Antenas Inteligentes

Antenas Inteligentes
2012


28/11/2012

Melania García González
Diego García Sisón
Jonathan Ginés Clavero
David González Endrinal

Campos Electromagnéticos

¿Qué es, y como funciona una Antena Inteligente?

En la actualidad las telecomunicaciones se encuentran en su mejor desarrollo, nuevos sistemas de comunicaciones aparecen, exponiendo alternativas para mejorar la funcionalidadde los sistemas y sus prestaciones.
Para que todas estas comunicaciones sean posibles, es imprescindible el uso de antenas. Una antena es un elemento metálico, constituido de un material conductor, capaz de irradiar ondas electromagnéticas en varias direcciones del espacio. El desarrollo de estas antenas más “precarias” ha llevado a la aparición de las llamadas antenas inteligentes o smartantennas.

Una antena inteligente es la combinación de un conjunto de antenas (arrays) con una unidad de Procesamiento Digital de Señales (DSP) que optimiza los diagramas de transmisión y recepción, en respuesta a la señal que recibe, y por tanto, en vez de disponer de un diagrama de radiación fijo, es capaz de generar haces muy directivos, adaptándose a las condiciones radioeléctricas del entorno.El principio básico de funcionamiento de las antenas inteligentes es que cada antena recibe una señal separada y definida. Dependiendo de cómo está configurado el sistema inalámbrico, el receptor puede usar una señal para mejorar la calidad de otra señal, podría combinar los datos de señales múltiples para ampliar el ancho de banda, o podría modificar la dirección del lóbulo para que la señal semueva a la par que el receptor.

La señal que reciben las antenas, es una señal de radiofrecuencia (RF) sin procesar. Esta RF (3 kH- 300 GH) se encamina inicialmente a circuitos que la manejan como una señal analógica, igual que lo hace una radio. Algunos dispositivos con antenas inteligentes aplican sus conceptos inteligentes en esta etapa analógica.

Después del procesamiento inicial, la RFse convierte en una señal digital que luego se envía al dispositivo host como una cadena de datos.

¿Qué tipos de antenas inteligentes existen?

* Haz conmutado:
El sistema genera varios haces a ángulos prefijados que se van conmutando secuencialmente dando como resultado un barrido discreto de la zona de cobertura en posiciones angulares fijas.

En cada posición discreta del haz seactiva el sistema de recepción para determinar la posible existencia de señales. En caso de recibir la señal, el sistema guarda información correspondiente a la posición del haz (ángulo + identificación de usuario) y se establece la comunicación con el usuario en un intervalo de tiempo.

* Haz de seguimiento:
Este sistema es un poco más complejo que el anterior. Está conformado por unaagrupación de antenas con una red de excitación que permite controlar electrónicamente las fases de las corrientes de excitación que llegan a los elementos de la agrupación para modificar la dirección del haz convenientemente y establecer comunicación con el usuario respectivo. A esto se le llama agrupación progresiva (phased array)
 A diferencia del sistema de haz conmutado, el sistema haz deseguimiento ejecuta algoritmos DoA ( Direction of Arrival) para identificar la dirección de llegada de las señales de los usuarios. Con esta técnica sí se puede garantizar que el usuario se encuentra posicionado en todo momento en la dirección del lóbulo principal y con máxima ganancia (dentro de las limitaciones de los algoritmos que se empleen). Sin embargo, tampoco puede evitarse la recepción deseñales no deseadas procedentes de la dirección correspondiente a algún lóbulo secundario del diagrama de radiación. Para aprovechar las señales multitrayecto sería necesario detectar y seguir con otros haces dichas componentes. Notar que en el sistema conmutado se realizan barridos en unos pocos ángulos prefijados, mientras que en el sistema de haz de tiene mucha mayor resolución angular.

* Haz...