comunicaciones en la banda de microondas tema v repÚblica bolivariana de venezuela universidad...
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Comunicaciones en la Comunicaciones en la Banda de MicroondasBanda de Microondas
TEMA VTEMA V
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAREPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
“ “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZVICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ
Departamento de Ingeniería ElectrónicaDepartamento de Ingeniería Electrónica
SUMARIOSUMARIO1.1. Banda de Microondas, Banda de Microondas,
Parámetros y Sub bandas de Parámetros y Sub bandas de microondas.microondas.
2.2. Características de la microondas.Características de la microondas.
3.3. Diagrama de Bloques de un Diagrama de Bloques de un sistema de microondas.sistema de microondas.
4.4. Repetidores de microondas.Repetidores de microondas.
5.5. Diversidad y Trayectoria.Diversidad y Trayectoria.
6.6. Ecuaciones de Balance de Ecuaciones de Balance de Energía.Energía.
LA BANDA DE MICROONDASLA BANDA DE MICROONDAS
La banda SHF (Super Altas La banda SHF (Super Altas Frecuencias), tiene su banda desde Frecuencias), tiene su banda desde 3 GHz a 30 GHz3 GHz a 30 GHz
BandaBanda Longitud de Longitud de Onda InferiorOnda Inferior
Longitud de Longitud de
Onda SuperiorOnda Superior
SHFSHF m10,010*3
10*39
8
m01,010*30
10*39
8
LA BANDA DE MICROONDASLA BANDA DE MICROONDAS
¿De donde proviene el nombre de ¿De donde proviene el nombre de MICROONDAS?MICROONDAS?
ESTAN EN EL RANGO ESTAN EN EL RANGO
DE DE 10 10 mm A mm A 100 100 mmmm
LAS SUB-BANDAS DE LAS SUB-BANDAS DE MICROONDASMICROONDAS
BandaBanda
GHzGHzNombre Nombre AnteriorAnterior
Nombre Nombre ActualActual
1 a 21 a 2 LL DD
2 A 3 2 A 3 SS EE
3 a 43 a 4 SS FF
4 a 64 a 6 CC GG
6 a 86 a 8 CC HH
8 a 108 a 10 XX II
10 a 12,410 a 12,4 XX JJ
12,4 a 1812,4 a 18 KuKu JJ
18 a 2018 a 20 KK JJ
20 a 26,520 a 26,5 KK KK
26,5 a 4026,5 a 40 KaKa KK
SUB-BANDAS DE MICROONDAS SUB-BANDAS DE MICROONDAS DE USO MILITARDE USO MILITAR
Nombre Nombre de de
BandaBanda
Banda de Banda de FrecuenciasFrecuencias
PP 225 a 390 MHz225 a 390 MHz
LL 390 a 1550 MHz390 a 1550 MHz
SS 1,5 a 5,2 GHz1,5 a 5,2 GHz
XX 5,2 a 10,9 GHz5,2 a 10,9 GHz
KK 10,9 a 36 GHz10,9 a 36 GHz
QQ 36 a 46 GHz36 a 46 GHz
VV 46 a 56 GHz46 a 56 GHz
La banda SHF tiene como La banda SHF tiene como características más relevantes:características más relevantes:
• Haces muy directivosHaces muy directivos
• Se requiere muy poca potencia Se requiere muy poca potencia de Txde Tx
• Se afectan mucho por la Se afectan mucho por la atmósferaatmósfera
• Las antenas utilizadas son Las antenas utilizadas son parabólicasparabólicas
• Poseen gran ancho de bandaPoseen gran ancho de banda
CARACTERISTICAS DE LA CARACTERISTICAS DE LA BANDA DE MICROONDASBANDA DE MICROONDAS
DIAGRAMA SIMPLIFICADO DE UN DIAGRAMA SIMPLIFICADO DE UN SISTEMA RADIO DE MICROONDAS FMSISTEMA RADIO DE MICROONDAS FM
DIAGRAMA SIMPLIFICADO DE RADIO DIAGRAMA SIMPLIFICADO DE RADIO DE MICROONDAS FMDE MICROONDAS FM
La banda base es la señal compuesta que modula la La banda base es la señal compuesta que modula la
portadora de FM y puede incluir uno o más de los portadora de FM y puede incluir uno o más de los
siguientes:siguientes:
a) Canales de banda de voz con multicanalización por a) Canales de banda de voz con multicanalización por
división de frecuencia: FDM. división de frecuencia: FDM.
b) Canales de banda de voz con multicanalización por b) Canales de banda de voz con multicanalización por
división de tiempo: TDM.división de tiempo: TDM.
c) Teléfono de imágenes o video compuesto con c) Teléfono de imágenes o video compuesto con
calidad de radiodifusión. calidad de radiodifusión.
d) Datos de banda ancha.d) Datos de banda ancha.
LIMITACIONES QUE PRESENTA LIMITACIONES QUE PRESENTA LAS MICROONDAS DE FMLAS MICROONDAS DE FM
La distancia permisible entre TX y RX La distancia permisible entre TX y RX depende de:depende de:
a) Potencia de salida del transmisor.a) Potencia de salida del transmisor.b) Umbral de ruido del receptor.b) Umbral de ruido del receptor.c) Terreno.c) Terreno.d) Condiciones atmosféricas.d) Condiciones atmosféricas.e) Capacidad del sistema.e) Capacidad del sistema.f) Objetivos de confiabilidad.f) Objetivos de confiabilidad.g) Expectativas de funcionamiento. g) Expectativas de funcionamiento.
REPETIDORES DE REPETIDORES DE RADIOMICROONDAS DE FMRADIOMICROONDAS DE FM
Cuando la distancia entre Tx y Rx es tan grande Cuando la distancia entre Tx y Rx es tan grande
que no permite que la señal de RF sea de los que no permite que la señal de RF sea de los
niveles adecuados para ser demodulada niveles adecuados para ser demodulada
eficientemente y no es posible incrementar los eficientemente y no es posible incrementar los
niveles de potencia, se hace uso de los niveles de potencia, se hace uso de los
repetidores, etapas de relevo de la señal repetidores, etapas de relevo de la señal
ubicados entre Tx y Rx originalesubicados entre Tx y Rx originales
REPETIDORES DE REPETIDORES DE RADIOMICROONDAS DE FMRADIOMICROONDAS DE FM
Un repetidor de microondas es un receptor y un Un repetidor de microondas es un receptor y un transmisor colocados espalda con espalda o transmisor colocados espalda con espalda o en tándem con el sistema.en tándem con el sistema.
Típicamente, la distancia está entre 15 y 40 Típicamente, la distancia está entre 15 y 40 millas (24 y 64 Km)millas (24 y 64 Km)
TIPOS DE REPETIDORES DE TIPOS DE REPETIDORES DE MICROONDASMICROONDAS
Hay dos tipos de repetidores de Hay dos tipos de repetidores de microondas: microondas:
a) Repetidores de banda basea) Repetidores de banda base
b) Repetidores de IF b) Repetidores de IF
REPETIDOR DE BANDA BASEREPETIDOR DE BANDA BASE
En este caso la portadora de RF recibida:En este caso la portadora de RF recibida:
i) Se convierte a una frecuencia de IFi) Se convierte a una frecuencia de IFii) Se amplificaii) Se amplificaiii) Se filtraiii) Se filtraiv) Se demodula a banda baseiv) Se demodula a banda base
La señal de banda base es demodulada La señal de banda base es demodulada permitiendo que ella (la señal de banda base) se permitiendo que ella (la señal de banda base) se vuelva a configurar para cumplir con las vuelva a configurar para cumplir con las necesidades de ruteo de la red general de necesidades de ruteo de la red general de comunicaciones. comunicaciones.
REPETIDOR DE BANDA BASEREPETIDOR DE BANDA BASE
Se recibe la señal de Se recibe la señal de RF, se lleva a IF y se RF, se lleva a IF y se demodula hasta banda demodula hasta banda base. La banda base se base. La banda base se puede volver a puede volver a configurar con otras configurar con otras señales.señales.
El repetidor El repetidor demodula la RF a demodula la RF a banda base, la banda base, la amplifica y le da amplifica y le da nueva forma. Luego nueva forma. Luego se modula la se modula la portadora de FMportadora de FM
REPETIDOR DE IFREPETIDOR DE IFLa portadora de RF recibida se convierte La portadora de RF recibida se convierte
en forma descendente a una frecuencia en forma descendente a una frecuencia de IF, se amplifica y, con nueva forma, de IF, se amplifica y, con nueva forma, se convierte ascendentemente a una se convierte ascendentemente a una frecuencia de RF, y luego se frecuencia de RF, y luego se retransmite. retransmite.
DIVERSIDADDIVERSIDAD
Diversidad sugiere que hay más Diversidad sugiere que hay más de una ruta de transmisión, o de una ruta de transmisión, o método de trasmisión método de trasmisión disponibles entre un transmisor disponibles entre un transmisor y un receptor. En un sistema de y un receptor. En un sistema de microondas, el objetivo de usar microondas, el objetivo de usar diversidad es aumentar la diversidad es aumentar la confiabilidad del sistema, confiabilidad del sistema, aumentando su disponibilidad.aumentando su disponibilidad.
DIVERSIDADDIVERSIDAD
Confiabilidad Confiabilidad (%)(%)
Tiempo de Tiempo de interrupcion (%)interrupcion (%)
Tiempo de InterrupciónTiempo de Interrupción
AñoAño(horas)(horas)
Por mes (horas)Por mes (horas) DíaDía(horas)(horas)
00 100100 87608760 720720 2424
5050 5050 43804380 360360 1212
8080 2020 17521752 144144 4,84,8
9090 1010 876876 7272 2,42,4
9595 55 438438 3636 1,21,2
9898 22 175175 1414 29 min29 min
9999 11 8888 77 14,4 min14,4 min
99,999,9 0,10,1 8.88.8 43 min43 min 1,44 min1,44 min
99,9999,99 0,010,01 53 min53 min 4,3 min4,3 min 8,6 seg8,6 seg
99,99999,999 0,0010,001 5,3 min5,3 min 26 seg26 seg 0,86 seg0,86 seg
99,999999,9999 0,00010,0001 32 seg32 seg 2,6 seg2,6 seg 0,086 seg0,086 seg
DIVERSIDADDIVERSIDADSi el sistema dispone de más de una Si el sistema dispone de más de una ruta para la señal de RF, podrá ruta para la señal de RF, podrá seleccionar la que produzca la seleccionar la que produzca la máxima calidad en la señal recibida. máxima calidad en la señal recibida.
La máxima calidad se determina La máxima calidad se determina evaluando la relación de portadora evaluando la relación de portadora a ruido (C/N) en la entrada del a ruido (C/N) en la entrada del receptor, o tan solo midiendo la receptor, o tan solo midiendo la potencia de la portadora recibida.potencia de la portadora recibida.
DIVERSIDADDIVERSIDAD
Los tipos de diversidad que Los tipos de diversidad que se utilizan son:se utilizan son:
FrecuenciaEspacialPolarizaciónHíbridoCuádruplo
ARREGLOS DE ARREGLOS DE CONMUTACIONCONMUTACION
Para evitar la interrupción del servicio Para evitar la interrupción del servicio en un sistema de microondas por en un sistema de microondas por desvanecimiento o fallas, se recurre a desvanecimiento o fallas, se recurre a los arreglos de conmutación.los arreglos de conmutación. Esta es una ruta alternativa que puede Esta es una ruta alternativa que puede seguir la señal de IF desde el emisor seguir la señal de IF desde el emisor hasta el receptor.hasta el receptor.
ARREGLOS DE ARREGLOS DE CONMUTACIONCONMUTACION
Arreglo: Reserva ContinuaArreglo: Reserva Continua
Arreglo: Uso de DiversidadArreglo: Uso de Diversidad
ARREGLOS DE ARREGLOS DE CONMUTACIONCONMUTACION
CARACTERÍSTICAS DE CARACTERÍSTICAS DE TRAYECTORIATRAYECTORIA
LA TRAYECTORIALA TRAYECTORIA de un sistema de de un sistema de radiocomunicaciones es el recorrido radiocomunicaciones es el recorrido que sigue la señal a través del medio que sigue la señal a través del medio de transmisión para llegar desde el de transmisión para llegar desde el emisor hasta el receptor.emisor hasta el receptor.Este recorrido puede seguir varios Este recorrido puede seguir varios caminos diferentes y algunas veces caminos diferentes y algunas veces simultáneossimultáneos
CARACTERÍSTICAS DE CARACTERÍSTICAS DE TRAYECTORIATRAYECTORIA
CARACTERÍSTICAS DE TRAYECTORIACARACTERÍSTICAS DE TRAYECTORIA
La trayectoria de espacio libre:La trayectoria de espacio libre: es la es la trayectoria de línea de vista trayectoria de línea de vista directamente entre las antenas directamente entre las antenas transmisora y receptora.transmisora y receptora.
La onda reflejada a tierra:La onda reflejada a tierra: es la porción es la porción de la señal transmisora que se refleja de de la señal transmisora que se refleja de la superficie de la tierra y es capturada la superficie de la tierra y es capturada por la antena receptora. por la antena receptora.
CARACTERÍSTICAS DE TRAYECTORIACARACTERÍSTICAS DE TRAYECTORIA
La onda de superficieLa onda de superficie consiste de campos consiste de campos eléctricos y magnéticos asociados con las eléctricos y magnéticos asociados con las corrientes inducidas por la superficie de la corrientes inducidas por la superficie de la tierra, depende de las características de la tierra, depende de las características de la superficie de la tierra y de la polarización superficie de la tierra y de la polarización electromagnética de la onda.electromagnética de la onda.
La suma de estas tres trayectorias anteriores La suma de estas tres trayectorias anteriores se llamase llama la onda de tierra. la onda de tierra.
La onda de cieloLa onda de cielo es la porción de la señal es la porción de la señal transmisora que se regresa reflejada por las transmisora que se regresa reflejada por las capas ionizadas de la atmósfera de la tierra.capas ionizadas de la atmósfera de la tierra.
CARACTERÍSTICAS DE TRAYECTORIACARACTERÍSTICAS DE TRAYECTORIA
Para el estudio en microondas, Para el estudio en microondas, son de interés solo las señales son de interés solo las señales de ondas directas y las de ondas directas y las reflejadas.reflejadas.
GANANCIA DEL SISTEMAGANANCIA DEL SISTEMAa)a) La ganancia del sistema es la diferencia entre la La ganancia del sistema es la diferencia entre la potencia nominal de salida de un transmisor y la potencia nominal de salida de un transmisor y la potencia mínima de entrada requerida por un receptor.potencia mínima de entrada requerida por un receptor.
b) La ganancia del sistema debe ser mayor que o igual a b) La ganancia del sistema debe ser mayor que o igual a la suma de todas las ganancias y pérdidas incurridas la suma de todas las ganancias y pérdidas incurridas por una señal, conforme se propaga de un transmisor a por una señal, conforme se propaga de un transmisor a un receptor.un receptor.
La ganancia del sistema se utiliza para La ganancia del sistema se utiliza para predecir la confiabilidad de un sistema predecir la confiabilidad de un sistema para determinados parámetros del para determinados parámetros del sistema.sistema.
GANANCIA DEL SISTEMAGANANCIA DEL SISTEMA
Potencia Maxima de Salida del TransmisorPotencia Maxima de Salida del Transmisor
Potencia Minima de la Entrada del ReceptorPotencia Minima de la Entrada del Receptor
GananciaGanancia
GANANCIA DEL SISTEMAGANANCIA DEL SISTEMA
Matemáticamente, la ganancia del sistema es:Matemáticamente, la ganancia del sistema es:
donde: donde: GGss = ganancia del sistema (dB) = ganancia del sistema (dB)
PPtt = potencia de salida del transmisor (dBm) = potencia de salida del transmisor (dBm)
CCmínimamínima = potencia mínima de entrada del receptor para un = potencia mínima de entrada del receptor para un
objetivo de calidad determinado (dBm)objetivo de calidad determinado (dBm)
minimaCPG ts
GANANCIA DEL SISTEMAGANANCIA DEL SISTEMA
En la ecuación se debe cumplir:En la ecuación se debe cumplir:
Las ganancias están dadas por:Las ganancias están dadas por:At = ganancia de la antena transmisora (dB) relativa a un radiador isotrópico.At = ganancia de la antena transmisora (dB) relativa a un radiador isotrópico.Ar = ganancia de la antena receptora (dB) relativa a un radiador isotrópicoAr = ganancia de la antena receptora (dB) relativa a un radiador isotrópico
Las Pérdidas están dadas por:Las Pérdidas están dadas por:Lp = pérdida de la trayectoria de espacio libre entre antenas (dB)Lp = pérdida de la trayectoria de espacio libre entre antenas (dB)Lf = pérdida del alimentador de guías de ondas (dB) entre la red de Lf = pérdida del alimentador de guías de ondas (dB) entre la red de distribución (véase tabla I).distribución (véase tabla I).Lb = pérdida total de acoplamiento o ramificación (dB) en los circuladores, Lb = pérdida total de acoplamiento o ramificación (dB) en los circuladores, filtros y red de distribución entre la salida de un transmisor o la entrada de un filtros y red de distribución entre la salida de un transmisor o la entrada de un receptor y su alimentador de guías de ondas respectivo (véase tabla I).receptor y su alimentador de guías de ondas respectivo (véase tabla I).Fm = margen de desvanecimiento para un determinado objetivo de Fm = margen de desvanecimiento para un determinado objetivo de
confiabilidad.confiabilidad.
Ganancias Pérdidasmínima CPt
GANANCIA DEL SISTEMAGANANCIA DEL SISTEMA
Matemáticamente, la ganancia del sistema es:Matemáticamente, la ganancia del sistema es:
en donde todos los valores están expresados en dB o en donde todos los valores están expresados en dB o dBm. dBm.
rtbfpmts AALLLFCPG mínima
GANANCIA DEL SISTEMAGANANCIA DEL SISTEMA
Nota:Nota:
Debido a que la ganancia del sistema indica una Debido a que la ganancia del sistema indica una pérdida neta, las pérdidas están representadas pérdida neta, las pérdidas están representadas con valores dB positivos y las ganancias están con valores dB positivos y las ganancias están representadas con valores dB negativos. representadas con valores dB negativos.
TABLA 1: PARÁMETROS PARA LA GANANCIA DEL TABLA 1: PARÁMETROS PARA LA GANANCIA DEL SISTEMASISTEMA
Frecuencia(GHz)
Perdida del alimentador, Lf
Perdida por Ramificación (dB) Ganancia de la antena,
At o ArDiversidad
TipoPerdida
(dB/100m)Frecuencia Espacio
Tamaño (m)
Ganancia (dB)
1.8
Cable coaxial lleno de
aire
5.4 5 2
1.2 25.2
2.4 31.2
3.0 33.2
3.7 34.7
7.4Guía de
onda elíptica
4.7 3 2
1.5 38.8
2.4 43.1
3.0 44.8
3.7 46.5
8.0
Guía de ondas
elípticasEWP 69
6.5 3 2
2.4 43.8
3.0 45.6
3.7 47.3
4.8 49.8
REPRESENTACIÓN GANANCIAS Y REPRESENTACIÓN GANANCIAS Y PÉRDIDAS DEL SISTEMAPÉRDIDAS DEL SISTEMA
PÉRDIDA DE TRAYECTORIA DE ESPACIO PÉRDIDA DE TRAYECTORIA DE ESPACIO LIBRELIBRE
La pérdida de trayectoria de espacio La pérdida de trayectoria de espacio librelibre se definese define como la pérdida como la pérdida incurrida por una onda incurrida por una onda electromagnética conforme se propaga electromagnética conforme se propaga en una línea recta a través de un vacío en una línea recta a través de un vacío sin ninguna absorción o reflexión de sin ninguna absorción o reflexión de energía de los objetos cercanos.energía de los objetos cercanos.
PÉRDIDA DE TRAYECTORIA DE ESPACIO PÉRDIDA DE TRAYECTORIA DE ESPACIO LIBRELIBRE
Se determina por la ecuación:Se determina por la ecuación:
2244
c
DfDLp
en donde: en donde: Lp = pérdida de trayectoria de espacio libre Lp = pérdida de trayectoria de espacio libre D = distanciaD = distanciaf = frecuenciaf = frecuencia = longitud de onda = longitud de ondac = velocidad de la luz en el espacio librec = velocidad de la luz en el espacio libre
PÉRDIDA DE TRAYECTORIA DE ESPACIO PÉRDIDA DE TRAYECTORIA DE ESPACIO LIBRELIBRE
Convirtiendo a dB daConvirtiendo a dB da
Cuando la frecuencia se da en MHz y la distancia en km,Cuando la frecuencia se da en MHz y la distancia en km,
Cuando la frecuencia se da en GHz y la distancia en km,Cuando la frecuencia se da en GHz y la distancia en km,
Dfcc
DfdBLp log20log20
4log20
4log20)(
)(log20)(log20
103
10104log20)(
8
36
kmDMHzfx
dBLp
)(log20)(log204.32)( kmDMHzfdBLp
)(log20)(log204.92)( kmDGHzfdBLp
MARGEN DE DESVANECIMIENTOMARGEN DE DESVANECIMIENTO
El margen de desvanecimiento es un "factor de El margen de desvanecimiento es un "factor de acolchonamiento" incluido en la ecuación de ganancia del acolchonamiento" incluido en la ecuación de ganancia del sistema que considera las características no ideales y menos sistema que considera las características no ideales y menos predecibles de la propagación de ondas de radio, como la predecibles de la propagación de ondas de radio, como la propagación de múltiples trayectorias (pérdida de múltiples propagación de múltiples trayectorias (pérdida de múltiples trayectorias) y sensibilidad a superficie rocosa. trayectorias) y sensibilidad a superficie rocosa. El margen de desvanecimiento también considera los objetivos El margen de desvanecimiento también considera los objetivos de confiabilidad del sistema. de confiabilidad del sistema.
Por lo tanto, se incluye como pérdida el margen de Por lo tanto, se incluye como pérdida el margen de desvanecimiento en la ecuación de ganancia del sistema.desvanecimiento en la ecuación de ganancia del sistema.
MARGEN DE DESVANECIMIENTOMARGEN DE DESVANECIMIENTO
en donde: en donde: FmFm = margen de desvanecimiento (dB) = margen de desvanecimiento (dB)DD = distancia (km) = distancia (km)ff = frecuencia (GHz) = frecuencia (GHz)RR = confiabilidad expresada como decimal = confiabilidad expresada como decimal 1-R1-R = objetivo de confiabilidad para una trayectoria de 400 km en un solo sentido o = objetivo de confiabilidad para una trayectoria de 400 km en un solo sentido o dirección.dirección.AA = factor de rugosidad = factor de rugosidad = 4 sobre agua o en un terreno muy parejo = 4 sobre agua o en un terreno muy parejo = 1 sobre un terreno normal = 1 sobre un terreno normal = 0.25 sobre un terreno montañoso muy disparejo = 0.25 sobre un terreno montañoso muy disparejoB = factor para convertir una prob. del peor mes a una prob. anualB = factor para convertir una prob. del peor mes a una prob. anual = 1 para convertir una disponibilidad anual a una base para el peor mes. = 1 para convertir una disponibilidad anual a una base para el peor mes. = 0.5 para áreas calientes y húmedas. = 0.5 para áreas calientes y húmedas. = 0.25 para áreas normales tierra adentro. = 0.25 para áreas normales tierra adentro. = 0.125 para áreas montañosas o muy secas = 0.125 para áreas montañosas o muy secas
70)1log(10)6log(10log30 RABfDFm
UMBRAL DEL RECEPTORUMBRAL DEL RECEPTOR
Un parámetro muy importante cuando se evalúa el Un parámetro muy importante cuando se evalúa el rendimiento de un sistema de comunicaciones de rendimiento de un sistema de comunicaciones de microondas es la portadora a ruido. microondas es la portadora a ruido.
La potencia de la portadora de banda ancha mínima La potencia de la portadora de banda ancha mínima en la entrada de un receptor que proporcionará una en la entrada de un receptor que proporcionará una salida de banda base que pueda utilizarse se llama salida de banda base que pueda utilizarse se llama Umbral del ReceptorUmbral del Receptor o, a veces, o, a veces, Sensibilidad del Sensibilidad del Receptor. Receptor.
UMBRAL DEL RECEPTORUMBRAL DEL RECEPTOR
El umbral del receptor depende de la potencia de El umbral del receptor depende de la potencia de ruido de banda ancha que está presente en la entrada ruido de banda ancha que está presente en la entrada de un receptor, el ruido que se introduce en el de un receptor, el ruido que se introduce en el receptor, y la sensibilidad al ruido del detector de receptor, y la sensibilidad al ruido del detector de banda base. banda base.
Antes de que se pueda calcular CAntes de que se pueda calcular Cmínimamínima, tiene que , tiene que
determinarse la potencia del ruido de entrada.determinarse la potencia del ruido de entrada.
UMBRAL DEL RECEPTORUMBRAL DEL RECEPTOR
La potencia del ruido de entrada se expresa La potencia del ruido de entrada se expresa matemáticamente como:matemáticamente como:
KTBN en donde: en donde: N = potencia de ruido (watts).N = potencia de ruido (watts).K = constante de Boltzmann ( 1.38 x 10-23 J/K).K = constante de Boltzmann ( 1.38 x 10-23 J/K).T = temperatura de ruido equivalente del receptor (Kelvin) T = temperatura de ruido equivalente del receptor (Kelvin) (temperatura ambiente = 290 K).(temperatura ambiente = 290 K).B = ancho de banda de ruido (Hertz).B = ancho de banda de ruido (Hertz).
UMBRAL DEL RECEPTORUMBRAL DEL RECEPTOR
Expresado en dBmExpresado en dBm
BKTKTB
dBmN log10001.0
log10001.0
log10)(
El umbral del receptor es directamente proporcional al ancho El umbral del receptor es directamente proporcional al ancho de banda y la temperatura.de banda y la temperatura.
RELACIÓN PORTADORA A RUIDORELACIÓN PORTADORA A RUIDOVERSUS RELACIÓN SEÑAL A RUIDOVERSUS RELACIÓN SEÑAL A RUIDO
Portadora a ruido (C/N) es la relación de la "portadora" de Portadora a ruido (C/N) es la relación de la "portadora" de banda ancha a la potencia de ruido de banda ancha (el ancho banda ancha a la potencia de ruido de banda ancha (el ancho de banda de ruido del receptor). de banda de ruido del receptor).
El C/N se puede determinar a un punto de RF o de IF en el El C/N se puede determinar a un punto de RF o de IF en el receptor. Esencialmente, el C/N es una relación señal-a-ruido receptor. Esencialmente, el C/N es una relación señal-a-ruido de predetección (antes de la demodulación de FM). de predetección (antes de la demodulación de FM).
La señal a ruido (S/N) es una relación de posdetección La señal a ruido (S/N) es una relación de posdetección (después de la demodulación de FM). En un punto de banda (después de la demodulación de FM). En un punto de banda base del receptor, se puede separar un solo canal de banda de base del receptor, se puede separar un solo canal de banda de voz del resto de la banda base y puede medirse voz del resto de la banda base y puede medirse independientemente. independientemente.
FIGURA DE RUIDO: (NF)FIGURA DE RUIDO: (NF)
En su forma más sencilla, la figura de ruido (NF) es la relación En su forma más sencilla, la figura de ruido (NF) es la relación señal-a-ruido de un dispositivo ideal, sin ruido dividido por la señal-a-ruido de un dispositivo ideal, sin ruido dividido por la relación de S/N, en la salida de un amplificador o de un relación de S/N, en la salida de un amplificador o de un receptor. receptor.
En un sentido más práctico, la figura de ruido se define como En un sentido más práctico, la figura de ruido se define como la relación de S/N en la entrada de un dispositivo dividido por la relación de S/N en la entrada de un dispositivo dividido por la relación de S/N a la salida.la relación de S/N a la salida.
Sistema oDispositivo
ENTRADANS
SALIDANS
FIGURA DE RUIDO: (NF)FIGURA DE RUIDO: (NF)
Por lo tanto, la figura de ruido es una relación de relaciones. Por lo tanto, la figura de ruido es una relación de relaciones. La figura de ruido de un dispositivo totalmente sin ruido es la La figura de ruido de un dispositivo totalmente sin ruido es la unidad o 0 dB.unidad o 0 dB.
La figura de ruido se puede determinar entonces por la La figura de ruido se puede determinar entonces por la ecuación:ecuación:
Salida
Entrada
NSN
SdBNF log10)(
ESTACIONES DE RADIOMICROONDAS ESTACIONES DE RADIOMICROONDAS DE FMDE FM
Existen dos tipos de estaciones de radiomicroondas de Existen dos tipos de estaciones de radiomicroondas de FM:FM:
Estaciones terminales:Estaciones terminales: son puntos, dentro del sistema, son puntos, dentro del sistema, donde las señales de banda base se originan o donde las señales de banda base se originan o terminan. terminan.
Estaciones repetidoras:Estaciones repetidoras: son puntos, dentro del son puntos, dentro del sistema, donde las señales de banda base se pueden sistema, donde las señales de banda base se pueden volver a configurar o donde las portadoras de RF volver a configurar o donde las portadoras de RF simplemente se "repiten" o se amplifican.simplemente se "repiten" o se amplifican.
ESTACIONES DE RADIOMICROONDAS ESTACIONES DE RADIOMICROONDAS DE FMDE FM
Estación terminal de radiomicroondas, banda base, enlace de Estación terminal de radiomicroondas, banda base, enlace de entrada de línea de cable e IF de FMentrada de línea de cable e IF de FM
ESTACIONES DE RADIOMICROONDAS ESTACIONES DE RADIOMICROONDAS DE FMDE FM
Estación terminal de radiomicroondas transmisor y receptor.Estación terminal de radiomicroondas transmisor y receptor.
ESTACIONES DE RADIOMICROONDAS ESTACIONES DE RADIOMICROONDAS DE FMDE FM
Configuración esquemática de una Estación repetidora de Configuración esquemática de una Estación repetidora de radiomicroondasradiomicroondas
ESTACIONES DE RADIOMICROONDAS ESTACIONES DE RADIOMICROONDAS DE FMDE FM
Interferencias entre estaciones repetidoras de Interferencias entre estaciones repetidoras de radiomicroondas.radiomicroondas.
En algunas ocasiones y según la distribución de las En algunas ocasiones y según la distribución de las estaciones repetidoras, es posible que se presenten estaciones repetidoras, es posible que se presenten anomalías entre estaciones repetidoras que estén anomalías entre estaciones repetidoras que estén alineadas o no, lo cual ocasiona perturbaciones o alineadas o no, lo cual ocasiona perturbaciones o interferencias entre ambas.interferencias entre ambas.Para resolver esta situación, es posible utilizar Para resolver esta situación, es posible utilizar frecuencias diferentes entre estaciones repetidoras frecuencias diferentes entre estaciones repetidoras adyacentes. Se recibe la señal de entrada con una adyacentes. Se recibe la señal de entrada con una frecuencia y al retransmitirla se envía con una frecuencia y al retransmitirla se envía con una frecuencia diferente.frecuencia diferente.
ESTACIONES DE RADIOMICROONDAS ESTACIONES DE RADIOMICROONDAS DE FMDE FM
Interferencias entre estaciones repetidoras de Interferencias entre estaciones repetidoras de radiomicroondas.radiomicroondas.
Sistema de microondas para el tratamiento de interferencias Sistema de microondas para el tratamiento de interferencias multisaltos. Uso de frecuencias alta/bajamultisaltos. Uso de frecuencias alta/baja
Actividades de AutodesarrolloActividades de Autodesarrollo
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http://www.gmtvaritec.com/?mod=calculo&IDSeccion=3, http://www.gmtvaritec.com/?mod=calculo&IDSeccion=3,
http://www.radioptica.com/Radio/calculo_radioenlaces.asp
Familiarícese con la misma y ponga en práctica Familiarícese con la misma y ponga en práctica los conocimientos adquiridos realizando los conocimientos adquiridos realizando cálculos con el sistema de proyección de esta cálculos con el sistema de proyección de esta página web.página web.
ACTIVIDADES ACTIVIDADES COMPLEMENTARIASCOMPLEMENTARIAS
Analice los problemas resueltos del Analice los problemas resueltos del libro Tomasi, Capítulo 17.libro Tomasi, Capítulo 17.
Resuelva algunos problemas del Resuelva algunos problemas del capítulo 17.capítulo 17.
FIN DEL FIN DEL TEMA 5TEMA 5
GraciasGracias
DIVERSIDAD en FRECUENCIADIVERSIDAD en FRECUENCIA
La diversidad de frecuencia solo consiste La diversidad de frecuencia solo consiste en modular dos portadoras de RF distintas en modular dos portadoras de RF distintas con la misma información de FI, y con la misma información de FI, y transmitir entonces ambas señales de RF a transmitir entonces ambas señales de RF a un destino dado. un destino dado. En el destino, se demodulan ambas En el destino, se demodulan ambas portadoras y la que produzca la señal de portadoras y la que produzca la señal de FI de mejor calidad, es la que se FI de mejor calidad, es la que se selecciona.selecciona.
DIVERSIDAD en FRECUENCIADIVERSIDAD en FRECUENCIA
DIVERSIDAD ESPACIALDIVERSIDAD ESPACIALLa salida de un transmisor se alimenta a La salida de un transmisor se alimenta a dos o más antenas, físicamente separadas dos o más antenas, físicamente separadas por una cantidad apreciable de longitudes por una cantidad apreciable de longitudes de onda. de onda. De igual manera, en el receptor, puede De igual manera, en el receptor, puede haber más de una antena que proporcione haber más de una antena que proporcione la señal de entrada al receptor. la señal de entrada al receptor.
Si se usan varias antenas receptoras, Si se usan varias antenas receptoras, también deben estar separadas por una también deben estar separadas por una cantidad apreciable de longitudes de onda.cantidad apreciable de longitudes de onda.
DIVERSIDAD ESPACIALDIVERSIDAD ESPACIAL
DIVERSIDAD de POLARIZACIONDIVERSIDAD de POLARIZACION
Para este caso, una sola portadora de Para este caso, una sola portadora de RF se propaga con dos polarizaciones RF se propaga con dos polarizaciones electromagnéticas diferentes, vertical electromagnéticas diferentes, vertical y horizontal, debido a que las ondas y horizontal, debido a que las ondas electromagnéticas de distintas electromagnéticas de distintas polarizaciones no necesariamente polarizaciones no necesariamente están sometidas a las mismas están sometidas a las mismas degradaciones de transmisión. degradaciones de transmisión.
DIVERSIDAD de POLARIZACIONDIVERSIDAD de POLARIZACION
La diversidad de polarización se usa en La diversidad de polarización se usa en general junto con la diversidad espacial. general junto con la diversidad espacial. Un par de antenas de transmisión y Un par de antenas de transmisión y recepción se polariza en sentido vertical, y recepción se polariza en sentido vertical, y el otro en sentido horizontal. el otro en sentido horizontal. También es posible usar en forma También es posible usar en forma simultanea la diversidad de frecuencia, simultanea la diversidad de frecuencia, espacial y de polarización.espacial y de polarización.
DIVERSIDAD de POLARIZACIONDIVERSIDAD de POLARIZACION
DIVERSIDAD HIBRIDADIVERSIDAD HIBRIDA
Consiste en una trayectoria normal de Consiste en una trayectoria normal de diversidad de frecuencia, en la que los diversidad de frecuencia, en la que los dos pares de transmisor y receptor en dos pares de transmisor y receptor en un extremo de la trayectoria están un extremo de la trayectoria están separados entre sí y conectados a separados entre sí y conectados a distintas antenas, separadas distintas antenas, separadas verticalmente como en la diversidad verticalmente como en la diversidad espacial. espacial.
DIVERSIDAD HIBRIDADIVERSIDAD HIBRIDA
El arreglo proporciona un efecto de El arreglo proporciona un efecto de diversidad espacial en ambas diversidad espacial en ambas direcciones; en una porque los direcciones; en una porque los receptores están separados receptores están separados verticalmente, y en la otra porque verticalmente, y en la otra porque están separados horizontalmente. están separados horizontalmente.
DIVERSIDAD de CUADRUPLEDIVERSIDAD de CUADRUPLE
Es una combinación de diversidad de Es una combinación de diversidad de frecuencia, espacial, de polarización y frecuencia, espacial, de polarización y de recepción en un solo sistema.de recepción en un solo sistema. Proporciona la transmisión más Proporciona la transmisión más confiable; sin embargo, también es la confiable; sin embargo, también es la más costosa. más costosa.
DIVERSIDAD de CUADRUPLEDIVERSIDAD de CUADRUPLE
Su desventaja obvia es que necesita Su desventaja obvia es que necesita equipo electrónico, frecuencias, antenas y equipo electrónico, frecuencias, antenas y guías de ondas redundantes, que son guías de ondas redundantes, que son cargas económicas.cargas económicas.