Antena Yagi vs. Omnidireccional: ¿Cuál es mejor?

Las antenas son el centro de cualquier sistema de comunicación. Desempeñan el papel clave de transmitir y recibir señales entre la fuente y los destinos. Hay muchos tipos de antenas de distintos tamaños y con características de rendimiento únicas. Este artículo tiene como objetivo proporcionar una comprensión completa de las antenas omnidireccionales y antenas yagi y cómo se comparan entre sí.

Visión general de las antenas

Una antena es un dispositivo utilizado para convertir la energía eléctrica en ondas electromagnéticas y viceversa. Transmiten y reciben señales y actúan como dispositivos de enlace en los sistemas de comunicación. La antena desempeña un papel fundamental a la hora de determinar el rendimiento de un sistema de comunicación. Las antenas presentan diferentes estructuras físicas, rangos de frecuencia de trabajo, ganancia, directividad, polaridad, etc., y se clasifican en distintos tipos en función de ellos. A continuación se describen brevemente algunos de los tipos de antenas más comunes.

Log antena periódica: Este tipo de antena está formado por una serie de dipolos colocados a lo largo del eje de la antena en diferentes intervalos espaciales de tiempo seguidos por una función logarítmica de la frecuencia. Son direccionales y tienen un ancho de haz estrecho. Estas antenas se suelen utilizar para aplicaciones en las que se requiere un ancho de banda variable junto con la ganancia y la directividad de la antena.

Antenas de cable: Uno de los tipos más sencillos y comunes de antenas que se utilizan en diversos entornos. Utilizan hilos conductores para transmitir y recibir señales de radio. Pueden ser antenas dipolo o monopolo. Suelen ser antenas omnidireccionales y se utilizan en aplicaciones como radiodifusión, comunicación inalámbrica y aplicaciones de radio o montadas en vehículos, barcos, edificios, etc.

Antenas de apertura: Este tipo de antena tiene una o varias aberturas en una superficie conductora para admitir señales. Pueden ser antenas de ranura o de bocina. Suelen utilizarse en frecuencias de microondas y en aplicaciones como satélites, radares, aviones y naves espaciales.

Antenas reflectoras: Este tipo de antenas son muy direccionales y utilizan una superficie reflectante curva para concentrar las ondas de radio u otras ondas electromagnéticas en una dirección. Pueden ser antenas parabólicas o antenas angulares. Se utilizan principalmente como antenas de alimentación y se emplean en aplicaciones como comunicación por satélite, sistemas de radar, etc.

Antenas microstrip: Se trata de una antena plana que consiste en un parche metálico impreso en un sustrato fino. Suelen ser pequeñas y compactas, ligeras y fáciles de integrar en dispositivos electrónicos. Se utilizan en dispositivos móviles, routers, etc.

Antenas en array: Este tipo tiene múltiples antenas pequeñas dispuestas de una manera específica, de modo que cada antena funciona para reforzar y mejorar la calidad de la señal. La antena Yagi es uno de los tipos de antenas array más demandados. Son fácilmente personalizables y, por tanto, se utilizan para aplicaciones de alta ganancia que necesitan controlar el diagrama de radiación. Se utilizan en radiodifusión, redes inalámbricas, etc.

¿Qué es una antena omnidireccional?

Las antenas omnidireccionales son antenas que pueden transmitir y recibir señales en todas las direcciones por igual. Esto las hace ideales para aplicaciones en las que la antena tiene que comunicarse con varios dispositivos en distintas direcciones o la dirección de la señal del dispositivo de destino varía o es impredecible. Las antenas omnidireccionales se utilizan tanto en aplicaciones portátiles como fijas. Se utilizan en vehículos en movimiento, como barcos y autocaravanas, y también para redes WiFi en lugares como restaurantes, salas de conferencias, campings, complejos turísticos, etc. En las zonas urbanas, donde el espacio entre dos torres de señal es limitado, se utilizan antenas omnidireccionales.  

¿Qué es una antena Yagi?

Una antena yagi es una potente antena direccional. Tiene elementos parásitos paralelos sobre una estructura de brazo único. Un dipolo actúa como elemento conductor y los elementos parásitos reirradian las señales en una fase ligeramente distinta a la del elemento conductor. Esto proporciona una gran potencia direccional al reforzar la señal en algunas direcciones y anularla en otras. Suelen utilizarse para comunicaciones punto a punto y aplicaciones de largo alcance.

Principales diferencias entre las antenas omnidireccionales y las antenas Yagi

Diseño y estructura: Las antenas omnidireccionales se diseñan de forma que tengan un diagrama de radiación en forma de donut con una antena en el centro. Están disponibles en distintos modelos, como antenas monopolo, dipolo, de plano de tierra y coaxiales. Las antenas Yagi tienen múltiples elementos directores dispuestos en paralelo a ambos lados de una estructura de haz en un conjunto lineal junto con un elemento conductor y un reflector.

Principio de funcionamiento: En una antena omnidireccional, a medida que las ondas de radio atraviesan la antena, los elementos radiantes las recogen y las dirigen en un círculo completo, lo que permite a la antena transmitir y recibir señales desde todas las direcciones simultáneamente perpendicularmente al eje con la potencia variando con el ángulo del eje disminuyendo a cero en el eje. En una antena Yagi, el elemento motriz genera ondas electromagnéticas y el elemento reflector situado detrás del elemento motriz refleja esas ondas hacia delante de forma que los directores situados en la parte delantera dirigen y enfocan las ondas reflejadas hacia delante.

Gama de frecuencias y ancho de banda: Las antenas omnidireccionales y direccionales están disponibles en una amplia gama de frecuencias. Las antenas omnidireccionales suelen estar disponibles en la gama de frecuencias comprendida entre 100 MHZ y 6 GHz, mientras que las antenas Yagi se encuentran entre 30 y 3000 MHz. Las antenas omnidireccionales tienen un patrón de radiación amplio y una gran anchura de haz, mientras que las antenas Yagi tienen un patrón de radiación estrecho y una anchura de haz focalizada.

Ganancia y directividad: Las antenas omnidireccionales producen una ganancia menor que las antenas Yagi, que son direccionales. Las antenas omnidireccionales, como su nombre indica, dirigen las señales en todas direcciones en un campo de 360 grados, mientras que las antenas Yagi son direccionales y, por tanto, centran las señales en un ángulo de entre 45 y 90 grados.

Instalación y portabilidad: Las antenas omnidireccionales son fáciles de instalar gracias a su patrón de 360 grados. Se instalan en estaciones base, emplazamientos de telefonía móvil y puntos de acceso inalámbricos. Se utilizan tanto en aplicaciones portátiles como fijas. Las antenas Yagi también son fáciles de instalar, pero requieren una cuidadosa consideración de la ubicación y orientación. Las antenas Yagi suelen utilizarse como antenas fijas, pero pueden personalizarse.

Tamaño y envío: Tanto las antenas omnidireccionales como las Yagi están disponibles en distintos tamaños. Las antenas omnidireccionales suelen estar compuestas por una estructura en forma de varilla o una estructura simplista, por lo que son fáciles de embalar y enviar. Las antenas Yagi son más voluminosas que las omnidireccionales y pueden ser bastante largas si se necesita una ganancia elevada. Pero la mayoría de las antenas Yagi modernas pueden desmontarse en sus elementos y embalarse, por lo que son fáciles de transportar.

Ventajas y desventajas de las antenas Yagi

Ventajas:

• Alta ganancia y altamente direccional
• Mayor alcance que las antenas omnidireccionales
• Más potentes que las antenas Omni
• Más tolerante a las interferencias

Desventajas:

• La antena es bastante larga para obtener mayores ganancias.
• Movilidad limitada
• La instalación es más compleja que la de las antenas omnidireccionales

Ventajas e inconvenientes de las antenas omnidireccionales

Ventajas:

• Versátil para aplicaciones fijas y móviles
• Fácil instalación
• Se puede utilizar con varios operadores de diferentes torres de telefonía móvil
• Excelente para aumentar la señal 4G/5G

Desventajas:

• Menor cobertura
• Menor ganancia
• Susceptible a interferencias desde distintas direcciones

Cómo elegir la antena adecuada

Requisitos de rendimiento: Las frecuencias de funcionamiento, el ancho de banda, la ganancia de la antena, la polarización, el área de cobertura, etc. son algunos de los parámetros clave de rendimiento que hay que tener en cuenta. Para aplicaciones que requieren un mayor alcance de recepción pero una distancia relativamente más corta y necesitan trabajar con varios proveedores de red, las antenas omnidireccionales son más adecuadas. Sin embargo, si la cobertura se requiere para un campo o dirección más concentrados, es más adecuada una antena yagi. Las antenas yagi son más potentes y, por tanto, más adecuadas para transmisiones de largo alcance que las antenas omnidireccionales.

Limitaciones físicas: Es importante tener en cuenta el espacio disponible y las posibilidades de montaje. Las antenas omnidireccionales son compactas y ocupan poco espacio. Como tienen un patrón de radiación de 360 grados, son fáciles de colocar y no necesitan reajustes aunque los proveedores de señal o las torres de telefonía cambien de ubicación. Las antenas Yagi ocupan relativamente más espacio y pueden ser bastante largas si se requiere una mayor ganancia. La instalación de antenas Yagi es comparativamente más compleja, ya que requieren una colocación y orientación precisas para un rendimiento óptimo.

Factores medioambientales: En función de la ubicación de la antena, las condiciones ambientales como el viento, la temperatura, la humedad, etc. pueden afectar a su rendimiento. Las antenas Yagi con forma triangular y elementos extendidos a cada lado pueden verse más afectadas por condiciones como fuertes vientos. Las antenas omnidireccionales, con una estructura más sencilla, son más resistentes a las condiciones ambientales adversas.

Análisis de costes: El coste es un factor importante a la hora de seleccionar las antenas. Los principales factores a tener en cuenta son el coste inicial de adquisición e instalación, el coste de funcionamiento y el rendimiento de la inversión. Tanto las antenas Yagi como las omnidireccionales son fáciles de encontrar en el mercado y, por tanto, se pueden obtener a precios asequibles.

Conclusión

Las antenas desempeñan un papel clave en los sistemas de comunicación y su rendimiento tendrá un efecto importante en el rendimiento global del sistema de comunicación. Las antenas omnidireccionales y las antenas yagi se utilizan habitualmente tanto en aplicaciones de interior como de exterior. La elección entre estos dos tipos de antenas depende de la aplicación concreta y de factores como los parámetros de rendimiento, las condiciones ambientales, la facilidad de instalación y mantenimiento, etc. Elegir la antena correcta ayudará a optimizar el sistema de comunicación.