Alcance de los dispositivos RF
Escrito por blogElectronica en 1.TECNOLOGÍAS (teórico), Antenas, Comunicaciones RadioEl lector de este blog que use habitualmente dispositivos RF sabrá que una de las características más importantes de cualquier dispositivo de transmisión / recepción RF es el alcance de las comunicaciones.
En el catálogo de cualquier fabricante de módulos RF, como pueden ser Maxstream, Coronis, Jennic, Nordic, etc, etc, etc encontraréis que siempre se indica la máxima distancia a la que se pueden comunicar un equipo emisor y receptor.
Los datos que nos indican en los catálogos son ciertos, pero tenemos que saberlos interpretar para no llevarnos sorpresas desagradables. Los datos proporcionados por los fabricantes de alcance máximo RF son siempre bajo ciertas condiciones idóneas. Estas condiciones idóneas son básicamente:
1.- Utilización de antenas correctas. No vale utilizar una antena de 868Mhz para un dispositivo de 2.4Ghz.
2.- Ausencia de condiciones climatológicas adversas (en el caso de comunicaciones outdoor (exteriores)).
3.- Visión directa entre dispositivos radio, es decir, sin obstáculos entre medio.
4.- Altura correcta donde se colocarán las antenas para respetar la primera zona de Fresnel.
Es este importantísimo punto nº4, relativo a las zonas de Fresnel, un tanto desconocido, es del que voy a hablar un poco.
¿Y qué son las zonas de Fresnel?
Hablando un poco académicamente “zona de Fresnel se le llama al volumen de espacio entre emisor y receptor RF de manera que el desfase entre las ondas en dicho volumen no supere los 180º.” Uffffff 
Es decir, cuando transmitimos algo en tierra (es decir, no estamos en el espacio) tenemos rebotes en el suelo. Los rebotes pueden contribuir positivamente a la recepción de la señal en el caso de que lleguen en fase y negativamente si llegan en contrafase.
Fresnel definió una zona que hay que tener en cuenta además de tener, como indicaba en el punto 3), visibilidad directa entre antenas. Realmente definió una serie de zonas. La zona 1 contribuye positivamente a la propagación de la onda, la segunda negativamente, la tercera positivamente, la cuarta negativamente, y así sucesivamente. Es decir, las impares contribuyen positivamente y las pares negativamente. Además, la primera zona concentra el 50% de la potencia de la señal por lo que debemos procurar que llegue lo más integra posible al receptor.
¿Y cómo puedo llevar a la práctica la teoría de Fresnel para conseguir el máximo alcance de mis dispositivos RF?
Pues es sencillo. Debemos mantener despejado, al menos, el 80% de la primera zona de Fresnel. Fijémonos en el siguiente dibujo:
En color gris se representa a la primera zona de fresnel. Es decir para conseguir comunicarnos a una distancia D con una señal portadora de frecuencia f, debemos conseguir que la altura r de la primera zona de Fresnel (o al menos el 80% de r) esté libre de obstáculos.
O visto desde otro escenario, imáginemos que estamos en el desierto en ausencia de cualquier tipo de edificio, árbol u obstaculo entre emisor y receptor. El fabricante nos dice que el alcance máximo de un dispositivo son X metros. ¿Cual es la distancia respecto al suelo a la que hemos de colocar las antenas para conseguir no entorpecer al menos el 80% de la primera zona de fresnel y conseguir el máximo alcance?
Pues si aplicamos la fórmula de ahí arriba (D en Km, r en metros, f en Ghz) nos sale que si un fabricante nos dice que la distancia máxima de su dispositivo que trabaja por ejemplo a 2.4Ghz es de:
300 metros, implica que las antenas tienen que estar como mínimo a 2.45 metros de altura respecto al suelo.
1.6 kilómetros, implica que las antenas tienen que estar por lo menos a 5.65 metros de altura respecto al suelo.
8 kilómetros, implica que las antenas tienen que estar por lo menos a 12.64 metros de altura respecto al suelo.
16 kilómetros, implica que las antenas tienen que estar por lo menos a 17.88 metros de altura respecto al suelo.
Espero que encontréis de utilizadad este post para vuestros diseños RF 
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Muchas gracias, esto me sirvio a mi tarea de Electronica para Comunicaciones.
hola!
ME GUSTARIA SABER SI ALGUIN DE AQUI SABE COMO HACER UN PEQUEÑO RECEPTOR DE RADIOFRECUENCIAS, ME GUSTARIA SABER SI PUEDEN AYUDARME.
GRACIAS!
Hola,
Hace poco desarrolle un modulo de la marca Linx technologies, lo que buscaba era unpoco alcance (300 mtrs aprox) y buena velocidad de trasmision de datos sin usar mucho preambulo en las tramas, mi pregunta es si este modulito Xbee, puede transmitir a mas de 15kbps concoderando que cuando coloque un preambulo la velocidad en Kbps no se disminuya?? o es que el modulito ya cuenta con un decoder y el premabulo ya esta preseteado en el calculo de la velocidad??,gracias!
Hola Jhon,
el Xbee ZB tiene una velocidad hasta 250Kbps evidentemente contando cabeceras, no se puede hacer un cálculo sin cabeceras a menos que las tramas sean siempre de longitud fija. Imagínate que la cabecera fueran 20bytes y tu sólo envías 1 byte de información o en otro caso sean los 20 bytes de cabecera y 200 de información. La velocidad siempre incluye las cabeceras, checksums y demás.
Salu2.
Gracias por tu pronta respuesta!
según el documento, este dispositivo, que modulación utiliza? y que protocolo de comunicación seria necesario usar del lado del DTE?? para hacer conversación de un punto o varios puntos haciendo pooling según veo!
Mi necesidad va mas por tratar de hacer un pooling lo mas rápido posible, para obtener una ventana de comunicación multipunto con varios dispositivos lo mas que se pueda!, hace tiempo trate de usar bluetooth con la norma JSR82(OBEX), funcionó perfectamente, pero muy lento??, el bluetooth, hace un barrido de frecuencias por división de tiempo antes de hacer una comunicación, en mi caso utilizaría una sola frecuencia.
Muchas Gracias!
JC
Gracias por tu aporte, estube haciendo unos calculos, y no son exactos a los publicados siempre me da un diferencia de + 3 metros, por ejemplo para el caso de los 8000 metros me da 15 metros, ¿puede afectar de manera drastica, esa diferencia?
Hola RXX266,
sí son exactos, si te fijas en el artículo pongo que se considera necesario al menos el 80% de la 1 zona. Si multiplicas el resultado de la operación * 0.8 verás como te concuerdan los datos.
Salu2.
Hola como estas me sirvio mucho la informacion, tengo que hacer un carro que se mueva por radiofrecuencia. podrias ayudarme.
Lo visualizo con un 555 como la fuente de la oscilacion, sin embargo para transmitir y recibir no se me han dicho que con un microfono, sin embargo tambien se que existen chips de recepcion y transmision. en el proyecto me piden que la distancia minima sea de 2 metros. ¿que dispositivos podrias aconsejarme?
Gracias
Hola Leidy,
no te compliques la vida y usa un módulo RF de bajo coste, sencillo de usar. Tiene un alcance más que suficiente de 100m.
http://www.amber-wireless.de/42-1-AMB2520.html
Salu2