procesos de sintonia y antenas

8/18/2019 Procesos de Sintonia y Antenas

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UPB

NOMBRE : JHENIFER OROZCO ANGULO.CÓDIGO: 28421.MATERIA: INTRO. TELECOMUNICACIONES.DOCENTE: MGS. FABIO BRUSCHETTA.

PROCESOS DESINTONÍA Y

ANTENAS BÁSICASUTILIZADAS EN

COMUNICACIÓN AM Y FM.


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1. PROCESOS DE SINTONÍA DE PROCESOS.

Las Ondas de Radio son Ondas Electromagnéticas de radiofrecuencia (RF) que transportaninformación. Las de RF, transportando una señal de audiofrecuencia (AF), que correspondea las transmisiones radiofónicas (!o" transportada en ondas de radio) dirigidas al p#$lico

general.%e dice que la Onda de Radio es una onda portadora de RF modulada por la señal de AF, &esta información se puede transportar modulando la amplitud A o modulandola frecuencia f de la onda portadora'

(a) Amplitud odulada (A, Amplitude odulation), donde la onda de radio tiene lafrecuencia de la RF constante, & su amplitud A(t) est modulada en el tiempo t por la AF.

($) Frecuencia odulada (F, Frequenc& odulation), donde la portadora tiene

amplitud A constante & frecuencia f(t) modulada por la AF.

Adems de A & F, la información se puede en!iar en ondas de RF.

¿Paa !"# $%&'(

La Radiodifusión es un con*unto de prcticas sociales, culturales, comerciales,institucionales & gu$ernamentales, dirigidas al p#$lico general o a un grupo de personas en particular, mediante transmisiones de mensa*es, sonidos &+o imgenes en!iados en ondaselectromagnéticas de RF (Radio & ele!isión principalmente). %u función es difundir periódicamente programas destinados a informar, entretener, comunicar, promocionar,

alertar, etc.

El sistema de radiodifusión en A es donde la odulación (incorporación de la señal deAF a la onda portadora de RF) & la -emodulación (proceso de etracción de la AF) sereali"an de forma relati!amente simple & natural. /or eso se utili"ó desde las primerasdécadas de La Radio.

/or otro lado, la F sir!e para transmitir con alta calidad de audio. %e usa en transmisionesde m#sica de alta fidelidad, donde la calidad del sonido es ms importante que el alcance dela onda de radio.

Las frecuencias de las ondas ac#sticas audi$les que componen la señal de AF (!oces,m#sica & sonidos en general), son muc01simo menores que las RF, aproimadamente entreunos 23 4" & 23 54".

-entro de las RF que componen las portadoras, las principales $andas de frecuencia (dondeestn las su$6$andas reser!adas para radiodifusión en la actualidad) se di!iden en 7 $andas' L8, 8, %8 & 94F, entre :3 54" & :33 4" (i.e., longitudes de onda entre ;3

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5m & ; m). Los !alores eactos de frecuencia utili"ados dependen de la legislación!igente en cada pa1s, pero en general se puede decir que las su$6$andas de las portadoras deA estn en'

(a) L8' Ondas Largas (:36:33 54"< ;36; 5m),

Radiodifusión en ;7=62=7 54"

($) 8' Ondas edias (:336:333 54"< ;3336;33 m),

Radiodifusión en >:36;?;3 54"

(c) %8' Ondas @ortas (:6:3 4"< ;336;3 m),

Radiodifusión en 7622 4" & las portadoras de las Ondas de Radio en F estn en'

(d) 94F' u& Altas Frecuencias (:36:33 4"< ;36; m),

Radiodifusión en ?6;3= 4"

¿C)*+ ,"-%+-a(

Los receptores denominados de Onda @orta+Onda edia, adems de 8 puedensintoni"ar las Ondas de Radio de emisoras que transmiten en A con frecuencias en su$6 $andas %8;, %82, %8:, ... de alta frecuencia, entre unos 7 & 22 4" (dentro de las %8).Esta fue la primera $anda de frecuencias 0istóricamente utili"ada con Ondas de Radio.

La F se desarrolló unas : décadas después que la A. uc0os fenómenos atmosféricosgeneran pulsos indesea$les de RF (ruido) que se entreme"clan con la señal en la amplitud

de la onda de radio.En las #ltimas décadas, se 0a generali"ado el uso de sistemas li!ianos, sin transformador &con fuentes conmutadas (sBitc0ing), en computadores, cargadores, etc. & el uso de lostiristores & triacs en los controladores de !elocidad, iluminación, etc. odos estos circuitosmodernos tam$ién generan ruido electromagnético, que en algunos casos interfiere con lasradios cercanas.

@uando se escuc0a una emisora de radio, 0a& al menos 2 equipos in!olucrados' el receptor (la radio) del cual pro!iene el sonido que se escuc0a, & el emisor (el transmisor), queen!1a la Onda de Radio cu&a portadora se 0a sintoni"ado en la radio.

E*%$%)-/ P+0aa%)- Ca03a%)- ' 5a O-a E5'3+*a-#3%a

En el transmisor, la onda eléctrica modulada se amplifica & aplica al circuito de salida deRF. En la antena del transmisor, una onda de !olta*e de RF modulado produce lacorrespondiente corriente de RF entre los elementos de la antena, que genera la radiaciónde la onda de radio al medio que la rodea.


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La onda se traslada 0acia la antena del receptor en el proceso denominado propagación (cono sin refleión en el suelo, con o sin estaciones repetidoras, con o sin refleión total en laConosfera).

A continuación las ondas llegan a la antena del receptor, donde se produce la captación de

las Ondas de Radio.La radiación en la antena del transmisor, la refleión en el suelo de la Onda de Radio & lacaptación en la antena de la Radio, se tratan en la siguiente parte, ADEDA%, mientrasque la refleión total en la Conosfera de las Ondas @ortas se trata en la #ltima parte, OD-A@ORA (Radio con @on!ersión -o$le).

S%-3+-%6a%)-

Las ondas de las distintas emisoras producen !olta*es superpuestos en la antena delreceptor. La sintoni"ación consiste en usar un circuito resonante para seleccionar una sola

de esas frecuencias. Ra%+ FM

La radio F utili"a la imagen eléctricade una fuente de sonido, para modular la frecuencia de una onda portadora. Enel etremo receptor, en el proceso dedetección, se etrae esa imagen de la

portadora & se con!ierte de nue!o ensonido mediante un alta!o".

@uando se transmite la informacióndesde una estación de radio F, se usa la imagen eléctrica del sonido (tomada de unmicrófono u otra fuente de programa), para modular la frecuencia de la onda portadoratransmitida desde la antena de difusión de la estación de radio. /or el contrario, en la radioA, la señal se usa para modular la amplitud de la portadora.

La $anda F del espectro electromagnético est entre == 4" & ;3= 4" & las ondas portadoras de las estaciones indi!iduales, estn separadas por 233 54" con un mimo de

;33 estaciones. Estas estaciones de F, tienen una des!iación mima de ?> 54" de lafrecuencia central, lo cual de*a unas $andas guardas superior e inferior de 2> 54", paraminimi"ar la interacción con las $andas de frecuencias ad&acentes. Esta separación de lasestaciones es muc0o mas anc0a que las de las estaciones de A, permitiendo la difusión deuna $anda de frecuencia ms amplia para una ma&or fidelidad en la emisión musical.am$ién permite el uso de su$portadoras que 0acen posi$le la transmisión de las señalesestéreas de F.


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Ra%+ AM.

La radio A utili"a la imageneléctrica de una fuente de sonido, para modular la amplitud de unaonda portadora. En el etremoreceptor, en el proceso dedetección, se etrae esa imagen dela portadora & se con!ierte denue!o en sonido mediante unalta!o".

@uando se transmite la información desde una estación de radio A, se usa la imageneléctrica del sonido (tomada de un micrófono u otra fuente de programa), para modular la

amplitud de la onda portadora transmitida desde la antena de difusión de la estación deradio. /or el contrario, en la radio F, la señal se usa para modular la frecuencia de la portadora.

La $anda A del espectro electromagnético est entre >:> 4" & ;3> 54" & las ondas portadoras estn separadas por ;3 54".

n receptor de radio puede ser sintoni"ado, para reci$ir cualquiera frecuencia de un n#merode portadoras de radio en el rea del receptor. Esto se 0ace en la prctica, mediante latransferencia de la señal portadora en la frecuencia intermedia de la radio, por un proceso

llamado 0eterodino. En un receptor 0eterodino, la ma&or parte de la electrónica se mantienesintoni"ada a la frecuencia intermedia, de modo que al cam$iar las estaciones, sólo de$enser resintoni"ado una pequeña porción del circuito receptor.

F'"'-%a$ ' Ra%+ AM FM

Las frecuencias de las portadoras de amplitudmodulada (radio A), estn en el rango de frecuenciasde >:>6;3> 54". Las frecuencias de las portadoras de

>73 a ;33 54" estn asignadas a inter!alos de ;354".

La $anda de radio F !a desde == a ;3= 4" 6entrelos canales de tele!isión 94F & ?6. Las estaciones deF tienen asignadas frecuencias centrales empe"andoen ==,; 4", con una separación de 233 50", & unmimo de ;33 estaciones. Estas estaciones de F


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tienen una des!iación mima de su frecuencia central de ?> 54", lo cual de*a unas$andas guardas superior e inferior de 2> 54", para minimi"ar la interacción con las $andas de frecuencias ad&acentes.

2. ANTENAS B7SICAS UTILIZADAS EN LA COMUNICACIÓN POR MEDIODE LA MODULACIÓN AM FM.

D',%-%%)-.

La definición formal de una antena es un dispositi!o que sir!e para transmitir & reci$ir ondas de radio. @on!ierte la onda guiada por la l1nea de transmisión (el ca$le o gu1a deonda) en ondas electromagnéticas que se pueden transmitir por el espacio li$re.

Asimismo, dependiendo de su forma & orientación, pueden captar diferentes frecuencias,as1 como ni!eles de intensidad.

• Generalidades

o @on!ierte los datos en ondas E (Electro agnéticas)

o /osi$lemente' El dispositi!o ms importante en la red

o

ipos' Omnidireccionales & -ireccionales

na antena es un dispositi!o (conductor metlico) diseñado con el o$*eti!o de emitir oreci$ir ondas electromagnéticas 0acia el espacio li$re. na antena transmisora transformaenerg1a eléctrica en ondas electromagnéticas, & una receptora reali"a la función in!ersa.

Eiste una gran di!ersidad de tipos de antenas. En unos casos de$en epandir en lo posi$lela potencia radiada, es decir, no de$en ser directi!as (e*emplo' una emisora de radiocomercial o una estación $ase de teléfonos mó!iles), otras !eces de$en serlo para canali"ar la potencia en una dirección & no interferir a otros ser!icios (antenas entre estaciones deradioenlaces).

Las caracter1sticas de las antenas dependen de la relación entre sus dimensiones & lalongitud de onda de la señal de radiofrecuencia transmitida o reci$ida.

%i las dimensiones de la antena son muc0o ms pequeñas que la longitud de onda lasantenas se denominan elementales, si tienen dimensiones del orden de media longitud deonda se llaman resonantes, & si su tamaño es muc0o ma&or que la longitud de onda sondirecti!as.


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A-9+ ' Ba-a ' "-a A-3'-a

El anc0o de $anda de la antena se define como el rango de frecuencias so$re las cuales laoperación de la antena es satisfactoria.

/or e*emplo, las frecuencias medias (F, edium Frequencies) que !an de los :33 54" alos : 4" pueden ser radiadas a lo largo de la superficie de la tierra so$re cientos de5ilómetros, perfecto para las estaciones de radio A (Amplitud odulada) de la región.

Los estaciones de F (Frecuencia odulada) & 9 (tele!isión) utili"an las $andas

conocidas como 94F (9er& 4ig0 Frequenc&) & 4F (ltra 4ig0 Frequenc&) locali"adas delos :3 4" a los :33 4" & de los :33 4" a los G33 4", este tipo de señales de$ido aque no son refle*adas por la ionosfera cu$ren distancias cortas, una ciudad por e*emplo.

La !enta*a de usar este tipo de $andas de frecuencias para comunicaciones locales permiteque docenas de estaciones de radio F & tele!isoras en ciudades diferentes puedan usar frecuencias idénticas sin causar interferencia entre ellas.

E$0'3+ '5'3+*a-#3%+

Ba-a S%-%,%a+ Ra-+ ' F'"'-%a$ S'&%%+$

9LF 9er& LoB Frequenc& : 54" 6 :3 54" @onducción de electricidad

LF LoB Frequenc& :3 54" 6 :33 54"@onducción de electricidad,

na!egación mar1tima, control detrfico aéreo

F edium Frequenc& :33 54" 6 : 4" Radio A

4F 4ig0 Frequenc& : 4" 6 :3 4" Radio %8


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94F 9er& 4ig0 Frequenc& :3 4" 6 :33 4" Radio F, 9, radio dos !1as

4F ltra 4ig0 Frequenc& :33 4" 6 : H4"9 4F, telefon1a celular, 8LL,

comunicaciones mó!iles

%4F %uper 4ig0 Frequenc& : H4" 6 :3 H4"%er!icios por

%atélite & microondas, -%,L-%

E4FEtremel& 4ig0

Frequenc&:3 H4" en adelante L-%

Cnfraro*o : ;3;2 6 7.: ;3;7 4" 8/ADs

Lu" !isi$le 7.: ;3;7 6 ?.> ;3;7 4" Fi$ras ópticas

ltra!ioleta ?.> ;3;7 6 : ;3;? 4"

; 54" I ;;3: 4"; 4" I ;;3 4"

; H4" I ;;3G 4"8LL I 8ireless Local Loop

-% I ultic0annel ultipoint -istri$ution %er!iceL-%I Local ultipoint -istri$ution %er!ice8/ADs I 8ireless /ersonal Area DetBor5s

T%0+$ ' A-3'-a$

El tipo de la antena determina su patrón de radiación puede ser omnidireccional, $idireccional, o unidireccional.

• Las antenas Omnidireccionales son $uenas para cu$rir reas grandes, la cual la

radiación trata de ser pare*a para todos lados es decir cu$re :3J.

• Las antenas Direccionales son las me*ores en una coneión /unto6a6/unto,

acoplamientos entre los edificios, o para los @lientes de una antena omnidireccional.


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A continuación se muestran algunos e*emplos'

a. Antena Omnidireccional.

M+-+0+5+ '3%a5

Es una antena constituida de un solo $ra"o rectil1neoirradiante en posición !ertical.

El uso en 94F es principalmente para las aplicacionesde radio mó!il en !e01culos.

En onopolos de K de onda' la impedancia de la antenaes de : o0mios

D%0+5+

o sada en frecuencias arri$a de 24"

o Angulo de radiación anc0o

o En el espacio ideal, la impedancia del

dipolo simple es de ?: O0m.

;. A-3'-a$ D%'%+-a5'$.


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D%0+5+ ' M'%a O-a.

El dipolo de media onda lineal o dipolo simple es una de las antenas ms ampliamenteutili"adas en frecuencias arri$a de 24". En frecuencias a$a*o de 2 4", la longitudf1sica de una antena de media longitud de onda es pro0i$iti!a. Al dipolo de media onda

se le refiere por lo general como antena de 4ert".

na antena de 4ert" es una antena resonante. O %ea, es un m#ltiplo de un cuarto delongitud de onda de largo & de circuito a$ierto en el etremo ms le*ano. Las ondasestacionarias de !olta*e & de corriente eisten a lo largo de una antena resonante.

D%0+5+ +3+

n dipolo corto (o tam$ién llamado dipolo elemental) es un dipolo conuna longitud muc0o menor que la longitud de onda con polari"aciónlineal (0ori"ontal o !ertical

A ; 4" de frecuencia la longitud de onda es de :33 m. /or tanto, lama&or1a de las antenas se comportan como dipolo corto a frecuenciasmenores de ; 0".

D%0+5+ +;5a+

n dipolo do$lado consiste en dos dipolos paralelos cortocircuitados en su etremo. no delos dipolos es alimentado en el centro por un generador.

El anc0o de $anda del dipolo do$lado es superior a la del dipolo simple, de$ido a que lasreactancias se compensan & tam$ién tiene una ma&or impedancia.

A-3'-a 5++0'%)%a.

na antena de tipo log periódica es una antena cu&os parmetros de impedancia o de radiación son una función

periódica del logaritmo de

la frecuencia deoperación.

Paa;+5%a

Antena pro!ista de un reflector metlico, de forma para$ólica, esférica o de $ocina, que limita las


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radiaciones a un cierto espacio, concentrando la potencia de las ondas%e utili"aespecialmente para la transmisión & recepción !1a satélite.

o -irecti!idad alta

o Mngulo de radiación $a*o.

Pa-'5 + >Pa39 A-3'--a>

o /anel o .parc0e. metlico radiante so$re un plano de

tierra metlico.

o Dormalmente planas, en encapsulado de /9@.

o -irecti!idad moderada

o Mngulo de radiación medio

M%++-a$ 3''$3'$o icroondas' rango de frecuencias comprendido entre 2

H4" & 73 H4"o %on altamente direccionaleso Requieren antenas para$ólicas en la recepcióno Las antenas 0an de estar mu& altas para e!itar o$stculoso @onstitu&en una alternati!a al ca$le coaial & a la fi$ra

óptica para comunicaciones a larga distancia.o ransmisión de tele!isión & !o".o

M%++-a$ 0+ $a3#5%3'

o %e usa un rango de frecuencias entre ;H4" a >3 H0"o Reci$en una señal terrestreo La señal es amplificada o repetidao En!1an la señal a uno o !arios receptores terrestreso Los satélites 0an de tener ór$ita geoestacionariao A una distancia de :>,?=7 5mo %e producen retardos en las comunicacioneso Aplicaciones' ele!isión, telefon1a a larga distancia, redes

pri!adas


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A-3'-a$ '3%a5'$ 0aa ?UHF

na sencilla antena !ertical de ;+7 de onda con plano de tierra artificial puede proporcionar $uenos resultados en un entorno ur$ano. Cnclinando los radiales 0acia a$a*o se logra re$a*ar el ngulo de radiación & ele!ar la impedancia 0asta los >3 o0mios con!enientes para

alimentarla con ca$le coaial.La comunicación en 94F o 4F a tra!és de repetidores (analógicos o digitales) se efect#aeclusi!amente en F & utili"ando polari"ación !ertical, por lo que las antenas !erticalesomnidireccionales ofrecen una ecelente solución para repetidores relati!amente cercanos.

La A-3'-a '3%a5 ' 1@4 ' O-a

El ms conocido dipolo asimétrico es la antena de cuarto de onda con plano de tierraartificial, conocida como ground plane. @on los radiales en ngulo recto respecto alelemento radiante, la impedancia de la antena es de : o0mios. La antena !ertical m1nima

de$e tener un ;+7 de onda eléctrico, lo que no significa que tenga la longitud f1sica de unacuarta parte de la longitud de la onda a transmitir.

BIBLIOGRAFÍA.


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