pruebas de campo para la industria de las telecomunicaciones - caracterización de cables y antenas
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Pruebas en campo para la industria de telecomunicaciones
Caracterización de cables y antenas
Ing. Víctor Hugo Gómez Ramos
German Molina Lucio
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– Introducción– Fundamentos de pruebas en
campo para caracterización de cables y antenas
– Identificando los problemas• Return Loss• Cable Loss• Voltage Standing Wave
Ratio (VSWR)• Distance to Fault (DTF)
– Demostración– Conclusiones
Agenda
German Molina Lucio
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Introducción
Ningún producto, servicio o mejora significativa en redes de telecomunicación puede decirse completo si no cuenta con un sistema de instrumentación para pruebas que lo respalde. Sin embargo, no fue hasta la primera década del siglo XXI cuando la instrumentación se volvió una ventaja estratégica para los operadores de redes de telecomunicaciones.
Instrumentos de Laboratorio / Banco: Para pruebas de elementos o configuraciones, así como pruebas de conformidad Pruebas de carga y protocolos, permite detectar errores que pueden tener alto impacto económico
Instrumentos Portables: Utilizado por especialistas en campo como parte de diagnostico y reparación Permite corroborar los problemas encontrados en laboratorio directamente en campo
German Molina Lucio
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El estudio de desempeño de un sistema de cables y antenas se vuelve crucial para el desempeño correcto de un sistema de comunicación inalámbrico, y debe dársele constante mantenimiento.
Sistemas inalámbricos de comunicación
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Factores de falla en los sistemas
Onda Reflejada
Onda Transmitida
Onda Incidente
Baja Impedancia
Agua Retornada
(Return Loss(
Alta Impedancia
Amplitude: 1 Vp-pFrequency: 2.5 GHz
Amplitude: 0.682 Vp-pFrequency: 2.5 GHz
Amplitude: 0.842 Vp-pFrequency: 2.5 GHz
Amplitude: 0.811 Vp-pFrequency: 2.5 GHz
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Identificación de Problemas
Los factores que influyen o bien pueden ocasionar fallas en los sistemas pueden deberse a cualquiera de los siguientes problemas (entre otros):
Calibración (mala calibración de equipo de medición) Conectores dañados o con mal contacto Daños en el cable Fallas con antenas
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Calibración de Instrumentos
Un punto sumamente importante en cualquier medición es la calibración de los instrumentos de medición. Normalmente una re-calibración es necesaria cuando se exceden valores de temperatura de calibración, cambia el rango de frecuencias a utilizar, o algún puerto de interconexión es colocado o retirado del camino. Estas calibraciones pueden hacerse utilizando calibradores mecánicos/electrónicos.
Asegura la repetitividad de las mediciones de transmisión Permite tener una mejor exactitud en las mediciones Establece una referencia base para mediciones futuras
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Cables Coaxiales
El cable coaxial es uno de los principales componentes de un sistema de telecomunicación, y nos sirve para transmitir señales eléctricas de alta frecuencia. Este tipo de cables cuentan con un par de conductores concéntricos separados por un dieléctrico; por esta misma razón, es sumamente sencillo el dañar este tipo de conductores dado que una falla en cualquier de estos puntos ocasiona un problema de conducción.
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Barrido de línea – Cable and Antenna Test (CAT)
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¿Cable and Antenna Test & Vector Network Analyzer?
Ambas herramientas permiten al usuario el caracterizar una línea de transmisión de una señal RF; sin embargo, existen importantes diferencias entre una y otra.
CAT: Medición escalar o de magnitud en dependencia de frecuencia. Mide cambios de impedancia a lo largo de la línea. Útil en instalación y mantenimiento, y arranque de proyectos• Perdida por Retorno “Return Loss” / Un puerto• Insercion de perdidas “Insertion Loss” / Dos puertos
VNA: Permiten modelar la línea en magnitud y fase. Agregar la medición de fase, permite realizar mayor cantidad de análisis. Útil para diseño y desarrollo o validación• Un puerto: S11, S21• Dos puertos: S11, S21, S12, S22
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Return Loss
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La medición de Return Loss es un fenómeno generado por la inserción de elementos en la línea de transmisión, y mide la potencia reflejada comparada contra la potencia de entrada; normalmente se expresa como el radio en dB relativo al poder transmitido. Este valor es ocasionado debido a que existen desequilibrios de impedancia entre dos o mas circuitos.
Alto valor de Return Loss = Mejor calidad del sistema El mas claro ejemplo es la reflexión cuando se colocan adaptadores o conectores en el cable
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Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)
La medición de Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), es el radio entre el máximo y mínimo voltaje encontrado en la línea de transmisión. Como ejemplo, un VSWR con valor 1.2:1 quiere decir que el voltaje mas alto tiene un valor 1.2 veces mas alto que el mínimo valor; una alta reflexión ocasionara un alta variación entre voltajes mínimos y máximos.
El valor ideal de esta medición es 1:1 Cualquier numero superior a 1.45 se considera una perdida alta por reflexión
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Cable Loss
Es la medición de la cantidad de energía que es absorbida por la línea de transmisión al viajar una señal a través del cable. La perdida se debe a la resistencia del cable y es medida en decibles (dB). Esta medición incluye también las perdidas debido a los conectores. Algunos factores que afectan esta perdida son:
Calibre del cable Largo del cable Tipo de cable Frecuencia de trabajo
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Distance to Fault (DTF)
Distancia a la falla (DTF), es una medición que permite medir la distancia del origen a un punto con excesivos valores de reflexión. Esto permite identificar y solucionar el problema, o bien dar mantenimiento preventivo a la red en cuestión.
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Insertion Loss
Permite caracterizar componentes del sistema a dos puertos. Tales como: filtros, amplificadores (TMA, LNB, LNA), duplexores, combinadores, etc. En sistemas con diversidad de espacio (RX-TX-RX/TX-RX-TX) nos permite verificar que la separación entre antenas es suficiente para no interferir por intermodulación o por canal adyacente.
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Demostración: Quick Cal & Cal Ready
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Demostración: Prueba de DTF
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Demostración: Prueba de Cable Loss
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Demostración: Prueba de Insertion Loss (2-Ports)
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Demostración: Prueba de Return Loss
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Demostración: Prueba de VSWR
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Conclusiones
Como hemos visto hasta el momento, el sistema de cable y antena es crucial para el desempeño de un sistema de comunicación inalámbrica y por ende debe tener un mantenimiento correcto.
Barrido de línea es un método para medir la calidad y características de la línea de transmisión Return Loss, VSWR y Cable Loss son mediciones que pueden determinar si existe una perdida
excesiva en el sistema DTF ayuda a localizar el punto exacto de la falla
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Preguntas y Respuestas
German Molina Lucio
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Caracterización de cables y antenas
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InterLatin S de RL de CV; Guadalajara, JAL
Pruebas en campo para la Industria de TelecomunicacionesMexico DF – 29 de Octubre 2015
German Molina Lucio