TARJETA REPETIDORA UHF

Wilian Andrés Salcedo Sandovalwasalcedos@libertadores.edu.co

TABLA DE CONTENIDO

1. PREGUNTA DE INVESTIGACION.....................................................................................................2

2. TEMA GENERAL..................................................................................................................................2

3. TEMA PARTICULAR............................................................................................................................2

4. TEMA ESPECÍFICO..............................................................................................................................2

5. OBJETIVO GENERAL.........................................................................................................................2

6. OBJETIVOS ESPECIFICOS................................................................................................................2

7. ANTECEDENTES..................................................................................................................................2

8. INTRODUCCION...................................................................................................................................3

9. JUSTIFICACION...................................................................................................................................3

10. MARCO TEORICO............................................................................................................................3

10.1. ESPECTRO....................................................................................................................................3

10.1.1. ONDAS RADIOLECTRICAS...................................................................................................4

10.1.2. ANCHO DE BANDA Y CAPACIDAD DE INFORMACION.................................................4

10.2. REPETIDOR...................................................................................................................................5

10.2.1. TRANSMISION Y RECEPCION..............................................................................................6

10.2.2. SENSITIVIDAD..........................................................................................................................6

10.2.3. MEZCLADOR/CONVERTIDOR...............................................................................................6

10.2.4. SECCION DE IF.........................................................................................................................7

10.2.5. AMPLIFICADOR DE RF...........................................................................................................7

10.2.5.1. AMPLIFICADORES CLASE A................................................................................................7

10.2.5.2. AMPLIFICADORES CLASE B................................................................................................7

10.3. SEÑALES.......................................................................................................................................8

10.3.1. POTENCIA..................................................................................................................................8

10.3.1.1. DECIBEL.....................................................................................................................................8

10.3.2. MEZCLADO................................................................................................................................8

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10.3.2.1. MEZCLADO LINEAL................................................................................................................9

10.3.2.2. MEZCLADO NO LINEAL.........................................................................................................9

10.3.2.3. RUIDO ELECTRICO.................................................................................................................9

10.4. MODULACION...............................................................................................................................9

10.4.1. MODULACION DE AMPLITUD...............................................................................................9

10.4.2. MODULACION PARA FACILIDAD DE RADIACION........................................................10

11. DESARROLLO DEL PROYECTO................................................................................................10

11.1 TEORIA DE OPERACIÓN.............................................................................................................10

11.2 RECOMENDACIONES...................................................................................................................12

11.3 MANTENIMIENTO DEL MODULO REPETIDOR.......................................................................12

11.4 MANUAL DE OPERACIÓN...........................................................................................................13

11.5 ESQUEMA ELECTRONICO..........................................................................................................13

12 REFERENCIAS................................................................................................................................14

1. PREGUNTA DE INVESTIGACION

¿Cómo ampliar la comunicación de radioteléfonos UHF en espacios cerrados por medio de una tarjeta repetidora?

2. TEMA GENERAL

Comunicaciones

3. TEMA PARTICULAR

Señales, RF

4. TEMA ESPECÍFICO

Recepción y transmisión de señales, desensibilizacion de señales, atenuación, potencia.

5. OBJETIVO GENERAL

Diseñar una tarjeta repetidora UHF para mejorar la comunicación de radioteléfonos.

6. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Realizar circuito electrónico de la tarjeta repetidora

Usar manuales de radioteléfonos Realizar enlace del radio transmisor y

radio receptor Programación de radioteléfonos Comprobar la recepción de la tarjeta

repetidora Comprobar la transmisión de la tarjeta

repetidora

7. ANTECEDENTES

La cadena de descubrimientos que hicieron posible la aparición de la radio como la conocemos hoy en día comienza, desde luego con el descubrimiento de la electricidad. Así, uno de los célebres investigadores del siglo pasado, fue Samuel F.B. Morse con su telégrafo (en 1931 Faraday descubrió que a través de] fenómeno fisico de la inducción era posible transmitir señales). El científico escocés J.C. Maxwell, en 1865 formuló matemáticamente, la teoría de las ondas electromagnéticas. En 1876, Alexandre Graham Bell y Thomas Watson darían al mundo el invento de mayor

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relevancia en esa época: el teléfono, capaz de transmitir la voz humana. El teléfono se dio a conocer en una exposición que conmemoraba el centenario del nacimiento de Estados Unidos.En 1887, el físico alemán Henrich Hertz pudo comprobar experimentalmente los resultados teóricos de Maxwell. Además, demostró la existencia de las ondas electromagnéticas, lo cual le permitió crear un equipo con el que logró transmitirlas y recibirlas; de ahí que éstas se conozcan como ondas hertzianas.Marconi es considerado como el inventor de la radio, pues fue él quien perfeccionó los instrumentos que otros habían desarrollado, sólo que agregó a su aparato una antena y una conexión en tierra con lo que logró transmitir y recibir señales por vez primera.Entre las décadas de los años 1960 y 1980 la radio entra en una época de declive debido a la competencia de la televisión y el hecho que las emisoras dejaron de emitir en onda corta (de alcance global) por VHF (el cual solo tiene un alcance de cientos de kilómetros)En los años 1990 las nuevas tecnologías digitales comienzan a aplicarse al mundo de la radio. Aumenta la calidad del sonido y se hacen pruebas con la radio satelital (también llamada radio HD), esta tecnología permite el resurgimiento en el interés por la radio.A finales del siglo XX, experimentadores radioaficionados comienzan a utilizar ordenadores personales para procesar señales de radio mediante distintas interfaces (Radio Packet)

8. INTRODUCCION

La comunicación es la transmisión de información de un lugar a otro. En términos tecnológicos, para establecer una comunicación necesitamos un sistema emisor, un canal de comunicación para transmitir el mensaje y un sistema receptor. Entonces cuando logramos transferir información a una gran cantidad de personas situadas lejos de nosotros, decimos que hemos creado una red de comunicaciones. Este proyecto se llevara a cabo por medio de radioteléfonos, el cual es un tipo de comunicación que no dispone de un soporte material como el cable para poder transmitir la información, sino que esta se emite mediante ondas que se propagan atraves de un medio (la atmosfera). El problema de este tipo de comunicación es que cuando queramos transferir información de un lugar a otro a distancias cada vez más lejanas la información o el mensaje se perderán o se escucharan solo pocas partes de la información transmitida, entonces para

solucionar este problema y como tema principal de este proyecto se diseño una tarjeta repetidora analógica, el cual cumplirá la función de aumentar nuestra distancia de cobertura para transferir información de un sitio a otro.

9. JUSTIFICACION

Las radiocomunicaciones es una forma de telecomunicación que se realiza a través de onda de radio, la que a su vez está caracterizada por un movimiento de los campos eléctricos y campos magnéticos. La comunicación vía radioteléfono se realiza atraves del espectro radioeléctrico cuyas propiedades son diversas dependiendo de su banda de frecuencia; es un tecnología que posibilita la transmisión de señales a través de la modulación de ondas electromagnéticas, las cuales no requieren de un medio fisico de transporte por lo que puede propagarse a través del aire como del espacio.Al realizar una comunicación por medio de radioteléfonos en distancias a un rango de cobertura más lejano se presenta el problema que la información o el mensaje no llega a su destino, por lo tanto se tiene la necesidad de implementar y realizar una tarjeta repetidora que aumente la distancia de cobertura y mejorar la comunicación en el sitio de operación.Se realiza una tarjeta repetidora porque por medio de ella la comunicación entre de radioteléfonos será más segura, los comunicados se podrán escuchar mejor, mejorar la transferencia de información a distancias más lejanas, por lo tanto nuestra red de comunicación tendrá mejor eficiencia y mejor rendimiento.

10. MARCO TEORICO

10.1. ESPECTRO

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La finalidad de un sistema de comunicaciones electrónica es comunicar información entre dos o más ubicaciones, esto se logra convirtiendo la información de la fuente original a energía electromagnética y después transmitiendo la energía a uno a más destinos, en donde se convierte de nuevo a su forma original.La energía electromagnética puede propagarse como un voltaje o una corriente a través de un cable metálico, como ondas de radio emitidas por el espacio libre o como ondas de luz por una fibra óptica.La energía electromagnética está distribuida a través de un rango de frecuencias casi infinito. Cuando se trata de ondas de radio, es común usar las unidades de longitud de onda en vez de la frecuencia. La longitud de onda es la longitud que un ciclo de una onda electromagnética ocupa en el espacio, es decir, la distancia entre los puntos semejantes en una onda repetitiva. La longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia de la onda y directamente proporcional a la velocidad de propagación (la velocidad de propagación de la energía electromagnética en el espacio libre se asume que sea la velocidad de la luz.

10.1.1. ONDAS RADIOLECTRICAS

Las ondas radioeléctricas presentan algunas características similares que las ondas luminosas y caloríficas, aunque su rango de frecuencia es más reducido. Se propagan en el espacio a la misma velocidad que la luz, reflejándose o refractándose de la misma manera. Las ondas radioeléctricas se pueden propagar de las siguientes maneras.

Propagación de onda terrestre. Propagación de onda de superficie. Propagación de onda directa. Propagación de onda de espacio.

SIGLA DESCRIPCION ANCHO DE BANDA

VLH Muy bajas frecuencias 3 a 30 KHZLF Bajas frecuencias 30 a 300 KHZ

MF Medias frecuencias 300KHZ a 3 MHZ

HF Altas frecuencias 3 a 30 MHZVHF Muy altas frecuencias 30 a 300 MHZUHF Ultra altas frecuencia 300 MHZ a

3 GHZSHF Súper elevadas

frecuencias3 a 30 GHZ

EHF Extremadamente elevadas frecuencias

30 a 300 GHZ

Cuando se manejan ondas de radio se acostumbra usar unidades de onda y no de frecuencia. La longitud de onda es la distancia que ocupa en el espacio un ciclo de una onda electromagnética, es decir, la distancia entre los puntos correspondientes en una onda repetitiva. La longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia de la onda, y directamente proporcional a su velocidad de propagación. Se supone que la velocidad de propagación de la energía electromagnética en el espacio libre es 3x108 m/s. La relación entre frecuencia, velocidad y longitud de onda se expresa en forma matemática.

longitud= velocidadfrecuecia

λ= cf

Dónde.

λ = longitud de onda (metros por ciclo)c = velocidad de la luz (3×108m /s)f = frecuencia (Hertz)

10.1.2. ANCHO DE BANDA Y CAPACIDAD DE INFORMACION

El ancho de banda de una señal de información no es más que la diferencia entre las frecuencias máxima y mínima que pueden pasar por el canal (es decir, son su banda de paso).El ancho de banda de un canal de comunicaciones debe ser suficientemente grande (ancho) para pasar todas las frecuencias importantes de la frecuencia. En otras palabras, el ancho de banda del canal de comunicaciones debe ser igual o mayor que el ancho de banda de

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la información. Como regla general, un canal de comunicaciones no puede propagar una señal que contenga una frecuencia que cambie con mayor rapidez que la amplitud de banda del canal.La teoría de la información es el estudio a mayor profundidad del uso eficiente del ancho de banda para propagar información a través de sistemas electrónicos de comunicaciones.La ley de Hartley sólo establece que mientras más amplio sea el ancho de banda y mayor sea el tiempo de transmisión, se podrá enviar más información a través del sistema. La ley de Hartley es:

I∝B× t

Siendo.

I = capacidad de informaciónB= ancho de banda (Hertz) t = tiempo de transmisión (segundos)

C. E. Shannon publicó un trabajo donde relacionó la capacidad de información de un canal de comunicaciones en bits por segundo (bps), con el ancho de banda y la relación de señal a ruido. La expresión matemática del límite de Shannon de capacidad de información es:

I=B log2(1+SN

)

Es decir.

I=3,32B log10(1+SN

)

Dónde.

I = capacidad de información (bits por segundo)B= ancho de banda (Hertz)SN

= relación de potencia de señal a ruido (sin

unidades

10.2. REPETIDOR

El repetidor es un conjunto transmisor-receptor capaz de recibir y transmitir simultáneamente una

señal de radio. Un repetidor consiste de un receptor con su salida de audio acoplada a la entrada de micro de un transmisor. Naturalmente, se requiere de un circuito adicional para activar automáticamente el transmisor cuando en la entrada del receptor aparece una señal a repetir; de esta manera, por débil que sea la señal inicia su función el dispositivo.

Los repetidores se encuentran comúnmente en lo alto de una colina o en la cima de una montaña, como se muestra en la Figura 1, y pueden incrementar de forma significativa el rango entre las estaciones de VHF/UHF. Un operador de radio en la ciudad A, por ejemplo, puede hablar con un operador móvil o una estación base en la ciudad B. Los repetidores son muy usados por radioaficionados, pero también son utilizados, todos los días en muchas comunidades, por los departamentos de servicios públicos como la policía o el departamento de bomberos. Los repetidores se colocan en lugares altos para que trabajen en un área o rango amplio. Los repetidores consisten en un transmisor sintonizado a una frecuencia específica, un receptor separado funcionando en otra frecuencia, el controlador del repetidor, una fuente de alimentación y una antena, como se muestra en la Figura 2.

Figura 1. Cobertura de un repetidor.

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Figura 2. Diagrama a bloques de un repetidor.

Una característica que define al radio repetidor, es que transmite y recibe al mismo tiempo. Un repetidor usa dos radiofrecuencias; una frecuencia de entrada que monitorea a las señales, y una frecuencia de salida, con la cual retransmite las señales recibidas a una potencia mayor. El hecho de que el transmisor y el receptor trabajen al mismo tiempo, supone la existencia de aislamiento, para evitar que el propio transmisor del radio repetidor interfiera con el receptor. Para mantener al transmisor y al receptor aislado, las frecuencias de entrada y salida son distantes entre sí.

10.2.1. TRANSMISION Y RECEPCION

Cuando la onda de radio actúa sobre un conductor eléctrico como lo es una antena, impulsa en él un movimiento de la carga eléctrica llamada corriente eléctrica que puede ser transformada en señales de audio u otro tipo de señales portadoras de información mediante diferentes circuitos eléctricos.El emisor o transmisor tiene como función principal producir una onda portadora, cuya particularidad es modificada en un proceso conocido como modulación, en función de señales a transmitir la propagación de la onda portadora así modulada se realiza atraves del aire o el vacio, sin necesidad de ningún medio fisico, y el receptor percibe la onda y la demodula para hacer llegar al usuario la señal transmitida.El fundamento de recepción de ondas de radiofrecuencia es semejante al de su transmisión, por tanto, como la corriente que se induce en las antenas receptoras de ondas de radio es una señal de alta frecuencia procedente de la antena transmisora.

La forma más simple de transmisor es el oscilador que muestra la figura 3. El oscilador genera una señal portadora con la frecuencia deseada. La frecuencia aquí está determinada por un cristal. La información que se transmite se expresa en una forma especial de código que utiliza puntos y rayas para representar las letras del alfabeto y los números. La información transmitida de esta manera se conoce como transmisión de onda continua (CW, continuous wave). En el emisor se utiliza una llave conveniente, que es un interruptor operado en forma manual para encender y apagar el oscilador a fin de producir los puntos y

rayas. El oscilador produce un breve pulso de energía de RF para un punto y un pulso de RF más prolongado para una raya. Aun cuando un transmisor tan simple como éste puede tener una potencia de 1 W o menos, a la frecuencia correcta y con una buena antena es capaz de enviar señales a la mitad del alance mundial (en HF).El transmisor de CW básico ya descrito puede mejorar en forma considerable agregando un amplificador de potencia. El oscilador se controla con la llave para producir puntos y rayas, pero el amplificador incrementa el nivel de potencia de la señal. El resultado es una señal más intensa que tendrá un alcance mayor y producirá comunicaciones más confiables.

Figura 3. El transmisor más simple, un oscilador de SW

10.2.2. SENSITIVIDAD

Es la habilidad del receptor al recibir señales débiles para amplificarse. Sensitividad es la señal mínima de entrada en la antena que resulta de obtener una señal de 20dB mayor que el ruido en el detector de las terminales de salida. La sensitividad se define usualmente en microvolts y se relaciona con los sistemas señal a ruido.Por ejemplo.

sensitividad=3 μV porSN

=20dB

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10.2.3. MEZCLADOR/CONVERTIDOR

Incluye una etapa de oscilador de RF, conocida como L.O. oscilador Local y una etapa de mezclador / convertidor, llamada primer detector. El objetivo del mezclador es convertir las frecuencias de R F a I F.

10.2.4. SECCION DE IF

Consiste en una serie de amplificadores y uno o varios filtros pasa-banda. En esta etapa se logra la mayor parte de la selectividad y la ganancia del receptor.

10.2.5. AMPLIFICADOR DE RF

La señal de la antena la recibe un amplificador de RF. La señal de la antena debe tener un bajo nivel de ruido para que el receptor la pueda percibir. Aun así todos los amplificadores agregan un nivel de ruido a la señal.

10.2.5.1. AMPLIFICADORES CLASE A

La figura 4 ilustra un amplificador de aislamiento (buffer) clase A simple. La señal del oscilador de la portadora se acopla capacitivamente a la entrada. La polarización se deriva de R1, R2 y R3. El colector está sintonizado con un circuito resonante LC a la frecuencia de operación, y un lazo secundario acoplado inductivamente transfiere potencia a la etapa siguiente. Estos separadores o aisladores operan, por lo general, a un nivel de potencia mucho menor que 1 W.

Figura 4. Amplificador aislador de RF clase

10.2.5.2. AMPLIFICADORES CLASE B

La mayoría de los transistores de potencia de RF tienen un límite de potencia alto, de varios cientos de vatios. Para producir más potencia pueden conectarse dos o más dispositivos en paralelo. La figura 5 muestra un amplificador de potencia lineal clase B en configuración push-pull. La señal de excitación de RF se aplica a Q1 y Q2 a través del transformador de entrada, T1 y proporciona a Q1 y Q2 señales de acoplamiento de impedancias y de excitación, desfasadas 180°. Un transformador de salida, T2, acopla la potencia a la antena o carga. La polarización la proporcionan R1 y D1.

Figura 5. Amplificador de potencia de RF lineal clase B.

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10.3. SEÑALES

En los circuitos para comunicaciones electrónicas es necesario estudiar el funcionamiento del circuito basándose en la asignación de la potencia y la composición de la frecuencia de la señal de información. Aunque todas las señales en las comunicaciones electrónicas no son ondas senoidales con una frecuencia cosenoidal, muchas si lo son, y las señales que no lo son se pueden representar por una serie de funciones seno o coseno.EL análisis de señales es el estudio matemático de la frecuencia, el ancho de banda y el nivel de voltaje de una señal. Las señales eléctricas son alteraciones de voltaje y corriente con respecto al tiempo que pueden representarse por una serie de ondas seno o coseno.

10.3.1. POTENCIA

En las redes de comunicación, si la potencia de seña recibida es suficientemente grande en comparación a la del ruido, entonces la información podrá recuperarse, por consecuente la potencia promedio es un concepto importante que requiere entenderse. Se conoce que la potencia está determinada como trabajo por unidad de tiempo, el voltaje es trabajo por unidad de carga y la corriente es carga por unidad de tiempo.

10.3.1.1. DECIBEL

El decibel es una medida logarítmica de base 10 para relaciones o razones de potencia. La razón de nivel de potencia a la salida de un circuito en comparación con aquel a la entrada del mismo, se especifica por medio de una ganancia en decibeles en lugar de una razón real.Este concepto de decibel resulta en un número que indica el valor relativo de la potencia de salida con respecto a la potencia de entrada, pero no indica la magnitud real de los niveles de potencia involucrados.La medida de decibeles puede también usarse para señalar niveles absolutos de potencia con respecto a algún nivel de referencia.

Ndb=10 logPoPi

Dónde.

N = numero de decibelesPo= potencia de salidaPi= potencia de entrada

Cuando N es positivo hay ganancia, si N es negativo hay perdida.

10.3.2. MEZCLADO

Es el proceso de combinar dos o más señales y es un proceso esencial en las comunicaciones electrónicas.Un mezclador es un circuito lineal variante con el tiempo o un dispositivo capaz de mezclar dos señales de entrada, V s ( t ) y V o ( t ) a frecuencias diferentes, produciendo a su salida una mezcla de señales V i(t) de diferentes frecuencias igual a una combinación lineal de las dos frecuencias de entrada.

La suma de las frecuencias de las señales de entrada.

La diferencia entre las frecuencias de las señales de entrada.

Las dos señales originales, habitualmente consideradas como parasitas que se eliminan mediante filtros de frecuencia.

Se utiliza habitualmente para hacer una conversión de frecuencias de transmisión o recepción de señal, en todas las bandas de frecuencia.

Las señales de entrada en el caso más simple son, ondas de tensión senoidales, que podemos representar como.

V s ( t )=A s x (t ) cos (W s t+φ ( t ) )V o (t )=Ao cos (W o (t ))

Donde Ai y W i son la amplitud y frecuencia angular de cada señal de entrada respectivamente, t el tiempo y ∅ (t) la fase.

10.3.2.1. MEZCLADO LINEAL

Sucede cuando dos o más señales se combinan en un dispositivo lineal, tal como una red pasiva o un amplificador de señal pequeña. Las señales se

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fusionan de tal manera que no producen nuevas frecuencias y la forma de onda combinada es simplemente la suma lineal de las señales individuales. En las comunicaciones vía radio el mezclado casi siempre implica un proceso no lineal.

10.3.2.2. MEZCLADO NO LINEAL

Ocurre cuando dos o más señales se combinan en un dispositivo no lineal tal como un diodo o amplificador de señal grande. Con el mezclado no lineal, las señales de entrada se combinan de una manera no lineal y producen componentes de frecuencia adicionales.La distorsión de intermodulación es la generación de cualquier frecuencia de producto cruzado no deseada cuando dos o más frecuencias están mezcladas en un dispositivo no lineal. Consecuentemente siempre que dos o más frecuencias son amplificadas en un dispositivo no lineal, las distorsiones armónicas y de intermodulación están presentes en la salida.

10.3.2.3. RUIDO ELECTRICO

Se define como cualquier energía eléctrica no deseada presente en la pasabanda útil de un circuito de comunicaciones. El ruido puede dividirse en dos categorías generales, correlacionado y no correlacionado. Correlacionado implica una relación entre la señal y el ruido. El ruido no correlacionado está presente en la ausencia de cualquier señal, esto quiere decir, que cuando está presente, la señal no tiene efecto sobre la magnitud del ruido.

10.4. MODULACION

La modulación se define como el proceso de transformar información de su forma original a una forma más adecuada para la transmisión. Demodulación es proceso inverso, es decir la onda modulada se convierte nuevamente a su forma original. La modulación se realiza en el transmisor en un circuito llamado modulador, y la demodulación se realiza en el receptor en un circuito llamado demodulador.Frecuentemente se utilizan dispositivos electrónicos semiconductores con características no lineales (diodos, transistores, bulbos), resistencias, inductancias, capacitores y combinaciones entre ellos. Estos realizan procesos eléctricos cuyo funcionamiento es descrito de su representación matemática.

s ( t )=Asen (wt+@ )

Dónde.

A = amplitud de la portadora (volts)W = frecuencia angular de la portadora (rad/seg)@ = ángulo de fase de la portadora (rad)

10.4.1. MODULACION DE AMPLITUD

La modulación de amplitud es el proceso de cambiar la amplitud de una portadora de frecuencia relativamente alta de acuerdo con la amplitud de la señal modulante “la información”.Un modulador AM es un aparato no lineal con dos señales de entrada de información, una señal portadora de amplitud constante y de frecuencia sencilla, y la señal de información. La información actúa sobre o modula la portadora y puede ser una forma de onda de frecuencia simple o compleja compuesta de muchas frecuencias que fueron originadas de una o más fuentes. Debido a que la información actúa sobre la portadora se le llama señal modulante, la resultante se llama onda modulada o señal modulada.

La portadora se puede representar mediante funciones trigonométricas.

v p=V p sen2 π× f p

v p=¿ Valor instantáneo.

V p=¿Valor pico.

t=¿Un tiempo en un punto particular.f p=¿ Frecuencia de la onda senoidal portadora.

Se puede utilizar valores de la señal portadora y de la señal moduladora para expresar la onda modulada completa.El valor instantáneo, ya sea del máximo o del mínimo de la envolvente de voltaje vl., Puede calcularse mediante la expresión.

vl=V p+vm=V p+Vmsen2 π f m t

La señal modulada se puede representar.

vm=Vmsen2 π f m t

10.4.2. MODULACION PARA FACILIDAD DE RADIACION.

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Una radiación eficiente de energía electromagnética requiere de elementos radiadores (antenas) cuyas dimensiones físicas serán por lo menos de 1/10 de su longitud de onda. Pero muchas señales, especialmente de audio, tienen componentes de frecuencia del orden de los 100 Hz. o menores, para lo cual necesitarían antenas de unos 300 Km. de longitud si se radiaran directamente. Utilizando la propiedad de traslación de frecuencias de la modulación, estas señales se pueden sobreponer sobre una portadora de alta frecuencia, con lo que se logra una reducción sustancial del tamaño de la antena.

λ= cf

Dónde.

λ = longitud de onda (metros por ciclo)c = velocidad de la luz (3×108m /s)f = frecuencia (Hertz)

11. DESARROLLO DEL PROYECTO

11.1 TEORIA DE OPERACIÓN.

El repetidor es un conjunto transmisor-receptor capaz de recibir y transmitir simultáneamente una señal de radio. Un repetidor simple consistiría, pues en un receptor con su salida de audio acoplada a la entrada de micro de un transmisor. Naturalmente, se requiere de un circuito adicional para activar automáticamente el transmisor cuando en la entrada del receptor aparece una señal a repetir; de esta manera, por débil que sea la señal inicia su función el dispositivo.Hay que notar que la transmisión y recepción simultáneas se realizan con frecuencias diferentes.Los transmisores que normalmente integran el repetidor son de frecuencia modulada.

Uno de los principales problemas es el de desensibilizacion del receptor, conocida en la práctica por interacción, y debida a la reducción de sensibilidad en el receptor a causa de la proximidad del campo RF generado por el transmisor. Este inconveniente es menos acusado cuando la separación de frecuencias es mayor.

El repetidor va a necesitar elementos adicionales para subsanar este fenómeno y, van a jugar un papel muy importante los filtros de cavidades resonantes, los diplexores, etc. El conocimiento modular del repetidor es del todo imprescindible, la figura 6. Muestra el diagrama completo del repetidor, faltando únicamente el sistema de alimentación.

Figura 6. Diagrama de bloques del repetidor.

La parte superior es la sección receptora, y la inferior es la sección transmisora. En el conjunto de los bloques que constituyen el receptor observamos que la señal recibida por la antena pasa al primer paso amplificador de RF, éste la amplifica convenientemente y la entrega al mezclador; el oscilador local genera la frecuencia para la mezcla y el resultado será una nueva frecuencia que se constituye la frecuencia intermedia FI. La señal FI pasa por un filtro a cristal donde sufre una atenuación y, por consiguiente, volveremos a aumentar su nivel con el módulo amplificador de FI, después pasa al discriminador, el cual tiene una doble función: primera, convierte la mayor parte de la señal en una de baja frecuencia audible en el altavoz del receptor y segunda, como se ve en el diagrama modular, utiliza el nivel de ruido generado por el circuito en ausencia de señal, para activar el módulo silenciador, el cual, a su vez, controla al conmutador automático del transmisor TAP (transmisor activado por portadora).El conjunto del transmisor lo constituye básicamente un oscilador controlado a cristal y un modulador en fase. La señal generada por el oscilador es amplificada por un paso sintonizado. Este circuito está diseñado convenientemente para la separación entre pasos, por lo que se le denomina separador; a él le sigue la cadena de multiplicación de frecuencia para aumentar la frecuencia hasta el límite deseado. Un transmisor tiene tantos pasos separadores como cambios de frecuencia sean necesarios para alcanzar la frecuencia final de transmisión, y un paso final de potencia, seguido de una red de filtro paso bajo para la reducción de armónicas y señales no

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deseadas, en la práctica también esta red sirve para el acoplamiento de impedancias con la antena.

Figura 7. Diagrama de bloques del receptor del repetidor.

La primera etapa es el amplificador de RF y constituye la primera etapa que recibe las señales de radio captadas por la antena, en los repetidores esta sección es de primordial importancia. En lo que a la elección de circuitos se refiere deben tenerse en cuenta dos de las características principales: sensibilidad y selectividad. La sensibilidad viene expresada por la relación señal - ruido, el ruido puede ser externo o interno.El ruido externo en zonas superiores a los 100 MHz es bajo, porque cuando aumenta la frecuencia disminuye el ruido que generan los parásitos atmosféricos, industriales o de otra índole, el ruido interno lo genera el mismo paso amplificador. Normalmente el repetidor se instala en zonas tranquilas, alejadas de ruidos externos, por lo que estos raramente perturban la recepción de señales débiles, por consiguiente, es imprescindible reducir el ruido interno a niveles lo más bajos posible. La recepción será tanto mejor cuando menor sea el ruido generado por el propio amplificador.En cuanto a la selectividad, los pasos sintonizados hacen que disminuya la sensibilidad y para reducir al mínimo la pérdida de ésta, en los amplificadores de RF de VHF - UHF se emplean filtros helicoidales que proporcionan un alto grado de selectividad sin pérdidas elevadas. Cuanto más estrecha sea la banda de paso en RF conseguida, mejor se evitan las modulaciones cruzadas, interferencias de toda índole, desensibilidad por señales fuertes próximas a la frecuencia de sintonía, etc. Usando un buen paso amplificador de RF muy sensible y selectivo se consigue que el repetidor funcione satisfactoriamente.A la salida de este paso amplificador de RF, la señal entra en el circuito conversor donde se mezcla con la señal del oscilador local. Ambas frecuencias se combinan y la diferencia entre ellas tiene un valor constante; este proceso es lo

que se llama heterodinaje y el circuito puede proyectarse para una determinada frecuencia que constituirá la FI. Todo mezclador introduce una pérdida en la conversión que, con el ruido del amplificador de FI siguiente, determina el ruido total del receptor.Las etapas osciladora y multiplicadora que suministran la señal para la mezcla, deberán estar lo más exentas posible de frecuencias espurias que pueden provocar batidos y nuevas señales compuestas, las cuales pueden entrar otra vez en el paso de entrada sintonizado o interferir la propia sintonía del receptor, además de aumentar el nivel de salida de ruido del mezclador. Varios problemas de este tipo se solventan con circuitos trampa para armónicos no deseados; varios casos de señales compuestas se han eliminado con un circuito trampa en serie a la salida del multiplicador.Es importante lograr una amplificación de FI exenta de ruido propio. Cualquiera que sea el circuito utilizado conviene emplear filtros de cristal para conseguir una buena selectividad. Cada marca de filtro tiene su propia impedancia característica de manera que, si se hacen substituciones, se tendrá en cuenta el cambio de los valores de adaptación.

Figura N.8 diagrama de transmisión básico.

El primer circuito que genera la señal es el oscilador a cristal, y es necesario tenerlo muy en cuenta, ya que cualquier inestabilidad en él resulta multiplicada con la frecuencia. Tiene importancia su constitución mecánica y su disposición eléctrica, y conviene que esté alejado de partes que generan calor para evitar cualquier desplazamiento de frecuencia por efecto térmico; especialmente los componentes que lo polarizan deben ser de absoluta fiabilidad.Algunos circuitos modulan la frecuencia en este paso a base de aplicar tensión a un diodo varicap, cuando varía la amplitud de la frecuencia audio cambia la capacidad y éste hace que la frecuencia varíe por encima o por debajo de la frecuencia del cristal, produciendo de este modo la modulación de frecuencia; no obstante, es preferible que el oscilador cumpla solamente su función y que la modulación se efectúe en el

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siguiente paso tal como se describe en la figura anterior.La modulación de fase genera un cambio de la frecuencia instantánea durante el tiempo en que se desplaza la fase y el valor de la desviación es directamente proporcional a la frecuencia de la señal moduladora. El amplificador separador sirve para la adaptación de impedancias entre pasos y recorte de las frecuencias armónicas no deseables, se trata, pues, de un acoplador de pasos y filtro a la vez, y suministra el paso multiplicador de frecuencia una señal exenta de frecuencias espurias.El paso amplificador de potencia debe estar previsto de un filtro de paso bajo para mantener los niveles de armónicos y de señales espurias dentro de los límites establecidos; además debe estar provisto de un dispositivo protector para evitar que una posible subida de energía reflejada originada por una eventual avería física en cables, filtros o antena, destruya el transistor final de potencia.

Una estación repetidora opera en lo que se denomina "operación dúplex", es decir recibe en una frecuencia y transmite en otra; generalmente dentro de la misma banda.La separación entre las frecuencias de recepción y transmisión de la estación repetidora se denomina "offset"; pudiendo ser negativo o positivo, ya sea que la frecuencia de recepción sea menor o mayor que la frecuencia de transmisión de la repetidora.

11.2 RECOMENDACIONES.

Una vez que dispongamos del equipo de radio, la antena y la fuente de alimentación debidamente instalada, se recomienda seguir los siguientes procedimientos:

Antes de encender el equipo de radio haga una revisión del sistema de energía, fuente de alimentación y cables observando que los contactos se encuentren firmes, aplicados en el lugar correspondiente y en buen estado.

Antes de comenzar una actividad, verificaremos que nuestro equipo este configurado correctamente conforme a lo establecido para la operación.

Comprobar que el repetidor este encendido.

Comprobar que el canal o frecuencia seleccionada sea el acordado por el grupo.

Bloquear teclado y funciones para evitar el accionamiento involuntario de teclas o botones.

Colocar el selector de canal en el número de la frecuencia que va a operar.

Antes de operar el radio y salir al aire, se debe escuchar lo que ocurre en la frecuencia.

Escuche, y si la frecuencia se encuentra libre, proceda a reportarse con la central.

11.3 MANTENIMIENTO DEL MODULO REPETIDOR

Los sistemas de radio requieren mantenimiento preventivo para sus equipos, accesorios y diferentes componentes.El mantenimiento preventivo nos permite disminuir altos costos ocasionados por fallas, que muchas veces son sencillas de corregir. El mantenimiento preventivo no es un gasto, es una inversión.No se debe mantener en la oficina de la repetidora materiales inflamables, con la radiofrecuencia y a través de las descargas eléctricas, pueden ocasionar una desgracia. El operador de radio debe estar capacitado para mantener en buen estado su estación de radio. Por lo que debe revisar periódicamente todos los componentes de la estación donde habitualmente opera.Cuando el equipo presente fallas permanentes o usted note reiteradamente que no le copian o que las demás estaciones le dicen que su señal produce ruido de fondo, o su señal es muy débil, su radio probablemente requiere mantenimiento correctivo, lo que se debe comunicarse a la Central dónde se darán las instrucciones del caso.El mantenimiento correctivo deberá ser realizado por una persona o entidad calificada para el efecto. No se debe permitir a personas no calificadas que traten de corregir los daños ya que pueden agravarlos.

11.4 MANUAL DE OPERACIÓN.

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1. Conectar el radio transmisor y radio receptor al modulo repetidor.

2. Encender el modulo repetidor accionando el interruptor correspondiente.

3. encender los radioteléfonos que trabajaran en las frecuencias asignadas al repetidor accionando el interruptor correspondiente.

4. ajustar el nivel de volumen accionando el mando de volumen a la posición adecuada (generalmente intermedia). Se puede comprobar el nivel de volumen accionando el mando de silenciador (SIL) que nos permitirá oír el nivel de ruido.

5. seleccionar el canal de trabajo por medio del direccionado o mando selector de canales, Se deberá seleccionar el canal de repetidor de la zona de trabajo

6. escuchar durante unos cinco segundos para comprobar que el canal no está ocupado y evitar interferir otras comunicaciones en curso

7. llamar a la central o Centro de Coordinación correspondiente para iniciar la conversación pulsando el botón PTT y hablando de forma lenta y clara a aproximadamente 1 cm del micrófono. Para ello se seguirá lo estipulado en el Manual de Procedimientos Radiotelefónicos, empleando el siguiente protocolo:

INDICATIVO a quien se llama DE INDICATIVO del que llama Ejemplo: "Bravo 95, de CPC"

8. El que es llamado, contestará pronunciando:

ADELANTE INDICATIVO del que llama PARA INDICATIVO del que ha sido

llamado Ejemplo: "Adelante CPC para

Bravo 95"9. A partir de este momento, se mantendrá

la conversación, que será lo más breve posible, consiguiendo mensajes claros y completos. La conversación se realiza en tercera persona ("de usted")

10. Finalizada la conversación, el llamado pronunciará

RECIBIDO INDICATIVO del que llama

11.5 ESQUEMA ELECTRONICO.

Figura N.9 plano electrónico de tarjeta repetidora

Figura N.10 integrado LM358

Figura N.11 esquema de tarjeta repetidora

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Figura N.12 esquema modulo repetidor.

12 REFERENCIAS

[1] Ramos Pascual F. (2007) Radiocomunicaciones, Marcombo, S.A.

[2] Roig Vázquez P.E. (2008) señales y sistemas, Naucalpal de Juares, Phillis Morgan.

[3] Francois de Dieuleveult. (2003) Electrónica aplicada a las altas frecuencias, Madrid España Paraninfo Thomson Learning.

[4] A Multiple-Input Digitally Controlled Buck Converter for Envelope Tracking Applications in Radiofrequency Power Amplifiers. Power Electronics, IEEE Transactions on (Volume: 25, Issue: 2)

[5] León W. Couch, ll Sistemas de comunicación digitales y análogos Séptima Edición. México 2008

[6] Tomasi, Wayne. Sistemas de Comunicaciones Electronicas. Cuarta Edición. Mexico 2003.

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