MICROONDAS PRESENTADO POR: DAGOBERTO MORA BOLAÑOS

MICROONDAS• Se describe como microondas a aquellas

ondas electromagnéticas cuyas frecuencias van desde los 500 MHz hasta los 300 GHz o aún más. Por consiguiente, las señales de microondas, a causa de sus altas frecuencias, tienen longitudes de onda relativamente pequeñas, de ahí el nombre de “micro” ondas. Así por ejemplo la longitud de onda de una señal de microondas de 100 GHz es de 0.3 cm., mientras que la señal de 100 MHz, como las de banda comercial de FM, tiene una longitud de 3 metros. Las longitudes de las frecuencias de microondas van de 1 a 60 cm., un poco mayores a la energía infrarroja

RADIOTRANSMISOR DE MICROONDAS DE FM

MICROONDAS ANALÓGICAS Y DIGITALES

•La gran mayoría de los sistemas actuales de radio de microondas es de modulación de frecuencia, que es de naturaleza analógica. Sin embargo, en fechas recientes se han elaborado nuevos sistemas que usan modulación por conmutación de fase, o por amplitud en cuadratura, que son formas básicamente de modulación digital

La diferencia principal entre los sistemas satelitales y terrestres de radio, es que los sistemas satelitales propagan señales fuera de la atmósfera terrestre, por lo que son capaces de llevar señales mucho más lejanas, usando menos transmisores y receptores

MODULACIÓN DE FRECUENCIA Y AMPLITUD

• En los sistemas de radio de microondas se usa modulación en frecuencia (FM) más que modulación en amplitud (AM), esto se explica porque las señales de amplitud modulada son más sensibles a no linealidades de amplitud también son inherentes a los amplificadores de microondas de banda ancha. En cambio las señales emitidas en frecuencia modulada son relativamente más robustos a esta clase de distorsión no lineal, y se pueden transmitir por amplificadores que tengan no linealidad de compresión o de amplitud, con relativamente poco demérito. También, las señales emitidas en FM son menos sensibles al ruido aleatorio y se pueden propagar con menores potencias de transmisión.

• El ruido de intermodulacion es un factor imprescindible en el diseño de sistemas de radio FM. En los sistemas de AM, este ruido es provocado a la no linealidad de amplitud en la repetidora. En los sistemas de FM, el ruido de intermodulacion es provocado principalmente por la distorsión de la ganancia de transmisión y del retardo. En consecuencia, en los sistemas FM es una función de la amplitud de la señal y de la magnitud de la desviación en frecuencia. Así las características de las señales de frecuencia modulada son más adecuadas para la transmisión por microondas que las de amplitud modulada.

RADIOTRANSMISOR DE MICROONDAS DE FM

• En la transmisión de microondas de FM que se muestra un diagrama de bloques del transmisor, una red de preénfasis es el que antecede al desviador de FM. Esta red de preénfasis proporciona un impulso artificial a la amplitud de las frecuencias de la banda base superior. Permitiendo que las frecuencias de la banda base inferior modulen la frecuencia de la portadora de FI, y que la frecuencia de la banda base superior modulen la fase de esa portadora. Con este diagrama de bloques se asegura una relación de señal a ruido más uniforme en todo el espectro de banda base. La etapa del desviador de FM entrega la modulación de la portadora de FI que al finalizar se convierte en la principal portadora de microondas, normalmente las frecuencias típicas intermedias están entre 60 y 80 MHz, donde lo más adecuado es 70MHz. En el desviador FM se usa modulación en frecuencia de bajo índice. Donde los índices de modulación se mantienen entre 0.5 y 1, de esta manera se realiza una señal FM de banda angosta en la salida del desviador, en consecuencia el ancho de banda de la F1 se asemeja a la de AM común y se aproxima al doble de la frecuencia máxima de la banda base.

RADIORECEPTOR DE MICROONDAS DE FM

RADIORECEPTOR DE MICROONDAS DE FM

• Diagrama de bloques del receptor: Se muestra el radio receptor de microondas de FM, donde el bloque de la red separadora de canales proporciona el aislamiento y el filtrado necesario para separar canales de microondas individuales, y dirigidos hacia sus respectivos receptores. El filtro pasa banda, el mezclador AM y el oscilador de microondas bajan las frecuencias desde RF de microondas hasta las F1, y las pasan al demodulador FM. Donde este demodulador es un detector convencional, no coherente de FM. A la salida del detector de FM, una red de deénfasis restaura la señal de banda base a sus características originales de amplitud en función de la frecuencia.

VENTAJAS DE LAS RADIOCOMUNICACIONES POR MICROONDAS

• Los sistemas de radio no necesitan adquisiciones de derecho de vía entre estaciones.

• Cada estación requiere la compra o alquiler de solo una pequeña extensión de terreno.

• Por sus grandes frecuencias de operación, los sistemas de radio de microondas pueden llevar grandes cantidades de información.

• Las frecuencias altas equivalen longitudes cortas de onda, que requieren antenas relativamente pequeñas.

• Las señales de radio se propagan con más facilidad en torno a obstáculos físicos, como por ejemplo, a través del agua o las montañas altas.

• Para la amplificación se requieren menos repetidores.• La distancia entre los centros de conmutación son menores.• Se reducen al mínimo las innataciones subterráneas.• Se introducen tiempos mínimos de retardos.• Entre los canales de voz existe un mínimo de diafonía.

TECNOLOGÍAS USADAS EN LA TRANSMISIÓN POR MEDIO DE MICROONDAS

•Al inicio, la tecnología de microondas, fue construyendo dispositivos de guía de onda: llamados "fontaneros". Luego surgió una tecnología híbrida:

Banda Rango de frecuencia Origen del nombre,

Banda I hasta 0,2 GHzBanda G 0,2 a 0,25 GHz

Banda P 0,25 a 0,5 GHz

Previous, dado que los primeros rádares del Reino Unido utilizaron esta banda, pero luego pasaron a frecuencias más altas

Banda L / LW 0,5 a 1,5 GHz Long wave (Onda larga)

Banda S / SW 2 a 4 GHz Short wave (Onda corta)

Microondas EE.UU.

Banda S / SW 2 a 4 GHz Short wave (Onda corta)

Banda C 4 a 8 GHz Compromiso entre S y X

Banda X 8 a 12 GHz

Usada en la II Guerra Mundial por los sistemas de control de fuego, X de cruz (como la cruz de la retícula de puntería)

Banda Ku 12 a 18 GHz Kurz-unten (bajo la corta)

Banda K 18 a 26 GHz Alemán Kurz (corta)Banda Ka 26 a 40 GHz Kurz-above (sobre la corta)

Banda V 40 a 75 GHzVery high frequency (Muy alta frecuencia)

Banda W 75 a 111 GHz W sigue a V en el alfabeto

Microondas EE.UU.

Banda Rango de frecuenciaBanda A hasta 0,25 GHzBanda B 0,25 a 0,5 GHzBanda C 0,5 a 1 GHzBanda D 1 a 2 GHzBanda E 2 a 3 GHzBanda F 3 a 4 GHzBanda G 4 a 6 GHzBanda H 6 a 8 GHzBanda I 8 a 10 GHzBanda J 10 a 20 GHzBanda K 20 a 40 GHzBanda L 40 a 60 GHzBanda M 60 a 100 GHz

Microondas UE, OTAN

RADIO ENLACE MICROONDAS

•Son sistemas de transmisión de información que utilizan las ondas electromagnéticas, a través, de un medio no guiado como es el espacio, para efectuar enlaces punto a punto. Un radioenlace terrestre o microondas terrestre provee conectividad entre dos sitios (estaciones terrenas) en línea de vista (Line-of-Sight, LOS) usando equipo de radio con frecuencias de portadora por encima de 1 GHz.

Ventajas de las radiocomunicaciones por microondas

• Los radios de microondas emiten señales usando como medio la atmósfera terrestre, entre transmisores y receptores, para una mejor emisión y recepción, estos se encuentran en la cima de torres a distancias de 15 a 30 millas. Así los sistemas de radio de microondas tienen la ventaja obvia de contar con capacidad de llevar miles de canales ede información entre dos puntos, dejando a un lado la necesidad de instalaciones físicas, tales como los cables coaxiales o fibras ópticas

• . Así claro esta, se evita la necesidad de adquirir derechos de vías a través de propiedades privadas, además las ondas de radio se adaptan mejor para salvar grandes extensiones de agua, montañas altas o terrenos muy boscosos que constituyes formidables obstáculos para los sistemas de cable.

• Entre las ventajas de radio de microondas están las siguientes.

• Los sistemas de radio no necesitan adquisiciones de derecho de vía entre estaciones.

• Cada estación requiere la compra o alquiler de solo una pequeña extensión de terreno.

• Por sus grandes frecuencias de operación, los sistemas de radio de microondas pueden llevar grandes cantidades de información.

• Las frecuencias altas equivalen longitudes cortas de onda, que requieren antenas relativamente pequeñas.

• Las señales de radio se propagan con más facilidad en torno a obstáculos físicos, como por ejemplo, a través del agua o las montañas altas.

• Para la amplificación se requieren menos repetidores.• La distancia entre los centros de conmutación son menores.• Se reducen al mínimo las innataciones subterráneas.• Se introducen tiempos mínimos de retardos.• Entre los canales de voz existe un mínimo de diafonía.• Son factores importantes la mayor confiabilidad y menores tiempos de

mantenimiento

Ventajas de las radiocomunicaciones por microondas

• Existen enlaces punto a multipunto y multipunto a punto.

[pic]

La forma de onda emitida puede ser analógica (convencionalmente en FM) o digital. Las microondas son ondas electromagnéticas cuyas frecuencias se encuentran dentro del espectro de las súper altas frecuencias, SHF.

ONDA ELECTROMAGNETICA

[pic]

ENLACES SATELITALES: Es un sistema de comunicaciones constituido por un satélite, que es un repetidor radioeléctrico que se encuentra en el espacio. Estos pueden ser:

SATELITALES ORBITALES: Son los que giran alrededor de la tierra, en un patrón elíptico.

SATELITALES GEOESTACIONARIOS: Son satélites que giran en un patrón circular con una velocidad angular similar a la tierra.

• [pic]

ENLACES TERRESTRES: Es el sistema de comunicaciones entre puntos fijos situados sobre una superficie terrestre.

[pic]

ESTRUCTURA GENERAL DE UN RADIOENLACE POR MICROONDAS• Un radioenlace está constituido por equipos terminales y repetidores intermedios.• La función de los repetidores es salvar la falta de visibilidad impuesta por la curvatura terrestre y conseguir así enlaces superiores al horizonte óptico.• La distancia entre repetidores se llama Vano, esta depende directamente de la frecuencia.[pic]Los repetidores son un tipo especial de estación base localizada a cierta distancia de la base de operaciones del sistema, pueden ser: Activos y Pasivos, en los repetidores pasivos o reflectores No hay ganancia y se limitan a cambiar la dirección del haz radioelectrónico.

RADIOCOMUNICACIÓN• La radiocomunicación es una forma de telecomunicación que se realiza a

través de ondas de radio u ondas hertzianas, la que a su vez está caracterizada por el movimiento de los campos eléctricos y campos magnéticos. La comunicación vía radio se realiza a través del espectro radioeléctrico cuyas propiedades son diversas dependiendo de su bandas de frecuencia. Así tenemos bandas conocidas como baja frecuencia, media frecuencia, alta frecuencia, muy alta frecuencia, ultra alta frecuencia, etc. En cada una de ellas, el comportamiento de las ondas es diferente.

• Aunque se emplea la palabra radio, las transmisiones de televisión, radio, radar y telefonía móvil están incluidos en esta clase de emisiones de radiofrecuencia.

• Las bases teóricas de la propagación de ondas electromagnéticas fueron descritas por primera vez por James Clerk Maxwell. Heinrich Rudolf Hertz, entre 1886 y 1888, quien fue el primero en validar experimentalmente la teoría de Maxwell.

• Es difícil atribuir la invención de la radio a una única persona. En diferentes países se reconoce la paternidad en clave local: Aleksandr Stepánovich Popov hizo sus primeras demostraciones en San Petersburgo, Rusia; Nikola Tesla en San Luis (Misuri) y Guillermo Marconi en el Reino Unido.

• El primer sistema práctico de comunicación mediante ondas de radio fue el diseñado por el ingeniero Guillermo Marconi, quien en el año 1901 realizó la primera emisión trasatlántica radioeléctrica.

• Aún así, la primera patente de la radio fue hecha por Nikola Tesla, probablemente primer inventor del sistema de comunicación por radio, y así lo reconoció la oficina de patentes

• Sistemas AM y FM• Sistemas de transmisión AM y FM.• [editar] Amplitud modulada• Artículo principal: Amplitud modulada.• En el sistema de modulación de amplitud (AM), la señal

(de baja frecuencia) se superpone a la amplitud de ondas hertzianas portadora (de alta frecuencia), esto se logra multiplicando las señales.

• [editar] Frecuencia modulada• Artículo principal: Frecuencia modulada.• En el sistema de modulación de frecuencia (FM), la

amplitud de la onda portadora se mantiene constante, pero la frecuencia varía según la cadencia de las señales moduladoras. Este sistema permite eliminar parásitos e interferencias, y reproduce el sonido con mayor fidelidad

• Radiodifusión AM y FM• Artículo principal: Radio (medio de comunicación).• Las primeras transmisiones regulares, comenzaron en 1920. Antes de la llegada de la televisión, la radiodifusión

comercial incluía no solo noticias y música, sino dramas, comedias, shows de variedades, concursos y muchas otras formas de entretenimiento, siendo la radio el único medio de representación dramática que solamente utilizaba el sonido. Actualmente la radio es el medio en el que algunos géneros del periodismo clásico alcanzan su máxima expresión.

• [editar] Radios comunitarias• Artículo principal: Radio comunitaria.• En la historia reciente de la radio, han aparecido las radios de baja potencia, constituidas bajo la idea de radio

libre o radio comunitaria, con la idea de oponerse a la imposición de un monólogo comercial de mensajes y que permitan una mayor cercanía de la radio con la comunidad.

• [editar] Televisión• Artículo principal: Televisión.• La televisión hasta tiempos recientes, principios del siglo XXI, fue analógica totalmente y su modo de llegar a los

televidentes era mediante el aire con ondas de radio en las bandas de VHF y UHF. Pronto salieron las redes de cable que distribuían canales por las ciudades. Esta distribución también se realizaba con señal analógica; las redes de cable debían tener una banda asignada, más que nada para poder realizar la sintonía de los canales que llegan por el aire junto con los que llegan por cable. En los años 1990 aparecen los sistemas de alta definición, primero en forma analógica y luego, en forma digital.

• [editar] Radioaficionados• Artículo principal: Radioaficionados.• La radioafición es tanto una afición como un servicio en el que los participantes utilizan varios tipos de equipos

de radiocomunicaciones para comunicarse con otros radioaficionados para el servicio público, la recreación y la autoformación. Los operadoradores de radioafición gozan (y, a menudo en todo el mundo) de comunicaciones inalámbricas personales entre sí y son capaces de apoyar a sus comunidades con comunicaciones de emergencia y de desastres si es necesario.

Simbología• Podemos encontrar una simbología estándar para identificar los circuitos en RF y microondas.• Amplificador. Sirve para amplificar las señales que se aplican a la entrada. El símbolo de un amplificador es el siguiente.• Amplificador variable• Antena. Dispositivo cuya función es emitir o recibir ondas electromagnéticas del o hacia el espacio. Su símbolo es el siguiente:• Antena• Filtro pasabandas. Un filtro pasabanda ideal presenta una banda de paso entre dos frecuencias de corte, de forma que en este rango

de frecuencias la señal no se ve atenuada. En cambio si el valor de frecuencia se encuentra por debajo del límite inferior fl de dicha banda o por encima del límite superior fh la señal se atenúa.

• Filtro pasa-altos. Los filtros pasa-altas son circuitos que atenúan todas las señales cuya frecuencia está por debajo de una frecuencia de corte específica ωc y pasa todas aquellas señales cuya frecuencia es superior a la frecuencia de corte. Es decir, el filtro pasa altos funciona en la forma contraria al filtro pasa bajos.

• Filtro pasa altos• Filtro pasa-bajos. Es el filtro cuyo funcionamiento es el siguiente; permite el paso de señales de frecuencias desde 0 hercios hasta

una frecuencia f1 y de esa frecuencia en adelante no permite paso de señal.• Filtro pasa bajos• Generador de señal . Circuito que tiene la función de generar las señales necesarias para la operación de los sistemas de

microondas. Generalmente la fuente de la señal es un oscilador. La figura muestra un esquemático típico de un oscilador.• Generador de señal• Atenuadores. Circuitos cuya función es reducir el nivel de potencia de la señal en un valor determinado. Típicamente se forman de

resistencias en formación π o delta (Δ). Como se muestra en la siguiente figura.• Atenuador fijo• Atenuador variable• Divisor de potencia (splitter). Circuito que tiene la función de recibir una señal y dividir su potencia en dos o más salidas.

Normalmente se forma de transformadores balanceados.• Divisor o splitter• Conmutador (switch). Circuito cuya función consiste en seleccionar y conectar, de dos o más entradas una salida.• Conmutador• Circulador. Es un conmutador rotativo que conecta una o varias entradas a una o varias salidas. Se usa típicamente en radares.• Circulador• Duplexer. Filtro de dos bandas en un mismo circuito, para seleccionar dos bandas de frecuencias a la vez. Por ejemplo, las

frecuencias “fordward” y las frecuencias de reversa en los sistemas de cable.• Duplexer