Transmision Señales

I.E.S. VALLECAS I Ciclos Formativos

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TRANSMISION SEÑALES

INTRODUCCIÓN

La comunicación es percepción, crea expectativas y plantea exigencias. (Conjunto de técnicas que permiten la difusión de mensajes escritos o audiovisuales a una audiencia vasta y heterogénea). La información aumenta el conocimiento, comunica novedades. (Conjunto de noticias o informes

Para poder realizar comunicaciones eficaces es necesario recurrir a estándares que se pueden conceptuar como la definición clara de un modelo, criterio, regla de medida o de los requisitos mínimos aceptables para la operación de procesos específicos, con el fin asegurar la calidad en la prestación de un determinado servicio.

En nuestra vida diaria estamos rodeados de estándares, incluso para las cosas más triviales como los pasos de rosca o el tamaño de las hojas de papel.

En algunos casos el estándar hace la vida más cómoda (por ejemplo el formato A4 permite una manipulación cómoda de documentos). Los estándares pueden ser de ámbito:

regional, nacional internacional;

Las telecomunicaciones son probablemente la primera actividad humana en la que se

reconoció la necesidad de definir estándares internacionales.

Ejemplo: En Estados Unidos el formato habitual de papel no es el A4 sino el tamaño carta o letter, que es un poco mas pequeño y constituye un estándar nacional

En 1865 representantes de muchos países europeos se reunieron para crear una

organización que se ocupara de estandarizar las comunicaciones por telégrafo, acordando cosas tales como el código a utilizar.

Dicha organización fue la predecesora de la actual ITU (International Telecommunication Union).Conviene destacar que la pertenencia de un país a una determinada organización no asegura su adhesión a los estándares emanados de la misma.

NORMALIZACIÓN ESPAÑA – UE.


•PRIMERAS COMUNICACIONES: Señales de humo, luminosas. •MEDIOS ELÉCTRICOS (comunicaciones): 1ª mitad del siglo XIX, Telégrafo, cobertura nacional. RESEÑA CRONOLÓGICA: • 1855 → Telégrafo, cobertura Internacional. • 1865 → Nace en París la Unión Telegráfica Internacional. • 1876 → Teléfono, Graham Bell • 1906 → 1ª Conferencia internacional de radio. • 1924 → Nace comité Consultivo Intern. de Teléfonía (CCIF) y de Telégrafos (CCIT). • 1927 → Nace el Comité Consultivo Internacional de Radio (CCIR). • 1932 → En Madrid, se funden CCIT y CCIR en Unión Intern. de Telecomun. (UIT). • 1956 → CCIT + CCIF = Comité Consultivo Intern. de Teléf. y Telégrafos (CCITT).

Años 60 ⇒ Normalización de los sistemas de Televisión.

Un sistema de comunicaciones se caracteriza por la necesidad de un sujeto emisor de mandar información a un sujeto receptor. Cuando el emisor y el receptor se encuentran alejados, podemos hablar de sistemas de telecomunicación, que permiten la transmisión de información en la lejanía.

CCuuaannddoo llaa ddiissttaanncciiaa eennttrree eemmiissoorr yy rreecceeppttoorr aauummeennttaa,, ddeebbeemmooss uuttiilliizzaarr ssiisstteemmaass ddee mmoodduullaacciióónn eelleeccttrróónniiccaa

MODULACION

Son aquellas técnicas que se aplican en el transporte de datos sobre señales eléctricas, algunas características de una onda senoidal de alta frecuencia se varían de acuerdo con la información o señal modulada. Esta señal puede ser una forma de onda de audio, un tren de impulsos digitales, una imagen de televisión o cualquier otra forma de información. La consideración importante es que ella está desplazada a una frecuencia más alta para su eficaz transmisión.

La onda senoidal de alta frecuencia se llama “portadora”. La expresión matemática para una forma de onda no modulada o portadora es:

e == A sen (ωt + ϕ) donde:

e = valor instantáneo de la onda (voltaje o corriente) A = amplitud máxima Omega (ω) == velocidad angular (2 π f). t == tiempo fi (ϕ) == ángulo de fase

Esta ecuación muestra que hay tres características de la onda que pueden ser variadas o moduladas. Estas son: (A) la amplitud, (omega) o velocidad angular o frecuencia, y (fi) ángulo de fase.

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Con la modulación nos aparece otro concepto, “Radiofrecuencia” que posibilita la

transmisión de señales mediante la modulación de ondas electromagnéticas. Estas ondas no requieren un medio físico de transporte (conductores eléctricos), por lo que pueden propagarse tanto a través del aire como del espacio vacío.

Portadora: Su frecuencia atraviesa mejor el medio de propagación.

Moduladora: Señal eléctrica correspondiente al mensaje a transmitir. Modulada: Es la señal que se enviará por el medio de propagación.

TIPOS DE MODULACION

Puesto que pueden variarse tres características de la portadora senoidal, de aquí se deduce que hay tres tipos de modulación. Estas son:

Modulación de amplitud (MA), Modulación de frecuencia (FM), Modulación de fase (PM).

Sin embargo en la práctica es muy difícil distinguir entre modulación de fase y de frecuencia. Por lo tanto, estos dos tipos de modulación se agrupan juntos bajo el título de modulación Angular.

La tensión de la portadora varía con los cambios de la amplitud de la moduladora.

Modulación de amplitud

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Señal portadora

Frecuencias laterales Superior Inferior

Bandas laterales Anchura de canal

Espectro de una señal AM

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Características de una señal AM

Fácil demodulación. Sensibilidad ante ruidos. Bajo rendimiento en transmisión.

Ancho de banda elevado.

Asignación de frecuencias a cada información durante la modulación.

Doble banda lateral (DBL) Banda lateral única (BLU)

EElliimmiinnaa llaa ppoorrttaaddoorraa yy uunnaa bbaannddaa llaatteerraall.. Mejor rendimiento de transmisión (100%). Demodulación mucho más difícil. Receptores aún más caros.

Portadora eliminada. Mejor rendimiento de transmisión (50%). Demodulación más difícil. Receptores más caros.


Banda lateral vestigial (BLV)

Elimina parcialmente una banda lateral. Solución de compromiso entre facilidad de

demodulación, ahorro de potencia y anchura de canal.

LLaa ffrreeccuueenncciiaa ddee llaa sseeññaall ppoorrttaaddoorraa ssee mmooddiiffiiccaa ppoorr llooss ccaammbbiiooss ddee aammpplliittuudd ddee llaa sseeññaall mmoodduullaaddoorraa.. Modulación en frecuencia

Visualización de una señal FM

Osciloscopio Analizador de espectros

Las variaciones de amplitud de la moduladora provocan desplazamientos de fase en la portadora.

Modulación de fase

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Bit 1 Bit 0 Fase0 0 0º 0 1 90º 1 0 - 90º1 1 180º


Modulaciones digitales básicas Modulación de amplitud (ASK)

Las modulaciones digitales básicas siguen el mismo principio de funcionamiento que las modulaciones analógicas donde la señal moduladora modifica uno de los parámetros de la señal portadora

Modulación de frecuencia (FSK) Modulación de fase (PSK)

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((CCooddeedd OOrrtthhooggoonnaall FFrreeccuueennccyy DDiivviissiioonn MMuullttiipplleexx;; --CCOOFFDDMM--))

Transmisión con portadora múltiple

• COFDM: La moduladora digital se divide en pequeños grupos, modulándose cada uno por separado

con portadoras de frecuencia diferente, muy próximas entre sí. • Los armónicos de las portadoras no se interfieren entre sí. • Para cada portadora, la velocidad de transmisión es muy baja. • El conjunto de portadoras forma un único canal, que consigue una transmisión digital de alta

velocidad Ondas Electromagnéticas

Un conductor por el cual circula una corriente produce un campo magnético; la diferencia de potencial en el conductor produce un campo eléctrico. Si el voltaje y la corriente varían en el tiempo, de igual manera varían los campos producidos.

El campo magnético variable producido genera a su vez un campo eléctrico variable, el cual genera a su vez un campo magnético variable...se obtiene entonces un campo eléctrico y un campo magnético que se van generando mutuamente en el espacio, de manera que se alejan del punto original de generación, produciendo la onda electromagnética.

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Las radiaciones electromagnéticas son las generadas

por partículas eléctricas y magnéticas moviéndose a la vez (oscilando). Cada partícula genera lo que se llama un campo, por eso también se dice que es una mezcla de un campo eléctrico con un campo magnético. Estas radiaciones generan unas ondas que se pueden propagar (viajar) por el aire e incluso por el vacío. Imaginemos que movemos de forma oscilatoria (de arriba a bajo) una partícula cargada

eléctricamente (o magnéticamente) como la de la figura:

Como vemos se crea una perturbación a su alrededor, que es lo que llamamos una onda. Esta onda depende de la velocidad con la que movamos la partícula (y fuerza), y de la amplitud o distancia entre el inicio y el final del recorrido. Cambiando estos valores podemos cambiar el tamaño de la onda. La onda generada

tendrá la misma forma pero más grande y/o con mas ondulaciones por segundo.

Las señales de radiofrecuencia se propagan por el aire en forma de ondas electromagnéticas. Estas están compuestas por campos eléctricos y magnéticos provocados por la entena. Los dos campos se producen en planos perpendiculares, en tanto que la perpendicular común a ambos planos define la dirección en que se propagará la onda radiada

Las ondas electromagnéticas presentan los siguientes parámetros, que marcan diferencias

importantes a la hora de propagarse por el medio:

• Periodo (T). Las señales de radiofrecuencia son de tipo alterno, es decir, que sus campos eléctrico y magnético no son constantes, sino que cambian de valor y de sentido periódicamente según un patrón cíclico. El tiempo que emplea una señal en realizar un ciclo completo recibe el nombre de periodo. Este parámetro se mide en segundos.

• Velocidad de propagación (c). Las ondas electromagnéticas se propagan a la velocidad de la luz, es decir, a 300 000 km/s.

• Longitud de onda (λ). La señal emitida se propaga por el medio a medida que va desarrollando ciclos o periodos. El espacio que recorre la onda en cada ciclo recibe el nombre de longitud de onda. Al ser una medida de longitud, se mide en metros. Este parámetro resulta fundamental para dimensionar la antena, puesto que su tamaño depende directamente de la longitud de la onda que tenga que emitir o recibir.

• Frecuencia (F). El número de ciclos que se completan en un segundo constituye la frecuencia de la onda. Para medir este parámetro se utiliza el hercio (Hz» que equivale a un

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ciclo por segundo. Este concepto está relacionado con los dos anteriores, según la siguiente expresión:

Observamos que los conceptos de frecuencia y longitud de onda son inversamente proporcionales. Existe también una relación inversa entre frecuencia y periodo, ya que a mayor número de ciclos por segundo (frecuencia), menos tiempo tardará la onda en completar cada ciclo. La siguiente expresión recoge este principio:

• Potencia (P). Cuanto mayores sean los campos en un punto del medio de propagación,

mayor será lo potencia de la onda en ese punto. Este parámetro establece la cantidad de energía que transporta la señal.

Al alejarse de la fuente que generé la señal,

la potencia disminuye de forma proporcional al cuadrado de la distancia. Además, esta pérdida de potencia (llamada atenuación) es mayor cuanta más alta es la frecuencia de la señal. La potencia se puede medir en vatios (W) o, lo que es más frecuente, en unidades relativos como el decibelio mili-vatio (dBm) o el decibelio micro-voltio (dBµV). • Relación señal-ruido. En uno comunicación, más que tener señales muy potentes, lo que

interesa desde el punto de vista de la calidad, es mantener la mayor diferencia entre el nivel de la señal que transmitimos y el ruido electromagnético inherente al medio por el que viajan los ondas. La relación señal-ruido (s/n, signal to noise) se utiliza como medido de calidad. Según el tipo de modulación, esta relación (reglada en decibelios) debe tener un valor mínimo para garantizar una recepción correcta.

• Polarización. A medida que la señal se propaga, la posición de los campos eléctrico y magnético en el espacio determinan lo polarización de dicha señal. En la polarización lineal la señal emitida mantiene su posición durante todo el trayecto, mientras que en la polarización circular, lo onda gira a medida que avanza por el aire, por lo que en función del punto o del momento en que se mida se observará un ángulo diferente de polarización.

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Cada una de estas clasificaciones se divide, a su vez, en dos, dando lugar a cuatro tipos de

polarización.

Para identificar cuál es la polarización de una señal, hay que observar lo posición que ocupa el campo eléctrico. Espectro radioeléctrico

El espectro radioeléctrico es el conjunto de ondas electromagnéticas que se propagan por el espacio, sin cables u otros elementos que puedan servir de guía.

Todas las comunicaciones que utilizan señales de radiofrecuencia estén contenidas en el espectro radioeléctrico. Para ordenarlas, el espectro esté dividido (según la frecuencia y la longitud de onda de las señales) en bandos genéricas cuyos nombres nos recuerdan su rango de frecuencia y que se identifican por sus siglas en inglés.

Debemos saber… Se suele utilizar la denominación de «banda

genérica» para referirse a las divisiones internacionales del espectro. En tal caso se añaden siempre las siglas que la identifican, refiriéndonos a ellas como «banda VHF», por ejemplo. Esta amplia banda comprende otras bandas específicas de comunicaciones

En función de estas características, se han establecido divisiones internacionales del

espectro, que nos sirven para crear grupos de ondas cuyas características básicas y comportamientos son similares. Estas particiones se fraccionan, a su vez, en bandas específicas, con márgenes de frecuencia más pequeñas..

Una banda específica es una zona del espectro perfectamente delimitada, cuyas frecuencias se utilizan para establecer comunicaciones de un tipo determinado.

Cada división internacional del espectro posee varias bandas específicas, asignadas a diferentes comunicaciones, que pueden ser de voz, de video, de datos, etc. Cada banda tiene asignados unos márgenes de frecuencia de trabajo, lo que permite que en cada banda coexistan un gran número de comunicaciones simultáneas, sin que se produzcan interferencias entre ellas.

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El conjunto de frecuencias reservado para cada una de las comunicaciones se denomina canal de transmisión.

Las bandas específicas están divididas en canales, que son los «caminas» por los cuales se realizan las transmisiones. Cada canal se identifica con la frecuencia de la señal portadora o bien con la frecuencia central de ese canal.

El margen de frecuencias que se ha asignado a cada canal (llamado anchura de canal) está regulado para cada banda de comunicaciones y depende, entre otros factores, de la cantidad de información que debe transmitir y del tipo de modulación que ha utilizado.

Para evitar interferencias, los canales están separados por unos pequeños márgenes de seguridad, a modo de «huecos» en el espectro.

En la Figura siguiente se muestra con toda claridad el espectro radioeléctrico completo, con las diferentes denominaciones internacionales y las bandas de comunicaciones más utilizadas.

Con el fin de proporcionar una visión más amplia del espectro, se incluyen otros tipos de ondas que no son electromagnéticas (como las del sonido o las que forman los colores visibles).

ESPECTRO DE FRECUENCIAS

FRECUENCIA LONGITUD DE ONDA DESIGNACIÓN DE LA BANDA

3 a 30 KHz 100 a 10 Km VLF Muy Baja Frecuencia

30 a 300 KHz 10 a 1 Km LF Baja Frecuencia

300 KHz a 3 MHz 1Km a 100 m MF Media Frecuencia

Ejemplo: Dentro de la banda genérica de frecuencias ultra altas (UHF), están ubicadas das

bandas especificas (denominadas IV y V), par las cuales se transmiten las señales de televisión terrestre, que se extienden desde 470 hasta 862 MHz. También está en UHF una de las bandas de telefonía móvil (GSM), así como las transmisiones de los teléfonos inalámbricos (DECT). Los servicios de seguridad (policia, ejército, etc.), también poseen bandas de comunicaciones en esta zona del espectro. Incluso las conexiones a Internet vía Wi-Fi se realizan en la banda UHF, entre muchas otras tipos de transmisiones.

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3 a 30 MHz 100 a 10 m HF Alta Frecuencia

30 a 300 MHz 10 a 1 m VHF Muy Alta Frecuencia

300 MHz a 3 GHz 1 m a 10 cm UHF Ultra Alta Frecuencia

3 a 30 GHz 10 a 1 cm SHF Super Alta Frecuencia

30 a 300 GHz 1 cm a 1 mm EHF Extra Alta Frecuencia

CNAF (Cuadro Nacional de Atribución de Frecuencias)

El Cuadro Nacional de Atribución de Frecuencias establece la utilización del espectro radioeléctrico conforme al Reglamento de Radiocomunicaciones (RR) y el convenio de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT)

• C: Uso común. Todo el mundo tiene derecho a utilizar el margen de frecuencias establecido como uso común, siempre y cuando no se sobrepase el límite establecido de potencia. Para utilizar un servicio establecido de uso común no se necesita autorización administrativa. Ejemplos de servicios de uso común son los sistemas de telemando.

• E: Uso especial. La utilización de las frecuencias establecidas para este uso se dedican para fines de entretenimiento u ocio, distintos de los considerados de uso común. Ejemplos de servicios de uso especial son las bandas de radioaficionados.

• P: Uso privativo. Frecuencias para las que se necesita licencia y en las que sólo pueden emitir los operadores autorizados. Ejemplos de servicios de uso privativo son los servicios de radiodifusión.

• Rx: Uso por el Estado. Frecuencias asignadas para uso exclusivo del Estado como, por ejemplo, los servicios de radionavegación y meteorología por satélite.

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• R: Uso por el Estado para la gestión a través de Administraciones Públicas o por concesión. Ejemplos de estos servicios son la radioastronomía, frecuencias patrón y señales horarias, etc.

• M: Uso mixto, que comprende el R y el P. Por ejemplo, servicios de radiolocalización.

El espectro de radiofrecuencias se divide en bandas o márgenes de frecuencia donde, además de su uso, se establece el servicio al que va dirigido. Algunos de los servicios de radiocomunicaciones definidos en el CNAF son los siguientes: • Servicio fijo. Servicio de radiocomunicación entre puntos fijos determinados.

• Servicio móvil. Servicio de radiocomunicación entre estaciones móviles y estaciones terrestres o entre estaciones móviles.

• Servicio de radiodifusión. Servicio de radiocomunicación cuyas emisiones se destinan a ser recibidas directamente por el público en general. Dicho servicio abarca emisiones sonoras, de televisión o de otro género.

• Servicio de radiodifusión por satélite. Servicio de radiocomunicación en el cual las señales emitidas o retransmitidas por estaciones espaciales están destinadas a la recepción directa por el público en general.

• Servicio de ayudas a la meteorología. Servicio de radiocomunicación destinado a las observaciones y sondeos utilizados en meteorología.

• Servicio de radio búsqueda. Servicio móvil de radiocomunicación unidireccional de señalización selectiva y sin transmisión de voz.

• Servicio de aficionados. Servicio de radiocomunicación que tiene por objeto la instrucción individual, la intercomunicación y los estudios técnicos, efectuado por aficionados que se interesan por la radiotecnia con carácter exclusivamente personal y sin fines de lucro.

• Etc. La introducción de nuevos servicios de carácter digital ha modificado la utilización de

alguna de las bandas clásicas de radiodifusión. Las bandas I y III, antiguamente reservadas al servicio de radiodifusión de TV terrestre (VHF), han dejado de utilizarse para este fin, usándose solamente las bandas IV y V de UHF. Además, parte de la banda V de UHF se reserva para la emisión exclusivamente de canales digitales de TV terrestre.

Las frecuencias asignadas por el CNAF a los principales servicios de radiodifusión son:

• Banda de frecuencias 87,5-108 MHz. Servicio de radiodifusión sonora en ondas métricas con modulación de frecuencia (FM).

• Banda de frecuencias 195-223 MHz. Servicio de radiodifusión sonora digital terrenal (DAB).

• Banda de frecuencias 470-830 MHz. Servicio de difusión de televisión terrenal, tanto con tecnología analógica como digital.

• Banda de frecuencias 830-862 MHz. Servicio de radiodifusión de televisión digital terrenal.

• Banda de frecuencias 10,7-12,75 GHz. Servicio de radiodifusión satélite, tanto de TV como de radio.

Las redes de CATV no están definidas en el CNAF, ya que no utilizan el espectro radioeléctrico, y usan como medio de transmisión el cable. Estas redes utilizan principalmente la banda de frecuencias comprendida entre 5 MHz y 862 MHz.

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Propagación

Al emitirse, Las ondas electromagnéticas interaccionan con Las moléculas del aire, transfiriendo los campos creados a través del espacio que le separa del receptor. A medida que la onda se propaga, su energía va decreciendo, puesto que el medio de propagación va absorbiendo una parte de su potencia.

El modo en que se produce la propagación no es uniforme, dependiendo fundamentalmente de la frecuencia. La razón se debe a que la naturaleza y densidad del aire que rodea la superficie terrestre no son constantes. Mientras que las capas bajas suelen ser transparentes ante las ondas, a partir de unos 50 km de altura, y hasta unos 400, encontramos una capa atmosférica con importantes efectos sobre la propagación: la ionosfera. Esta zona, de densidad creciente con la altura, tiene la particularidad de ionizarse ante las radiaciones solares, por lo que dependiendo de la frecuencia y el momento del día puede comportarse como un espejo, reflejando las ondas, o permitir que éstas la atraviesen, con un mayor o menor grado de refracción. A raíz de este fenómeno, podemos encontrar diferentes modos de propagación de las señales cuyo conocimiento resulta imprescindible para establecer una correcta comunicación: Propagación por onda de superficie:

Cuando la frecuencia de la señal se encuentra en las bandas más bajas, se puede utilizar la característica de la superficie terrestre de difractar las ondas a medida que se propagan, por lo que la señal será capaz de seguir la curvatura de la tierra. Propagación por reflexión ionosférica

Para las bandas MF y HF la ionosfera se comporta como un espejo, reflejándose en capas más altas cuanto mayor es la frecuencia. Si direccionamos el frente de ondas hacia arriba, podremos calcular la zona en la que la señal reflejada llegará a la tierra a partir del ángulo de emisión.

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Propagación por onda directa

Para propagar señales de VHF y superiores deberemos utilizar un enlace directo sin obstáculos, garantizando el contacto visual entre el emisor y el receptor.

Tx Rx

ONDA DIRECTA

EMISOR RECEPTOR

También podemos tener una misma transmisión con distintas propagaciones

El principal parámetro que identifica una modulación digital es la velocidad de transmisión (VT), que se expresa en Bits/s o bps. La velocidad de transmisión viene determinada por la expresión: donde Tbit es el tiempo asignado a cada uno de los bits de los bits de información durante la transmisión.

Las principales modulaciones digitales utilizadas en la práctica son modulaciones multinivel y se utilizan los símbolos en lugar de los bits durante la modulación.

Con 2 bits (n) se obtienen 4 símbolos diferentes (N): N = 2n = 22 = 4 símbolos

La velocidad de transmisión de una modulación digital se expresa en términos de velocidad de modulación (Vm,) o SR (Symbol Rate). que indica la cantidad de símbolos que se transmiten por unidad de tiempo (baudios o símbolo/s):

La relación entre la velocidad de transmisión y la velocidad de modulación es:

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• Relación señal-ruido (S/N). Establece la relación entre el nivel de señal en banda base (sin modular) y el nivel de ruido en un punto del sistema, utilizado en TV terrestre analógica.

• Relación portadora-ruido (C/N). Establece la relación entre el nivel de señal de la portadora (señal modulada) y el nivel de ruido en un punto del sistema. En. TV terrestre analógica los parámetros S/Ny C/N coinciden.

• BER (Bit Error Rate). Permite definir la calidad de la señal digital. Cuantifica el número de errores de bit de una trama. Por ejemplo, un BER de – 1 x 10-10 indica que se produce un error en un bit cada 1010 bits.

• Eb/No (Energía del bit frente-ente al ruido). Este parámetro establece la relación entre la energía de un bit y la de ruido. Define, al igual que e1 BER, la calidad de un sistema de televisión digital y están estrechamente relacionados.

La Ley de Shannon expresa el caudal máximo en bits/s de un canal analógico en función de su ancho de banda y la relación señal/ruido :

Capacidad = BW * log2 (1 + S/R) donde: BW = Ancho de Banda

S/R = Relación señal/ruido

Regla ‘nemotécnica’ de Shannon:

En TV digital (MPEG-2) se requiere BER < 10-10 -10-11 para que la imagen no tenga defectos apreciables Ejemplo de nivel de una señal de TV, en los terminales de una antena, en función del relieve del terreno, y de la distancia de la emisora

Cada 10 dB de S/R equivalen a 3,3 bits/Hz

Este caudal se conoce como límite de Shannon.

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El decibelio

Se denomina decibelio a la unidad empleada en Acústica y Telecomunicación para expresar la relación entre dos potencias, acústicas o eléctricas.

El decibelio, símbolo dB, es una unidad logarítmica y es la décima parte del belio, que sería realmente la unidad, pero que no se utiliza por ser demasiado grande en la práctica.

El belio recibió este nombre en honor de Alexander Graham Bell, tradicionalmente considerado como inventor del teléfono.

Es una unidad de medida adimensional y relativa (no absoluta), que es utilizada para facilitar el cálculo y poder realizar gráficas en escalas reducidas.

Se puede usar para medir ganancia o atenuación (una ganancia negativa significa atenuación)

Una ganancia de 3dB significa que la señal de salida será el doble de la de entrada.

Nótese que si la potencia de entrada es igual a la potencia de salida, la atenuación es de 0 dB.

Resulta de interés examinar algunos valores ilustrativos: 1 dB corresponde a una razón de potencias cercana a 1,26 3 dB corresponde a una razón de potencias cercana a 2 20 dB corresponde a una razón de potencias de 100 23 dB corresponde a una razón de potencias cercana a 200 30 dB corresponde a una razón de potencias de 1000 -20 dB corresponde a una razón de potencias de 0,01 -30 dB corresponde a una razón de potencias de 0,001

Una atenuación de 3 dB (ganancia de –3dB) significa que la señal de salida será la mitad

de la de entrada, es decir, si se tratara de una fibra óptica, en esta se estaría perdiendo la mitad de la potencia óptica.

La verdadera utilidad de la definición del decibelio viene dada en forma de relación de potencias, tensiones o corrientes, relativas a una misma impedancia de referencia, para los sistemas de TV generalmente 75 Ω. De este modo, el decibelio permite expresar la ganancia (GdB) definida como:

Teniendo en cuenta la relación entre potencia y tensión podemos definir también la ganancia de tensión (GdB) como

Ahora bien, se ha definido el decibelio como la relación de una magnitud entre dos puntos diferentes, no teniendo sentido decir que en un punto existen, por ejemplo, 20 dB de potencia, si ésta no está referenciada a un segundo punto. Por lo tanto, es necesario definir una magnitud en un punto en términos de decibelios con relación a un nivel de referencia. De este modo, aparecen nuevas unidades: • dBw. Nivel de potencia en un punto referido a 1 W • dBm. Nivel de potencia en un punto referido a 1 mW

• dBµV. Nivel de tensión en un punto referido a 1 µV

Las magnitudes lineales y las expresadas en dB tienen un tratamiento diferente derivado de las propiedades de los logaritmos, de forma que si las magnitudes lineales tienen una relación multiplicativa, las magnitudes logarítmicas, como el dB, tienen relaciones sumatorias.

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De este modo, podemos definir la ganancia entre dos puntos como la diferencia de señal

entre la salida (Y0) y la entrada (Y1):

Conociendo la ganancia de un sistema y su señal a la entrada, también se puede calcular el nivel de la salida

RELACION ENTRE dBW y dBm

La relación entre dBW y dBm es la siguiente: Si, 1W = 1000mw y 10 log 1000 = 30dB 1 dBW = 30 dBm

RELACION ENTRE dBV y dBm

La relación entre dBV (sobre la referencia de tensión de 0,775 V) y la potencia en dBm puede obtenerse mediante las siguientes expresiones:

Dado que,

VVdBV

775,0log20 ⋅= Teniendo en cuenta que, ( )PmW

mWdBm

1log10 ⋅= Y

considerando que, P = V2/Z

6002

2

775,0log10 Z

V⋅

El nivel de potencia para una tensión será de:

V = Tensión obtenida de la expresión dBV Z = Impedancia de carga Conclusiones

• El mundo en que vivimos está repleto de energía electromagnética estática y en movimiento

• La energía se puede tomar del espacio y convertir en trabajo útil para los seres humanos • Además de poder tomar la energía que ya está en el aire, podemos poner mas energía, y

controlar su movimiento • La posibilidad de poner y tomar energía del medio ambiente, así como de controlar su

movimiento, nos lleva a aplicaciones de alto valor humano y comercial • Para poder entender y controlar a la energía electromagnética, es necesario estudiar al

medio ambiente como un sistema, y resolver sus ecuaciones características: las ecuaciones de Maxwell

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I.E.S. VALLECAS I Ciclos Formativos Medida de radiofrecuencia

La medición de señales de radiofrecuencia presenta más dificultades que las de frecuencias más bajas. Esto conlleva la utilización de equipos de medida caros, delicados y complejos. Por ello es necesario tomar ciertas precauciones durante su manejo y dominar las técnicas de medida propias de este tipo de aparatos

Estos equipos de medida son extremadamente sensibles para poder medir los bajos niveles de potencia de las señales radioeléctricas; por ello, la potencia de la onda que se va a analizar no debe exceder el máximo tolerado por el aparato. Las instalaciones receptaras de radio y televisión no suelen sobrepasar esos límites, pero conviene comprobar dicho parámetro para medir las señales en equipos de emisión.

Existen dos equipos de medida de señales de radiofrecuencia, que estudiaremos a continuación:

• Analizador de espectros.

• Medidor de campo. Analizador de espectros

El analizador de espectros es el equipo de medida que se utiliza para observar las señales de radiofrecuencia. Con este aparato se puede visualizar la potencia de las señales (en el eje vertical), en función de la frecuencia de cada una, representada horizontalmente. Esto permite medir los diferentes canales de una banda de radio o televisión.

Las aplicaciones del analizador de espectros abarcan desde la señal en banda base hasta su emisión, una vez convertida en radiofrecuencia. En estas frecuencias altas este medidor tiene gran utilidad, al ser el único capaz de visualizar señales de UHF y superiores.

El manejo de este equipo no es sencillo- Sin embargo, para efectuar las medidas básicas, basta con ajustar estos parámetros:

• Frecuencia central • Nivel de referencia • Factor de expansión. • Filtro de resolución.

Analizador de espectros HM5010 Margen de frecuencia de 0,15MHz hasta 1GHz. Indicación digital de 5 posiciones para la frecuencia central y de marcador (resolución

0,1MHz). Margen de amplitud -100 hasta +13dBm; 20kHz, 400kHz y filtro de vídeo. Frecuencia continua desde 0,1MHz hasta 1GHz. Tensión de salida +1dBm hasta -50dBm (en 50Ω).

El componente más sensible del HM5010 es la sección de entrada del analizador de

espectros. Sin atenuación de entrada no debe sobrepasar la tensión acoplada a la entrada +10dBm (0,7Vef) CA ó ±25VCC. Con una atenuación de entrada máxima de 40dB la tensión alterna no debe exceder +20dBm. Éstos valores máximos no deben ser sobrepasados o el atenuador de entrada puede deteriorarse.

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MANDOS DE CONTROL 1,2,3.- Encendido, brillo y foco. 12.- Y POS.- Ajuste de la posición vertical

del trazo. 4.- Corrección TRC a campos magnéticos. 13.- INPUT: Entrada BNC de 50Ω 5.- Pulsador marcador. 14.- Atenuador de entrada y se compone de

cuatro atenuadores de 10dB 6.- Marcador ON/OFF.(Se visualiza en la pantalla como una aguja vertical.

15.- Indicadores luminosos que indican el margen de la frecuencia elegida por división de retícula.

7.- Indicación digital de 5 dígitos con resolución de 100kHz.

16.- X-POS. (posición X).

8.- Intermitencia de LED significa presen-tación de valores en amplitud incorrectos.

17.- X-AMPL. (amplitud X)

9.- Frecuencia central fina. 18.- PHONE Borne para auricular 10.- BANDWIDTH (ancho de banda) 19.- VOL Regulador de volumen para (18). 11.- El filtro de vídeo se utiliza para la reducción de ruido.

20.- PROBE POWER Salida de tensión de 6V para las sondas HZ530.

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Analizador de Espectro TEKTRONIX

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Medidor de campo

Mientras que el analizador de espectros es mas utilizado en el laboratorio, el medidor de campo es el equipo más habitual en las labores de montaje y mantenimiento de instalaciones. Puede funcionar conectado a la red eléctrica o con baterías, una opción muy útil para manejarlo en el exterior, lejos de una toma de corriente.

La tecnología de estos aparatos ha evolucionado mucho en los últimos años, adaptándose a las características de los nuevos tipos de señales. Tanto en las emisiones terrestres como las existentes por satélite o cable, se miden señales de radio y televisión analógicas y digitales.

Una vez identificada la señal, el equipo ofrece una serie de medidas muy precisas adaptadas al tipo de modulación y de señal detectada. La cantidad de medidas es precisamente uno de los factores que lo caracterizan, lo que influye notablemente en su precio. Entre las medidas que ofrecen todos los medidores de campo, podemos encontrar las siguientes:

Este equipo de medida resulta fundamental para cualquier instalador de infraestructuras de telecomunicaciones. De hecho, la normativa de ICT obliga a las empresas instaladoras a disponer de un medidor de campo con pantalla y función de análisis espectral, entre otros equipos de medida.

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FICHA DE REFERENCIA RÁPIDA PARA EL EQUIPO PROLINK

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