En este informe se detalla la realización de una antena wifi, bajo un punto de vista práctico y teórico. Los derechos son de mi auditoría. Agustin Bejanuel

1. TRABAJO PRÁCTICO
FINAL:
“Antena Wifi de cuarto de
onda”
Alumno: BEJANUEL, Agustín
Materia: Medios de transmisión
Universidad Nacional de Mar del Plata
Facultad de Ingeniería
Año 2014

2. Introducción:
Se construirá una antena de cuarto de onda de
forma cilíndrica, de tipo direccional a partir de
materiales que en su mayoría se suelen encontrar en
una casa.
Se medirán los resultados mediante
computadoras, y a estos se los compararán con los
de las antenas comerciales.
Construcción:
La antena tendrá la siguiente forma:
FIGURA 1
y las siguientes medidas:
FIGURA 2

3. Materiales necesarios:
• Un cilindro metálico (por ejemplo, los
empaques de algunas bebidas
alcohólicas).
• Una ficha BNC hembra de tipo montaje.
• Una agujereadora, o taladro.
• Una mecha de 10 mm para metal.
• Una regla milimetrada.
• Un calibre.
• Un punzón.
• Un marcador indeleble.
• Un martillo.
• Un soldador de estaño.
• 2 cm de estaño.
Procedimiento:
Como lo que se esta realizando es una antena
receptora de señal wifi, se tiene en cuenta que dicha
señal opera a una frecuencia de 2.4 Ghz.
A partir de la expresión λ (longitud de onda) = v
(velocidad de propagación)/f (frecuencia), tomando
el valor de frecuencia anteriormente mencionado, y a
la velocidad de propagacion como la velocidad de
propagación de la luz en el vacio (Co= 3.10^8 m/s)
se obtiene:
λ=(3.10^8 m/s)/(2.4 Ghz)= 12,5 cm

4. Lo que implica, que un cuarto de la longitud de
onda (λ/4)=3.125 cm.
En la figura 1 se observa que el centro de la
ficha y la tapa o lado inferior de la antena deben
distar un cuarto de la longitud de onda, es decir,
3.125 cm.
Para que en la práctica, esta distancia sea lo mas
exacta posible, se hace uso de la regla y el calibre
de la siguiente manera:
Utilizando el calibre en modo profundidades, se
mide la distancia entre el piso del cilindro y el borde
exterior del mismo.

5. Una vez adquirida dicha medida (x1= “a” cm), se
procede a marcar el siguiente punto:
Midiendo con regla milimetrada desde el fondo
del cilindro, se marca con fibra indeleble el punto
P1=3.125 cm + “a” cm.
De esta manera el punto P1 distará de la tapa
del cilindro (en un empaque de bebida alcohólica, la
tapa a la cual se hace referencia, es la tapa no
extraible) 3.125 cm como se pretendía.
Con un punzón y un martillo, se marca el punto
anteriormente marcado con fibra indeleble. Esto le

6. sirve como guía a la mecha al realizar el agujero.
Antes de realizar el agujero, se mide con el
calibre el diametro de la ficha BNC.
Se obtiene que el resultado de esta última
medición es de aproximadamente 9 mm. Como la
ficha debe ingresar en el cilindro, el agujero en este
debe ser mayor a 9mm, pero de medida similar, de
manera tal que pueda ser ajustado.
Con una mecha para metales de 10 mm se
obtiene el resultado deseado.
De esta manera, colocando la mecha en la
agujereadora o taladro, se agujerea el cilindro
tomando como punto referencia a P1, tratando de no
abollarlo al realizar el agujero.

7. Una vez realizado el agujero, se debe extraer o
limar el excedente de metal que quede en el interior
de la lata cilíndrica (de lo contrario no se podrá
ajustar la ficha BNC).
Luego se toma un alambre recto de longitud λ/4
(3.125 cm) y se lo suelda con estaño a la parte
trasera de la ficha BNC.
Finalmente se introduce el arreglo ficha-alambre
en el agujero de la lata, y se lo ajusta interiormente
con una llave o pinza.

8. Resultando como vista exterior de la antena:
y como vista interior:
De esta sencilla manera, la antena queda lista
para ser utilizada.
Fundamentación teórica:

9. Según el autor Kraus, en su libro
“Electromagnetismo” (1976), una antena puede ser
definida como el espacio intermedio entre una onda
guiada y el espacio libre (antena transmisora), o
como el espacio intermedio entre el espacio libre y la
onda guiada (antena receptora).
Existen distintos tipos y formas de antenas.
Según su forma una antena puede ser parabólica,
cilíndrica, de yagi, etc. Según la manera en que radia
señal (o recibe) una antena puede ser isotrópica
(físicamente irrealizables) o no isotrópica
(direccional).
Aunque parezcan dos parámetros independientes, la
forma física de la antena esta relacionada
directamente con la manera en que esta emitirá o
recibirá señales (potencia).
La directividad de una antena (D) esta dada por
D= 4π/φ
Siendo φ el angulo sólido en que radia o recibe
la antena.
La directividad mide la relación entre la
intensidad de una antena en dirección de su máximo
y la intensidad de una antena isotrópica que radia
con la misma potencia total.
Como en una antena isotrópica se radia
potencia de igual manera en todas las direcciones, el
ángulo sólido φ de este tipo de antenas es 4π. En
efecto, la directividad es 1. Para las antenas
físicamente realizables, se cumple que φ varía entre
0 y 4π, nunca llegando a ninguno de los dos valores

10. mencionados. De esta manera la directividad de una
antena direccional siempre es mayor que 1.
La directividad en una antena, es un parámetro
de suma importancia debido a que está relacionado
linealmente con la ganancia en veces de la misma
Ganancia= K.D
Siendo K una constante que depende del medio
de propagación y las características físicas de la
antena.
Es decir una antena con alta directividad posee
la ventaja de tener altas ganancias en direcciones
cercanas a sus máximos de transmisión (relacionado
con el ángulo φ), y la desventaja de poseer limitadas
direcciones transmisión.
A la hora de elegir una antena debe tenerse en
cuenta cual será su uso, y así poder escoger entre
antenas con menor o mayor directividad.
Analizando la antena realizada (figura 3), se
observa que el ángulo α, relacionado con el ángulo
sólido φ (α es en dos dimensiones, φ en tres) es muy
pequeño respecto al angulo de una circunferencia
(2π) con centro en el punto de radiación de la antena
(en este caso de recepción), y en efecto φ es muy
pequeño respecto al ángulo de la esfera (4π)
centrado en el mismo punto.

11. FIGURA 3
Esto implica que será una antena de alta
directividad, y buena ganancia en dirección de su
máximo.
Para utilizarla debemos orientarla en dirección al
transmisor de señal wifi (Modem, router, celular, etc).
Se notará que orientándola en otra dirección, la
señal recibida es muy pobre, confirmando la
hipótesis de la alta directividad de la antena
construida.
Según distintos foros, y sitios en Internet, la
ganancia de esta antena ronda entre los 8 y 12 dBi
(Decibelio isotrópico: unidad de medida utilizada
usualmente para medir ganancia de antenas)

12. ¿Por qué o para qué la ficha debe estar a λ/4 de
la tapa?
Que el centro de la ficha BNC y la tapa inferior
del cilindro disten λ/4, no es un dato aleatorio. Esto
se hace para aumentar la intensidad de la señal
recibida.
Considerando un seno de amplitud unitaria, se
analiza la siguiente figura.
FIGURA 4
Como el cilindro es metálico, y la tapa cerrada
fija también lo es, la señal se reflejara en la misma
(en contrafase a la señal incidente). Esta onda
reflejada contribuirá a aumentar o disminuir la señal
total, dependiendo del punto que se considere. En el
punto que dista λ/4 de la tapa, la intensidad de la
onda reflejada será igual a la de la onda incidente,
en tanto la intensidad de la onda total será 2 veces
la de la incidente (en ese punto). De esta manera

13. colocando la ficha justo en ese punto, se obtiene una
ganancia mayor que en otros puntos.
Mediciones:
Se midió en distintas antenas la intensidad
porcentual de señal wifi recibida, proveniente de un
emisor colocado a aproximadamente 10 metros.
TIPO DE ANTENA SEÑAL RECIBIDA
Antena de 3 dBi OMNI 72%
Antena de 7 dBi OMNI 84%
Antena del mismo tipo
que la realizada
87%
Antena realizada 88%
Antena de 16 dBi YAGI 95%
Como la ganancia estimativa de la antena
realizada es de entre 8 y 12 dBi, se esperaba que la
ganancia porcentual sea mayor que la de 7 dBi, y
menor que la de 16 dBi.
En efecto, las mediciones arrojaron datos
satisfactorios.
Conclusión:

14. Considerando los precios actuales de las
antenas comerciales:
3 dbi aproximadamente $180
7 dbi aproximadamente $300
16 dbi aproximadamente $1600
La relación costo-esfuerzo/beneficio resulta mas que
positiva en la antena realizada, teniendo en cuenta
que la mayoría de los elementos utilizados no
necesariamente deben ser comprados, (usulamente
solo habría que comprar la ficha BNC, de costo
aproximado de $10) y que el tiempo de montaje y
realización no supera las 2 o 3 horas.
Además, práctica y técnicamente, la antena
cumplió con las características que eran esperadas a
priori, por tanto su realización fue exitosa y
satisfactoria.
Fuentes:
• Libro “Electromagnetismo”, Kraus, 1976.
• Libro “Fundamentos de aplicaciones en
electromagnetismo”, Fawwaz T. Ulaby,
2007.
• www.wikipedia.com/antenas.html
• http://zaratewillkabolivia.blogspot.com.ar