1 introducción- propagación de ondas

Francisco A. Sandoval

Propagación de Ondas

2014 fralbe

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Agenda

• Preludio

• Presentación del Plan Académico

• Aula: Introducción a las Radiocomunicaciones

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RADIOCOMUNICACIÓN

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TÉRMINOS Y DEFINICIONES FUNDAMENTALES

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Términos y Definiciones

• Radiocomunicación: Telecomunicaciones realizadas por medio de las ondas radioeléctricas.

• Ondas radioeléctricas: (UIT) ondas electromagnéticas que se propagan por el espacio sin guía artificial y cuyo límite superior de frecuencia se fija, convencionalmente, en 3000 GHz.

• Radiocomunicación espacial: radiocomunicación que hace uso de elementos situados en el espacio.

fra

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• Radiocomunicación terrenal: toda radiocomunicación distinta de la espacial y de la radioastronomía.

• Técnica de radiocomunicación: superposición de la información que se desea transmitir en una onda electromagnética soporte, llamada portadora. Inserción de esa información constituye el proceso denominado modulación.

• Antena: onda modulada se envía al medio de propagación a través de un dispositivo de acoplamiento con el medio denominado antena.

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• Transmisión: conjunto de equipos para el

tratamiento de la información: moduladores,

filtros, antenas, en un sistema de

radiocomunicación.

• Radiación: flujo saliente de energía de una

fuente cualquiera en forma de ondas

electromagnéticas.

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• Emisión: producción de radiación o la radiación producida por una estación transmisora radioeléctrica.

• Receptor: conjunto de equipos para el tratamiento de la señal recibida: antena, amplificadores, demodulador, filtros.

• Umbral: relación mínima admisible entre la potencia de la señal útil y la potencia equivalente del ruido y la interferencia.

• Cobertura: depende del tipo e intensidad de las perturbaciones. fra

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Sistema Básico de Radiocomunicación

SEÑAL MODULADOR (dispersión de

energía)

TRANSMISOR (potencia, anchura de banda, densidad

espectral)

ANTENA TRANSMISORA (diagrama de

radiación, polarización)

PORTADORA (estabilidad de

frecuencia)

PROPAGACIÓN (atenuación

espacial, absorción,

desvanecimiento, efecto duppler,

despolarización)

Señal deseada (S)

S fralbe

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SEÑAL MODULADOR (dispersión de

energía)

TRANSMISOR (potencia, anchura de banda, densidad

espectral)

ANTENA TRANSMISORA (diagrama de

radiación, polarización)

PORTADORA (estabilidad de

frecuencia)

PROPAGACIÓN (atenuación

espacial, absorción,

desvanecimiento, efecto duppler,

despolarización)

Señal Interferente (I)

I fralbe

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SEÑAL RECIBIDA

DEMODULADOR (S/N, S/I)

RF/FI (estabilidad, selectividad,

respuestas no deseadas)

ANTENA RECEPTORA

(diagrama de radiación,

polarización)

ENRADA DEL RECEPTOR (factor de

ruido C/N, C/I)

RUIDO (fuente,

naturaleza, propagación,

densidad espectral)

S

R

I

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SERVICIOS DE RADIOCOMUNICACIÓN

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Definición

• Servicio que implica la emisión y/0 recepción

de ondas radioeléctricas con fines de

transmisión/recepción de información, para la

cobertura de necesidades de

telecomunicaciones o de tipo científico o

industrial.

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Clasificación, según tipo de Rc.

• Servicio fijo: se presta entre puntos fijos

determinados.

• Servicio móvil: se realiza con estaciones

móviles entre sí o con una o más estaciones

fijas.

• Servicio de radiodifusión: sus emisiones se

destinan a la recepción directa por el público

en general. fralbe

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Clasificación, según su aplicación

• Servicios de radio determinación, que incluyen a los de radionavegación y radiolocalización.

• Servicios de exploración de la Tierra por satélite.

• Servicios de radioastronomía e investigación espacial.

• Servicios de frecuencias patrón y señales horarias.

• Servicios de aficionados. fralbe

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ESTACIONES RADIOELÉCTRICAS

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Definición

• Conjunto de uno o más transmisores o

receptores o una combinación de los mismos,

que son necesarios para el establecimiento de

un servicio de radiocomunicación en un lugar

determinado.

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Clases de estaciones

• Estación terrenal: aquella que efectúa radiocomunicaciones terrenales.

• Estación espacial: se encuentra en el espacio.

• Estación terrena: situada en la superficie de la Tierra, o la atmósfera, establece comunicaciones espaciales.

• Estación fija: estación de servicio fijo.

• Estación móvil: estación de servicio móvil que se utiliza en movimiento. fra

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MODOS DE EXPLORACIÓN

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Modos de Exploración:

• Exploración simplex: permite transmitir, alternativamente, en uno u otro sentido de un canal de radiocomunicación.

• Exploración dúplex: permite la transmisión simultánea en los dos sentidos de un canal de radiocomunicación.

• Exploración semiduplex: modo de exploración símplex en un punto del enlace de radiocomunicación y dúplex en otro u otros. fra

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GESTIÓN DE LAS FRECUENCIAS RADIOELÉCTRICAS

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Espectro Radioeléctrico

Número de la banda (N)

Símbolos (en inglés)

Gamas de frecuencias (excluido el límite inferior pero incluido el

superior )

Designación métrica correspondiente

Abreviaturas métricas para las

bandas

4 VLF 3 a 30 kHz Ondas miriamétricas B. Mam

5 LF 30 a 300 kHz Ondas kilométricas B. Km

6 MF 300 a 3000 kHz Ondas hectométricas B. hm

7 HF 3 a 30 MHz Ondas decamétricas B. dam

8 VHF 30 a 300 MHz Ondas métricas B. m

9 UHF 300 a 3000 MHz Ondas decimétricas B. dm

10 SHF 3 a 30 GHz Ondas centimétricas B. cm

11 EHF 30 a 300 GHz Ondas milimétricas B. mm

12 300 a 3000 GHz Ondas decimétricas fralbe

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Bandas Radiodifusión

Banda I 41 – 68 MHz

Banda II 87,5 – 108 MHz

Banda III 162 – 230 MHz

Banda IV 470 – 582 MHz

Banda V 582 – 960 MHz

Banda VI 12 GHz (radiodifusión por satélite)

Designación de algunos textos del Sector de Radiocomunicaciones de la UIT y la Unión Europea de Radiodifusión (UER) relativo a radiodifusión y TV. fra

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Bandas de microondas

Banda Frencuencias (GHz)

L 1 – 2

S 2 – 4

C 4 – 8

X 8 – 12

Ku 12 – 18

K 18 – 27

Ka 27 – 40

mm 40 - 300

Denominación antigua derivada del radar, aún utilizada para microondas fra

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Características de Propagación

• Onda de superficie (OS), para frecuencias

inferiores a 30 MHz, con largos alcances y gran

estabilidad de las señales. El tipo de terreno

influye de forma notable en la propagación.

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• Onda ionosférica (OI), para frecuencias comprendidas entre 3 y 30 MHz. La propagación tiene lugar por reflexión de las ondas en las capas ionizadas que circundan la Tierra a gran altura (ionosfera). Se consiguen grandes alcances, pero hay cierto grado de inestabilidad en las señales.

• Ondas espacial (OE), para frecuencias superiores a 30 MHz. La propagación se realiza a través de las capas bajas de la atmósfera terrestre (troposfera). Eventualmente, puede tomar parte el suelo. Se distingue entre tres sub-modos: fra

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– Onda Directa (OD), que enlaza transmisor con

receptor.

– Onda Reflejada (OR), que conecta el

transmisor y el receptor a través de una reflexión

en el terreno subyacente.

– Onda de Multitrayecto (ORM), que son ondas

que alcanzan el receptor tras sufrir reflexiones en

capas frontera de estratos troposféricos.

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• Onda de dispersión troposférica (ODT),

se basa en reflexiones difusas ocasionadas por

discontinuidades debidas a variaciones

turbulentas de las constantes físicas de la

tropósfera.

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Modalidades de propagación para diferentes bandas de

frecuencias

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PARÁMETROS Y CARACTERÍSTICAS DE UNA RADIOCOMUNICACIÓN

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Parámetros y Características de emisiones

• Clase de emisión: conjunto de características de una emisión. Ej: tipo de modulación de la portadora principal, la naturaleza de la señal modulada. Tipo de información que se tx, etc.

• Anchura de banda necesaria y ocupada. – AB necesaria: AB de frecuencias estrictamente suficiente

para asegurar la tx de la información a la velocidad de tx y con la calidad requerida en condiciones específicas.

– AB ocupada: AB de frecuencias tal que, por debajo de su frecuencia límite inferior y por encima de su frecuencia límite superior, se emitan potencias medias iguales cada una a un porcentaje específico, de la potencia media total de la emisión. fra

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• Tolerancia de frecuencia de una emisión: desviación máxima entre la frecuencia asignada y la situada en el centro de la banda de frecuencias ocupada por una emisión.

• Emisiones no deseadas: emisiones que se producen en un equipo como consecuencia de imperfecciones del mismo.

• Potencia: se especifica según la clase de emisión: – Potencia en la cresta de la envolvente

– Potencia media de la onda modulada

– Potencia de portadora.

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• Polarización de una onda: es definida a

partir de la orientación del vector campo

eléctrico. Casos:

– Polarización horizontal

– Polarización vertical

– Polarización oblicua

– Polarización circular

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Denominación de Emisiones

Se denominan según anchura de banda, clase y

características adicionales.

• Anchura de banda – 3 cifras y una letra.

– Entre 0.001 y 999 Hz, en Hz (letra H)

– Entre 1,00 y 999 KHz, en KHz (letra K)

– Entre 1,00 y 999 MHz, en MHz (letra M)

– Entre 1,00 y 999 GHz, en GHz (letra G)

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ABN Código

400 Hz 400 H

2,4 KHz 2 K 40

180,4 KHz 180 K

180,6 KHz 181 K

1,25 MHz 1 M 25

10 MHz 10 M 0

ABN = Anchura de Banda Normalizada fra

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• La clase de emisión – 3 símbolos (+

símbolos opcionales)

– Primer símbolo: tipo de modulación de la

portadora principal.

Modulación Símbolo

Ninguna (onda continua) N

Amplitud, doble banda lateral A

Banda lateral única H

Banda lateral residual C

Frecuencia F fralbe

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– Segundo símbolo: naturaleza de la señal modulada.

Señal Modulada Símbolo

Ninguna 0

1 canal digital 1

1 canal analógico 3

2 canales múltiplex 8

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– Tercer símbolo: tipo de información

Tipo de información Símbolo

Ninguna N

Datos D

Fonía E

Video F

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– Cuarto símbolo: señal modulada

Características señal modulada

Símbolo

Sonido calidad comercial J

Sonido calidad radiodifusión G

Sonido calidad radiodifusión estéreo

H

Vídeo en color N

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– Quinto símbolo: características del multiplaje

cuando la señal modulada es múltiplex.

Tipo de multiplaje Símbolo

Ninguno N

Frecuencia (FDM) F

Tiempo T

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Denominación de Emisiones, ejemplos

1. Telefonía Doble Banda Lateral, con ABN = 6000 Hz y sonido de calidad comercial:

6 K 00 A 3 E J N

2. Telefonía Banda Lateral Única con portadora completa, ABN = 3000 Hz y calidad comercial:

3 K 00 H 3 E J N

3. Radiodifusión sonora con doble banda lateral, monoaural, ABN = 8000 Hz:

8 K 00 A 3 E G N fralbe

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REFERENCIAS

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Referencias

• Hernando rábanos, José María. Transmisión por Radio,

Cuarta Edición, Editorial Centro de Estudios Ramón Areces, S.

A., 2003.

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