Antenas LoRa/Helium

LoRa/Helium Antenas y accesorios

Mejora del alcance de las redes LoRaWAN y Helium con las antenas adecuadas

Qué es esta tecnología LoRa?

La idea que subyace en el Internet de los objetos (IOT) es transmitir los datos de las mediciones de forma sencilla, preferiblemente desde cualquier lugar. Para ello se necesita una tecnología de radio con buen alcance y bajo consumo de energía. Estas dos características constituyen la idea central de la tecnología LoRa o redes LoRaWAN.

LoRa significa largo alcance e inicialmente se refiere sólo a un tipo especial de modulación para las señales de radio. Esta modulación está seleccionada de tal manera que consigue largos alcances a baja potencia, incluso a través de edificios. Sin embargo, la cantidad de datos es muy limitada, sólo se dispone de velocidades muy bajas. Así que no es una tecnología para la transmisión de voz o incluso de vídeo.

De LoRa a LoRaWAN

La señal LoRa que emana de un sensor. Se conmuta a través de los Gateway LoRa, que en el caso más sencillo son receptores que cubren una determinada región. El Gateway envía los datos registrados por la radio LoRa a través de una red (LTE, WLAN, Ethernet...) a un servidor, donde el operador del sensor puede recuperarlos y evaluarlos. Toda esta infraestructura de sensores (también llamados "nodos"), Gateway y uno o varios servidores se denomina LoRaWAN, es decir, red de área amplia de largo alcance. Hay varios operadores de redes LoRaWAN, algunos de los cuales sirven a grupos de usuarios cerrados, pero otros están abiertos a todo el mundo. Algunos ejemplos son "The Things Network (TTN)" o "The Peoples Network" (también conocido como Helium, más adelante). Otros operadores son algunos de los conocidos proveedores de telefonía móvil. Si sólo quiere cubrir una pequeña zona de su propiedad, también puede montar toda la infraestructura de forma privada. Así no se depende siempre de un proveedor.

Las antenas mejoran el alcance

Actualmente, la tecnología LoRaWAN sólo utiliza la gama de frecuencias libres de licencia a 868 MHz. Y como con cualquier tecnología de radio, se puede aumentar drásticamente el alcance con las antenas correctas y los accesorios adecuados, como buenos cables. De eso se trata WiMo: buen alcance con las antenas adecuadas.

La antena del Gateway

Con los sensores, sólo se pueden utilizar mejores antenas con restricciones. Normalmente hay que utilizar antenas omnidireccionales porque no se sabe en qué dirección se encuentra la siguiente Gateway. Sin embargo, siempre se puede utilizar una antena omnidireccional mejor y fijarla con un cable un poco mejor de lo que permite la pequeña antena del propio sensor.

La antena del Gateway

Dado que la tecnología general LoRaWAN y la red Helium, ampliamente utilizada, no difieren en este aspecto, aquí están nuestros consejos para la red Helium. Sin embargo, en general se aplican a todas las redes LoRaWAN en 868 MHz.

¿Qué antena para Helium es la mejor?

Como siempre, depende. Pero no es nada complicado.

Toda la zona

Si quieres cubrir toda el área alrededor de tu ubicación, y si la antena puede estar lo más libre posible, entonces una antena omnidireccional normal es probablemente la mejor opción. No demasiado alto, un poco alejado de la pared, del techo o de otras estructuras macizas como muros o aparatos de aire acondicionado. También es importante que la antena tenga una visión clara de la zona a iluminar. Puede comprobarlo, por ejemplo, aquí www.explorer.helium.com.

Zona designada

Si sólo hay que cubrir una zona determinada, por ejemplo porque se vive en las afueras de un pueblo, una antena direccional es una buena opción. Es importante recordar que la parte trasera de la antena casi no emite señal. Por lo tanto, allí no se puede alcanzar casi nada o sólo los sensores a muy corta distancia. Por otro lado, la señal es mejor y está más lejos hacia el frente, en dirección al objetivo.

¿Qué ganancia debe tener una antena para el helio?

En primer lugar, algo fundamental: una antena no es algo milagroso, no es un "perpetuum mobile", no genera energía de la nada. Una antena toma la energía transmitida y la irradia de la forma más completa posible. La antena más sencilla del mundo, una antena omnidireccional perfecta, irradia uniformemente en todas las direcciones, en forma de esfera. Esta antena tendría una ganancia de "0 dBi". Todas las demás antenas con ganancia > 0 dB deforman el campo de radiación y concentran la energía en una determinada dirección, nada más. La ganancia de una antena indica la intensidad de la energía medible en esta dirección preferida. Se considera un factor como "es el doble de fuerte que la antena omnidireccional perfecta".

Antenas omnidireccionales

Una simple comparación: Una vela vela irradia débilmente pero en todas las direcciones, un faro también irradia en todas las direcciones pero no hacia arriba ni hacia abajo. Por ello, la luz es tanto más brillante exactamente en el plano de la fuente luminosa del faro.

Una antena omnidireccional con ganancia deforma el campo realmente esférico más en la dirección de un "donut", es decir, en una esfera fuertemente aplanada. Cuanto más gane, más plana será esta forma. Pero demasiado plano (demasiada ganancia) tampoco es bueno, porque el campo de radiación puede llegar a ser muy plano y, si la antena está un poco más alta que el suelo, puede estar radiando por encima de las cabezas de los receptores. Pero las antenas distantes reciben mejor la señal, sólo tienen que estar a la misma altura.

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Antena direccional

Una simple comparación : Vela y faro del coche.la vela irradia por todas partes, el faro del coche sólo en una zona en forma de cono y sólo un poco hacia arriba y hacia abajo.

Una antena direccional con ganancia deforma el campo en las direcciones vertical y horizontal. En otras palabras, el campo se aplana y se agrupa en una determinada dirección. Cuanto mayor sea la ganancia de una antena, más fuerte será la agrupación. Esto significa que una ganancia excesiva puede ser contraproducente. ¿De qué sirve un haz direccional delgado como un lápiz que puede alcanzar una distancia de 10 km, pero no hay nadie en la pequeña área que puedo alcanzar? Al fin y al cabo, con Helium hay que abastecer una zona, no un punto único y distante.

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Ahora vayamos al grano: Qué ganancia debe tener realmente una antena para Helium?

Aplicación
dBi
Nota
Antena omnidireccional

A una altura superior a la de los receptores, por ejemplo, en una torre o mástil de iglesia

Por ejemplo en una
torre o mástil de iglesia
De 3 a 5 dBi, no más.
De lo contrario, el campo se vuelve demasiado plano e irradia por encima de las cabezas de los receptores.
Antena omnidireccional

A menor altura

Con pequeñas
diferencias de altura respecto a los receptores
5-8 dBi, máximo 12 dBi
Por qué no más de 12 dBi?
Porque apenas hay buenos radiadores omnidireccionales con una ganancia tan alta. El campo de radiación se divide muy finamente, hay muchos "nulos" en las direcciones deseadas.
Antena direccional
Dependiendo del diseño,
Al menos
5 dBi, preferiblemente más.
Hasta 12 dBi de antenas direccionales en 868 se pueden construir razonablemente bien, por encima de eso se vuelve difícil. Las mejores antenas son las llamadas sectoriales, es decir, las que generan un campo amplio pero plano.

A qué altura debe montarse una antena para Helium?

Es una cuestión de geometría. En cualquier caso, debe ser lo suficientemente alto como para que ningún ladrón o no autorizado pueda alcanzar la antena o los cables. Por tanto, 3 m sobre el suelo sería la altura mínima. También puedes montar una antena en el pozo de luz de la ventana del sótano, pero entonces apenas llegará más allá de tu propio jardín.

Una antena omnidireccional con una ganancia moderada puede montarse a mayor altura si se encuentra un lugar adecuado para ella. Por lo demás, siempre depende del terreno. Es decir, en el lugar donde se encuentran mis "clientes", es decir, los sensores y las otros Gateway que quiero "presenciar" en la red Helium.

Si sólo hay una ubicación disponible a gran altura y se va a utilizar una antena direccional, es posible que haya que inclinarla para cubrir con su radiación la oración deseada.

El fino arte de la construcción de antenas entra en juego cuando se quiere interconectar varias antenas direccionales, por ejemplo para llegar a zonas separadas con un solo Gateway. Aquí puedes combinar las antenas con bastante facilidad con un distribuidor (un llamado splitter o divisor de 3dB). Hay que seguir algunas reglas, y nuestros especialistas en antenas estarán encantados de asesorarle al respecto.

Descubra los productos

Esperamos que este texto le haya ayudado a encontrar la antena adecuada. Hemos reunido algunos kits para ayudarle a sacar el máximo provecho de su red LoRaWAN y Helium. Diviértete.

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