INGENIERÍA DE RADIO

Ing. Ruddy Valdivia

INGENIERÍA DE RADIO:COMUNICACIONES RURALES

LA NATURALEZA Y LA RADIOTECNIA:-Servicios Finales: Redes de Última Milla-Servicios Portadores: Redes de Transporte

ALGUNOS APUNTES SOBRE SISTEMAS IRRADIANTES

Pt

FUENTE ISOTRÓPICA

Irradia uniformemente en cualquier dirección. Es la fuente de referencia

NOTA: Fuente Omnidireccional

RcV

Rf

THEVENIN : Si Rf = Rc hay máxima transferencia de energía

Tx

Dipolo de media onda

Za = 120 ln(2D/d)

d

D

Línea balanceadaZc

Si Za = ZcMáxima transferencia

FORMACIÓN DEL CAMPO RADIANTE

Si en la fórmula Za = 120 ln(2D/d) se varían D y d en forma proporcional, se mantendrá la impedancia característica de la línea.Recordar que D es la separación entre conductores y d es el díametro delconductor

SIMPLIFICANDO EL DIPOLO

ONDAS ESTACIONARIAS

DIPOLO DELGADO (MÍNIMOANCHO DE BANDA)

FORMACIÓN DEL CAMPO RADIANTEConformación de los elementos radiantes, a partir de la línea infinita

Recordar que existen dos tipos de líneas de transmisión, la balanceada y la desbalanceada, cuyas impedancias características son :

Za = 120 ln(2D/d) para la línea balanceada

y Za = 60ln(2D/d) para la línea desbalanceada (en este casoD es el diámetro del conductor externo y d es el diámetro

del conductor interno

APLICACIONES DEL CAMPO CERCANO

Doble Reflector

Periscopio

APLICACIONES DEL CAMPO CERCANO

PARÁMETROS IMPORTANTES DE LOS SISTEMAS IRRADIANTES:

DIAGRAMA DE RADIACIÓN: - NO DIRECCIONAL caso de la isotrópica (antena de referencia) NOTA: La Antena Omnidireccional - DIRECCIONAL

Los diagramas de radiaciónPueden ser:-Diagramas de potencia-Diagramas de Intensidad de Campo

PARTES DEL DIAGRAMA DE RADIACIÓN

-LÓBULO PRINCIPAL: Máxima radiación-LÓBULOS SECUNDARIOS: *Lóbulos Laterales *Lóbulo posterior

-Ancho de Haz a -3dB:ángulo entre los puntos de media potencia del lóbulo principal BW-3dB

-Ancho de Haz entre nulos:ángulo del haz principal entre sus nulos BWnulos

-Nivel de Lóbulos Laterales: Hay casos en que se tienen que controlar los lóbulos laterales para evitar interferencias y hay casos en que se requieren contar con niveles de lóbulos secundarios para resolver coberturas

-Relación Frente / Atrás: controla nivel de interferencias

PARÁMETROS IMPORTANTES DE LOS SISTEMAS IRRADIANTES:

-DIRECTIVIDAD

-GANANCIA

-DIRECTIVIDAD: .Si tanto la fuente no direccional como la fuente direccional se alimentan con la misma fuente, la Directividad D dela antena directiva, se define como la relación de las máximas Intensidadesde Radiación: D=Um/UoDonde Uo es la Intensidad de Radiación de la antena de referencia y Um es la Intensidad de Radiación de la antena directiva en la dirección de máxima radiación.

-GANANCIA:Se define como G=kDDonde k es la eficiencia de la antena y se expresa normalmente referida en dB referidas a la isotrópica, (dBi).Si es referida a potencias GdBi = 10 log GEn la mayor parte de los casos las antenas son de alta eficiencia con k muy cercanas a 1.

Um

Uo

PARÁMETROS IMPORTANTES DE LOS SISTEMAS IRRADIANTES:

-DIRECTIVIDAD

-GANANCIA

Um

Uo

DIRECTIVIDAD DEL DIPOLO DE /2 SOBRE LA ISOTRÓPICA = 0.13/0.079 =1.64 ó 2.15 dB

GANANCIA DEL DIPOLO DE /2 DADA LA ALTA EFICIENCIA DEL DIPOLO, LA GANANCIA SOBRE LA ISOTRÓPICA ES TAMBIÉN 2.15 dB Y QUE SE ESTILA REPRESENTAR COMO

G /2 = 2.15 dBi

Esto es, 2.15 dB referidos a la isotrópicaNOTA: Cuando se define ganancia referida a potencia

Recordar que se estila tener como referencias, tanto a la isotrópica como al dipolo de media onda, entonces la ganancia en dB, podrá expresarse en dBi o en dBd

PARÁMETROS IMPORTANTES DE LOS SISTEMAS IRRADIANTES:

-POLARIZACIÓN LINEAL Vertical Horizontal NOTAS: Lineal Copolar, donde Tx y RX utilizan la misma polarización Lineal Ortogonal, donde TX y RX utilizan polarizaciones V y H CIRCULAR LHC RHC

PARÁMETROS IMPORTANTES DE LOS SISTEMAS IRRADIANTES:

-ANCHO DE BANDA: es la respuesta en frecuencia para un determinado nivel de ROE o VSWR y cuyo valor depende de cada tipo de transmisión

IMPEDANCIA DE UN DIPOLO PARA DIFERENTES DIÁMETROS DE DIPOLO

PARÁMETROS IMPORTANTES DE LOS SISTEMAS IRRADIANTES:

-ROE o VSWR: Relación de Ondas EstacionariasVSWR no es más que el resultado de la desadaptación de impedancias y por tanto ese desacople produce una reflexión de la onda incidente hacia el punto de origen.

PARÁMETROS IMPORTANTES DE LOS SISTEMAS IRRADIANTES:

NOTAS ADICIONALES: Como quiera que los elementos de TX y RX son elementos desbalanceados, por lo cual utilizan líneas de transmisión desbalancedas, frente a la mayor parte de antenas que son elementos desbalanceados, es importante mencionar como NOTA, la presencia de dispositivos de conversión como es el BALUN

Ptr

Aef

APERTURAS:

APERTURA EFECTIVA: relacionada con la potencia que se transfiere a la carga ANTENA ISOTRÓPICA :

ANTENA DIPOLO /2 :

APERTURA DE DISPERSIÓN: relacionada con la potencia que se reirradia

APERTURA DE PÈRDIDAS: relacionada con la potencia que se consume en calor

PARÁMETROS IMPORTANTES DE LOS SISTEMAS IRRADIANTES:

Zt ZtV

Za = Zr + Zp

AntenaDipolo

OndaIncidente

NOTA ESPECIAL SOBRE APERTURA DE DISPERSIÓN: relacionada con la potencia quese reirradia

Efectos de cuando Zt = 0 vale decir, corto circuito

PARÁMETROS IMPORTANTES DE LOS SISTEMAS IRRADIANTES:

Zt ZtV

Za = Zr + Zp

AntenaDipolo

OndaIncidente

ARREGLO DE ANTENAS: CASO DE DOS ANTENAS ISOTRÓPICAS UOMNIDIRECCIONALES EN UN PLANO

E=cos(/2)

=drcos+

dr=2d/

d

d=/2=0

d=/2=

ARREGLO DE ANTENAS: CASO DE DOS ANTENAS DIRECTIVAS IGUALES:Principio de la multiplicación de Patrones de Radiación

E=f()cos(/2)

=drcos+

dr=2d/

fdiagrama de radiación fuente directiva

d

X ===

Arreglo de dos Diagrama de Resultado de laFuentes isotró- Radiación de multiplicaciónpicas iguales la fuente direc- de diagramas. cional(dipolo)

Ejemplo:Arreglo de dos dipolos:

ARREGLO DE ANTENAS: CASO DE “n”ANTENAS DIRECTIVAS IGUALES:Patrón de Radiación Universal para n fuentes isotrópicas de igual amplitud y

espaciamiento

DIAGRAMAS HORIZONTALES

DIAGRAMAS

VERTICALES

ALGUNOS APUNTES SOBRE RADIOPROPAGACIÓN

Pt

rAer

Si referimos todo a milivatios, esto es 1 mW = 0 dBm y se expresa la fórmula en dB:

Pr(dBm)=Pt(dBm)-Ao(dB)

Ao=32.43+20log(dKm)+20log(fMHz)

Donde Ao es la pérdida en el espacio libre.

Si las antenas son directivas con ganancia Gt y Gr, entonces:

Pr(dBm) = Pt(dBm) – Ao(dB) +Gt(dBi) +Gr(dBi)

FÓRMULA DE FRIIS EN EL ESPACIO LIBRE

Pr = (Pt/4r2)Aer , donde Aer : área efectiva de la antena de recepción

Pero Pt= Ptx x Gtx Entonces si ambas antenas son isotrópicas:

Pr = Ptx x (1/r22)

Pt

rAef

Pr(dBm)=Pt(dBm)-Ao(dB)

Ao=32.43+20log(dKm)+20log(fMHz)

Ao=92.43+20log(dkm)+20log(fGHz)

F1

d1 d2

F1 = 548 (d1 x d2)/(f x d)

Donde:F1:radio de la primera zona de Fresnel en metrosd: distancia total del trayecto en Kmd1 y d2: distancias de cada extremo al punto de cálculo en metrosf: Frecuencia en MHz

h = 0.0785d1d2/k

Donde:h es la altura de la curvatura (en metros)d1 y d2 son las distancias al punto de medición (en Km)K factor de corrección del radio de la tierra

h = (d1d2)/17 para k=4/3

450 MHz

Pt

rAef

Pr(dBm)=Pt(dBm)-Ao(dB)-Ad(dB)

Ao=32.43+20log(dKm)+20log(fMHz)

EFECTOS DE LA TROPÓSFERA EN LOS CÁLCULOS DE ENLACE

Pt

rAef

Pr(dBm)=Pt(dBm)-Ao(dB)-Ad(dB)-Aad(dB)

Ao=32.43+20log(dKm)+20log(fMHz)

Pt

rAef

-Antena Isotrópica

-Antena Directiva

-Directividad

-Ganancia

Pr(dBm)=Pt(dBm)-Ao(dB)-Ad(dB)-Aad(dB)+Gt+Gr

Pt

rAef

Pr(dBm)=Pt(dBm)-Ao-Ad-Aad+Gt+Gr

ANTENAS MUY DIRECTIVAS

ANTENAS POCO DIRECTIVAS

0 dB 1

0 dB 1

G(dB) = 10 log(G)

9 dB 8

6 dB 4

3 dB 2

0 dB 1

0 dB 1

-3 dB 0.5

-6 dB 0.25

-9 dB 0.125

G(dB) = 10 log(G)

10 dB 10

9 dB 8

7 dB 5

6 dB 4

4 dB 2.5

3 dB 2

1 dB 1.25

0 dB 1

0 dB 1

-2 dB 0.625

-3 dB 0.5

-5 dB 0.3125

-6 dB 0.25

-8 dB 0.15625

-9 dB 0.125

G(dB) = 10 log(G)

10 dB 10

9 dB 8

8 dB 6.4

7 dB 5

6 dB 4

5 dB 3.2

4 dB 2.5

3 dB 2

2 dB 1.6

1 dB 1.25

0 dB 1

0 dB 1

-1 dB 0.8

-2 dB 0.625

-3 dB 0.5

-4 dB 0.4

-5 dB 0.3125

-6 dB 0.25

-7 dB 0.2

-8 dB 0.15625

-9 dB 0.125

-10 dB 0.1

G(dB) = 10 log(G)

PROPAGACIÓN POR ONDA DE ESPACIO

PROPAGACIÓN POR ONDADE SUPERFICIE O DE TIERRA

PROPAGACIÓN POR ONDAIONOSFÉRICA

PROPAGACIÓN POR ONDADE SUPERFICIE

MONOPOLO DE CUARTO DE ONDA

TXAM

Distribución deCorriente

PROPAGACIÓN POR ONDAS IONOSFÉRICAS

ENLACES TERRESTRES

Tupicocha

Incli: -15.05°

Azith:153.5°

San Cosme

Incli: -3.725°

Azith:135.9°

Cullpe

Incli: -4.764°

Azith:132.9°

Samaltambo

Incli: -2.326°

Azith:137.6°

Lahuaytambo

Incli: -2.583°

Azith:141.3°

Canlle

Incli: -3.839°

Azith:146°

Escomarca

Incli: -1°

Azith:148°

QUEÑIHUA

LEYENDA

Repetidora

Localidad con

Línea de Vista

Localidad sin

Línea de Vista

Queñihua

Y CON LA ESPERANZA DE QUE ANOCHE, DESPUES DEL CURSO DE DANZA SIN HABERSE CALENTADO MUCHO, HAYAN MEDITADO…