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1Sistemas de Transmisión I Medios de Transmisión

1. Introducción a los sistemas radioeléctricos

1.1 Introducción. Términos y definiciones

1. Radiocomunicación

• telecomunicación por medio de las ondasradioeléctricas.

• ITU define ondas radioeléctricas como:“ondas electromagnéticas que se propagan por el espacio sin guía artificial (f<3000GHz)”.

• Consiste en la superposición de la información que sedesea transmitir en una onda electromagnética denominada portadora mediante modulación, dado lugara una onda modulada.




2. Radiación

• flujo saliente de energía de una fuente cualquiera en forma deondas

3. Emisión

• radiación producida por una estación radioeléctrica

4. Radiaciones parásitas

• un sistema de radiocomunicación puede generar y enviar ondas no deseadas




5. Estación transmisora

• conjunto de equipos para el tratamiento de la información: moduladores, filtros, antena. También se denomina transmisor

6. Estación receptora

• conjunto de equipos para el tratamiento de señal recibida: antena,amplificadores, filtros, demoduladores, etc.




7. Antena

• dispositivo de acoplamiento de la onda modulada al medio depropagación

8. Equipos de Transmisión/Recepción

• los órganos o elementos de transmisión/recepción y antenas contribuyen de manera positiva en la comunicación

9. Medio de transmisión

• introduce pérdidas y diversos tipos de perturbaciones como distorsión, ruido e interferencias




10. Propagación• debido a las características de propagación de las ondas

radioeléctricas es frecuente que en el receptor existan otras señales emitidas para otros destinos -> señal interferente

11. Perturbación• puede ser de origen natural o artificial.• distorsión generada por anomalías en la propagación.• fenómeno del multitrayecto

(se compensa con ecualización y diversidad)

12. Umbral de calidad

• relación mínima entre la potencia útil de señal y la potenciaequivalente del ruido o interferencia




13. Relación de protección

• relación entre la señal deseada y la señal interferente total

14. Cobertura• la potencia de la señal extraída en el receptor debe de competir

con la potencia del ruido e interferencias. Para cada clase deemisión se establece un umbral de potencia deseado.

- cobertura limitada en ruido- cobertura limitada por interferencia


Modulación

AntenaTransmisora

(Diagrama deradiación,

polarización)

Señal

portadora(estabilidad)

Transmisor(potencia, AB,

densidadespectral)

Propagación(Atenuación, absorción espacial,desvanecimiento, efecto doppler,

despolarización)

Modulación

AntenaTransmisora


polarización)

Señal

Interferente

portadora(estabilidad)

Transmisor(potencia, AB,

densidadespectral)

Propagación(Atenuación, absorción espacial,desvanecimiento, efecto doppler,

despolarización)

Demodulación(S/N C/I)

EntradaReceptor

(Factor de ruido,C/N, C/I)

Señal

recibida

RF/FI( Estabilidad,respuestas no

deseadas)

AntenaTransmisora


polarización)

RUIDO



1.2 SERVICIOS DE RADIOCOMUNICACIÓN. CLASIFICACIÓN

Servicio de Radiocomunicación: implica la emisión y/o recepción de ondas electromagnéticas con fines de transmisión/recepción de señales de información para la cobertura de necesidades de telecomunicación de tipo científico o industrial.

Por sus aplicaciones:Servicio de radiodeterminación que incluye: radionavegación y radiolocalización.Servicio de exploración de la Tierra por satélite.Servicio de radioastronomía e investigación espacial.Servicio de frecuencias patrón y señales horarias.Servicio de aficionados.




1.3 ESTACIONES RADIOELÉCTRICAS

Estación radioeléctrica: conjunto de uno o más transmisores o receptores o una combinación de los dos más las instalaciones necesarias.

1. Estación terrenal.2. Estación espacial.3. Estación terrena.4. Estación fija.5. Estación móvil.

1.4 MODOS DE EXPLOTACIÓN

Se distinguen 3 modos de explotación:

•Explotación Simplex: permite transmitir alternativamente en uno u otro sentido. (Puede utilizarse 1 ó 2 frecuencias)•Explotación Duplex: transmisión simultánea en los dos sentidos. (Requiere de 2 frecuencias)•Explotación Semiduplex: modo de explotación símplex en un punto del enlace y duplex en otro. (Requiere de dos frecuencias)



•Necesidad de utilizar una frecuencia para cada enlace radioeléctrico.•Demanda de servicios•Problemas de interferencias.•Asignación de frecuencias es un proceso complejo

1.5 GESTIÓN DE FRECUENCIAS RADIOELÉCTRICAS

PLANIFICACIÓN

ESPECTRO radioeléctrico es: • un recurso de la naturaleza.

• es reutilizable.

• es escaso. Las ondas radioeléctricas no conocen fronteras. ITU se encarga de la gestión del espectro. (Reglamento de Radiocomunicación)



1.5.1 Atribución, adjudicación y asignación de bandas de frecuencia

• El espectro radioeléctrico se divide en Bandas de frecuencias.• Las bandas de frecuencia se atribuye a los servicios radioeléctricos.• La banda de frecuencias de una estación es la banda de frecuencias para la cual se autoriza su emisión.• La anchura de banda es igual al ancho de banda necesaria más el doble del valor absoluto de la tolerancia de frecuencia



1.5.2 Nomenglatura de las bandas de frecuencia

O.decimilimétricas300GHz a 3THz-12

O.milimétricas30GHz a 300GHzEHF11

O.centimétricas3GHz a 30GHzSHF10

O.decimétricas300MHz a 3GHzUHF9

O.Métricas30 MHz a 300MHzVHF8

O.Decamétricas3MHz a 30 MHzHF7

O.Hectométricas300 a 3MHzMF6

O.Kilométricas30 a 300 kHzLF5

O. Métricas3 a 30kHzVLF4

DesignaciónFrecuenciasSímboloNº Banda

Banda N 0.3·10N Hz a 3·10N Hz



12 GHzBanda VI

582-960MHzBanda V

470-582 MHzBanda IV

162-230 MHzBanda III

87.5-108 MHzBanda II

41-68MHzBanda I

18-27 GHzK

27-40 GHzKs

40-300 GHzmm

12-18 GHzKu

8-12 GHzX

4-8 GHzC

2-4 GHzS

1-2 GHzL



1.6.1 Parámetros de emisión

1.6 PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE UNA RADIOCOMUNICACIÓN

1. Clase de emisión2. Anchura de banda necesaria3. Ancho de banda ocupada4. Tolerancia de frecuencia de una

emisión5. Emisiones no deseadas6. Potencia7. Polarización de una onda

Conjunto de

característicasde una emisión

Ancho de bandaestrictamente

suficientepara asegurar

la transmisión de lainformación

(velocidad,calidad)

Ancho de bandatal que por debajo

y por encima de las frecuencias límitesla potencia emitida están por debajo deun % especificado

desviación máxima entre la frecuencia

asignada y la situada en el centro de la

banda de frecuencias

Emisiones que produce un equipo

debido a lasimperfecciones

del mismo

potencia de crestapotencia media

potencia portadoraPIREPRA

Orientación Ep. horizontalp. verticalp. oblicuap. circular



1.6.2 Parámetros de recepción

1.6 PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE UNA RADIOCOMUNICACIÓN

1. Intensidad de campo mínima2. Intensidad de campo utilizable3. Condiciones de recepción4. Interferencia5. Relación de protección

campo mínimo necesario para una calidad necesaria

(sensibilidad, rendimiento antena,

ruido)

F< 1GHz E(dBu)F> 1 GHz dBW o dBm

instalación,tipo de transmisiónbanda de frecuencia

y condiciones de explotación

S(dBm)-I(dBm)



1.7 FUNDAMENTOS

El objetivo de una comunicación radioeléctrica es que existauna transferencia de energía al medio de propagación desdeel transmisor y además que exista la posibilidad de extracciónde energía del medio en el receptor.

Para ello necesitamos de elementos radiantes, las antenas entransmisión y recepción que permitan transformar la energía eléctrica en radioeléctrica y viceversa.


1.7.1 Caracterización de un elemento radiante


1.7 FUNDAMENTOS

aaa jXRZ +=Za=Rp+Rr+jXa

V

i

Una antena es un dispositivo que idealmente emite una potencia igual a la que se le entrega.

pr RR +

)(2prd RRiP +⋅=

Potencia disponible

rr RiP ⋅= 2

Potencia disponible

pr

r

d

r

RRR

PP

+==η

Rendimiento

100(%) ×+

=pr

r

RRRη



1.7.2 Propiedades generales de los campos electromagnéticos

1.7 FUNDAMENTOS

4. La densidad de flujo de potencia es:

o

RRR Z

ehe

2

21

21

=⋅=φ2Re

Ree =

πφ

120ReRe e

Ze

o

==

1. El vector de campo magnético es perpendicular al campo electromagnético. eh ⊥

3. La velocidad (Vp) de la onda electromagnética depende de µo y εo .

oopV

εµ ⋅=

1

2. El cociente de los módulos de los vectores e y h es una constante característica del medio de propagación.

R

Ro h

eZ = Ω== 377120πoZ



1.7.3 Características de radiación de una antena

1.7 FUNDAMENTOS

1. Intensidad de radiación (w/estereoradian): es la cantidad de potencia radiada por unidad de ángulo sólido .

Ω=

ddpi ),(),( ϕθϕθ

2ddSd =Ω

Ángulo Sólido

α

d

hp

2. Densidad de flujo de potencia (w/m2): potencia que fluye a través de una superficie elemental dS, dispuesta ortogonalmente a la dirección de propagación.

πϕθϕθϕθϕθφ

120),(),(),(),(

2Re

2

ed

idS

didS

dp==

Ω⋅==




1.7 FUNDAMENTOS

3. Antena isótropa: antena ficticia no realizable físicamente que radia con la misma intensidad en todas las direcciones.

- No tiene polarización.- Se utiliza como referencia.

π4t

isopi = ππ

φ1204

2

2isot

isoe

dp

==

)()(

2.173)/()()(

30)/(

4120

22

kmdkwp

mmVemdwp

mVe

dpe

tt

t

isoiso

iso

==

⋅=

ππ




1.7 FUNDAMENTOS

3. Ganancia de una antena:

iso

antena

iso

antenaantena i

igφφ

==

π4t

antenaisoantenapgigi

antena⋅=⋅=

ππφφ

1204

2

2antenat

antenaisoantenae

dpgg

antena=⋅=⋅=

)()(

2.173)/()(

)(30)/(

kmdgkwp

mmVemd

gwpmVe antenatantenat

antenaantena

⋅=

⋅=



1.7.4 Antena isótropa. Concepto PIRE

1.7 FUNDAMENTOS

gppire t ⋅=

)(log20)(8.104)()(

)(2.173)/(

kmddBWPIREdBuEkmd

kwpiremmVe

antena

−+=

=



1.7.4 Dipolo en l/2. Concepto PRA

1.7 FUNDAMENTOS

2/λgppra t ⋅=

)(log20)(9.106)()(

)(222)/(

kmddBWPRAdBuEkmd

kwprammVe

antena

−+=

=

15.215.2)(

15.2)(64.1

2/

2/ 2/

+=+=

==

PRAPIREGdBG

dBGg

iso λ

λ λ



1.8.1 Superficie equivalente de una antena receptora

1.8 CARACTIRIZACIÓN DE LA ANTENA COMO RECEPTORA

-Adaptación de impedancias entre la antena y receptor.- Adaptación de polarización entre la onda incidente y la antena receptora.

2mpS req φ=

22

4mS

isoeq πλ

=

22

4mgS rantenaeq ⋅=

πλ



1.8.2 Potencia recibida

1.8 CARACTIRIZACIÓN DE LA ANTENA COMO RECEPTORA

φ⋅= eqr Sp

ππφ

120120

22 eSpeeqr ⋅==Como:

ππλ

1204

22 epr ⋅=Para una antena isotropa

Para una antena cualquierarr gep ⋅⋅=

ππλ

1204

22



1.9 FÓRMULA DE FRIIS PARA EL ENLACE RADIOELÉCTRICO

Teniendo en cuenta:

πλ

πφ

44

2

2 == eqt

iso Sd

p

tr pd

p ⋅= 2

2

)4( πλ

λπ

λπ ddBLd

ppl b

r

tb

4log20)(4 2

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛==



1.9 FÓRMULA DE FRIIS PARA EL ENLACE RADIOELÉCTRICO

rttr ggpd

p ⋅⋅⋅= 2

2

)4( πλ

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