SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIONESINTRODUCCIN Los sistemas de radiocomunicaciones son aquellos que emplean la porcin del espectro electromagntico que comprende las frecuencias de radio (RF), cuya gama de frecuencias se extiende desde los 30 KHz hasta los 30 GHz y que por acuerdos internacionales, se divide en bandas de frecuencias.Adicionalmente estos sistemas se caracterizan por usar el espacio libre como medio de transmisin, de tal forma que la informacin est contenida en ondas electromagnticas no guiadas.La energa electromagntica la cual se propaga desde la antena transmisora en forma de ondas de radio, experimenta diferentes modos de propagacin, los cuales estn relacionados principalmente con la frecuencia de operacin y por las caractersticas de movilidad de los sistemas.ESPECTRO RADIOELCTRICOEl espectro radioelctrico se divide en 9 bandas de frecuencias, que se designan por nmeros enteros. En orden creciente de acuerdo a la siguiente tabla:VLF3-30 KHz

LF30-300 KHz

MF300-3000 KHz

HF3 MHz-30 MHz

VHF30-300 MHz

UHF300-3000 MHz

SHF3-30 GHz

EHF30-300 GHz

THF300-3000 GHz

Subdivisin de las bandas de frecuencias para microondasL1-2 GHz

S2-4 GHz

C4-8 GHz

X8-12 GHz

Ku12-18 GHz

K18-27 GHz

Ka27-40 GHz

SERVICIOS Y SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIONESSERVICIO DE RADIOCOMUNICACIN: Servicio que implica la transmisin y la recepcin de ondas radioelctricas para fines especficos de telecomunicacin (audio, video, datos).SERVICIO FIJO: Servicio de radiocomunicacin entre puntos fijos determinados.SISTEMAS FIJOS: La distancia entre el transmisor y el receptor es constante.SERVICIO MVIL: Servicio de radiocomunicacin entre estaciones mviles y estaciones terrestres o entre estaciones mviles.SISTEMAS MVILES: La distancia entre el transmisor y el receptor es variable en funcin del rea de servicio (en una WLAN es de unos metros, mientras que en una WMAN es de kilmetros).EJEMPLOS DE SERVICIOS Y SISTEMAS FIJOS:Radiodifusin de TV abierta y restringida, telefona inalmbrica fija, radiotelegrafa, radiofusin de AM y FM, enlaces de microondas punto a punto y punto multipunto, fijo por satlite (bidireccional entre estaciones de satlite y estaciones terrenas, redes de satlites).EJEMPLOS DE SERVICIOS Y SISTEMAS MVILES:Mvil aeronutico, mvil terrestre (telefona celular, de flotillas, radiolocalizacin mvil de personas, servicios de comunicacin personal (PCS)), mvil martimo.GESTIN DE LAS FRECUENCIASPara gestionar el uso de las frecuencias de radio (RF) tenemos los siguientes organismos:La Unin Internacional de Telecomunicaciones (UIT)(ITU: International Telecomunications Unin) mbito InternacionalInstituto Federal de Telecomunicaciones (IFETEL) mbito NacionalOBJETIVOS DE LA UIT:Promover el desarrollo, la explotacin eficaz, el empleo y la disponibilidad general de las instalaciones y servicios de telecomunicaciones.Promover el desarrollo de las telecomunicaciones en los pases en desarrollo y la extensin de los beneficios de las telecomunicaciones a todos los habitantes del planeta.Promover la adopcin de un enfoque ms amplio de las cuestiones de las telecomunicaciones en la economa y la sociedad mundiales de la informacin.GESTIN DE LAS FRECUENCIASPara alcanzar los objetivos planteados, la ITU se divide en tres sectores: Sector de Radiocomunicaciones (ITU-R) Sector de Normalizacin de las Telecomunicaciones (ITU-T) Sector de Desarrollo de la Telecomunicaciones (ITU-D)El sector de radiocomunicaciones tiene como misin crear el consenso respecto a la utilizacin coherente de una mayor gama de servicios inalmbricos, incluyendo la nuevas tecnologas de comunicaciones mviles.Una de las finalidades del ITU-R es asegurar la utilizacin racional, equitativa, eficaz y econmica del espectro de frecuencias radioelctricas y las orbitas de los satlites.Este objetivo se logra mediante:Conferencias Mundiales y Regionales de Radiocomunicaciones: Para actualizar y adoptar el reglamento de radiocomunicaciones y loas cuerdos regionales relativos a la utilizacin del espectro de frecuencias.Formulacin de recomendaciones de la ITU-R: Sobre las caractersticas tcnicas y los procedimientos operacionales de los servicios y sistemas de radiocomunicaciones.Coordinacin de las actualizaciones encaminadas a suprimir la interferencia perjudicial entre las estaciones radioelctricas de los diferentes pases.Actualizacin del Registro Internacional de FrecuenciasEstablecimiento de mecanismos, suministro de informacin y organizacin de seminarios para contribuir a la gestin del espectro de frecuencias radioelctricas a escala nacional.

COMISIONES DE ESTUDIO DE RADIOCOMUNICACIONES Establecen las bases tcnicas de las conferencias de radiocomunicaciones Elaboran proyectos de Recomendaciones ITU-R Preparan manuales sobre gestin del espectro y los nuevos servicios y sistemas de radiocomunicacin.LAS COMISIONES DE ESTUDIO SON: CE 1: Gestin del espectro CE 3: Propagacin de ondas de radio CE 4: Servicios por satlite CE 5: Servicios terrestres CE 6: Servicios de radiofusin CE 7: Servicios CientficosINSTITUTO FEDERAL DE TELECOMUNICACIONESTrminos especficos relativos a la gestin de frecuencias. Atribucin (de una banda de frecuencias): Inscripcin en el cuadro de atribucin de bandas de frecuencias, de una banda de frecuencias determinada, para que sea utilizada por uno o varios servicios de radiocomunicacin terrestre o espacial o por el servicio de radioastronoma en condiciones especificadas. Este trmino se aplica tambin a la de frecuencias consideradas. Adjudicacin (de una frecuencia o de un canal radioelctrico): Inscripcin de un canal determinado en un plan, adoptado por la conferencia competente, para ser utilizado por una o varias administraciones para un servicio de radiocomunicacin terrestres o espacial en uno o varios pases o zonas geogrficas determinados y segn condiciones especificadas. Asignacin (de una frecuencia o de un canal radioelctrico): Autorizacin que da una administracin para una estacin radioelctrica utilice una frecuencia o un canal radioelctrico determinado en condiciones especificadas.SEGUNDO PARCIALELEMENTOS DE UN SISTEMA DE RADIOCOMUNICACIONESEl propsito de un sistema de comunicaciones, en el ms amplio sentido, la transmisin de informacin desde un punto (origen) hasta otro (destino).De manera simplificada podemos decir que todo sistema de comunicaciones se compone de tres elementos bsicos: El Transmisor (Tx), el medio de transmisin (o canal) y el receptor (Rx).

Transmisor: Su objetivo es procesar la seal elctrica que entrega la fuente de informacin para que esta se acople de manera eficiente al medio de transmisin.Medio de transmisin: Es el canal a travs del cual viaja la informacin en forma de ondas electromagnticas desde el transmisor al receptor. El medio puede ser guiado o no guiado.Receptor: Su objetivo es captar parte de la potencia emitida por el transmisor al medio de transmisin y procesarla para que el dispositivo de salida pueda reproducir la informacin enviada por el transmisor.En los sistemas de comunicaciones, existen varias formas de conseguir el objetivo principal de transmitir informacin utilizando seales elctricas:

ECUACIONES DE MAXWELLEcuaciones de Maxwell. Establecen las relaciones entre las variaciones de un campo elctrico E y un campo magntico H tanto en el tiempo como en el espacio en un medio.Las ecuaciones de Maxwell nos dicen: Toda variacin espacial de un campo (Elctrico y Magntico) es un punto en el espacio, se debe a la existencia o variacin temporal de otro campo en el mismo punto

Las cargas encerradas por una superficie gaussiana es equivalente a la evaluacin del campo elctrico La variacin temporal de campo magntico produce un campo elctricoE=Campo elctrico [V/m]H=Campo magntico [A/m]U=uo ur -> permeabilidad magntica [H/m]E=Eo Er -> constante dielctrica [F/m] Conductividad del material [S/m]En el espacio libre:ur = Er = 1uo =4*pi*10^ (-7) H.m^ (-1)D=EE Densidad de flujo elctricoB=Uh Densidad de flujo magnticoJ=E Densidad de corriente de conduccinTERCER PARCIALEl comportamiento de las ondas electromagnticas obedece todas las leyes de la ptica: Polarizacin Reflexin Difraccin Dispersin RefraccinPOLARIZACIN DE UNA ONDA ELECTROMAGNTICAOrientacin del vector campo elctrico de una onda en un punto fijo en el espacio al transcurrir el tiempo.Figura geomtrica trazada, al transcurrir el tiempo, por el extremo del vector campo elctrico en un punto en el espacio en el plano perpendicular a la direccin de propagacin.Lineal (horizontal y vertical)Circular (derecha o izquierda)Elptica (derecha o izquierda)

E=(x; t)=yEy(X; t)+zEz(x; t)E(x; t)=yEycos (wt+Bx+Oy)+zEzCos (wt+Bx+Oz)

Para la polarizacin lineal la diferencia de fase entre las dos componentes debe ser: AO=Oz-Oy = n*piN=0, 1, 2, 3,

REFLEXIN DE UNA ONDA ELECTROMAGNTICA

Se produce cuando la onda electromagntica que se propaga incide en una superficie cuyas irregularidades son muy pequeas comparadas con la longitud de ondaLa reflexin ocurre sobre la superficie de la tierra, edificios, paredes, etc.

REFLEXIN DE UNA ONDA ELECTROMAGNTICASe produce cuando la onda electromagntica que se propaga incide en una superficie cuyas irregularidades son muy pequeas comparadas con la longitud de ondaLa reflexin ocurre sobre la superficie de la tierra, edificios, paredes, etc.REFLEXIN EN DIELCTRICOS PERFECTOS (=0)Parte de la energa se transmite (refracta) al segundo medio y parte de la energa se refleja y no hay absorcin de energa por lo tanto no hay perdidasREFLEXIN EN DIELCTRICOS CON PRDIDASEstos absorben parte de la energa y por lo tanto tienen perdidasREFLEXIN EN CONDUCTORES PERFECTOS ()Toda la energa incidente se refleja sin prdida de energaREFLEXIN DE UNA ONDA ELECTROMAGNTICAAlgunos valores de caractersticas elctricas de diferentes materiales [ITU-527.3]SUPERFICIECONDUCTIVIDAD [Sm]CONSTANTE DIELCTRICA RELATIVA

TIERRA SECA0.0014-7

TIERRA PROMEDIO0.00515

TIERRA HMEDA0.0225-30

AGUA NORMAL0.0181

AGUA SALADA581

Para conocer que tanta energa de la onda incidente es la que se refleja, se requiere el coeficiente de reflexin

El coeficiente de reflexin depende de: las propiedades elctricas del material, la polarizacin de la onda, el ngulo de incidencia y la frecuencia de la onda.Aplicando condiciones de frontera, se puede demostrar que el coeficiente de reflexin est dado por:Aplicando condiciones de frontera, se puede demostrar que el coeficiente de reflexin est dado por:

Dnde:z=Polarizacin vertical

EJEMPLO: Calcular el coeficiente de reflexin para polarizacin horizontal y vertical de acuerdo a los siguientes valores:f=800MHz, Tierra promedio (sigma=0.005 S/m, Er=15), teta(i)=5EJERCICIO EN LA LIBRETA

EJEMPLO: Calcular el coeficiente de reflexin para polarizacin horizontal y vertical de acuerdo a los siguientes valores:f=800MHz, Tierra promedio (sigma=0.005 S/m, Er=15), teta(i)=5EJERCICIO EN LA LIBRETA

DIFRACCION DE UNA ONDA ELECTROMAGNETICAOcurre cuando la trayectoria de propagacin de una onda se obstruye por una superficie que tiene irregularidades afiliadas o flancos.La difraccin se explica a partir del principio de HuygensLa aparente curvatura o doblez de las ondas alrededor del borde de un obstculo es la difraccin

DISPERSION DE UNA ONDA ELECTROMAGNETICA (Scattering)Se presenta cuando una onda incide sobre una superficie rugosa o aspera. Esto produce que la energa reflejada se difunda en todas las direccines.Los arboles, postes y superficies asperas tienden a dispersar la energa en todas las direcciones.Criterio de Rayleigh:Establece una medida de la rugosidad de la superficie de la tierra.

Por ejemplo, es un estudio realizado en las superficies de las paredes exteriores de grandes dimensiones el factor de ondulacin de la superficie es [Lan96]

Material de las paredes: Piedra (caliza)Frecuencia = 4 GHzEr = 7.51, sigma = 0.028, mu = 0.95Ejemplo: Para f=900 MHz, teta = 1(0.0175rad) y sigma = 15mCalcular C:FINALRefraccion de una onda electromagnticaEs el cambio de direccin que experimenta el rayo conforme la onda pasa de un medio con una densidad a otro con diferente densidad.

n=c/v=(3x10^8m/S)/(vel. en el medio)

La velocidad de propagacin es inversamente proporcional a la densidad del medio.La cantidad de refraccin (inclinacin) depende del ndice de refraccin.

Designacion de las bandas de frecuenciasFrecuencias de radio (RF: Radio Frequency): 30 KHz 300 GHzPor acuerdos internacionales, el espectro de las frecuencias de radio se divide en bandasBANDA DE FRECUENCIASGAMA DE FRECUENCIAS

Baja frecuencia Extrema (ELF: Extremely Low Frequency)< 3 KHz

Muy baja frecuencia (VLF: Very Low Frequency)3-30 KHz

Baja frecuencia (LF: Low Frequency)30-300 KHz

Frecuencia Media (MF: Medium Frequency)300 KHz -3 MHz

Alta Frecuencia (HF: High Frequency)3-30 MHz

Muy Alta Frecuencia (VHF: Very High Frequency)30-300 MHz

Ultra Alta Frecuencia (UHF: Ultra High Frequency)300 MHz-3GHz

Super Alta Frecuencia (SHF: Super High Frequency)3-30 GHz

MODOS DE PROPAGACION DE LAS ONDAS DE RADIO

Ondas ionosfericas: Se propagan a travs de las capas de la ionosferaOndas troposfricas: Se propagan en la atmosfera baja (troposfera)Ondas de superficie: Se propagan cerca de la superficie de la tierraOndas espaciales: (Ondas directas y ondas reflejadas de la tierra)PROPAGACION DE ONDAS ESPACIALES

Atmosfera: Troposfera (10km sobre la superficie de la tierra Ionosfera (50-400km)(Capa D (50-100km) Capa E (100-140km) Capa F (140-400km)