9 tipos de antena 4G LTE y guías para seleccionarlas

En el vertiginoso mundo actual, casi todos los aspectos de la vida dependen en gran medida de estar conectado. Una communicación fiable y eficiente es vital tanto en la vida personal como en la profesional. La red 4G es crucial y sigue siendo un actor clave en la telecommunicación, incluso con la evolución del mundo digital con las redes 5G y posteriores. Las antenas 4G LTE (Long Term Evolution) son el componente principal de las redes 4G, ya que facilitan Internet de alta velocidad y una telecommunicación eficaz. Pueden establecer communicación con mayor intensidad de señal y velocidad, especialmente con el uso de tecnologías como Múltiples Entradas Múltiples Salidas (MIMO).

En este artículo se ofrece una visión general de las antenas 4G LTE y se analizan los distintos tipos de antenas 4G LTE disponibles actualmente en el mercado, sus frecuencias de funcionamiento y su importancia para satisfacer los requisitos de la communicación moderna. El artículo también tratará brevemente los puntos a tener en cuenta a la hora de seleccionar una antena 4G LTE para una aplicación específica.

Introducción a las antenas 4G LTE

4G es la cuarta generación de tecnología de telecommunicación móvil. El lanzamiento de la cuarta generación de tecnología de communicación móvil inalámbrica supuso un importante salto con respecto a la 3G. Las redes 4G fueron capaces de ofrecer velocidades de transmisión de datos más rápidas, mayor conectividad y fiabilidad de la red, latencia reducida y capacidades de voz y videollamadas mejoradas en comparación con las generaciones anteriores. Las redes 4G han mejorado la capacidad de la red, lo que las hace muy eficaces incluso en zonas densamente pobladas, permitiendo que un gran número de usuarios se conecten simultáneamente sin comprometer el rendimiento de la red. Así pues, las redes 4G facilitan una conectividad de alta velocidad, calidad y fiabilidad, que es crucial en los modernos sistemas de communicación.

La tecnología 4G ofrece mejoras significativas respecto a tecnologías anteriores, con velocidades de descarga de hasta 100 Mbps y de subida de hasta 50 Mbps. Esto permite el acceso a Internet de alta velocidad necesario para aplicaciones como el streaming de vídeo, los juegos móviles y la navegación por Internet con un retraso o almacenamiento en búfer mínimos. La tecnología 4G LTE redujo significativamente la latencia de la red, permitiendo un uso eficaz en aplicaciones en tiempo real como llamadas VoIP, videoconferencias y juegos en línea. Estas mejoras en la velocidad y la latencia también fueron cruciales para aplicaciones IoT como la domótica, los wearables y los pagos móviles, que dependían de una conectividad de red rápida y estable. Mientras que las tecnologías 5G y posteriores están disponibles en algunas partes del mundo, la tecnología 4G LTE sigue siendo importante en muchas industrias y regiones. En entornos en los que el 5G aún no está totalmente implementado, 4G LTE sigue siendo una opción estable y fiable para una forma eficiente de conectar dispositivos móviles, sistemas en tiempo real, streaming de vídeo y aplicaciones IoT.

Una antena 4G LTE es una antena diseñada para recibir y transmitir señales para redes inalámbricas 4G conectando dispositivos como smartphones, tabletas y módems a Internet mediante una red celular. Las antenas 4G LTE juegan un papel importante en los sistemas 4G para garantizar una conexión de señal estable y fuerte para un rendimiento óptimo. Las antenas 4G LTE tienen la capacidad de mejorar significativamente la intensidad y la calidad de la señal. Esto facilita altas velocidades, mejor cobertura, latencia reducida y rendimiento estable en redes 4G. Las antenas 4G también tienen la capacidad de ampliar el alcance del dispositivo, por lo que es posible recibir y transmitir señales incluso a mayores distancias de las torres de telefonía móvil. Esto puede ser extremadamente útil en zonas que tienen menos torres de telefonía móvil e infraestructura de red, como las zonas rurales. Las antenas 4G LTE pueden ser la solución para una conectividad estable y rápida en dichas zonas. Incluso con la evolución de las tecnologías más allá de 4G, las redes 4G LTE siguen ocupando un porcentaje significativo de las redes de todo el mundo. La antena 4G LTE adecuada puede mejorar drásticamente el rendimiento del dispositivo de un usuario y mejorar la experiencia general de Internet y communicación para el usuario.

Gama de frecuencias de las antenas 4G LTE

Las antenas 4G se utilizan en una amplia gama de bandas de frecuencia, desde 700 MHz hasta 2600 MHz en todo el mundo. El rango de frecuencia de funcionamiento de una antena 4G LTE es un factor crucial para determinar el área de cobertura de la antena, la calidad de la señal y el rendimiento general. Las bandas de frecuencia 4G LTE específicas disponibles para que funcionen las antenas varían y dependen de la región, así como del proveedor de red. El rango de frecuencias de las antenas 4G LTE se divide generalmente en unas pocas bandas de frecuencia commúnicamente utilizadas, como se menciona a continuación.

• 700 MHz (Banda 13/12/17)
• 800 MHz (Banda 20)
• 900 MHz (Banda 8)
• 1800 MHz (Banda 3)
• 2100 MHz (Banda 1)
• 2600 MHz (Banda 7)

Tipos de antenas 4G LTE

• Antena Yagi

Las antenas Yagi son antenas direccionales que suelen utilizarse para aplicaciones de communicación punto a punto. Constan de un elemento conductor, elementos directores a ambos lados de una estructura en forma de brazo y un reflector. La señal del elemento impulsor se refleja y los elementos de antena situados a los lados de la estructura central en forma de brazo la propagan hacia la dirección deseada. Las antenas Yagi 4G LTE suelen tener una alta ganancia y un buen alcance, pero pueden resultar demasiado voluminosas para determinadas aplicaciones.

• Antena de panel

Las antenas de panel son antenas direccionales que suelen consistir en un dipolo colocado delante de un reflector de panel plano. Este diseño es eficaz para mejorar la intensidad y directividad de la señal, ya que la gran superficie plana proporciona una alta ganancia y permite enfocar el haz de señal. Esto ayuda a reducir las interferencias y, por tanto, mejora el rendimiento y el alcance generales. Las antenas de panel 4G LTE son ideales para sistemas de communicación punto a punto, como en enlaces backhaul inalámbricos, así como en sistemas punto a multipunto, como puntos de acceso inalámbricos.

• Antena parabólica

Las antenas parabólicas son antenas muy direccionales. Cuando las señales se reciben en la superficie parabólica, se reflejan hacia el punto focal de la antena proporcionando un haz de señales altamente focalizado. La alta ganancia y directividad de las antenas parabólicas las hace ideales para la communicación a larga distancia. Las antenas parabólicas 4G LTE también se utilizan principalmente para aplicaciones punto a punto.

• Antena de montaje en techo

Las antenas de montaje en techo son antenas omnidireccionales que se instalan en el techo normalmente para sistemas de communicación en el interior de edificios. Su cobertura de 360 grados las convierte en dispositivos ideales para proporcionar una distribución de la señal consistente y fiable en todo un edificio o en una gran área abierta.

• Log antena periódica

Las antenas logarítmicas periódicas son antenas direccionales multielemento ligeramente similares a las antenas Yagi. Constan de múltiples elementos dipolares de diferentes longitudes, dispuestos en un patrón específico. Este diseño les permite funcionar en una amplia gama de frecuencias y las convierte en una solución robusta y flexible para la mayoría de las aplicaciones.

• Antena exterior de fibra de vidrio

Estas antenas, como su nombre indica, están fabricadas con material de fibra de vidrio y están diseñadas para aplicaciones en exteriores. Son antenas omnidireccionales y pueden proporcionar conectividad estable incluso con condiciones ambientales cambiantes debido a su diseño y estructura. Las antenas 4G LTE de fibra de vidrio son extremadamente beneficiosas para muchas aplicaciones, ya que son resistentes a la corrosión, impermeables, fuertes y, en general, fáciles de instalar.

• Antena de patito de goma

Las antenas pato de goma son antenas monopolo envueltas en un material flexible y protector similar a la goma. Su tamaño compacto y flexibilidad las hacen ideales incluso para aplicaciones portátiles. Las antenas 4G LTE de patito de goma son duraderas, comparativamente menos caras y muy fáciles de instalar.

• Antena de montaje magnético

Las antenas de montaje magnético son antenas omnidireccionales cuya base es un potente imán. Se instalan fácilmente en superficies metálicas y son ideales para aplicaciones móviles, como su montaje en vehículos.  

• Antena de disco

Las antenas Puck son antenas omnidireccionales que pueden funcionar en una amplia gama de frecuencias. Su diseño compacto y su construcción duradera e impermeable las convierten en una opción de antena versátil. Las antenas puck 4G LTE son ideales para la conectividad de banda ancha móvil de alta velocidad. Se utilizan commúnicamente en aplicaciones IoT y sistemas de máquina a máquina.

Antena 4G direccional vs omnidireccional

Las antenas 4G LTE direccionales enfocan sus señales en una dirección durante la transmisión y la recepción. Las antenas omnidireccionales enfocan sus señales por igual en todas las direcciones. Dado que las antenas omnidireccionales pueden recibir y transmitir señales en todas las direcciones, tienen la capacidad de mantener una conexión estable en todo momento communicándose con una estación base diferente en momentos de congestión. Cuando la estación base que utiliza una antena direccional se congestiona o se avería, el rendimiento de la antena se verá afectado significativamente. Por lo tanto, en términos de estabilidad, una antena omnidireccional 4G podría ser una mejor opción, sin embargo, la distancia y el rango que las antenas omnidireccionales 4G pueden transferir señales de manera efectiva es menor, ya que se divide en todas las direcciones. Dado que las señales se concentran en una dirección, las antenas direccionales son capaces de transmitir y recibir señales a larga distancia en esa dirección. Al igual que una antena omnidireccional es capaz de irradiar en todas las direcciones, también estará sujeta a interferencias desde todas las direcciones, lo cual no es deseable.

La ganancia total de una antena omnidireccional 4G es menor que la de una antena direccional y, por lo tanto, su rendimiento máximo es menor. En cuanto a la instalación y el mantenimiento, una antena omnidireccional es mucho más fácil de instalar que una direccional, ya que no requiere una colocación o alineación precisas. En general, si la estación base está cerca y las señales pueden ser suficientemente recibidas, una antena omnidireccional 4G puede ser una mejor opción y cuando las señales son escasas y la estación base está lejos, es mejor tener una antena direccional orientada en la dirección de la estación base, de tal manera que será capaz de communicarse más eficazmente con su alta directividad y ganancia.

Antena 4G exterior frente a interior

Al seleccionar una antena 4G LTE, una consideración importante es si elegir una antena de interior o de exterior para la necesidad práctica. Las antenas de interior, como su nombre indica, están diseñadas específicamente para su uso en interiores. Pueden emitir señales dentro de un edificio y se utilizan ampliamente en muchas industrias. Se utilizan en empresas y edificios de oficinas para facilitar la communicación interna, como la de dispositivos móviles, ordenadores portátiles, televisores, etc. También se utilizan para permitir el uso de tarjetas de crédito/débito en aplicaciones como máquinas expendedoras y quioscos. Las antenas 4G LTE para interiores también se utilizan mucho en la mayoría de las aplicaciones IoT modernas que se emplean con los conceptos de ciudades y edificios inteligentes. Las antenas 4G para exteriores están diseñadas específicamente para aplicaciones externas. Son capaces de soportar las condiciones ambientales exteriores, así como más interferencias de otros dispositivos circundantes y obstrucciones. Se utilizan principalmente en industrias como la seguridad pública, en vehículos como trenes para el transporte, dispositivos IoT en el espacio de las ciudades inteligentes, etc.  

Antena 4G externa frente a interna

Las antenas 4G internas están integradas en el propio dispositivo. Están situadas dentro del dispositivo y normalmente no son visibles para el usuario. Las antenas 4G externas están separadas del dispositivo y se montan fuera del dispositivo communicating. Las antenas 4G LTE internas suelen ser más pequeñas, ya que deben instalarse en el interior del dispositivo. Sin embargo, debido a esto, requieren un diseño y unas pruebas precisas para alcanzar el nivel de rendimiento requerido de la antena. Las antenas 4G LTE externas minimizan el tiempo de desarrollo y los procesos de prueba, ya que suelen ser soluciones plug-and-play fáciles de usar que se pueden implementar con relativa facilidad. Las antenas 4G LTE internas se utilizan generalmente en aplicaciones como smartphones, dispositivos wearables, ordenadores portátiles, dispositivos domésticos inteligentes, etc., mientras que las antenas 4G LTE externas se prefieren para aplicaciones como routers, sensores remotos, repetidores, etc.  

¿Cómo elegir la antena 4G adecuada para su aplicación?

Elegir la antena 4G LTE más adecuada puede marcar una diferencia significativa en el rendimiento de un dispositivo. Hay múltiples factores que deben tenerse en cuenta a la hora de seleccionar una antena 4G LTE.

En primer lugar, es fundamental comprobar y confirmar la compatibilidad del dispositivo con la antena. También es fundamental asegurarse de que la antena 4G LTE seleccionada es compatible con las frecuencias utilizadas por el operador de red. Para obtener una conectividad de alta calidad, es necesario contar con una antena 4G LTE de alta ganancia. Especialmente en zonas rurales, cuanto mayor sea la ganancia, mejor será la calidad de la conectividad. La ganancia de la antena determina su amplificación de señal y directividad, afectando a su capacidad para transmitir señales a largas distancias. También es importante tener en cuenta la polarización de la antena. Una antena 4G LTE capaz de ajustarse vertical y horizontalmente es ideal para aplicaciones que puedan requerir ajustes en función de las condiciones de la señal. Como se ha comentado anteriormente, las antenas 4G LTE están disponibles específicamente para interiores y exteriores, así como tipos externos e internos. A la hora de decidir el tipo de antena que se va a utilizar, es vital tener en cuenta las condiciones ambientales, como los fuertes vientos. Otro factor crucial que decidirá el nivel de rendimiento de una antena 4G LTE es la colocación e instalación de la antena.

Otros factores a tener en cuenta son la altura de la antena, la distancia entre otras antenas, la línea de visión y las interferencias de otros dispositivos. Seleccionar la antena más adecuada y colocarla en el lugar y la posición óptimos optimizará el rendimiento de la antena.

Conclusión

La tecnología 4G LTE aportó mejoras significativas en términos de velocidad y ancho de banda con respecto a las anteriores redes de tercera generación. 4G sigue siendo una parte vital de las redes de communicación en la mayor parte del mundo y funciona en paralelo con las tecnologías 5G y posteriores. Las antenas 4G LTE desempeñan un papel fundamental a la hora de transmitir y recibir señales de forma eficaz en los sistemas, y están disponibles en diferentes tipos que operan en bandas de frecuencia de 700 MHz a 2600 MHz. Pueden ser direccionales u omnidireccionales, internas o externas, y pueden construirse específicamente para uso en interiores o exteriores. Un análisis y una comprensión adecuados de las antenas 4G LTE permitirán a los usuarios seleccionar la antena más adecuada para su aplicación.