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Fundamentos de la tecnología inalámbrica




Enviado por Pablo Turmero



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    Conceptos Básicos
    Radio Frequency (RF) o Tecnología Inalámbrica:
    Incluye la generación, manejo, transmisión y recepción de ondas de radio.
    Y su uso para transmitir información.
    “Cualquier cosa relacionado a señales electromagnéticas”.
    Las señales electromagnéticas o señales RF se caracterizan por:
    Frecuencia.
    Amplitud.

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    Conceptos Básicos
    Señal sinusoidal
    Es una forma de onda que se representa mediante una serie de ondas seno o coseno.
    Amplitud pico (A)
    Máxima fuerza de la señal
    Frecuencia (f)
    Tasa de cambio de la señal
    Hertz (Hz) o ciclos por segundo
    Período = tiempo de una repetición (T)
    T = 1/f
    Fase (?)
    Posición relativa en el tiempo
    Por ejemplo, se puede escribir como
    S(t) = A sen (2?ft + ?)

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    Conceptos Básicos

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    Conceptos Básicos
    Análisis Espectral
    Dominio del tiempo y de la frecuencia

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    Conceptos Básicos
    Bandas de frecuencias: especifican un determinado rango de frecuencias.
    Algunas bandas de uso frecuente son:
    HF High Frequency 3 MHz – 30 MHz
    VHF Very High Frequency 30 MHz – 300 MHz
    UHF Ultra High Frequency 300 MHz – 3 GHz
    SHF Super High Frequency 3 GHz – 30 GHz
    EHF Extra High Frequency 30 GHz – 300 GHz

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    Conceptos Básicos
    Rango Microonda:
    L banda 1GHz – 2 GHz
    S banda 2GHz – 4GHz
    C banda 4GHz – 8GHz
    X banda 8GHz – 12GHz
    Ku banda 12GHz – 18GHz
    K banda 18GHz – 27GHz
    Ka banda 27GHz – 40GHz
    Bandas ISM (Industrial, Scientific and Medical) (ver ITU-T S5.138 S5.150) – bandas no licenciadas:
    “900MHz” ISM banda 902MHz – 928MHz (Americas only)
    “2.4GHz” ISM banda 2400MHz – 2483.5MHz
    ”5GHz” ISM banda 5725MHz – 5875MHz

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    Conceptos Básicos
    Ancho de banda
    Usualmente usado para expresar la cantidad de información transportada en cierto tiempo.
    Una definición más especifica:
    Ancho del rango de frecuencias que una señal eléctrica ocupa.
    Se expresa como la diferencia entre el componente de la señal de más alta frecuencia y el de menor frecuencia.
    Por ejemplo:
    Transmisión de voz tiene aprox. 3kHz.
    Radio FM tiene 200 kHz.
    TV tiene 6 MHz.

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    Conceptos Básicos
    La velocidad de transmisión en bit/s es proporcional al ancho de banda disponible.
    El factor de proporcionalidad depende de la eficiencia del método de modulación empleado.

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    Conceptos Básicos
    Cantidad de Información. Si el número de niveles o estados de una señal es M, la cantidad de información asociada es
    I= log2 M

    Velocidad de Información. Si cada impulso de señal posee M estados o niveles,y se transmite en un tiempo Tb, la velocidad de información es
    Vi= I/Tb = log2 M/Tb

    Velocidad de Modulación. Es la cantidad de estados o niveles que se transmiten en un segundo. Si la duración del estado es Tb, la velocidad de modulación es
    Vb = 1/Tb baudios
    Vi = Vb log2 M bits/s (bps)

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    Conceptos Básicos
    Capacidad del Canal:
    Cantidad de información que se puede transmitir por unidad de tiempo, expresada en bps
    C = B log 2(1 + S/N)
    A menudos e confunde con el ancho de banda y la velocidad de transmisión.

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    Conceptos Básicos
    Longitud de onda:
    Distancia ocupada por un ciclo.
    Distancia entre dos puntos que tienen fase correspondiente en dos ciclos consecutivos.
    Asumiendo que la velocidad de la señal es v
    ? = vT
    ? = v/f
    Un caso particular es cuando v=c = 3*108 m/s (velocidad de la luz en el espacio libre)

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    Conceptos Básicos
    La potencia de una señal es medida en Watts (W).
    El decibelio (dB) es una expresión logarítmica que mide el radio entre la potencia, voltaje o corriente de dos señales.
    PdB = 10 Log10 (P2/P1)
    P1 potencia señal 1
    P2 potencia señal 2
    Cuando la cantidad en decibelios es positiva entonces hablamos de ganancia.
    Caso contrario es un pérdida.

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    Conceptos Básicos

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    Decibelios dBm
    dBm usualmente usado en WLANs.
    PdBm = 10 log10 (PWATTS/1mW)
    1mW = 0,001 Watts

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    Decibelios dBm

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    Antenas
    Dispositivo usado para transformar una señal RF, viajando sobre un conductor, en una onda electromagnética en el espacio libre.
    Reciprocidad: se refiere al hecho que una antena conserva sus mismas características sin importar que este trasmitiendo o recibiendo.

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    Antenas
    Ancho de banda:
    Rango de frecuencias sobre el cual la antena puede operar.
    Directividad (Directivity):
    Habilidad de una antena de enfocar la energía en una dirección en particular cuando transmite o de recibir energía mejor de una dirección particular cuando esta recibiendo.

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    Antenas
    Patrón de radiación:
    Distribución relativa de la potencia radiada en el espacio.
    Una gráfica de la intensidad de campo emitido en función del ángulo a partir de la dirección de máxima emisión.

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    Antenas

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    Antenas: Patrón de Radiación Tridimensional

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    Antenas
    Ancho del Haz (beamwidth):
    Conocido también como mitad de la potencia del ancho del rayo.
    El ángulo que subtienden los dos puntos sobre el lóbulo principal del patrón de potencia del campo al cual la potencia pico del mismo se reduce en 3 dB.
    Se busca la intensidad de la radiación pico y los puntos a ambos lados del pico que representan la mitad de la potencia de la intensidad pico.

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    Antenas
    Polarización: dirección del campo eléctrico emitido por una antena.
    Puede ser:
    Vertical
    Horizontal
    Elíptica
    Circular

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    Antenas

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    Antenas

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    Tipos de Antenas
    Antena isotrópica (ideal)
    Radia potencia en todas las direcciones por igual.
    Produce un campo electromagnético útil en todas las direcciones con igual intensidad y 100% de eficiencia

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    Tipos de Antenas
    Antenas dipolo
    Antena “Half-wave dipole” (o antena Hertz).
    Antena “Quarter-wave vertical” (o antena Marconi).

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    Antena Half-Wave Dipole
    La antena más corta que puede ser usada para radiar señales en el espacio libre.
    Está formada por un conductor eléctrico recto.
    Este mide ½ la longitud de onda.
    Es una de las antenas más simples.

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    Antena Quarter-Wave Dipole
    Es un cuarto de la longitud de onda de la frecuencia transmitida o recibida.
    También conocida como antena Marconi.
    Es una antena que necesita estar en contacto directo con tierra para poder tener las características de una antena half wave dipolo.

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    Antena Quarter-Wave Dipole
    La radiación esta compuesta por:
    Señal radiada por la antena.
    Reflexión de la tierra (llamada imagen espejo).
    Otro método de obtener imágenes reflejadas es a través del uso de planos a tierra.

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    Tipos de Antena
    Según la frecuencia y el tamaño:
    Los tipos de antena varían de acuerdo a las bandas de frecuencias donde se vayan a utilizar.
    El tamaño de la antena varía también de acuerdo a la longitud de onda en las diferentes frecuencias.

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    Tipos de Antena
    Directividad:
    Omnidireccionales:
    Radian el mismo patrón alrededor de la antena en un patrón completo de 360 grados.
    Tipo dipolo
    Plano a tierra
    Antena Omni Direccional de 2.4 GHz.

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    Tipos de Antena
    Sectorial:
    Radia primariamente en una área específica
    El rayo puede oscilar entre 180 grados o ser tan delgado como 60 grados.
    Direccionales
    El ancho del rayo es mas angosto que las anteriores.
    Tienen mayor ganancia y por lo tanto se usan en largas distancias.
    Yagi
    Biquad
    Horn
    Helicoidal
    Antena de panel
    Disco parabólico
    Antena sectorial
    Antena Direccional 2.4 GHz

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    Tipos de Antena: Antena Yagi-UDA
    1 Reflector
    Directores:
    1 director = 8dBi
    15 directores = 14 dBi

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    Tipos de Antena: Antena Yagi-UDA

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    Tipos de Antena:Antena de Patch o Plana

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