 3 frecuencias clave
• cuádruple banda, activo en 4 bandas de frecuencia
• Resonante pentabanda de hasta 5 bandas de frecuencia

Estructura de las antenas multibanda

Las antenas multibanda se componen esencialmente de múltiples antenas más pequeñas o componentes de banda estrecha. Son estructuras compuestas. Aunque la antena puede ser una sola unidad física, en realidad está compuesta por unidades resonantes separadas, cada una de las cuales está activa a una frecuencia específica. Esto significa que partes particulares de la antena estarán activas en bandas de frecuencia particulares. Por ejemplo, muchas antenas multibanda tendrán estructuras de banda baja, banda media y banda alta dentro de ellas que tienen frecuencias centrales específicas de acuerdo con la cobertura requerida.

Esto se logra a menudo utilizando cables, bucles, bucles plegados o bobinas de diverso calibre dentro de la antena, para adaptarse a las frecuencias objetivo. Si las bandas de frecuencia soportadas por la antena están muy espaciadas, se crean circuitos de radiofrecuencia paralelos dentro de la antena que, por supuesto, afectan el tamaño, el costo y el consumo de energía.

Debido a que una sola antena admite múltiples frecuencias, la ganancia total de la antena puede ser menor que la de una antena de banda única equivalente en cada frecuencia. Estas unidades también pueden ser más grandes que las antenas de una sola banda para acomodar los circuitos necesarios para servir a múltiples bandas.

Una antena celular multibanda soporta las frecuencias clave para la comunicación celular y se utiliza normalmente para la itinerancia a través de territorios geográficos donde las tecnologías y frecuencias de telecomunicaciones celulares pueden variar. Los usuarios pueden mantener la conectividad en su teléfono o dispositivo mientras están fuera de la cobertura de su red celular habitual o "doméstica" mediante el uso de una antena multibanda para acceder a las redes celulares en la región visitada. Este tipo de antena también puede ser deseable para mejorar la señal y admitir la funcionalidad más allá de las llamadas de voz regulares, incluidas:

• Internet móvil
• Voz sobre protocolo de Internet (VoIP)
• Videollamadas
• Televisión móvil

Además, las frecuencias soportadas por las antenas multibanda pueden soportar tecnologías no celulares como WiFi, Bluetooth y GPS al ser capaces de recibir y transmitir en la frecuencia adecuada.

Cobertura de frecuencias de antenas celulares multibanda

Dependiendo de la configuración de la antena, las antenas multibanda suelen estar activas en frecuencias celulares que se encuentran entre 680 MHz y 2900 MHz. Las bandas de frecuencia a las que se sintoniza la antena variarán según el número o la extensión de las bandas ofrecidas, pero que generalmente se cubren, incluyen:

• 824–894 MHz conocido como GSM850, y también puede ser utilizado por CDMA (cdma 850)
• 880–960 MHz conocido como GSM900
• 1710-1880 MHz conocido como GSM1800
• 1850-1990 MHz conocido como GSM1900
• 1920-2170 MHz, la  banda de frecuencias UMTS
• 2305–2400 MHz que soporta LTE2300
• 2500–2690 MHz que soporta LTE2500

Importancia de las antenas celulares multibanda

La gama cada vez más amplia de tecnologías de comunicación inalámbrica ha requerido una mayor utilización del espectro de radiofrecuencia, a menudo por parte de varios dispositivos o diferentes componentes dentro de un solo dispositivo. Además, la concesión de licencias y la regulación del espectro radioeléctrico por parte de los organismos gubernamentales han dado lugar a variaciones regionales en el funcionamiento de la conectividad inalámbrica y las tecnologías de telecomunicaciones. A falta de un enfoque armonizado a nivel mundial para la distribución y utilización de las principales bandas de frecuencias, una antena multibanda sigue siendo un medio esencial para lograr la conectividad celular en una amplia gama de entornos y a través de las principales normas de comunicación celular y operadores inalámbricos. Ahora se espera que la capacidad multibanda sea estándar para la mayoría de los dispositivos LTE / de 3ª y 4ª generación, por lo que estas antenas tienen una gran demanda. Ahora también es necesaria una antena multibanda para aprovechar simultáneamente las tecnologías no celulares como WiFi y Bluetooth que los dispositivos móviles serán capaces de utilizar. Sin la tecnología de antenas multibanda, se necesitaría una antena de frecuencia única para cada tipo de servicio de comunicaciones móviles.

¿Cómo funcionan las redes celulares?

A lo largo de cinco décadas, la tecnología celular ha avanzado para ofrecer redes inalámbricas con la velocidad, la capacidad y la infraestructura necesarias para soportar los altos volúmenes de transferencia de datos que se esperan para las comunicaciones móviles contemporáneas. Estas redes también se han expandido por todo el mundo con algún tipo de cobertura disponible en casi todas las partes habitadas de la Tierra. Las redes celulares evolucionaron a partir de las redes telefónicas analógicas originales, pero se caracterizan porque el último enlace de la red es inalámbrico en lugar de cableado. Un área de servicio está formada por una red de estaciones base estratégicamente ubicadas, cada una con conjuntos de potentes antenas celulares. Estas estaciones base funcionan como transceptores de ubicación fija para proporcionar la conectividad y la cobertura necesarias para los usuarios de la red. Las estaciones base vecinas transmiten y reciben a frecuencias ligeramente diferentes para evitar interferencias y garantizar que el servicio sea robusto. Con esta técnica, se pueden cubrir grandes territorios de manera eficiente con una red de alta capacidad que funcione.

Principales tecnologías de comunicaciones celulares soportadas por antenas multibanda.

[A] GSM

GSM es la abreviatura del Sistema Global de Comunicaciones Móviles. Se trata de un estándar europeo de conectividad celular que especifica el funcionamiento de las redes celulares digitales de 2ª generación. Se lanzó originalmente a principios de la década de 1990 como una actualización de las redes celulares analógicas de primera generación, pero experimentó una expansión significativa después de 2010, convirtiéndose en un estándar global. Junto con la telefonía de voz, esta red digital de conmutación de circuitos es capaz de proporcionar transporte de datos a través del Servicio General de Radio por Paquetes (GPRS) o Velocidades de Datos Mejoradas para la Evolución GSM (EDGE). Las redes GSM se basan en un subsistema de estación base. El tamaño de cada célula puede variar entre cientos de metros y kilómetros de diámetro, dependiendo de la ubicación y la densidad de las estaciones base.

GSM opera a través de un rango de frecuencias portadoras, generalmente a 900 MHz o 1800 MHz. En las regiones donde estas bandas de frecuencia ya están ocupadas, las bandas de 850 MHz y 1900 MHz se utilizan para soportar GSM.

[B] AMDC

El acceso múltiple por división de código es una tecnología celular que facilita el acceso de múltiples usuarios a una banda de frecuencia al permitir el uso simultáneo de varios transmisores. Se utiliza en varios estándares de redes celulares y se ha actualizado con el progreso de 3G. La tecnología de espectro ensanchado y la codificación de transmisores individuales se utilizan para evitar que las antenas g/m superpuestas experimenten la interferencia que normalmente se esperaría de esto.

CDMA opera entre 824 MHz y 894 MHz. CDMA fue ampliamente utilizado en los EE.UU. por redes móviles como Sprint y Verizon, pero se está eliminando gradualmente. En la mayoría de las regiones donde hay CDMA Vs LTE, CDMA ha sido superado.

GSM vs CDMA: Principales diferencias

Aunque GSM y CDMA pueden operar en la banda de frecuencia de 824 MHz a 894 MHz, son tecnologías distintas y utilizan técnicas diferentes para lograr la conectividad de acceso múltiple. Una diferencia importante entre CDMA y GSM es que CDMA se caracteriza por no requerir una tarjeta SIM. A nivel mundial, GSM tiene una mayor cobertura estando disponible en al menos 150 países y con muchos más operadores que CDMA. Las velocidades de datos también son más rápidas con GSM; 42 Mbps para GSM frente a 3,6 Mbps con CDMA. CDMA no puede soportar simultáneamente la telefonía y la transmisión de datos.

[C] UMTS

Esta tecnología celular también se conoce como Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles y se basa en el estándar GSM. Se trata de una tecnología de tercera generación desarrollada y supervisada por el Proyecto de Asociación de Tercera Generación (3GPP) y forma parte de la norma IMT-2000 de la Unión Internacional de Telecomunicaciones. UTMS utiliza una variante de banda ancha de CDMA, conocida como wcdma, para proporcionar a los operadores un mayor ancho de banda y un uso más eficiente de sus bandas de frecuencia. Opera a una frecuencia más alta que las tecnologías de segunda generación: 1920-2170 MHz.

[D] LTE

Long-Term Evolution se basa en las redes GSM y UMTS existentes y es una progresión de estas tecnologías. Ha tenido un gran éxito, con más de 350 redes LTE comerciales operando en todo el mundo. Ha sido desarrollado por el 3GPP y proporciona una ruta para mejorar las redes e infraestructuras celulares existentes, utilizando el procesamiento de señales digitales para proporcionar mayores velocidades y capacidad para las comunicaciones celulares. La arquitectura de red de LTE está basada en IP. Este método de transferencia de datos de protocolo de Internet ha reducido enormemente la latencia y facilita la transferencia de paquetes de datos mucho más grandes que GSM y UMTS.

LTE utiliza muchas bandas de frecuencia, con asignaciones de espectro que varían de un país a otro. Esto hace que los tipos de antenas LTE con propiedades multibanda sean esenciales para el roaming internacional si  se utiliza un teléfono GSM LTE.

Hay más de 40 bandas de frecuencia que LTE puede usar, cada una de las cuales varía en ancho de banda. Una antena LTE deberá compararse con las frecuencias locales en las que se utilizará. Entre las bandas más notables se encuentran:

• (B12/13) LTE 700
• (B28) LTE 700
• (B20) LTE 800
• (B5) LTE 850
• (B8) LTE 900
• (B4) LTE AWS 1700
• (B3) LTE 1800
• (B2) LTE 1900
• (B1) LTE 2100
• (B7) LTE 2600

Las bandas de frecuencia LTE se pueden utilizar de dos maneras:

• Dúplex por división de frecuencia (FDD) que utiliza bandas separadas para la conexión de enlace ascendente y descendente.
• El dúplex por división de tiempo (TDD) funciona en una sola banda con un espaciado temporal entre el enlace ascendente y el enlace descendente.

LTE frente a 4G

Tanto 4G como LTE representan avances importantes en la capacidad y eficiencia de la transferencia de datos a través de redes celulares. Aunque el aumento de la velocidad y el rendimiento pueden proporcionar una experiencia similar al consumidor, 4G y LTE son en realidad bastante diferentes y una antena celular 4G puede no siempre ser compatible con LTE.

La tecnología celular de cuarta generación es la sucesora de 3G y está estrictamente definida por la Unión Internacional de Telecomunicaciones con sede en Suiza. Los estándares especifican velocidades máximas de 100 megabits por segundo cuando se está en movimiento y hasta 1 gigabit por segundo cuando está estacionario, lo que facilita la comunicación de alta movilidad, el acceso a Internet, el streaming y los juegos.

LTE precedió a la publicación del protocolo 4G y no lo cumple a cabalidad, a pesar de la comercialización por parte de las compañías de telefonía celular. La principal diferencia práctica entre las dos tecnologías es la velocidad; LTE aún no es capaz de alcanzar velocidades 4G, que en sí mismas pueden ser solo teóricas.

Preguntas frecuentes

¿Qué es una antena de banda hepta?

Una antena de banda hepta opera a través de 7 bandas de frecuencia que proporcionan cobertura para:

• Sistema de posicionamiento global (GPS)
• Servicios inalámbricos avanzados (AWS)
• Sistema Global de Comunicaciones Móviles (GSM)
• Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS)
• Redes inalámbricas de área local (W-LAN)
• Proveedores de servicios de Internet inalámbrico (WISP)

Por lo general, son antenas omnidireccionales que se utilizan para facilitar el roaming a través de diferentes regiones donde es probable que varíen los protocolos de redes celulares. Esto permite que el dispositivo al que está conectado utilice los servicios de telefonía e Internet móvil en diferentes regiones e incluso puede funcionar como una antena WiFi.

La dispersión típica de las frecuencias es:

• 824-894 MHz (GSM/CDMA)
• 880-960 MHz
• 1575 MHz (GPS)
• 1710-1880 MHz
• 1850-1990 MHz
• 1920-2170 MHz
• 2400-2500 MHz

Dentro de este rango de frecuencia de 824 a 2500 MHz también se incluyen las bandas ISM.

¿Puedo usar una antena multibanda en todos los países?

Una de las principales razones para obtener una antena multibanda es evitar tener que cambiar de antena según las bandas de frecuencia de cada país. Una antena multibanda de alta calidad debe ser compatible con las principales tecnologías y frecuencias utilizadas por los operadores de todo el mundo, como se ha comentado anteriormente, especialmente si es compatible con GSM, 4G y LTE. Una antena multibanda de alta calidad es una adquisición prudente para la logística internacional y los proyectos basados en IoT, que también pueden proporcionar cobertura GPS y WiFi junto con las principales tecnologías celulares, lo que significa que las redes pueden moverse con carga y carga sin pérdida de conectividad.

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