Cómo montar una antena parabólica para un enlace P2P / PtP


Habéis sido muchos los que os habéis interesado por saber cual es la forma óptima de establecer un enlace punto a punto (P2P / PtP) en la banda de 2,4GHz para larga distancia.

Hay mucha bibliografía sin fundamento (sobretodo en internet) propiciada por comerciantes sin demasiados escrúpulos que prometen resultados milagrosos y que lo único que pretenden es vender a toda costa sin preocuparse por nada más.

Desde este articulo pretendemos dar un poco de luz sobre el tema y facilitar a las comunidades Wireless la posibilidad de establecer enlaces P2P / PtP mas allá de unos centenares de metros a un mínimo costo y aprovechando materiales de bajo costo.

No es un manual de montaje científico ni pretende serlo, mas bien un manual práctico para comprender el funcionamiento de una antena parabólica, en este caso del tipo offset y su aplicación al mundo Wireless. Vistas estas premisas vamos ya a montar nuestra antena para conseguir un enlace P2P / PtP estable y eficaz.

Este documento esta basado en las recopilaciones y experiencias propias del autor. El autor declina cualquier responsabilidad derivada de la aplicación de este tutorial. La distribución total o parcial de este documento con fines comerciales esta expresamente prohibida en cualquier medio o soporte sin la autorización por escrito del autor.

 

Materiales necesarios

 

Antes de ponernos manos a la obra vamos a ver que materiales necesitaremos para llevar a buen fin nuestro proyecto.

 

Materiales

Relación de materiales

 

RELACIÓN DE MATERIALES

  1. Antena parabólica offset de 60 cm. (tipo Canal Digital +)
  2. Caja Estanca Legrand (o similar) de 220x170x86
  3. Bote de conserva o similar de 10/12 cm de diámetro
  4. Prensaestopas de 25 mm
  5. Punto de Acceso WRT54G/GS
  6. Tornilleria de acero inoxidable

Una vez recopilado todo el material vamos ya a empezar el montaje. Empezaremos con la antena parabólica.

 

Montaje de la antena offset

 

Abrimos la caja de cartón y verificamos que tengamos el material para ensamblarla.

 

Parabólica

Relación de materiales

 

RELACIÓN DE MATERIALES

  1. Plato offset de 60 cm.
  2. Brazo en L
  3. Orejas anclaje
  4. Tornilleria varia.
  5. Soporte inclinación.
  6. Abrazadera de mástil.

 

Una vez verificado que tenemos todos los componentes, procedemos a su ensamblaje.

 

Orejas

Primero montamos las “orejas de anclaje” con los tornillos cortos.

 

brazo

Seguidamente el brazo en L que será el soporte de nuestro “iluminador”.

 

Soporte inclinación

Ahora montamos el “Soporte de inclinación”.

 

No apretáis mucho loa tornilleria puesto que luego tendremos que aflojarla para determinar la inclinación de nuestra antena. Fijaros que lo montamos justo al revés de lo que nos dicen las instrucciones incluidas en la propia antena. Después explicaremos el “porque”.

 

Grapa

Ahora presentamos la grapa, igual que antes, sin apretar la tornilleria.

 

 

Iluminador

Finalmente montamos la parte inferior del soporte del “iluminador”.

 

Tampoco lo atornilléis demasiado fuerte porque después habrá que quitarlo ya que solo lo usaremos a modo de orientación para determinar la zona de “iluminación” de nuestra antena.

 

 

Soporte

Presentamos la antena sobre un soporte

 

Y, finalmente, podemos ya presentar nuestra antena sobre un soporte para, a partir de aquí, empezar a trabajar. Tenemos, pues, la primera parte de nuestro proyecto realizado. Vamos ya a por la segunda parte.

 

Manos a la obra

Pues ahora que ya tenemos nuestra antena parabólica a punto vamos a establecer cual es la zona de iluminación de nuestra antena.

Si quisiéramos determinarlo de una forma científica tenemos una utilidad en nuestras páginas para hacerlo. Pero para efectos prácticos vamos a determinarlo de una forma mucho más fácil e igualmente valida.

Si recordáis, en el capitulo anterior, hemos montado la parte inferior del soporte del “iluminador” original para el que están diseñadas las antenas de este tipo.

Si desmontáramos un iluminador original veríamos que la parte delantera se comporta a modo de “guiaondas” y que la “antena” como tal, esta justo al fondo del “iluminador”, y eso es justamente lo que pretendemos hacer nosotros con la diferencia de que nosotros vamos a adaptar el montaje a la frecuencia de 2’4 Ghz.

Para determinar la zona iluminada, y que luego nos va a servir para determinar hacia donde enfocar nuestro “guiaondas”, nada mas fácil que, a partir del soporte, trazar una linea totalmente paralela al mismo que nos señalara el punto de refracción de las ondas.

 

Enfoque lateral

Vista lateral.

 

Enfoque diagonal

En diagonal.

 

Enfoque frontal

Y  frontal.

 

Así pues, podemos marcar en la antena la zona de “iluminación” para que nos sea mas fácil determinar el punto donde después encararemos nuestro guiaondas particular.

Una vez marcado el punto o zona de iluminación podremos ya desmontar el soporte original del guiaondas.
Pasamos ya al siguiente capitulo donde procederemos al montaje de nuestro particular iluminador.

 

La Caja

Vamos ahora a mecanizar la caja que será la protección del corazón de nuestro Nodo. Presentamos en la mesa de trabajo el material para hacernos una idea de composición. Previamente habremos desensamblado nuestro Linksys tal como se muestra en otro documento de estas mismas páginas.

 


Fijaros que vamos a utilizar solamente una antena, la de la izquierda, la marcada como “Left” en la interficie WEB del firmware que utilicemos, aunque esto no es siempre cierto ya que en algunas unidades, por alguna extraña razón, vienen invertidos.

La elección de la antena izquierda no es por capricho, sino que, simplemente evitamos la perdida de algún que otro dB del cable que va entre el circuito impreso y la antena derecha con lo cual optimizamos “un poco mas” nuestra instalación.

Vamos pues ahora a mecanizar nuestra caja. Para ello lo primero que haremos será taladrar el prensaestopas correspondiente a nuestra antena. Aquí debéis hilar fino, ya que, de lo contrario, podéis echar a perder la caja.

 

Caja tuerca

Fijaros en que la tuerca queda justamente tocando al extremo y a unos 7mm del fondo.

 

Caja tuerca2

Y aquí la vista por fuera.

 

Vamos ahora a taladrar el orificio donde pondremos nuestro segundo prensaestopas. Este no es tan critico ya que será simplemente la salida de los cables y podremos ubicarlo mucho mas fácilmente.

 

Caja tuerca3

Aquí tenéis ya la caja con los 2 prensaestopas colocados.

 

Acomodando el Linksys en la caja

Presentamos ahora nuestro Linksys en el interior de la caja.

 

 

Le quitamos a la antena el capuchón inferior puesto que no nos va a hacer falta y nos permitirá mucha mas movilidad a la hora de manipular la antena.

Una vez presentado, apretad fuertemente el prensaestopas. Esto nos servirá para determinar la situación del mismo en la posición “apretado”.

Una vez hecho esto observareis que la antena esta inmóvil, cosa que tampoco nos interesa, así que vamos a marcar en el prensaestopas la zona que nos impide la movilidad de la antena.

 

 

Marcamos la zona que deberemos “cortar”.Lo desenroscamos y procedemos a cortar.

 

prensa

Una vez cortada

 

Mas o menos seria esto. Vamos ahora a cortar las pestañas internas de la parte interior del prensaestopas.

 

 

De esta forma solo queda la goma, con lo que nos sera fácil dar movilidad a la antena y evitar que se nos cuelen bichos en el interior.

 

Prensa 3

Efectivamente, ahora ya podremos dar movilidad a nuestra antena.

 

Presentando la antena del Linksys

Una vez mecanizada parcialmente nuestra caja (aún tendremos que hacerle algunos agujeros mas) vamos a presentarla a nuestra antena.

 

Alinear antena

Ahora alineamos la antena con el centro del brazo de soporte.

 

Marcar ancho brazo

Ahora toca marcar en la caja el ancho del brazo en L para ajustar el brazo con la caja para que nos quede perfectamente alineada y, ya de paso, evite que se nos pueda desplazar.

 

Caja marcada

Marcada…

 

Caja cortada

Cortada…

 

Caja ensamblada

y ensamblada!!.

 

Y ahora, como ya habréis imaginado, toca taladrar la caja para fijar con el tornillo la posición de la caja. Esta medida va a ser importante puesto que va a determinar la distancia de nuestra antena en relación al punto focal de la parábola.

 

 

Pues ahí la tenemos. Para esta parabólica en concreto la distancia es de 4 cm. pero si utilizáis otro tipo de antena habrá que establecer cual es el punto óptimo experimentando un poco.

 

 

Y ya solo nos queda cortar la parte sobrante del tornillo para evitar interacciones no deseadas con la propia antena. De hecho, si podáis encontrar tornillos de teflón seria aún mejor puesto que evitaríamos también tener ningún elemento metálico en el interior de la caja.

 

Linksys dentro de la caja

Y este seria ya el aspecto final de nuestra caja ya con el Linksys en su interior.

 

Alimentando el Linksys

Ahora nos queda ya tan solo colocar el alimentador en su interior. Ojo porque este si es un punto IMPORTANTE a tener en cuenta.

Colocadlo tal y como aparece en la imagen y fijadlo en la parte inferior de la caja con Araldit o un producto similar y cortad el cable de alimentación justo a la distancia para que lo podáis conectar al Linksys.

No dejéis el cable sobrante enrollado en el interior. La ubicación del alimentador es importante porque genera un campo eléctrico y magnético que podría alterar el buen funcionamiento de nuestro AP si lo pusiéramos cerca del paso final.

Asimismo, tal y como hemos dicho antes, es conveniente que no haya ningún objeto metálico en el interior de la propia caja. De esta forma y en esta ubicación también conseguimos una mínima longitud del cable de 220V en el interior de la caja con lo que aseguramos un perfecto funcionamiento.

 

Detalle linksys

La caja ya finalizada, con alimentador incluido

 

Seguramente alguno se estará ya preguntando el “porque” colocamos el alimentador en el interior de la caja. La respuesta es sencilla.

Sistemas de alimentación como el PoE cuya alimentación circula pareja a los cables de señal , o, simplemente grandes tramos de cable eléctrico, tienen una caída de tensión considerable en función de la resistividad propia de cada tipo de cable lo cual, con una tensión de alimentación a 220V no tiene prácticamente incidencia, pero, trabajando entre 9 y 12 V la caída de tensión es importante a partir de unos pocos metros.

No obstante en este otro artículo podréis observar que es posible confeccionar un PoE perfectamente regulado. Sin padecer los típicos problemas de las longitudes de cable. Muy interesante su lectura. Incluso da posibilidad a alimentarlo por placa solar.

Hasta aquí la parte mecánica… vamos ahora a la instalación práctica que, a buen seguro, sera bastante mas amena.

Así que, nos vamos al exterior ya a probar nuestro invento.

 

A probar la antena!!!

Pues ya tenemos nuestra antena en condiciones para realizar nuestras primeras pruebas. La sujetamos al soporte y vamos a entrar ya en el “porque” de algunas cuestiones que os deben estar ya rondando por la cabeza.

Aspecto final parabolica P2P

Pues aquí la tenemos, ya lista para empezar a trabajar.

 

Si os fijáis en la imagen veréis que la antena del Linksys esta completamente PARALELA a la PARÁBOLA. Esto debe de ser así para conseguir la absorción/refracción máxima de la zona iluminada por nuestra parábola.

Cierto es, por otra parte, que el punto de refracción en una antena convencional no sería tampoco en la ubicación donde tenemos nuestra antena, pero no es menos cierto que nuestra antena esta trabajando en una longitud de onda de 13 cm. y que, por otra parte, nuestra antena tampoco es lo que parece, puesto que es bastante mas corta de lo que aparenta, tal y como podéis ver en la siguiente imagen.

 

Tamaño antena

No es lo que parece….

 

De todas formas no os preocupéis demasiado ya que este pequeño desfase podremos corregirlo posteriormente con la inclinación de nuestra parábola o, para los muy “puristas” siempre cabe la posibilidad de modificar la antena original. La diferencia, en cualquier caso, es prácticamente inapreciable .

 

¿Cómo orientar nuestra antena?

Pues bien. Nuestra antena esta diseñada para la recepción de satélites como Astra o Hispasat. Si tomamos como referencia Astra, por ejemplo, sabemos que, cuando tenemos nuestra antena bien ajustada esta apuntando a 42° sobre el horizonte.

Seguramente desde un principio os hayáis preguntado el “porque” hemos hecho todo nuestro montaje poniendo la antena justo al revés de como debería de ir. La respuesta es sencilla. Si la hubiéramos dejado en su posición original, para orientar nuestra antena con un supuesto corresponsal situado en el horizonte, deberíamos de haber dejado nuestra antena mirando hacia el suelo unos 40°.

Con lo que, suponiendo que tuviéramos la antena sujeta a un mástil (lo que en la mayoría de los casos es lo habitual), el propio mástil nos hubiera impedido orientar la antena correctamente en el plano vertical. De esta forma, además de que, estéticamente queda mas “normal”, nos facilita la orientación de la misma. Aunque algún “técnico antenista” cuando la vea se ría desde su ignorancia.

Antena de Digital + del vecino. Ojo, los 42º son ficticios y en caso de que realmente el ángulo corresponda es pura chiripa. El ejemplo es tan solo para que cojáis la idea de cual debería de ser la inclinación aproximada de vuestra antena.

 

Antena volteada

La misma antena “volteada”. tal y como tenemos la nuestra.

 

Orientando nuestra parabólica para enlace punto a punto

Así pues, para orientar nuestra antena podemos partir de la premisa de los 42° del satélite Astra. A partir de aquí realizar la resta dependiendo de la ubicación de nuestro corresponsal. De todas formas, si no queréis complicaros la vida, como me dijo una vez un colega antenista, la mejor orientación es la propia experiencia.

Tomando como punto de referencia una señal de un AP “lejano” como enlace P2P, orientaremos la dirección HORIZONTAL, lo cual nos debería ser bastante fácil conociendo su ubicación. Luego iremos probando con la inclinación vertical hasta obtener la lectura del máximo de señal.

 

Parabolica volteada teórica

Esta seria, en teoría, la inclinación que deberíais tener para establecer un enlace con un AP corresponsal ubicado a la misma altura que vuestra antena.

 

En nuestro caso hemos tomado como referencia un punto de acceso lejano situado a mas de 3 Km. y que con un AP a “pelo”. Es decir, con sus dos antenas en Auto y sin ningún tipo de reflector, nos llega con una señal de -80db.

 


Hemos procedido al ajuste de nuestra antena, consiguiendo un máximo de -67dbm a 5Mbps lo cual, para la distancia que es, no esta nada mal. Es decir, representarían 13 dbm “reales” (no dbi, que es lo que nos venden los comerciales)

Recordad que debéis de configurar vuestro AP con una sola antena (habitualmente LEFT).

 

Señal máxima a pelo

Señal máxima con la antena “a pelo”.

 

No esta nada mal. Pero como que no nos conformamos con “cualquier cosa”, y se nos antoja que queremos mejorar aún mas la calidad de nuestro enlace, vamos ahora a añadirle a nuestra antena un guiaondas.

 

El Guiaondas !!!

Tal y como decíamos en el capitulo anterior vamos ahora a mejorar la ganancia de nuestra antena introduciéndole un nuevo elemento a modo de guiaondas. Como hemos visto antes, la antena del propio Linksys no es lo que parece y, aunque el guiaondas que os proponemos difiere ligeramente de la teoría del articulo original.

La adaptación,a efectos prácticos funciona mas que bien, aunque, posiblemente aún pueda mejorarse aunque sea a costa de emplear un poco más de tiempo… Pero esto, comprobando los resultados, ya veréis en cada caso si es necesario o no.

En nuestro caso concreto hemos aprovechado el envase de una conocida marca de leche en polvo con unas medidas de 100 mm. de diámetro x 120 mm.de alto.

 

Bote guiaondas

La víctima.

 

Rebajando bote guiaondas

Le quitamos el borde del bote para optimizar el rendimiento.

 

Taladrando orificio antena guiaondas

Y taladramos con cuidado de no deformar el guiaondas a 44 mm del fondo. Calculando que posteriormente podamos “jugar” introduciendo más o menos la antena para conseguir el máximo rendimiento.

 

A punto el bote guiaondas

Y, “voilà”… aquí tenemos ya nuestro guiaondas a punto de caramelo.

 

Para realizar los ajustes con comodidad podéis colocar una pequeña brida en la parte superior del guiaondas. Y aprovechar el tornillo que sujeta la caja al brazo en L para fijarla y conseguir la posición óptima. Tenemos que decir, de paso, que , una vez deis el montaje y el ajuste por definitivos, es conveniente dar una mano de pintura para exteriores a la parte exterior del guiaondas. De lo contrario, en pocas semanas lo tendréis oxidado.

 

Montaje finalizado P2P

Y he aquí el montaje final!!.

 

Ajustes finales

Ahora solo se trata de ajustar todo el montaje tal y como os hemos ido explicado para obtener el máximo rendimiento a vuestro enlace.

Vamos ahora, a modo de ejemplo, a ver cual es el resultado de la inclusión de nuestro guiaondas y ver la ganancia obtenida respecto a nuestra anterior medición.

 

Señal aumentada con el bote

Sencillamente excelente.

 

Hemos pasado de los 5 Mbps con una señal de -67dbm a los 36 Mbps con una señal de -59 dbm, es decir 8 dbm de ganancia al introducir el guiaondas en nuestro montaje. Y en el total si tomamos como referencia los -80 dbm originales, representa una ganancia total de nuestra antena de 21 dbm respecto a las 2 antenas originales de nuestro Linksys.

Posiblemente representen unos 25 dbm reales frente a un dipolo real que es la referencia que se toma a la hora de establecer la ganancia de cualquier antena en dbm.

 

Recomendaciones

Una vez acabado el montaje y ajuste de la antena aún se podría optimizar más la conexión trabajando un poco en los parámetros wifi del AP utilizado para el enlace. Podéis consultar este otro artículo para afinar al máximo en enlace:

Configurar nuestra WIFI a máximo rendimiento

Y si queréis montar un sistema de alimentación PoE que le vendría como anillo al dedo:

POE y SAI simple para AP

 

Conclusiones

Como habréis podido ver, dedicando un par de horas en el montaje y ajuste de esta antena podéis conseguir bastante mas de lo que os puede ofrecer cualquier antena comercial y a un coste realmente bajo.

En un próximo articulo tenemos pensado establecer una tabla comparativa de rendimientos de esta antena respecto a algunas de las antenas comerciales que han pasado por nuestras manos.

Aunque ya os podemos adelantar que, en el mejor de los casos, cualquier antena comercial tendrá un rendimiento de, como mínimo, 10 dbm por debajo de esta.

 

Artículo original de OlotWireless

©Pere Espunya. EA3CUU para Unión de Radioaficionados Españoles