RF MEMS

The RF MEMS acronym stands for radio frequency microelectromechanical system, and refers to components of which moving sub-millimeter-sized parts provide RF functionality. RF functionality can be implemented using a variety of RF technologies. Besides RF MEMS technology, ferrite, ferroelectric, GaAs, GaN, InP, RF CMOS, SiC, and SiGe technology are available to the RF designer. Each of the RF technologies offers a distinct trade-off between cost, frequency, gain, large scale integration, lifetime, linearity, noise figure, packaging, power consumption, power handling, reliability, repeatability, ruggedness, size, supply voltage, switching time and weight.

Components

There are various types of RF MEMS components, such as RF MEMS resonators and self-sustained oscillators with low phase noise, RF MEMS tunable inductors, and RF MEMS switches, switched capacitors and varactors.

Resonators

More to come.

Switches, switched capacitors and varactors

RF MEMS switches, switched capacitors and varactors, which can replace field effect transistor (FET) switches and PIN diodes, are classified by actuation method (electrostatic, electrothermal, magnetic, piezoelectric), by axis of deflection (laterally, vertically), by circuit configuration (series, shunt), by clamp configuration (cantilever, fixed-fixed beam), or by contact interface (capacitive, ohmic). Electrostatically-actuated RF MEMS components offer low insertion loss and high isolation, high linearity, high power handling and high Q factor, do not consume power, but require a high supply voltage and hermetic wafer level packaging (WLP) (anodic or glas frit wafer bonding) or single chip packaging (SCP) (thin film capping, liquid crystal polymer (LCP) or low temperature co-fired ceramic (LTCC) packaging).

RF MEMS switches were pioneered by Hughes Research Laboratories, Malibu, CA, Raytheon, Dallas, TX, and Rockwell Science, Thousand Oaks, CA, during the nineties. The component shown in Fig. 1, is a center-pulled capacitive fixed-fixed beam RF MEMS switch, developed and patented by Raytheon in 1994. A capacitive fixed-fixed beam RF MEMS switch is in essence a micro-machined capacitor with a moving top electrode - i.e. the beam.

From an electromechanical perspective, the components behave like a mass-spring system, actuated by an electrostatic force. The spring constant is a function of the dimensions of the beam, of the Young's modulus, of the residual stress and of the Poisson ratio of its material. The electrostatic force is a function of the capacitance and the bias voltage. Knowledge of spring constant and mass allows for calculation of the pull-in voltage, which is the bias voltage necessary to pull-in the beam, and of the switching time.

From an RF perspective, the components behave like a series RLC circuit with negligible resistance and inductance. The up- and down-state capacitance are in the order of 50 fF and 1.2 pF, which are functional values for millimeter-wave circuit design. Switches typically have a capacitance ratio of 30 or higher, while switched capacitors and varactors have a capacitance ratio of about 1.2 to 10. The loaded Q factor is between 20 and 50 in the X-, Ku- and Ka-band.

RF MEMS switched capacitors are capacitive fixed-fixed beam switches with a low capacitance ratio. RF MEMS varactors are capacitive fixed-fixed beam switches which are biased below pull-in voltage. Other examples of RF MEMS switches are ohmic cantilever switches, and capacitive single pole N throw (SPNT) switches based on the axial gap wobble motor.

Microfabrication

An RF MEMS fabrication process allows for integration of SiCr or TaN thin film resistors (TFR), metal-air-metal (MAM) capacitors, metal-insulator-metal (MIM) capacitors, and RF MEMS components. An RF MEMS fabrication process can be realized on a variety of wafers: fused silica (quartz), borosilicate glass, LCP, sapphire, and passivated silicon and III-V compound semiconducting wafers. As shown in Fig. 2, RF MEMS components can be fabricated in class 100 clean rooms using 6 to 8 optical lithography steps with a 5 μm contact alignment error, whereas state-of-the-art monolithic microwave integrated circuit (MMIC) and radio frequency integrated circuit (RFIC) fabrication processes require 13 to 25 lithography steps. The essential microfabrication steps are:

• Deposition of the bias lines (Fig. 2, step 3)
• Deposition of the electrode layer (Fig. 2, step 4)
• Deposition of the dielectric layer (Fig. 2, step 5)
• Deposition of the sacrificial spacer (Fig. 2, step 6)
• Deposition of seed layer and subsequent electroplating (Fig. 2, step 7)
• Beam definition, release and critical point drying (Fig. 2, step 8)

RF MEMS fabrication processes, unlike barium strontium titanate (BST) or lead zirconate titanate (PZT) ferroelectric and MMIC fabrication processes, do not require electron beam lithography, molecular beam epitaxy (MBE), or metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). With the exception of the removal of the sacrificial spacer, the fabrication steps are compatible with a CMOS fabrication process.

Applications

Applications of RF MEMS resonators and switches include oscillators and routing networks. RF MEMS components are also applied in radar sensors (passive electronically scanned (sub)arrays and T/R modules) and software-defined radio (reconfigurable antennas, tunable band-pass filters).

Antennas

Polarization and radiation pattern reconfigurability, and frequency tunability, are usually achieved by incorporation of lumped components based on III-V semiconductor technology, such as single pole single throw (SPST) switches or varactor diodes. However, these components can be readily replaced by RF MEMS switches and varactors in order to take advantage of the low insertion loss and high Q factor offered by RF MEMS technology. In addition, RF MEMS components can be integrated monolithically on low-loss dielectric substrates, such as borosilicate glass, fused silica or LCP, whereas III-V semiconducting substrates are generally lossy and have a high dielectric constant. A low loss tangent and low dielectric constant are of importance for the efficiency and the bandwidth of the antenna.

The prior art includes an RF MEMS frequency tunable fractal antenna for the 0.1–6 GHz frequency range, and the actual integration of RF-MEMS on a self-similar Sierpinski gasket antenna to increase its number of resonant frequencies, extending its range to 5GHz, 14GHz and 30GHz, an RF MEMS radiation pattern reconfigurable spiral antenna for 6 and 10 GHz, an RF MEMS radiation pattern reconfigurable spiral antenna for the 6–7 GHz frequency band based on packaged Radant MEMS SPST-RMSW100 switches, an RF MEMS multiband Sierpinski fractal antenna, again with integrated RF MEMS switches, functioning at different bands from 2.4 to 18 GHz, and a 2-bit Ka-band RF MEMS frequency tunable slot antenna.

Filters

RF bandpass filters are used to increase out-of-band rejection, if the antenna fails to provide sufficient selectivity. Out-of-band rejection eases the dynamic range requirement of low noise amplifier LNA and mixer in the light of interference. Off-chip RF bandpass filters based on lumped bulk acoustic wave (BAW), ceramic, surface acoustic wave (SAW), quartz crystal, and thin film bulk acoustic resonator (FBAR) resonators have superseded distributed RF bandpass filters based on transmission line resonators, printed on substrates with low loss tangent, or based on waveguide cavities. RF MEMS resonators offer the potential of on-chip integration of high-Q resonators and low-loss bandpass filters. The Q factor of RF MEMS resonators is in the order of 1000-1000.

Tunable RF bandpass filters offer a significant size reduction over switched RF bandpass filter banks. They can be implemented using III-V semiconducting varactors, BST or PZT ferroelectric and RF MEMS switches, switched capacitors and varactors, and yttrium iron garnet (YIG) ferrites. RF MEMS technology offers the tunable filter designer a compelling trade-off between insertion loss, linearity, power consumption, power handling, size, and switching time.

Phase shifters

RF MEMS phase shifters have enabled wide-angle passive electronically scanned arrays, such as lenses, reflect arrays, subarrays and switched beamforming networks, with high effective isotropically radiated power (EIRP), also referred to as the power-aperture product, and high Gr/T. EIRP is the product of the transmit gain, Gt, and the transmit power, Pt. Gr/T is the quotient of the receive gain and the antenna noise temperature. A high EIRP and Gr/T are a prerequisite for long-range detection. The EIRP and Gr/T are a function of the number of antenna elements per subarray and of the maximum scanning angle. The number of antenna elements per subarray should be chosen to optimize the EIRP or the EIRP x Gr/T product, as shown in Fig. 3 and Fig. 4.

Passive subarrays based on RF MEMS phase shifters may be used to lower the amount of T/R modules in an active electronically scanned array. The statement is illustrated with examples in Fig. 3: assume a one-by-eight passive subarray is used for transmit as well as receive, with following characteristics: f = 38 GHz, Gr = Gt = 10 dBi, BW = 2 GHz, Pt = 4 W. The low loss (6.75 ps/dB) and good power handling (500 mW) of the RF MEMS phase shifters allow an EIRP of 40 W and a Gr/T of 0.036 1/K. The number of antenna elements per subarray should be chosen in order to optimize the EIRP or the EIRP x Gr/T product, as shown in Fig. 3 and Fig. 4. The radar range equation can be used to calculate the maximum range for which targets can be detected with 10 dB of SNR at the input of the receiver.

in which kB is the Boltzmann constant, λ is the free-space wavelength, and σ is the RCS of the target. Range values are tabulated in Table 1 for following targets: a sphere with a radius, a, of 10 cm (σ = π a2), a dihedral corner reflector with facet size, a, of 10 cm (σ = 12 a4/λ2), the rear of a car (σ = 20 m2) and for a contemporary non-evasive fighter jet (σ = 400 m2). A Ka-band hybrid ESA capable of detecting a car 100 m in front and engaging a fighter jet at 10 km can be realized using 2.5 and 422 passive subarrays (and T/R modules), respectively.

   

The usage of true-time-delay TTD phase shifters instead of RF MEMS phase shifters allows ultra-wideband (UWB) radar waveforms with associated high range resolution, and avoids beam squinting or frequency scanning. TTD phase shifters are designed using the switched-line principle or the distributed loaded-line principle. Switched-line TTD phase shifters are superior to distributed loaded-line TTD phase shifters in terms of time delay per decibel noise figure (NF), especially at frequencies up to X-band, but are inherently digital and require low-loss and high-isolation SPNT switches. Distributed loaded-line TTD phase shifters, however, can be realized analogously or digitally, and in smaller form factors, which is important at the subarray level. Analog phase shifters are biased through a single bias line, whereas multibit digital phase shifters require a parallel bus along with complex routing schemes at the subarray level. In addition, usage of an analog bias voltage avoids large phase quantization errors, which deteriorate the EIRP and beam-pointing accuracy, and elevate the sidelobe level of an electronically scanned array.

The prior art in passive electronically scanned arrays, shown in Fig. 6, includes an X-band continuous transverse stub (CTS) array fed by a line source synthesized by sixteen 5-bit reflect-type RF MEMS phase shifters based on ohmic cantilever RF MEMS switches, an X-band 2-D lens consisting of parallel-plate waveguides and featuring 25,000 ohmic cantilever RF MEMS switches, and a W-band switched beamforming network based on an RF MEMS SP4T switch and a Rotman lens focal plane scanner.

T/R modules

Within a T/R module, as shown in Fig. 7, RF MEMS limiters, tunable matching networks and TTD phase shifters can be used to protect the LNA, load-pull the power amplifier (PA) and time delay the RF signal, respectively. Whether RF MEMS T/R switches - i.e. single pole double throw (SPDT) switches, can be used depends on the duty cycle and the pulse repetition frequency (PRF) of the pulse-Doppler radar waveform. To date, RF MEMS duplexers can only be used in low PRF and medium PRF radar waveforms for long-range detection, which use pulse compression and therefore have a duty cycle in the order of microseconds.

Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/RF_MEMS

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Oscilent SAW Filter Division

Oscilent designs, manufactures, and promotes a full line of IF and RF SAW Filter products and solutions for wireless applications including GPS, PCS, PCN, CDMA, Wireless LAN, GMS, CATV, Bluetooth, keyless entry, and other datacom, handset, and broadband commercial and military/aerospace applications. Our capabilities span both low and high volume programs with particular focus on signal processing applications. In addition to our extensive offering of standard SAW Filter products, Oscilent has diverse Engineering experience spanning hundreds of custom designed SAW Filters, Bandpass Filters, Low Loss Filters and SAW based subsystems. Our custom/design/testing capabilities are unparalleled in our industry.

SAW Filter General Information

Advantages of SAW Filter technology include compact packages, low shape factors, superior linear phase characteristics, rejection qualities, and the relatively stable performance over temperatures. Many other advantages are derived from the physical structure of SAW Filters which allow for extremely robust and reliable designs that remain stable in the field/application. Additionally, the inherent design and wafer processing techniques of Saw Filters provide for a repeatable device in both low and high volume production.

Surface Accoustic Wave (SAW) fundamentals provide for a piezoelectric material that converts an incoming electromagnetic signal into an acoustic signal, and vice versa. In its most basic form, a SAW filter consists of a polished piezoelectric substrate with a deposit of two transducers with interdigital arrays of thin electrodes. The electrodes making up the arrays alternate polarities so that when an RF signal voltage is applied across them, a surface wave is then generated. In designing a SAW Filter, the overall frequency response characteristics are determined by deriving two impulse responses for the two transducers whose transforms are added together in dB. The surface of a piezoelectric substrate is then etched with the two impulse responses.

Selecting an Oscilent SAW Filter

Generally, a SAW Filter manufacturer will offer their most popular devices as standards creating a reference for Engineers to design from. Typically, and especially true in the RF SAW Filter category, a standard device is available for most common applications. However, for applications requiring parameters that are not currently considered industry standards, Oscilent is uniquely equipped to offer design and development services at comparatively lower costs than our competitors. In this case, the following information is required to effectively design a SAW Filter:

The following link can be used to print and fax your SAW Filter requirements to our Engineering Staff:

a. Center Frequency (Fo)

b. Passband Width (Bp)

Simply stated, the Passband Width will pass a signal occupying a specific frequency band, and reject others falling outside the band. From a SAW Filter design perspective, the first parameter to consider is the Fractional Bandwidth (Bp/Fo) because of the influence on the substrate material to be used in the design. The substrate material influences many parameters, most importantly the Temperature Stability specifications.

c. Amplitude Ripple over Passband Width (AR)

The Amplitude Ripple is a measure (dB) of the variation, or differential value, of attenuation in the passband of a filter, typically a SAW Filter will be specified as having a Typical and Maximum allowable value.

d. Group Delay Variation over Passband Width (GDR)

From a mathematical perspective measured in time, the Group Delay of a SAW Filter is the first differential value of time for phase frequency of phase changing (variation) in pass band. Otherwise, we can reference the Group Delay as the slope of the Phase vs. Frequency Curve. In simple terms, the Group Delay represents the time it takes for the signal to pass through the SAW Filter.

e. Transition Bandwidth (Bt)

Otherwise referred to as Skirts, the area between the Stop Band and the Passband found on both sides of the Passband.

f. Rejection (REJ.)

All ranges of the SAW Filter not including the Passband. The Rejection can also be referred to as the Rejection Range, or Stop Band. We can refer to this as the range in which the Relative Attenuation is larger than the specified Rejection side. With proper material selection and design, Rejection of 50dB, or greater, is possible within a wide selection of fractional bandwidths and shape factors.

g. Insertion Loss (IL)

Advances in SAW Filter design techniques routinely allow for a design incorporating a specification of under 10dB Insertion Loss, however, the minimum attainable Insertion Loss is generally influenced by the Fractional Bandwidth and the influences of this ratio on the applicable substrate material. The Insertion Loss value will generally increase when approaching the fractional bandwidth limit of a substrate material. For instance, a Fractional Bandwidth value of 8% will generally produce lower Insertion Loss than a Fractional Bandwidth value of 30% using the same substrate material.

h. Package

Factors affecting the size of the package used in SAW Filter design include parameters associated with Center Frequency, Bandwidth, and Shape Factor, among other minor considerations. For instance, lower Frequencies require larger substrate, thereby increasing the size of the packages available to the designer. Consequently, an equally important challenge of package size reduction is always considered by Oscilent Design Engineers in an attempt to meet the desired parameters in the smallest package possible. In selecting a package, we recommend stating general preferences. Without this input, Oscilent will design using the most cost effective approach balancing parameter requirements with cost and manufacturability.

Fuente: http://www.oscilent.com/catalog/Category/saw_filter.htm

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Surface Acoustic Wave

A surface acoustic wave (SAW) is an acoustic wave traveling along the surface of a material exhibiting elasticity, with an amplitude that typically decays exponentially with depth into the substrate.

Discovery

SAWs were first explained in 1885 by Lord Rayleigh, who described the surface acoustic mode of propagation and predicted its properties in his classic paper.[1] Named after their discoverer, Rayleigh waves have a longitudinal and a vertical shear component that can couple with any media in contact with the surface. This coupling strongly affects the amplitude and velocity of the wave, allowing SAW sensors to directly sense mass and mechanical properties.

Application in electronic components

This kind of wave is commonly used in devices called SAW devices in electronic circuits. SAW devices are used as filters, oscillators and transformers, devices that are based on the transduction of acoustic waves. The transduction from electric energy to mechanical energy (in the form of SAWs) is accomplished by the use of piezoelectric materials.

Electronic devices employing SAWs normally use one or more interdigital transducers (IDTs) to convert acoustic waves to electrical signals and vice versa by exploiting the piezoelectric effect of certain materials (quartz, lithium niobate, lithium tantalate, lanthanum gallium silicate, etc.).[2] These devices are fabricated by photolithography, the process used in the manufacture of silicon integrated circuits.

SAW filters are now used in mobile telephones, and provide significant advantages in performance, cost, and size over other filter technologies such as quartz crystals (based on bulk waves), LC filters, and waveguide filters.

Much research has been done in the last 20 years in the area of surface acoustic wave sensors.[3] Sensor applications include all areas of sensing (such as chemical, optical, thermal, pressure, acceleration, torque and biological). SAW sensors have seen relatively modest commercial success to date, but are commonly commercially available for some applications such as touchscreen displays.

SAW in geophysics

In seismology surface acoustic waves travelling along the Earth's surface play an important role, since they can be the most destructive type of seismic wave produced by earthquakes.

SAW in microfluidics

In recent years, attention has been drawn to using SAWs to drive microfluidic actuation and a variety of processes. Owing to the mismatch of sound velocities in the SAW substrate and fluid, SAWs can be efficiently transferred into the fluid, to create significant inertial force and fluid velocities. This mechanism can be exploited to drive fluid actions such as pumping, mixing, jetting, as well as others.

Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/Surface_acoustic_wave
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Tecnología de Microondas

Departamento de Microondas

Director del Departamento
Albert Gort, Ingeniero Eléctrico



“Nuestro interés principal es educar a la gente de todo el mundo con respecto a los peligros de la tecnología de microondas y apoyarlos en promover una vida saludable sin microondas. La peligrosa tecnología anti-natural de microondas actual, que es aplicada en diferentes áreas de la vida, debe ser prohibida alrededor del mundo y reemplazada por una tecnología que esté de acuerdo con la Naturaleza y que por lo tanto no cause daño al hombre o la Naturaleza."

El Problema

La tecnología de microondas, que es usada para la telecomunicación móvil, hornos de microondas, teléfonos inalámbricos, teléfonos de bebés con un estándar DECT, tecnología de armas, manipulación del clima y en cualquier sistema nuevo, se está convirtiendo en la amenaza más peligrosa para toda vida que ha sido creada por el hombre. Nunca antes el hombre y la naturaleza han sido expuestos a tan extensivo y violento poder destructivo.

El potencial de daño de esta radiación tecnológica anti-natural es más alto y más dramático de lo que aún los oponentes de la telecomunicación móvil generalmente son conscientes. Porque no solamente se trata del umbral de valores o de la cantidad de radiación que amenaza al hombre y la naturaleza, sino también es- primero y más importante- la calidad de esta radiación anti- natural.

La ley de Paracelso dice, que es la cantidad lo que determina si una sustancia es un veneno o no. Sin embargo, ésto solo puede ser aplicado a sustancias naturales. Para sustancias sintéticas o técnicamente producidas y radiación se aplica la ley de Petkau, la cual dice que una pequeña dosis durante un largo período de tiempo es más dañina que una dosis alta en un período de tiempo corto.

Todo sistema viviente ha sido creado por impulsos electromagnéticos naturales. Todos ellos son continuos y funcionan debido a estos procesos electromagnéticos naturales. Esta es la vida. Minerales, plantas, animales y personas son 'sistemas electromagnéticos', originados dentro de un ser por una mente creativa inteligente. Todo obedece al orden divino. El universo entero, constituido de las más pequeñas partículas de luz, vibra en varias frecuencias de acuerdo a su conciencia directa subyacente. Todo es vibración y conciencia.

La radiación de microondas técnica anti-natural interfiere con todos estos procesos sensibles, que suceden en todas partes en la naturaleza y en nuestros cuerpos. La consecuencia inevitable será la enfermedad y el deterioro. Es una cuestión de tiempo hasta que las consecuencias se hagan visibles. Por eso La Fundación Mundial para las Ciencias Naturales ha estado alertando durante años con respecto a los efectos nocivos de esta radiación anti-natural y es el por qué nosotros hemos estado promoviendo vehementemente una vida saludable sin microondas. Y con microondas nosotros nos referimos a la gama completa de aplicaciones de esta radiación anti-natural, incluyendo ultrasonido, ondas de radio y televisión, etc.

Nuestros materiales de información, especialmente nuestra película "Para una Vida Sana sin Microondas", están diseñados para educar al público, para informar y prevenirlos de los peligros de esta tecnología y apoyarlos en su esfuerzo para defenderse ellos mismos. La Fundación Mundial para las Ciencias Naturales es una organización científica Franciscana y toma siempre enfoques naturales y espirituales en consideración en su intento de una solución. Con nuestra visión holística de este problema nosotros demandamos el desarrollo inmediato de tecnologías alternativas que estén de acuerdo con el Orden Divino y así no causen ningún daño sobre el hombre o la naturaleza.

El derecho a la vida y a la inviolabilidad física son derechos básicos del hombre. Por lo tanto están sobre todas las otras leyes. Hoy en día estos derechos básicos son violados masivamente por el uso actual de la tecnología de microondas. Debido a su amor por la humanidad y la naturaleza La Fundación Mundial para las Ciencias Naturales promueve una vida saludable sin microondas. Nosotros le pedimos desde el fondo de nuestros corazones apoyarnos en este esfuerzo. Nuestro material de información puede ser pedido en nuestro Comercio en línea.

Fuente: http://www.naturalscience.org/index.php?id=24&L=2
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Microondas en química inorgánica sostenible

La energía de microondas es una alternativa a los métodos convencionales de síntesis química. Un equipo de investigación de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) está desarrollando métodos sintéticos con microondas para derivados de rutenio, obteniendo excelentes resultados en selectividad y rendimiento.

Cuando el profesor Hertz construyó en 1888 un dispositivo para demostrar la existencia de las ondas electromagnéticas predichas por Maxwell, sus alumnos, entusiasmados ante el descubrimiento, le preguntaron sobre las posibles aplicaciones de estas ondas. La respuesta de Heinrich Hertz fue: «Supongo que ninguna». No podía imaginar que, poco más de un siglo después, los hornos microondas, las redes WiFi, los navegadores GPS y los teléfonos móviles funcionarían gracias a las microondas.

Las microondas son un tipo de radiación electromagnética con frecuencias de 300 MHz a 300 GHz, o longitudes de onda desde 1 m a 1 mm, que hoy en día se usan en campos tan diversos como las telecomunicaciones (telefonía, radio, satélites, dispositivos inalámbricos y navegadores), la detección de objetos (radares), algunas técnicas espectroscópicas de diagnóstico médico o la radioastronomía. Sin embargo, quizá su aplicación más conocida sea el horno microondas doméstico.

La utilidad de las microondas para calentar alimentos se descubrió casualmente a mediados del siglo XX. Percy Spencer, un ingeniero norteamericano, comprobaba dispositivos para radares cuando notó cómo una chocolatina que tenía en su bolsillo se derretía al situarse delante del generador de microondas. Pensando que podía deberse a la acción de estas ondas, probó a colocar unos granos de maíz y, a los pocos segundos, observó cómo se convertían en palomitas. Al cabo de tan solo unos meses, la compañía para la que Spencer trabajaba solicitó una patente y comenzó a fabricar hornos microondas para cocinar alimentos.

Los hornos microondas domésticos actuales generan ondas con una frecuencia de 2,45 GHz (o longitud de onda de 12,24 cm) que pasan a través de los alimentos. El agua, las grasas y otras sustancias polares absorben estas ondas y se calientan mediante un proceso llamado calentamiento dieléctrico: el campo eléctrico de las microondas cambia constantemente, lo que provoca que estas moléculas polares se muevan rápidamente al tratar de alinearse con el campo y, como consecuencia, aumenta la temperatura.

Este efecto de calentamiento por acción de las microondas puede ser muy útil en un laboratorio de investigación. En el grupo del Departamento de Química Inorgánica I de la Facultad de Ciencias Químicas de la UCM que dirige el profesor Reyes Jiménez Aparicio[1] se utiliza este método para suministrar energía en la síntesis de derivados de rutenio. Se está probando su efectividad tanto en la obtención de nuevos materiales como en la optimización de algunas reacciones que tradicionalmente suponen un proceso de varios días, un gasto energético elevado y una gran cantidad de disolventes. Las reacciones activadas con microondas pueden completarse en solo unos minutos (con el correspondiente ahorro energético), en un volumen muy pequeño de disolvente y disminuyendo, o incluso suprimiendo, alguno de los reactivos imprescindibles en otros métodos. Otro efecto frecuente de estas ondas en los procesos químicos es el aumento de la selectividad: en las reacciones que producen una mezcla de varias sustancias, el uso de microondas suele favorecer la formación de un único producto final, evitando los procesos de separación del compuesto buscado. La selectividad de las reacciones y el ahorro de reactivos y disolventes conllevan una reducción muy importante de residuos. Estas ventajas, junto con el ahorro energético, hacen de este método de síntesis uno de los preferidos en química sostenible o química verde, la cual se ocupa de la protección del medio ambiente con la búsqueda de procesos menos contaminantes y más eficaces energéticamente.

Izquierda: Gráfico comparativo de las condiciones de síntesis y el rendimiento del método convencional y mediante microondas; de arriba abajo, cantidad de disolvente, tiempo de reacción, número de pasos de la reacción y rendimiento del proceso. Derecha: Horno microondas adaptado para síntesis química

La capacidad de la energía de microondas para optimizar una reacción resulta espectacular. Como ejemplo, se puede mencionar la obtención de una familia de compuestos con fórmula [Ru2(N3R2)4]: para sintetizar estas especies de rutenio por métodos convencionales eran necesarios 200 mL de disolvente y 18 horas de reacción y, posteriormente, debía separarse y purificarse el producto final. En consecuencia, el rendimiento del proceso era menor del 50% y el tiempo total para obtener el producto puro era de varios días de trabajo. Mediante el uso de microondas se ha conseguido un rendimiento del 90% con 6 horas de calentamiento y menos de 10 mL de disolvente. El producto se obtiene puro y solamente es necesario filtrarlo y secarlo, por lo que disminuye considerablemente el tiempo total de preparación[2][3] . Otras reacciones llevadas a cabo en el mismo grupo de investigación han confirmado estas mejoras[4][5], pero se continua trabajando para conseguir tiempos de reacción aún más cortos y mayores reducciones de energía consumida y de residuos generados.

Fuente: http://www.madrimasd.org/informacionidi/noticias/noticia.asp?id=43076

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Medios de Transmisión

Por medio de transmisión, la aceptación amplia de la palabra, se entiende el material físico cuyas propiedades de tipo electrónico, mecánico, óptico, o de cualquier otro tipo se emplea para facilitar el transporte de información entre terminales distante geográficamente.

El medio de transmisión consiste en el elemento q conecta físicamente las estaciones de trabajo al servidor y los recursos de la red. Entre los diferentes medios utilizados en las LANs se puede mencionar: el cable de par trenzado, el cable coaxial, la fibra óptica y el espectro electromagnético (en transmisiones inalámbricas).

Su uso depende del tipo de aplicación particular ya que cada medio tiene sus propias características de costo, facilidad de instalación, ancho de banda soportado y velocidades de transmisión máxima permitidas.

Características Básicas de un Medio de Transmisión

Resistencia:

•Todo conductor, aislante o material opone una cierta resistencia al flujo de la corriente eléctrica.

•Un determinado voltaje es necesario para vencer la resistencia y forzar el flujo de corriente. Cuando esto ocurre, el flujo de corriente a través del medio produce calor.

•La cantidad de calor generado se llama potencia y se mide en WATTS. Esta energía se pierde.

•La resistencia de los alambres depende de varios factores.

Modos de Transmisión

Antes de pasar al estudio de los medios físicos que se emplean normalmente en la transmisión de señales portadoras de información, se comentarán brevemente las dos técnicasfundamentales que permiten dicha transmisión: Transmisión de banda base (baseband) y Transmisión en banda ancha (broadband).

La Transmisión de banda base consiste en entregar al medio de transmisión la señal de datos directamente, sin q intervenga ningún proceso entre la generación de la señal y su entrega a la línea, como pudiera ser cualquier tipo de modulación.

Sin embargo, si pretendiendo optimizar la utilización del ancho de banda disponible del medio de transmisión en cuestión, se divide dicho ancho de banda en canales de anchura adecuada y, usando técnicas de modulación se inserta en cada uno de ellos una señal distinta, diremos que se está utilizando transmisión en banda ancha.

Tipos de Transmisión

Actualmente, la gran mayoría de las redes están conectadas por algún tipo de cableado, que actúa como medio de transmisión por donde pasan las señales entre los equipos. Hay disponibles una gran cantidad de tipos de cables para cubrir las necesidades y tamaños de las diferentes redes, desde las más pequeñas a las más grandes.

Existe una gran cantidad de tipos de cables. Algunos fabricantes de cables publican unos catálogos con más de 2.000 tipos diferentes que se pueden agrupar en tres grupos principales que conectan la mayoría de las redes:

•Cable coaxial.

•Cable de par trenzado (apantallado y no apantallado).

•Cable de fibra óptica.

MEDIOS GUIADOS

Se conoce como medios guiados a aquellos que utilizan unos componentes físicos y sólidos para la transmisión de datos. También conocidos como medios de transmisión por cable.

Cable de pares / Par Trenzado:

Consiste en hilos de cobre aislados por una cubierta plástica y torzonada entre sí. Debido a que puede haber acoples entre pares, estos se trenza con pasos diferentes. La utilización del trenzado tiende a disminuir la interferencia electromagnética.

Este tipo de medio es el más utilizado debido a su bajo coste (se utiliza mucho en telefonía) pero su inconveniente principal es su poca velocidad de transmisión y su corta distancia de alcance. Se utilizan con velocidades inferiores al MHz (de aprox. 250 KHz). Se consiguen velocidades de hasta 16 Mbps. Con estos cables, se pueden transmitir señales analógicas o digitales.

Es un medio muy susceptible a ruido y a interferencias. Para evitar estos problemas se suele trenzar el cable con distintos pasos de torsión y se suele recubrir con una malla externa para evitar las interferencias externas.

En su forma más simple, un cable de par trenzado consta de dos hilos de cobre aislados y entrelazados. Hay dos tipos de cables de par trenzado: cable de par trenzado sin apantallar (UTP) y par trenzado apantallado (STP).

A menudo se agrupan una serie de hilos de par trenzado y se encierran en un revestimiento protector para formar un cable. El número total de pares que hay en un cable puede variar. El trenzado elimina el ruido eléctrico de los pares adyacentes y de otras fuentes como motores, relés y transformadores.

Componentes del cable de par trenzado

Aunque hayamos definido el cable de par trenzado por el número de hilos y su posibilidad de transmitir datos, son necesarios una serie de componentes adicionales para completar su instalación. Al igual que sucede con el cable telefónico, el cable de red de par trenzado necesita unos conectores y otro hardware para asegurar una correcta instalación.

Elementos de conexión

El cable de par trenzado utiliza conectores telefónicos RJ-45 para conectar a un equipo. Éstos son similares a los conectores telefónicas RJ11. Aunque los conectores RJ-11 y RJ-45 parezcan iguales a primera vista, hay diferencias importantes entre ellos.

El conector RJ-45 contiene ocho conexiones de cable, mientras que el RJ-11 sólo contiene cuatro. Existe una serie de componentes que ayudan a organizar las grandes instalaciones UTP y a facilitar su manejo.

Por lo general, la estructura de todos los cables par trenzado no difieren significativamente, aunque es cierto que cada fabricante introduce algunas tecnologías adicionales mientras los estándares de fabricación se lo permitan. El cable está compuesto, por un conductor interno que es de alambre electrolítico recocido, de tipo circular, aislado por una capa de polietileno coloreado.

Paneles de conexiones ampliables: Existen diferentes versiones que admiten hasta 96 puertos y alcanzan velocidades de transmisión de hasta 100 Mbps.

Clavijas: Estas clavijas RJ-45 dobles o simples se conectan en paneles de conexiones y placas de pared y alcanzan velocidades de datos de hasta 100 Mbps.

Placas de pared: Éstas permiten dos o más enganches.

Consideraciones sobre el cableado de par trenzado

El cable de par trenzado se utiliza si:

•La LAN tiene una limitación de presupuesto.

•Se desea una instalación relativamente sencilla, donde las conexiones de los equipos sean simples.

No se utiliza el cable de par trenzado si:

•La LAN necesita un gran nivel de seguridady se debe estar absolutamente seguro de la integridad de los datos.

•Los datos se deben transmitir a largas distancias y a altas velocidades.

Cable Coaxial:

Consiste en un cable conductor interno (cilíndrico) separado de otro cable conductor externo por anillos aislantes o por un aislante macizo. Todo esto se recubre por otra capa aislante que es la funda del cable.

Este cable, aunque es más caro que el par trenzado, se puede utilizar a más larga distancia, con velocidades de transmisión superiores, menos interferencias y permite conectar más estaciones. Se suele utilizar para televisión, telefonía a larga distancia, redes de área local, conexión de periféricos a corta distancia, etc...Se utiliza para transmitir señales analógicas o digitales. Sus inconvenientes principales son: atenuación, ruido térmico, ruido de intermodulación.

Para señales analógicas se necesita un amplificador cada pocos kilómetros y para señales digitales un repetidor cada kilómetro.

Hubo un tiempo donde el cable coaxial fue el más utilizado. Existían dos importantes razones para la utilización de este cable: era relativamente barato, y era ligero, flexible y sencillo de manejar.

Un cable coaxial consta de un núcleo de hilo de cobre rodeado por un aislante, un apantallamiento de metal trenzado y una cubierta externa.

El término apantallamiento hace referencia al trenzado o malla de metal (u otro material) que rodea algunos tipos de cable. El apantallamiento protege los datos transmitidos absorbiendo las señales electrónicas espúreas, llamadas ruido, de forma que no pasan por el cable y no distorsionan los datos. Al cable que contiene una lámina aislante y una capa de apantallamiento de metal trenzado se le denomina cable apantallado doble. Para entornos que están sometidos a grandes interferencias, se encuentra disponible un apantallamiento cuádruple. Este apantallamiento consta de dos láminas aislantes, y dos capas de apantallamiento de metal trenzado,

El núcleo de un cable coaxial transporta señales electrónicas que forman los datos. Este núcleo puede ser sólido o de hilos. Si el núcleo es sólido, normalmente es de cobre.

Rodeando al núcleo hay una capa aislante dieléctrica que la separa de la malla de hilo. La malla de hilo trenzada actúa como masa, y protege al núcleo del ruido eléctrico y de la intermodulación (la intermodulación es la señal que sale de un hilo adyacente).

El núcleo de conducción y la malla de hilos deben estar separados uno del otro. Si llegaran a tocarse, el cable experimentaría un cortocircuito, y el ruido o las señales que se encuentren perdidas en la malla circularían por el hilo de cobre. Un cortocircuito eléctrico ocurre cuando dos hilos de conducción o un hilo y una tierra se ponen en contacto. Este contacto causa un flujo directo de corriente (o datos) en un camino no deseado. En el caso de una instalación eléctrica común, un cortocircuito causará el chispazo y el fundido de un fusible o del interruptor automático. Con dispositivos electrónicos que utilizan bajos voltajes, el resultado no es tan dramático, y a menudo casi no se detecta. Estos cortocircuitos de bajo voltaje generalmente causan un fallo en el dispositivo y lo habitual es que se pierdan los datos.

Una cubierta exterior no conductora (normalmente hecha de goma, Teflón o plástico) rodea todo el cable.

El cable coaxial es más resistente a interferencias y atenuación que el cable de par trenzado.

La malla de hilos protectora absorbe las señales electrónicas perdidas, de forma que no afecten a los datos que se envían a través del cable de cobre interno. Por esta razón, el cable coaxial es una buena opción para grandes distancias y para soportar de forma fiable grandes cantidades de datos con un equipamiento poco sofisticado.

Tipos de cable coaxial: Hay dos tipos de cable coaxial:

•Cable fino (Thinnet).

•Cable grueso (Thicknet).

El tipo de cable coaxial más apropiado depende de 1as necesidades de la red en particular.

Consideraciones sobre el cable coaxial:

En la actualidad es difícil que tenga que tomar una decisión sobre cable coaxial, no obstante, considere las siguientes características del cable coaxial.

Utilice el cable coaxial si necesita un medio que pueda:

•Transmitir voz, vídeo y datos.

•Transmitir datos a distancias mayores de lo que es posible con un cableado menos caro

•Ofrecer una tecnologíafamiliar con una seguridad de los datos aceptable.

Fibra Óptica:

Es el medio de transmisión mas novedoso dentro de los guiados y su uso se esta masificando en todo el mundo reemplazando el par trenzado y el cable coaxial en casi todo los campos. En estos días lo podemos encontrar en la televisión por cable y la telefonía.

En este medio los datos se transmiten mediante una haz confinado de naturaleza óptica, de ahí su nombre, es mucho más caro y difícil de manejar pero sus ventajas sobre los otros medios lo convierten muchas veces en una muy buena elección al momento de observar rendimiento y calidad de transmisión.

Físicamente un cable de fibra óptica esta constituido por un núcleo formado por una o varias fibras o hebras muy finas de cristal o plástico; un revestimiento de cristal o plástico con propiedades ópticas diferentes a las del núcleo, cada fibra viene rodeada de su propio revestimiento y una cubierta plástica para protegerla de humedades y el entorno.

En el cable de fibra óptica las señales que se transportan son señales digitales de datos en forma de pulsos modulados de luz. Esta es una forma relativamente segura de enviar datos debido a que, a diferencia de los cables de cobre que llevan los datos en forma de señales electrónicas, los cables de fibra óptica transportan impulsos no eléctricos. Esto significa que el cable de fibra óptica no se puede pinchar y sus datos no se pueden robar.

El cable de fibra óptica es apropiado para transmitir datos a velocidades muy altas y con grandes capacidades debido a la carencia de atenuación de la señal y a su pureza.

Composición del cable de fibra óptica

Una fibra óptica consta de un cilindro de vidrio extremadamente delgado, denominado núcleo, recubierto por una capa de vidrio concéntrica, conocida como revestimiento. Las fibras a veces son de plástico. El plástico es más fácil de instalar, pero no puede llevar los pulsos de luz a distancias tan grandes como el vidrio.

Debido a que los hilos de vidrio pasan las señales en una sola dirección, un cable consta de dos hilos en envolturas separadas. Un hilo transmite y el otro recibe. Una capa de plástico de refuerzo alrededor de cada hilo de vidrio y las fibras Kevlar ofrece solidez. En el conector de fibra óptica, las fibras de Kevlar se colocan entre los dos cables. Al igual que sus homólogos (par trenzado y coaxial), los cables de fibra óptica se encierran en un revestimiento de plástico para su protección.

Las transmisiones del cable de fibra óptica no están sujetas a intermodulaciones eléctricas y son extremadamente rápidas, comúnmente transmiten a unos 100 Mbps, con velocidades demostradas de hasta 1 gigabit por segundo (Gbps). Pueden transportar una señal (el pulso de luz) varios kilómetros.

Consideraciones sobre el cable de fibra óptica:

El cable de fibra óptica se utiliza si:

•Necesita transmitir datos a velocidades muy altas y a grandes distancias en un medio muy seguro.

El cable de fibra óptica no se utiliza si:

•Tiene un presupuesto limitado.

•No tiene el suficiente conocimiento para instalar y conectar los dispositivos de forma apropiada.

Se trata de un medio muy flexible y muy fino que conduce energía de naturaleza óptica. Su forma es cilíndrica con tres secciones radiales: núcleo, revestimiento y cubierta .El núcleo está formado por una o varias fibras muy finas de cristal o plástico. Cada fibra está rodeada por su propio revestimiento que es un cristal o plástico con diferentes propiedades ópticas distintas a las del núcleo. Alrededor de este conglomerado está la cubierta (constituida de material plástico o similar) que se encarga de aislar el contenido de aplastamientos, abrasiones, humedad, etc...

Permite un gran número de canales y velocidades muy altas, superiores al GHz. Tienen un Bc enorme (50Ghz máx., 2Ghz típico), Rmax enorme (2Gbps máx.), pequeño tamaño y peso, y una atenuación pequeña. Es inmune a ruidos e interferencias y son difíciles de acceder. Tienen como inconvenientes el precio alto, la manipulación complicada, el encarecimiento de los costos (mano de obra, tendido,..)

Es un medio muy apropiado para largas distancias e incluso últimamente para LAN's.

Cableado macho RJ-45

El conector macho RJ-45 de NEX1 tiene la característica de excelente flexibilidad. Para ser usados en terminación de cables horizontales, cables blackbone y patch cords.

Características:

*De gran flexibilidad: uso de cable multifilar o cable sólido.

*Conector modular para ocho conectores.

*Terminación con uso de herramientas estándar.

*La barra de carga permite mantener menos de 1/2" de trenzado.

*recomendado para el uso de los sistemas como par trenzado y comunicación en aplicaciones de PABX.

MEDIOS NO GUIADOS

Los medios no guiados o sin cable han tenido gran acogida al ser un buen medio de cubrir grandes distancias y hacia cualquier dirección, su mayor logro se dio desde la conquista espacial a través de los satélites y su tecnología no para de cambiar. De manera general podemos definir las siguientes características de este tipo de medios: a transmisión y recepción se realiza por medio de antenas, las cuales deben estar alineadas cuando la transmisión es direccional, o si es omnidireccional la señal se propaga en todas las direcciones.

Líneas Aéreas / Microondas:

Líneas aéreas, se trata del medio más sencillo y antiguo q consiste en la utilización de hilos de cobre o aluminio recubierto de cobre, mediante los que se configuran circuitos compuestos por un par de cables. Se han heredado las líneas ya existentes en telegrafía y telefonía aunque en la actualidad sólo se utilizan algunas zonas rurales donde no existe ningún tipo de líneas.

Microondas, en un sistemade microondas se usa el espacio aéreo como medio físico de transmisión. La información se transmite en forma digital a través de ondas de radiode muy corta longitud (unos pocos centímetros). Pueden direccionarse múltiples canales a múltiples estaciones dentro de un enlace dado, o pueden establecer enlaces punto a punto. Las estaciones consisten en una antena tipo plato y de circuitos que interconectan la antena con la terminal del usuario.

Los sistemas de microondas terrestres han abierto una puerta a los problemas de transmisión de datos, sin importar cuales sean, aunque sus aplicaciones no estén restringidas a este campo solamente. Las microondas están definidas como un tipo de onda electromagnética situada en el intervalo del milímetro al metro y cuya propagación puede efectuarse por el interior de tubos metálicos. Es en si una onda de corta longitud.

Tiene como características que su ancho de banda varia entre 300 a 3.000 Mhz, aunque con algunos canales de banda superior, entre 3´5 Ghz y 26 Ghz. Es usado como enlace entre una empresa y un centro que funcione como centro de conmutación del operador, o como un enlace entre redes Lan.

Para la comunicación de microondas terrestres se deben usar antenas parabólicas, las cuales deben estar alineadas o tener visión directa entre ellas, además entre mayor sea la altura mayor el alcance, sus problemas se dan perdidas de datos por atenuación e interferencias, y es muy sensible a las malas condiciones atmosféricas.

Microondas terrestres: Suelen utilizarse antenas parabólicas. Para conexionas a larga distancia, se utilizan conexiones intermedias punto a punto entre antenas parabólicas.

Se suelen utilizar en sustitución del cable coaxial o las fibras ópticas ya que se necesitan menos repetidores y amplificadores, aunque se necesitan antenas alineadas. Se usan para transmisión de televisión y voz.

La principal causa de pérdidas es la atenuación debido a que las pérdidas aumentan con el cuadrado de la distancia (con cable coaxial y par trenzado son logarítmicas). La atenuación aumenta con las lluvias.

Las interferencias es otro inconveniente de las microondas ya que al proliferar estos sistemas, pude haber más solapamientos de señales.

Microondas por satélite: El satélite recibe las señales y las amplifica o retransmite en la dirección adecuada .Para mantener la alineación del satélite con los receptores y emisores de la tierra, el satélite debe ser geoestacionario.

Se suele utilizar este sistema para:

•Difusión de televisión.

•Transmisión telefónica a larga distancia.

•Redes privadas.

El rango de frecuencias para la recepción del satélite debe ser diferente del rango al que este emite, para que no haya interferencias entre las señales que ascienden y las que descienden.

Debido a que la señal tarda un pequeño intervalo de tiempo desde que sale del emisor en la Tierra hasta que es devuelta al receptor o receptores, ha de tenerse cuidado con el control de errores y de flujo de la señal.

Las diferencias entre las ondas de radio y las microondas son:

•Las microondas son unidireccionales y las ondas de radio omnidireccionales.

•Las microondas son más sensibles a la atenuación producida por la lluvia.

•En las ondas de radio, al poderreflejarse estas ondas en el mar u otros objetos, pueden aparecer múltiples señales "hermanas".

Fuente: http://www.monografias.com/trabajos17/medios-de-transmision/medios-de-transmision.shtml
Ver blogger original: http://nubia-anc.blogspot.com/
Materia: CRF

ANTENAS Y LÍNEAS DE TRANSMISIÓN

El enlace entre ambos es la línea de transmisión de RF. Su propósito es transportar la energía de RF desde un lugar hacia el otro de la forma mas eficiente posible.

Del lado del receptor, las antenas responsables de captar señales de radio desde el aire y pasarlas al receptor con mínima cantidad de distorsión, para que el radio puede decodificar la señal.

Cables:

En caso de frecuencia mayores que HF, los cables utilizados son casi exclusivamente los coaxiales, los cuales tienen un conductor central recubierto por un material no conductor denominado dieléctrico.

Aquí les daremos algunos puntos a considerar cuando elegimos un cable para utilizar con dispositivos de microondas.

CUÁNTO MAS CORTO MEJOR, la pérdida de energía no es lineal, por lo tanto duplicar el largo del cable implica perder mucho mas que el doble energía.

CUANTO MAS BARATO PEOR, los cables baratos están pensados para ser utilizados con bajas frecuencias como VHF. Los microondas requieren de los cables de mejor calidad que haya disponibles.

EVITE USAR RG-58, fue pensado para redes Ethernet, CB o radio de VHF, no para microondas.

EVITE USAR RG-213, fue diseñado para CB y radio de HF. En este caso el diámetro del cable no implica alta calidad no baja atenuación.

SIEMPRE QUE SEA POSIBLE UTILICE CABLE HELIAX, para conectar el transmisor a la antena. Cuando no haya cable heliax utilice los mejores cables LMR . Los cables heliax tienen un centro conductor solido o tubular con un conductor externo solido y corrugado que lo hace flexible.

Guías de Ondas

Por encima de los 2Ghz, la longitud de onda es lo suficientemente corta como para permitir una transferencia de energía practica y eficiente por diferentes medios.

La dimensión de la longitud de onda para las guías rectangulares y circulares se presenta en la siguiente tabla, donde X es el ancho de la guía rectangular y R es el radio de la guía circular. Todos los valores se refieren al modo dominante:

En esta tabla se contrastan de varios tipos de líneas de transmisión, trate de elegir el mejor cable de acuerdo con sus posibilidades, de forma de tener la mejor atenuación posible a la frecuencia que vaya a utilizar para su enlace inalámbrico:

Conectores y Adaptadores

Hay una gran cantidad de adaptadores y conectores diseñados para concordar con diferentes tamaños y tipos.

LOS CONECTORES BNC: El tipo BNC es un conector miniatura de conexión y desconexión rápida.

LOS CONECTORES TNC: Son una versión roscada de los BNC. Debido a que proveen una mejor interconexión, funcionan bien hasta unos 12ghz.

LOS CONECTORES TIPO N: Se puede utilizar a mas de 18ghz y se utiliza comúnmente en aplicaciones de microondas . se fabrican para la mayoría de tipos de cables.

LOS CONECTORES SMA: Son unidades subminiatura de precisión que proveen excelentes prestaciones eléctricas hasta mas de 18 GHz.

EL CONECTOR MHF: Es un conector mecánicamente equivalente. Probablemente es el conector de microondas mas pequeño utilizado ampliamente en la actualidad.

EL CONECTOR MMCX: Es una serie de conectores micro-miniatura con un mecanismo de bloqueo a presión que permite una rotación de 360 grados otorgándole gran flexibilidad.

Elección del conector apropiado:

• 
  
  Asegúrese de que cada conector macho en su sistema coincide con un hembra.
• 
  
  Intente minimizar el numero de conectores y adaptadores en la cadena de RF.
• 
  
  Compre no lo aga Ud. siempre que requiera es mejor que compre.
• 
  
  Nunca pise, ni deje caer los conectores en el piso cuando desconecte los cables.
• 
  
  Nunca utilice herramientas como pinza para apretar los conectores.

Antenas y Diagrama de Radiación

Las antenas son un componente muy importante de los sistemas de comunicación. Por definición, una antena es un dispositivo utilizado para transformar una señal de RF que viaja en un conductor, en una onda electromagnética en el aspecto abierto.

Tipos de Antena

UNA CLASIFICACION DE ANTENAS PUEDE BASARSE EN:

FRECUENCIA Y TAMAÑO: Las antenas utilizadas para HF son diferentes de las antenas para microondas. En este caso estamos particularmente interesados en las antenas que trabajan en el rango de microondas, especialmente en las frecuencias de los 2,4 GHz y 5 GHz.

DIRECTIVIDAD: las antenas pueden ser omnidireccionales, sectoriales o directivas. Las antenas omnidireccionales irradian aproximadamente con la misma intensidad en las direcciones del plano horizontal, es decir en los 360 grados.

CONSTRUCCION FISICA: Las antenas pueden construirse de muchas formas diferentes, desde simples mallas, platos parabólicos , o latas de café. Cuando consideramos antenas adecuadas para el uso en WLAN de 2.4GHZ, se puede utilizar otras clasificaciones.

APLICACIONES: Los puntos de acceso tienden a hacer redes punto a multipunto, mientras que los enlaces remotos son puntos a punto. Esto implica diferentes tipos de antenas. Ahora presentaremos una breve lista de tipos comunes de antenas para la frecuencia: 2.4ghz, con una descripción de la información básica acerca de sus características.

Antena de 1/4 de longitud con plano de tierra

Esta antena esta diseñada para transmitir una señal polarizada verticalmente. Consiste en un elemento de ¼ de longitud de onda como medio dipolo, y tres o cuatro elemento de un ¼ de longitud de onda inclinados de 30 a 45 grados hacia abajo.

Antena Yagi

Una yagi típica tiene un reflector y uno mas directores. la antena propaga la energía del campo electromagnética en la dirección que va desde el elemento activo hacia los directores, y es mas sensible a la energía electromagnética entrante en esta misma dirección.

Bocina

Se utilizan comúnmente como el elemento activo en una antena de plato. la antena bocina se coloca hacia el centro del plato reflector. El uso de una bocina, en lugar de una antena dipolo o cualquier otro tipo de antena en el punto focal del plato, minimiza la perdida de energía alrededor de los bordes del plato reflector.

Plato Parabólico

Las antenas basadas en reflectores parabólicas son el tipo mas común de antenas directivas cuando se requiere una gran ganancia. la ventaja principal es que puede construirse para tener una ganancia y una directividad tan grandes son difíciles de montar y están predispuestos a sufrir los efectos del viento.

Biquad

Son fáciles de armar y ofrecen buena directividad y ganancia para la comunicación punto a punto. consiste en dos cuadrados iguales de ¼ de longitud de onda como elemento de radiación y un plato metálico o malla como reflector.

Teoría de Reflectores

La propiedad básica de un reflector parabólico perfecto es que convierte una onda esférica irradiada desde un punto fuente ubicado en el foco, en una onda plana. Recíprocamente, toda la energía recibida en el plato desde una fuente distante se refleja en un punto único en el foco del plato.

Amplificador

Un amplificador se conecta entre el transmisor de radio y la antena, y tiene un cable adicional que se conecta a una fuente de energía. Existen amplificadores para trabajar a 2.4ghz, que agregan varios vatios de potencia a su transmisión.

Incovenientes:

• 
  
  Son caros.
• 
  
  Va a necesitar por lo menos dos amplificadores.
• 
  
  No proveen direccionalidad adicional.
• 
  
  Los amplificadores generan ruido para otro usuario de la banda.
• 
  
  Utilizar amplificadores puede ser ilegal. Cada país impone limite de potencia para el espectro sin licencia.

Diseños Prácticos de Antenas

• 
  
  El costo de antenas de 2400mhz ha bajado drásticamente desde la introducción del estándar 802.11b.
• 
  
  Los diseños innovadores utilizan partes simples y pocos materiales para conseguir imponentes ganancias con pocos pasos de fabricación.

USB dongle como iluminador de un plato:

Posiblemente el diseño de antenas mas simples es el uso de una parábola para dirigir la salida de un dispositivo inalámbrico USB. Poniendo la antena dipolo, interna presente en el dispositivo inalámbrico en el mismo.

 Omni Colineal:

Puede usarse para una cobertura punto a multipunto de corta distancia, en interiores o exteriores. La placa tiene un agujero perforado en el medio para colocar el chasis del conector tipo N el cual se atornilla en el lugar.

Lista de Componentes:

• Un conector tipo N hembra de rosca.
• 50 cm de alambre de bronce o de cobre de 2 mm de diámetro.
• Una placa metálica cuadrada de 10x10cm o mas grande.

Herramientas Requeridas:

• Regla
• Pinzas
• Lima
• Estaño y soldador
• Taladro con un juego de mechas para metal (incluyendo una mecha 1,5cm de diámetro)
• Un pedazo de tubo, o una mecha con un diámetro de 1cm
• Prensa o abrazadera
• Martillo
• Llave inglesa.

Antena de lata o de guía-onda:

Esta antena algunas veces llamada cantenna, utiliza una lata como guía de onda y un cable corto soldado a un conector N como sonda para la transmisión del cable coaxial a la guía de onda.

Lista de Componentes:

• Un conector tipo N hembra atornillable.
• 4cm de alambre de bronce o de cobre de 2 mm de diámetro.
• Una lata de aceite de 8.3 cm de diámetro 21cm. De largo.

Herramientas Requeridas:

• Abrelatas
• Reglas
• Pinzas
• Lima
• Soldador
• Estaño
• Taladro con un juego de mechas para metal (incluyendo una mecha 1,5cm de diámetro)
• Prensa o abrazadera
• Llave inglesa
• Martillo
• Perforadora/sacabocados.

La antena de lata como alimentador de plato

Al igual que con la parabólica con dongle USB, se puede utilizar el diseño antena de lata como un alimentador para obtener una ganancia significativamente mayor. Monte la antena de lata en la parabólica con el lado abierto de la lata enfocando al centro del plato.

NEC2

El NEC, nombrado así por numerical electromagnética code, es un paquete de modelación de antenas gratuitas. NEC2 le permite construir un modelo de antena en 3D, y luego analiza la respuesta electromagnética de la misma.

Integrantes:

JUAREZ OCHOCHOQUE, Yermy
QUISPE HANCCO, Celia
TAMAYO CARI, Wilson Alfredo
CESPEDES MASCO, Juan Carlos
RAMOS ARPI, Huber Percy

Fuente: http://www.slideshare.net/yermy5/antenas-y-lineas-de-transmision-presentation

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Materia: CRF