UNIVERSIDAD UNIVERS IDAD NACIONAL NACIONA L ABIERTA ABIERTA Y A DISTANCIA
COMPONENTE PRÁCTICO
ANTENAS Y PROPAGACIÓN
JHON HERNANDEZ GOMEZ CÓDIGO: 1.098.78.!07
T"#$%: T"#$%:
IVAN IVAN CAMILO NIETO
BOGOTA CUNDINAMARCA &017
INTRODUCCIÓN
En el desarrollo de las presentes actividades prácticas, se planteara una situación-problema en donde se deberá presentar un profundo análisis general sobre las teorías de antenas y propagación, algunos de sus términos, su modelamiento en los sistemas de telecomunicaciones, sus aplicaciones y sus características más relevantes, con el fin de establecer un análisis personal sobre posibles soluciones a la cuestión propuesta. A sí mismo, se construirá una tabla conceptual sobre algunos temas relevantes, dentro del curso.
'ASE UNO
INTRODUCCIÓN
En el desarrollo de las presentes actividades prácticas, se planteara una situación-problema en donde se deberá presentar un profundo análisis general sobre las teorías de antenas y propagación, algunos de sus términos, su modelamiento en los sistemas de telecomunicaciones, sus aplicaciones y sus características más relevantes, con el fin de establecer un análisis personal sobre posibles soluciones a la cuestión propuesta. A sí mismo, se construirá una tabla conceptual sobre algunos temas relevantes, dentro del curso.
'ASE UNO
1. E( )*#"+ )*#"+,- ,-#) #) %)/,* %)/,*-- ) )( )( -#)%, -#)%,-( -( +) +) )*#"+, )*#"+,$$ ($* *,",) *,",)#) #)** #)-* #)-* 2 3%$4"+ 3%$4"+,5,56$*"(#-+$ 6$*"(#-+$ ) (,%$* (,%$* $ *,#,$* *,#,$* 6$4,-()* 6$4,-()* 6$$ ) B,(,$#)6 B,(,$#)6-- *",)%$: *",)%$: ) L,%$ L,%$ A6-+),6 S)-%6 P%),)% A33(,)+ S6,)6) ; T)6$($2 S$"%6)< +) (- UNAD 2 ##3*:==*6$(-%.$$().)*= P$#)6,P$#)6,- 2 ))%>- ))%>- )6"-6,$)* )6"-6,$)* +) $+- $+-* 3(--* 3(--* 3-%?)#%$* +) 3%$3--6,@ 3$(-%,5-6,@ $+-* ",-+-* 6-%-6#)%>*#,6-* +) (3%$3-3%$3--6,@ 6,@ /)($6, /)($6,+-+ +-+ 2 +,*3)% +,*3)%*,@ *,@ 3$#)6, 3$#)6,- - 3%+,+3%+,+-* * 3-%?)#% 3-%?)#%$* $* +) "-#)- -#)- 4"+-)# 4"+-)#$* $* +) %-+,-6, %-+,-6,@ @ R)(-6,@ R)(-6,@ +) O+O+- E*#-6,$ E*#-6,$-%, -%,- - #,3$* #,3$* +) -#)-* 2 5$- +) '%)*)(. DE'INICION DE CONCEPTOS:
P$#)6,-: La potencia es transferencia de energía por unidad de tiempo y puede ser medida en cualquier instante de tiempo, mientras que la energía debe ser medida durante un cierto periodo, p.e. un segundo, una !ora o un a"o. La potencia eléctrica suele medirse en vatios #$%, &ilovatios #&$%, megavatios #'$%, etc (uanto mayor sean los campos en un punto del medio de propagación, mayor será también la potencia de la onda en ese punto, este parámetro marca, por lo tanto, la cantidad de energía que transporta la se"al.
E)%>-: Los físicos definen la palabra energía como la cantidad de trabao que un sistema físico es capa) de producir. La energía, de acuerdo con la definición de los físicos, no puede ser creada, ni consumida, ni destruida. *in embargo la energía puede ser convertida o transferida en diferentes formas+ la energía cinética del movimiento de las moléculas de aire puede ser convertida en energía rotacional por el rotor de una turbina eólica, que a su ve) puede ser convertida en energía eléctrica por el generador de la turbina eólica. En cada conversión de energía, parte de la energía proveniente de la fuente es convertida en energía calorífica.
L- )6 )6""-6, 6,@ @ +) (- $ $++-:: La ecuación de onda de una onda plana de propagación en la dirección es+
onde v es la la velociodad de fase de la onda e y representa la variable que cambiaal paso de la onda. Esta es la ecuacion de la onda que aplica a una cuerda cuerd a estirada o a
una onda electromagnetica plana. La descripcion matematica de una onda, !ace uso de las derivadas parciales. En dos dimensiones, la ecuacion de onda toma la forma
La cual podria describir una onda sobre una membrana estirada.
O+-* P(--*: na onda plana o también llamada onda monodimensional, es una onda de frecuencia constante, cuyos frentes de onda #superficies con fase constante% son planos paralelos de amplitud constante normales al vector velocidad de fase. Es decir, son aquellas ondas que se propagan en una sola dirección a lo largo del espacio, como por eemplo las ondas en los muelles o en las cuerdas. *i la onda se propaga en una dirección /nica, sus frentes de ondas son planos y paralelos.
P-%?)#%$* +) 3%$3--6,@: 0elocidad de propagación, ensidad de potencia, 1recuencia crítica y ángulo crítico, Altura virtual, 'áima frecuencia /til, istancia de salto.
P$(-%,5-6,@: Es un fenómeno que puede producirse en las ondas electromagnéticas, como la lu), por el cual el campo eléctrico oscila solo en un plano denominado plano de polari)ación. Este plano puede definirse por dos vectores, uno de ellos paralelo a la dirección de propagación de la onda y otro perpendicular a esa misma dirección el cual indica la dirección del campo eléctrico.
C-%-6#)%>*#,6-* +) 3%$3--6,@:
o
0elocidad de propagación.
o
1recuencia.
o
Longitud de onda.
V)($6,+-+:
2odas las ondas tienen una velocidad de propagación finita., en cuyo valor influyen las fuer)as recuperadoras elásticas del medio y determinados factores de la masa del medio+ la densidad lineal en las cuerdas3 la profundidad del agua bao la superficie, o el coeficiente adiabático, la masa molecular y la temperatura en el caso de la propagación del sonido en un gas.
D,*3)%*,@: *e denomina dispersión al fenómeno de separación de las ondas de distinta frecuencia al atravesar un material. 2odos los medios materiales son más o menos dispersivos, y la dispersión afecta a todas las ondas3 por eemplo, a las ondas sonoras que se despla)an a través de la atmósfera, a las ondas de radio que atraviesan el espacio interestelar o a la lu) que atraviesa el agua, el vidrio o el aire.
P-%?)#%$* +) "- -#)-: o
4mpedancia. c
o
4ntensidad de radiación.
o
irectividad.
o
Anc!o de banda.
o
Altura o longitud efectiva.
o
(oeficiente de onda
o
Longitud eléctrica.
o
4nductancia.
o
(apacidad.
o
5rea efectiva.
R)(-6,@ +) $+- )*#-6,$-%,-: La 67E es la relación entre la cantidad de energía emitida por el equipo y la cantidad de energía refleada de vuelta por el cable coaial, la antena, el montae, el plano de tierra, etc. En términos generales, la cantidad de energía refleada está en relación directa a la mala calidad de componentes o instalación de nuestro equipo.
T,3$* +) -#)-*: o
Antenas ipolo.
o
Antenas dipolo multi-elemento.
o
Antenas yagi.
o
Antenas panel 8lano #1lat 8anel%
o
Antenas parabolicas #8lato parabolico%.
Z$- +) '%)*)(: *e llama )ona de 1resnel al volumen de espacio entre el emisor de una onda -electromagnética, ac/stica, etc.- y un receptor, de modo que el desfase de las ondas en dic!o volumen no supere los 9:;<. Así, la fase mínima se produce para el rayo que une en línea recta al emisor y el receptor. 2omando su valor de fase como cero, la primera )ona de 1resnel abarca !asta que la fase llegue a 9:;<, adoptando la forma de un elipsoide de revolución. La segunda )ona abarca !asta un desfase de =>;<, y es un segundo elipsoide que contiene al primero. el mismo modo se obtienen las )onas superiores.
&. C$3()#-% (- *,",)#) T-(A#)-*
D)4,,6,@
'onopolo *e denomina antena 'onopolo vertical a un tipo de antena receptora o transmisora que es la mitad de un dipolo, en este caso vertical. (uando el 'onopolo vertical se instala sobre un plano de tierra, seg/n la teoría óptica de antenas, puede ser modelado como un clásico dipolo.
V)#--*
D)*/)#--*
El diagrama de emisión de la antena 'onopolo vertical muestra emisiones sumamente rasantes, lo que garanti)a que la energía este concentrada a pocos grados por encima del !ori)onte, lo cual favorece el alcance máimo por refleión en la ionosfera3 la etensiones de agua salada son espeos ideales para las ondas ?1, que les sirven de plano de masa.
- La resistencia de radiación del monopolo es la mitad del dipolo largo. - Las pérdidas en éste tipo de antenas se relacionan directamente con el tipo del terreno donde se encuentra la antena aterri)ado, es decir, si el terreno es buen conductor #arcilloso% o mal conductor #arenoso%
P-%?)#%$* C-%-6#)%>*#,6$*
•
•
•
n plano conductor infinito reflea la distribución de cargas eléctricas que están por encima de él. En 'onopolos de @ de
'%)6")6,+) #%--$
El monopolo se B-=; '?) alimenta en la base. La alimentación es asimétrica y !abitualmente se alimenta con cable coaial.
A3(,6-6,$)*
El uso en 0?1 es principalmente para las aplicaciones de radio móvil en ve!ículos
La antena vertical emite en polari)ación vertical, o sea, el campo eléctrico es perpendicular al plano del suelo. En el monopolo y el plano de tierra se configura una alimentación de tipo desbalanceada, siendo el vivo conectado al monopolo propiamente, y el retorno conectado
al plano de tierra. onda+ la impedancia de la antena es de => o!mios
ipolo
n dipolo es una antena con una alimentación central empleada para transmitir o recibir ondas de radiofrecuencia, es decir, es un elemento de corriente de longitud !, recorridos por una corriente uniforme, cuyas dimensiones son peque"as comparadas con la longitud de onda
En el espacio ideal, la impedancia del dipolo simple es de K= 7!m. Antenas dipolo ofrecen la ventaa de recibir se"ales balanceadas. El dise"o de dos polos permite que el dispositivo recibir se"ales de diferentes frecuencias. 2ambién ayuda el dispositivo resolver problemas
•
'onopolo+ sada en radiodifusión C Din+ =>. F7!mG, Hanancia+ B-> dI, I$+ 9;J, irectividad+ =.B: dI
- ipolo en un cable coaial+ debemos MB'?) simetri)ar Hanancia baa+ B.B dIi - ipolo en línea bina de sus principales cable+ no se tiene que desventaas es que simetri)ar. generalmente no ipolo+ sada funcionan principalmente en adecuadamente para radiodifusión C recibir las frecuencias Hanancia+ BdI, I$+ muy altas o baas, como 9;J, ?8I$+ K:<, las estaciones en ultra irectividad+ B.9 dI alta frecuencia, ?1 o #9.> 4so% longitud de onda larga.
6ecepción de televisión, estaciones de 1', radio de onda corta y otras emisiones
al plano de tierra. onda+ la impedancia de la antena es de => o!mios
ipolo
n dipolo es una antena con una alimentación central empleada para transmitir o recibir ondas de radiofrecuencia, es decir, es un elemento de corriente de longitud !, recorridos por una corriente uniforme, cuyas dimensiones son peque"as comparadas con la longitud de onda
En el espacio ideal, la impedancia del dipolo simple es de K= 7!m. Antenas dipolo ofrecen la ventaa de recibir se"ales balanceadas. El dise"o de dos polos permite que el dispositivo recibir se"ales de diferentes frecuencias. 2ambién ayuda el dispositivo resolver problemas causados por las se"ales contradictorias sin perder calidad de recepción
•
'onopolo+ sada en radiodifusión C Din+ =>. F7!mG, Hanancia+ B-> dI, I$+ 9;J, irectividad+ =.B: dI
- ipolo en un cable coaial+ debemos MB'?) simetri)ar Hanancia baa+ B.B dIi - ipolo en línea bina de sus principales cable+ no se tiene que desventaas es que simetri)ar. generalmente no ipolo+ sada funcionan principalmente en adecuadamente para radiodifusión C recibir las frecuencias Hanancia+ BdI, I$+ muy altas o baas, como 9;J, ?8I$+ K:<, las estaciones en ultra irectividad+ B.9 dI alta frecuencia, ?1 o #9.> 4so% longitud de onda larga. Antenas dipolo a menudo necesitan la Hanancia + B.B dIi ayuda de un corbatín o la)o antena para recepción de ?1 adecuado.
6ecepción de televisión, estaciones de 1', radio de onda corta y otras emisiones
Aunque las antenas de dipolo interior son
generalmente peque"as, las versiones al aire libre pueden ser grandes y difíciles de manear.
Nagi
La antena Nagi o antena Alta irectividad y Nagi-da es una antena Hanancia. ireccionarlas en la direccional inventada por posición correcta no son 1ácil construcción y el r. *!intaro da. tan difícil como una montae. antena parabólica, pero Esta invención dio aun así puede llegar a ser avan)ada a las antenas Iao (osto. difícil. convencionales, produo 8oca resistencia al que mediante una viento La antena yagi resulta estructura simple ser de anc!o de banda de dipolo, combinada con angosto, ya que el elementos parásitos elemento dipolar está conocidos como reflector cortado a una sola y directores, se pudiera frecuencia que construir una antena de generalmente se muy alto rendimiento selecciona en la mitad
Hanancia elevada+ :-9 dIi 'anean una impedancia de ; a K 7!ms
=;'!) =H!)
y tili)ada ampliamente en la recepción de se"ales televisivas
generalmente peque"as, las versiones al aire libre pueden ser grandes y difíciles de manear.
Nagi
La antena Nagi o antena Alta irectividad y Nagi-da es una antena Hanancia. ireccionarlas en la direccional inventada por posición correcta no son 1ácil construcción y el r. *!intaro da. tan difícil como una montae. antena parabólica, pero Esta invención dio aun así puede llegar a ser avan)ada a las antenas Iao (osto. difícil. convencionales, produo 8oca resistencia al que mediante una viento La antena yagi resulta estructura simple ser de anc!o de banda de dipolo, combinada con angosto, ya que el elementos parásitos elemento dipolar está conocidos como reflector cortado a una sola y directores, se pudiera frecuencia que construir una antena de generalmente se muy alto rendimiento selecciona en la mitad del anc!o de banda de Esta Antena está los canales baos de 203 constituida por varios es decir, del canal B al elementos paralelos y canal > #de ;'?) a :> coplanarios, directores, '?)%. Esto resulta ser activos y reflectores, una desventaa ya que no utili)ada ampliamente en es posible cubrir varios la recepción de se"ales canales de 20 con una televisivas. Los elementos misma ganancia directores dirigen el
campo eléctrico, los activos radian el campo y los reflectores lo reflean. #figura siguiente% Los elementos no activados se denominan parásitos, en donde la antena yagi puede tener varios elementos activos y varios parásitos.
rooping
Es una antena de patrón de radiación simple, de similares características a una antena dipolo de media onda.
Hanancia elevada+ :-9 dIi 'anean una impedancia de ; a K 7!ms
=;'!) =H!)
y tili)ada ampliamente en la recepción de se"ales televisivas
seleccionada. 8or tal ra)ón se utili)a la denominada antena yagi de banda anc!a, la cual puede cubrir varios canales a la ve) aunque sacrificando la ganancia.
- *us costes de En frecuencias inferiores instalación son muy a B'?), la longitud económicos. física de la antena es pro!ibitiva. - 8resente fiabilidad en la predicción de su comportamiento.
El patrón de radiación de espacio libre de la antena, depende de la ubicación vertical o !ori)ontal con relación a la superficie de la tierra.
4deales para 1recuencia arriba+ B'?)
*u uso más com/n, es para transmisiones de corto alcance, ideales para radioaficionados aprendices.
campo eléctrico, los activos radian el campo y los reflectores lo reflean. #figura siguiente%
seleccionada. 8or tal ra)ón se utili)a la denominada antena yagi de banda anc!a, la cual puede cubrir varios canales a la ve) aunque sacrificando la ganancia.
Los elementos no activados se denominan parásitos, en donde la antena yagi puede tener varios elementos activos y varios parásitos.
rooping
Es una antena de patrón de radiación simple, de similares características a una antena dipolo de media onda.
- *us costes de En frecuencias inferiores instalación son muy a B'?), la longitud económicos. física de la antena es pro!ibitiva. - 8resente fiabilidad en la predicción de su comportamiento.
Espiral
La antena espiral es un tipo de antena de radiofrecuencia y de microondas, cuya forma física es un espiral de dos o más bra)os.
- 1unciona en un rango muy amplio de frecuencia.
4deales para 1recuencia arriba+ B'?)
*u uso más com/n, es para transmisiones de corto alcance, ideales para radioaficionados aprendices.
- 8resenta un dise"o - 8resentan polari)ación muy difícil de elaborar. circular.
*u banda de trabao va desde los ;,B !asta los 9:H?)
- 2elemetría en aviones y misiles.
*u polari)ación, diagrama de enlace e impedancia permanecen constantes en una banda
- Oo depende de la - iagrama de radiación frecuencia con lóbulos perpendiculares al plano - *us costos de instalación y fabricación - *u anc!o de banda es
muy anc!a.
son muy elevados.
- *on reducido
de
tama"o
- La antena es resonante y con valor de impedancia maneable.
'icrostri p
El patrón de radiación de espacio libre de la antena, depende de la ubicación vertical o !ori)ontal con relación a la superficie de la tierra.
Las antenas 'icrostrip - 2endencia a la son una etensión de las miniaturi)ación de los líneas de transmisión en componentes. la tecnología plana. Está compuesta por un sustrato - 1ácil de integrar tanto dieléctrico delgado, y una a superficies planas superficie completamente como no planas cubierta por una *on de fácil metali)ación, producción normalmente cobre.
- Es complea de manipular, debido a sus características de funcionamiento.
- Iaa potencia de radiación - Iaa eficiencia - Anc!o angosto
de
banda
- *on fácilmente por factores térmicos
- Hestión de contenidos empresariales.
bastante grande, !asta de B; a 9.
- 8ruebas de compatibilidad electromagnétic a
- El anc!o de la antena controla la impedancia de entrada.
- Aviación
*us rangos de operación oscilan en - Los campos son valores linealmente polari)ados inferiores a los :H?)
- Aeronáutica - Aplicaciones en misiles - Aplicaciones en dispositivos móviles
muy anc!a. - *on reducido
son muy elevados. de
tama"o
- La antena es resonante y con valor de impedancia maneable.
'icrostri p
Las antenas 'icrostrip - 2endencia a la son una etensión de las miniaturi)ación de los líneas de transmisión en componentes. la tecnología plana. Está compuesta por un sustrato - 1ácil de integrar tanto dieléctrico delgado, y una a superficies planas superficie completamente como no planas cubierta por una *on de fácil metali)ación, producción normalmente cobre.
- Es complea de manipular, debido a sus características de funcionamiento.
- Iaa potencia de radiación - Iaa eficiencia - Anc!o angosto
de
banda
bastante grande, !asta de B; a 9.
- 8ruebas de compatibilidad electromagnétic a
- El anc!o de la antena controla la impedancia de entrada.
*us rangos de operación oscilan en - Los campos son valores linealmente polari)ados inferiores a los :H?)
- Aviación
- Es necesario utili)ar materiales de baas perdidas resistivas, como el cobre.
*us aplicaciones son mayormente militares, debido a su portabilidad y fiabilidad.
- *on fácilmente por factores térmicos
- Aeronáutica - Aplicaciones en misiles - Aplicaciones en dispositivos móviles
- 1áciles de adaptar con - (onsiderables perdidas circuitos integrados de microondas
Espira
La antena circular o antena loop, es una antena de radio que consiste en la)os o bucles de cable, tubos y otros conductores eléctricos, con sus etremos conectados a una equilibrada línea de transmisión.
- *on económicas - 6educido tama"o - Alto rendimiento 8resenta buena relación se"alPruido
- 2iene un reducido anc!o de banda operativo, que requiere la resintonia del condensador cuando se cambia de frecuencia.
Los rangos de las antenas circulares, son+
- El rendimiento de la antena, depende en gran - ?1 #= - Oo se puede emplear medida de sus -=;;'?)% en potencias altas. conductores y del 0?1 condensador de sintonía. - ebe cuidarse su #=;'?)construcción desde el La inductancia de la =;;'?)% punto de vista eléctrico, espora, !abitualmente ?1 su rendimiento puede esta sintoni)ada por un #=;;'?)llegar a ser totalmente condensador =.;;;'?)% inaceptable.
Espira
La antena circular o antena loop, es una antena de radio que consiste en la)os o bucles de cable, tubos y otros conductores eléctricos, con sus etremos conectados a una equilibrada línea de transmisión.
- *on económicas - 6educido tama"o - Alto rendimiento 8resenta buena relación se"alPruido
- 2iene un reducido anc!o de banda operativo, que requiere la resintonia del condensador cuando se cambia de frecuencia.
- Es necesario utili)ar materiales de baas perdidas resistivas, como el cobre.
Los rangos de las antenas circulares, son+
- El rendimiento de la antena, depende en gran - ?1 #= - Oo se puede emplear medida de sus -=;;'?)% en potencias altas. conductores y del 0?1 condensador de sintonía. - ebe cuidarse su #=;'?)construcción desde el La inductancia de la =;;'?)% punto de vista eléctrico, espora, !abitualmente ?1 su rendimiento puede esta sintoni)ada por un #=;;'?)llegar a ser totalmente condensador =.;;;'?)% inaceptable.
*us aplicaciones son mayormente militares, debido a su portabilidad y fiabilidad.
. E( )*#"+,-#) )3(,6- (- ,3$%#-6,- +) (-* -,#"+)* ($-%>#,6-* 3-%- )( )*#"+,$ +) 3%+,+-* 2 --6,-* ) " %-+,$)(-6). *i se incrementa la amplitud de una onda electromagnética su potencia aumenta, este aumento de potencia se llama ganancia3 si se llega a disminuir la amplitud, su potencia decrece. Esta reducción de potencia se denomina pérdida. En el dise"o de radioenlaces se trata de maimi)ar las ganancias y minimi)ar las pérdidas, se gana se"al en el transmisor usando un amplificador, o alineando apropiadamente la antena. *e pierde se"al en los conectores, líneas de transmisión y naturalmente a medida que la onda se propaga en el medio. Los decibelios son unidades de medida relativas, a diferencia de los milivatios que constituyen unidades absolutas. El decibelio #dI% es 9; veces el logaritmo decimal del cociente de dos valores de una variable. El decibelio usa el logaritmo para permitir que relaciones muy grandes o muy peque"as puedan ser
. E( )*#"+,-#) )3(,6- (- ,3$%#-6,- +) (-* -,#"+)* ($-%>#,6-* 3-%- )( )*#"+,$ +) 3%+,+-* 2 --6,-* ) " %-+,$)(-6). *i se incrementa la amplitud de una onda electromagnética su potencia aumenta, este aumento de potencia se llama ganancia3 si se llega a disminuir la amplitud, su potencia decrece. Esta reducción de potencia se denomina pérdida. En el dise"o de radioenlaces se trata de maimi)ar las ganancias y minimi)ar las pérdidas, se gana se"al en el transmisor usando un amplificador, o alineando apropiadamente la antena. *e pierde se"al en los conectores, líneas de transmisión y naturalmente a medida que la onda se propaga en el medio. Los decibelios son unidades de medida relativas, a diferencia de los milivatios que constituyen unidades absolutas. El decibelio #dI% es 9; veces el logaritmo decimal del cociente de dos valores de una variable. El decibelio usa el logaritmo para permitir que relaciones muy grandes o muy peque"as puedan ser representadas con n/meros convenientemente peque"os. En una escala logarítmica, la referencia nunca puede ser cero porque Qel logaritmo de cero no eisteR
'ASE &
. U,6-6,@ +) +$* 3"#$* ") *) )6")#%- *)3-%-+$* - "- +,*#-6,- +) !! F: •
Iase de eploración+ 'osquera (undinamarca
•
Iase de 7peraciones+ edificio parque central tintal etapa B Iarrio tierra buena
•
6epetidor doble enlace ubicado en vereda 6oquemonte
UBICACIÓN Iase de eploración (entro de operaciones
LATITUD S9T=>.9O
LONGITUD KS9T9.=:7
ALTITUD =; m =m
S;T9B.KO
KS=T9B.K97
6epetidor enlace
doble
;m S=T9.:O
KS9KTB.=>7
2abla. B 4nformación de la ubicación de los puntos.
1ig. 9 U bicación geográfica de la )ona de eploración. -bicación geográfica repetidor doble enlace
1ig B. bicación geográfica centro de operaciones
1ig. = U istancia entre los puntos geográficos #:,BK Vm%
.1. T),)+$ ($* +$* 3"#$* ",+$* $*)%/) )( P)%4,( +) E()/-6,@. " 3")+) 6$6(",%
1ig. U 8erfil de elevación del enlace.
A pesar de que muc!os fabricantes puedan prometer infinidades de ventaas y características de operación de los componentes de un radio enlace, estos básicamente no son la pie)a fundamental, ya que una de las premisas principales para llevar a cabo el dise"o óptimo de un radioenlace es asegurar que eiste la adecuada visibilidad entre los dos etremos del mismo. Esta tarea que en ocasiones es sumamente sencilla, tiende a complicarse enormemente cuando se contemplan con una gran distancia entre emisor y receptor o cuando por un motivo cualquiera no podemos situarnos en la perspectiva de alguno de los etremos. 8or lo tanto, el perfil de elevación es una ecelente !erramienta para determinar la elevación de una determinada ruta, para ver si !ay Wlínea de vistaX entre dos puntos o más, permitiendo la detección temprana de elementos que puedan obstruir el radioenlace.
. D) -6")%+$ - (- +,*#-6,- (- $%-#,/,+-+ 2 )( -?(,*,* %)-(,5-+$ -( 3)%4,( +) )()/-6,@K )3(,") ) 4$%- -%")#-#,/- " -#)-* +)) "#,(,5-% 3-%+,*)-% " %-+,$)(-6) 2 - " 4%)6")6,- +)) #%---%. .1. B-+-* +) '%)6")6,8ara el esquema de transmisión nos basaremos en el análisis de la reglamentación nacional, en poder de la Agencia Oacional del Espectro #AOE% en donde establece las atribuciones de Iandas de 1recuencia para el espectro radioeléctrico colombiano. 8ara el enlace de la )ona de eploración con el centro de operaciones, la banda de frecuencia será en el orden de los B;;'?) - B;'?).
1ig. U (uadro Oacional de Atribución de Iandas de 1recuencia
.&. A#)-: H23)%L, HG&&G El ?yperLin& ?HBBH de alto rendimiento 6eflector 6eilla antena $i-1i proporciona B dIi de ganancia con un anc!o de !a) de : grados para aplicaciones de largo alcance altamente direccionales. Las aplicaciones incluyen sistemas punto a punto, punto a multipunto y puentes inalámbricos en la banda 4*' de B, H?), así como sistemas de LAO inalámbrica 4EEE :;B.99b, :;B.99gy :;B.99n. *e puede instalar ya sea para polari)ación vertical u !ori)ontal.
D,*)$: Esta construcción de reilla de antena de BdI cuenta con una fundición de reilla reflector de aluminio a prueba de óido de mayor resistencia y peso ligero. B pie)as de reilla reflectora de esta antena es fácil de montar y reduce significativamente los costes de envío. La superficie de la reilla está recubierta en polvo 0 para mayor durabilidad y estética. El dise"o de la reilla de marco abierto minimi)a la carga del viento. La antena ?HBBH se puede austar de acuerdo a las necesidades de instalación, ya que permite diversos grados de inclinación para facilitar la alineación.
1ig. > U Antena ?yperLin& ?HBBH
E*3)6,4,6-6,$)*
.=. n radioenlace está formado por dos antenas de = dI de irectividad separadas a 9; &m. *i el 2ransmisor tiene una potencia de 9&$ y trabaa a una frecuencia de 9;;'!), calc/lese la potencia de se"al a la salida de la antena receptora. - ?allamos la frecuencia La fórmula para calcular la pérdida del espacio libre es+ FSLdB =20log ( d )+ 20log ( f ) + k
ónde+ d = distanciaque debe recorrer la señal
f =frecuencia de la señal k =constanteque depende de las unidades expresadas de distancia y frecuencia
-
Sid estaenmetros y f enHz. k =−187,5
-
Si d esta enKm y f enGHz .k = 92,4
-
Si d esta enKm y f en MHz .k =32,45
7peramos de acuerdo a los datos del radioenlace d =10 Km
f =100 MHz k =32,45
FSLdB =20log ( 10 ) + 20log (100 )+ 32,45 FSLdB =92,45 dB
-
?allamos ! ! = potenciadesalidad + "anaciade laantena − perdidad enel espaciolibre + "anancia delreceptor
! =60 dBm + 3 dB −92,45 dB + 3 dB
! =−26,45 dBm ! =22 #$
'ASE
!. T),)+$ ) 6")#- (- *$("6,@ +) ($* 3"#$* & 2 ) (- 4-*) +$* +,*)) )( %-+,$)(-6). E* )6)*-%,$ )(-$%-% )( 3%)*"3")*#$ +) 3$#)6,- +) -6")%+$ - (-* #%)* 3-%#)* +)( %-+,$)(-6):
Lado de 2ransmisión con potencia efectiva de transmisión.
8érdidas en la propagación.
Lado de 6ecepción con efectiva sensibilidad receptiva
!.1. C-(6"($ +)( %-+,$ +) (- 5$- +) '%)*)( La ecuación que determina los radios de las )onas de 1resnel a cualquier distancia de la trayectoria es+ r 1 ( metros )=17,31∗
√
d 1∗d 2 f ∗ %
ónde+ d9+ distancia del sitio 9 !asta la obstrucción en &ilómetros. dB+ distancia del sitio B !asta la obstrucción en &ilómetros. f+ frecuencia epresada en H?). + distancia total en &ilómetros del enlace. d 1=11,75 Km
d 2=41,72 Km f =2,4 GHz %=58,27 Km
*e reempla)an valores+
√
r ( metros )=17,31∗
11,75∗ 41,72 2,4∗58,27
r ( metros )=32,4 m
!.&. A(#"%- +) (-* -#)-* - (alculo para la altura de la antena 2 & =alturadel obstaculo + la zona fresnel ( 0,6∗r 1 )+ lacur'aturade la tierra &1=18,7 m + ( 0,6∗32,4 m ) + 10 m &1= 47 ( 4 4 m
-
(alculo para la altura de la antena 6 & =alturadel obstaculo + la zona fresnel ( 0,6∗r 1 )+ lacur'aturade la tierra &2=3 m + ( 0,6∗32,4 m ) + 10 m &2=32,27 m
!.. C?(6"($ +) (- 3%+,+- +)( )*3-6,$ (,%) 'SL<. La fórmula para calcular la pérdida del espacio libre es+ FSLdB =20log ( d )+ 20log ( f ) + k
ónde+ d = distanciaque debe recorrer la señal
f =frecuencia de la señal k =constanteque depende de las unidades expresadas de distancia y frecuencia
-
Sid estaenmetros y f enHz. k =−187,5
-
Si d esta enKm y f enGHz .k = 92,4
-
Si d esta enKm y f en MHz .k =32,45
-
7peramos de acuerdo a los datos del radioenlace d =58,27 Km f =2,4 GHz
k =92,4 FSLdB =20log ( 58,27 ) + 20log ( 2,4 ) + 92,4 FSLdB =171,33 dB
!.. E())#$* +) T%-*,*,@ T )otenciade transmision =43.1 dBm )erdida del cable + conectores=5 dB
onectores on*xdatos del radioenlcae Gananciadelaantena= 24 dBi
!.!. E())#$* +) R)6)36,@ R Sensibilidad del x =−71 dBm
)erdida delcable + conectores =5 dB Gananciadelaantena= 24 dBi
!.. C-(6"($ +)( M-%) +) P$#)6,- +) R)6)36,@ M dB= )*xdBm− +cc 1dB + Gan*x dBi− FSLdB + GanxdBi − +cc 2dB− )x dBm
ónde+ M dB= Mar"ende potencia de recepcion )*xdBm = )otencia del*ransmisor )xdBm = Sensibilidaddel ceptor Gan*x dBi =Ganx dBi =Ganancia delas antenasdeltransmisor y receptor FSLdB = )erdida delespaciolibre +cc 1dB= +cc 2dB= +tenuacion en loscables y conectores deltransmisor y receptor
−71 (¿¿ dBm ) M dB= 43,01dBm−5dB + 24 dBi− 134,85dB+ 24dBi −5 dB−¿
M dB=17,16dB
. R)-(,5-% (- *,"(-6,@. C$3-%-% /-($%)* $#),+$* ) )( 3%)*"3")*#$ +) 3$#)6,-.
1ig. K U Esquema del radioenlace
1ig. : U (onfiguración de los parámetros del enlace.
1ig. Y U *imulación del radioenlace. Dona de eploración a repetidor doble enlace.
1ig. 9; U 6esultados del radioenlace.
1ig. 99 U 'argen de ganancia del radioenlace.
1ig. 9B U simulación de radio enlace entre repetidor de doble enlace a centro de operaciones
1ig. 9= U 'argen de ganancia del radioenlace
1ig. 9 U enlace 9 )ona de eploración a repetidor doble enlace
1ig. 9 U enlace B repetidor doble enlace a centro de operaciones
1ig. 9> U enlace total entre )ona de eploración y centro de operaciones
>.9. *ustentación del radioenlace+ 8ara la simulación del enlace en 6adio 'obile, se configuro el sistema en base de los análisis teóricos, las especificaciones técnicas de la antena, las perdidas por conectori)acion y el tipo de clima, en este caso es clima ecuatorial. espués de anali)ar los resultados obtenidos, se llega a la conclusión de considerar el sistema de radio-enlace como viable de eecutar3 ya que si se toma la simulación de 6adio 'obile, el Oivel 6Z en dIm, se encuentra [ -Y.YdIm y la teoría dice que cuanto menor sean los niveles de 6Z, meor será la calidad del enlace, lo ideal es que se encuentre dentro de los rangos de+ -; y -:; dIm, por lo que el enlace si se puede efectuar. 8or otra parte, se !alló el margen de ganancia del receptor por medio de cálculos teóricos y prácticamente, con el uso del simulador 6adio 'obile, en donde se evidencia una ecelente ganancia del receptor3 aunque los cálculos guardan un margen de error+ , * =,alor *eorico , ) =,alor )ractico
error =
error =
, * −, ) , *
100
∗
17,16 −21,13 ∗100 17,16
error =23,1
CONCLUSIONES
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La importancia de los radio enlaces en la industria se simplifica en una sola palabra+ WmovilidadX, ya que le permite al usuario estar conectado en tiempo real a los servicios de telecomunicaciones, sin la necesidad de estar en un área geográfica específica y sin instalar un medio guiado #cable, fibra óptica, etc.%.
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*e aprecia con claridad las temáticas y finalidades del curso, aunque simplemente es un repaso de los contenidos que se van a tratar, sirve como base teórica para presentar una buena propuesta para la problemática planteada. Los conocimientos adquiridos durante el desarrollo de este curso, permitieron dar solución a los ítems propuestos en la guía, de igual manera ampliaron los conceptos referidos a la propagación de antenas, proponiendo nuevas metodologías que permitieran finali)ar el proceso. El modelamiento reali)ado desde radiomobile ofrece fiabilidad en los datos y facilidad para el graficado de se"ales compleas como la de la se"al del radioenlace.
