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INTRODUCCION
A LOS
SISTEMAS
DE RADIO
1- Objetivos:
Conocer y comprender principios básicos de
comunicaciones
Poder realizar la configuración básica de
sistemas
Capacitarse para la detección primaria de
fallas
2- Tipos de Transmisión:
 SIMPLEX
 SEMIDUPLEX
 FULLDUPLEX
CORRESPONSAL A
CORRESPONSAL B
ESTACION
FUENTE
CORRESPONSAL A
SIMPLEX
Instante T
ESTACION
COLECTORA
CORRESPONSAL B
ESTACION
ESTACION
FUENTE
COLECTORA
Instante T+1
ESTACION
ESTACION
COLECTORA
SEMIDUPLEX
CORRESPONSAL A
CORRESPONSAL B
FUENTE
COLECTORA
FUENTE
FULL-DUPLEX
FUENTE
COLECTORA
3.1- Longitud de Onda:
• (λ) es la distancia en el espacio dentro de la cual la función onda se
repite a sí misma, en determinado tiempo.
3.2- Frecuencia:
• (f) Número de ciclos por unidad de tiempo. Se mide en hertz (Hz) que
es lo mismo que Seg-1 ya que es la inversa del período. "f = 1/ T "
La frecuencia está íntimamente relacionada con la λ, son inversamente
proporcionales, físicamente implica que si una aumenta al doble la otra
se reduce a la mitad. Si se multiplican se obtiene un valor constante, esa
constante es la velocidad de propagación de la luz.
c=Fxλ
Donde:
F = Frecuencia (medida en Hertz)
c = Velocidad de propagación (3x108m/seg.)
λ = Longitud de onda (Mts.)
4- mW y dBm
dBm es potencia expresada en dB referida a 1mW / 50
Ohms.
Para convertir mW a dBm, tenemos que multiplicar por 10 el
logaritmo de la potencia expresada en mW. Por ejemplo, si
la potencia máxima son 100mW:
10 x log 100mW = 20 dBm
5- Propagación:
• Las ondas electro magnéticas (EM) se propagan en línea recta,
excepto cuando la Tierra y su atmósfera alteran su trayectoria.
Donde: ht= Altura de la antena en mts.
dt= 3,61x√ht (distancia al horizonte en Kms.)
d = Distancia entre antenas
Existen 3 tipos de propagación:
Propagación por Ondas Terrestres
Propagación por Onda Espacial
Propagación en Línea Recta (línea de vista)
5.1- Ondas terrestres: Una onda terrestre es una onda EM que
viaja a lo largo de la superficie de la Tierra. Por lo tanto, las
ondas terrestres ó de tierra, se le llaman a veces ondas
superficiales.
• Las ondas terrestres deben estar polarizadas
verticalmente, pues el campo eléctrico en una
onda polarizada horizontalmente sería paralelo
a la superficie de la tierra y estas ondas se
corto-circuitarían con la conductividad de la
tierra misma.
• Con ondas terrestres, el campo Eléctrico
induce voltajes en la superficie de la Tierra, que
produce corrientes inducidas. La superficie de
la tierra también tiene resistencia y pérdidas
dieléctricas, por lo que las ondas terrestres se
atenúan a medida que se propagan.
• Buenos conductores para ondas terrestres son por ejemplo, el agua
salada de mar. Malos conductores por ejemplo, el desierto.
• Las pérdidas de ondas terrestres se acentúan con la frecuencia, por lo
que generalmente se usan para transmisiones de frecuencias menores a
2Mhz (Ej. radio AM).
•La densidad del aire hace que el frente de onda se incline gradualmente.
Con suficiente potencia, se puede propagar mas allá del horizonte.
Utilización, ventajas y desventajas de las ondas terrestres
• Se usan para comunicaciones entre barcos, y
entre barcos y la tierra firme, así como en
general para comunicaciones móviles marítimas.
• Se pueden usar con frecuencias de 15Khz a
2Mhz.
• Con suficiente potencia, pueden usarse para
comunicar dos puntos cualquiera en el mundo.
Son relativamente inmunes a los cambios
atmosféricos.
• Requieren potencias relativamente altas
• Como se limitan a frecuencias ultra bajas, bajas y medianas, se necesitan
antenas muy grandes para su transmisión y recepción.
• Las pérdidas de las ondas terrestres son muy variables, dependiendo de la
superficie y su composición, lo que hace la confiabilidad y repetibilidad de la
transmisión dependiente del terreno.
5.2- Ondas Espacial (troposféricas): Las ondas EM que se dirigen
arriba del horizonte de radio, se les llama ondas troposféricas, con un
ángulo relativamente grande con respecto a la superficie de la tierra.
Utilización, ventajas y desventajas de las ondas troposféricas:
• Las ondas troposféricas se irradian hacia el
cielo, donde la ionosfera (parte superior de la
atmósfera) refleja ó refracta las ondas de cielo
hacia la tierra nuevamente. Por ello, a este tipo
de propagación se le conoce también como
propagación ionosférica, y se localiza de 50 a
400km arriba de la superficie terrestre.
• La ionosfera absorbe gran cantidad de radiación solar, lo que ioniza las
moléculas de aire, creando electrones libres.
• La ionosfera tiene 3 capas D, E y F, que varían según su altura y la densidad
de ionización, de menor a mayor, y con el horario del día.
Cuando una onda RF pasa a través de la ionosfera, su campo E ejerce una
fuerza sobre estos electrones libres haciéndolos vibrar. Esto produce una
reducción en la corriente, que es equivalente a reducir la constante dieléctrica del
aire, lo cual causa que la velocidad de propagación aumente, y cause la
desviación de las ondas EM hacia las regiones de baja densidad electrónica .
Utilización, ventajas y desventajas de las ondas troposféricas:
• Las ondas troposféricas se irradian hacia el
cielo, a medida que las ondas se apartan más
de la tierra, la ionización aumenta, pero hay
menos moléculas para ser ionizadas. A mayor
densidad de iones, mayor refracción.
La capa D es la más cercana a la tierra y tiene
poco efecto en la dirección de propagación
de las ondas RF. La ionización de la capa D desaparece de noche. Esta capa
refleja ondas VLF y LF y absorbe las ondas MF y HF.
La capa E está entre 100 y 140 Km. arriba de la tierra y su punto de máxima
densidad es alrededor del mediodía en 70km. Casi desaparece en la noche
también, y refleja las ondas de HF durante el día. Arriba de UHF, las frecuencias
no están afectadas por la ionosfera debido a su pequeña longitud de onda, por lo
que debe haber una frecuencia máxima de transmisión de ondas de cielo que se
puedan refractar de vuelta a la tierra sin perderse. A esta frecuencia se le llama
Frecuencia crítica.
De forma similar, el máximo ángulo vertical de una onda tal que sea refractada de
vuelta a la tierra es el Ángulo crítico
5.3- Propagación en línea recta: Esta propagación se refiere a la
energía EM que viaja en las capas inferiores de la atmósfera terrestre.
Las ondas directas incluyen tanto las ondas directamente transmitidas,
como las indirectamente reflejadas.
Utilización, ventajas y desventajas de la propagación en línea recta:
• Las ondas directas incluyen tanto las ondas
directamente transmitidas, como las
indirectamente reflejadas.
• La intensidad del campo eléctrico depende
de la distancia entre las dos antenas, por el
efecto de atenuación y absorción, y de la
interferencia que pueda haber entre las ondas
directas y las ondas reflejadas.
• Para que que este tipo de propagación sea efectivo se necesita que entre las
antenas exista una línea de visión, es decir puedan verse una a la otra
Utilización, ventajas y desventajas de la propagación en línea recta:
• En el caso de que se presente un obstáculo entre las 2 antenas, es
necesario colocar una estación repetidora, la cual cuenta con 2 radios
conectadas “back to back” la cual se encarga de recibir la señal de la
radio emisora, y transmitirla de forma “transparente” a la radio receptora,
salteando asi el obstaculo y recreando una “linea de vision virtual” entre
las radios emisora y receptora
6- Espectro Radioeléctrico
SIGLA
DENOMINACIÓN
VLF
VERY LOW
FRECUENCIES
LF
LOW FRECUENCIES
MF
MEDIUM
FRECUENCIES
HF
HIGH FRECUENCIES
VHF
VERY HIGH
FRECUENCIES
UHF
ULTRA HIGH
FRECUENCIES
SHF
SUPER HIGH
FRECUENCIES
EHF
EXTRA HIGH
FRECUENCIES
Frecuencias muy bajas
Frecuencias bajas
Frecuencias medias
Frecuencias altas
Frecuencias muy altas
Frecuencias ultra altas
Frecuencias superaltas
Frecuencias extra-altas
LONGITUD DE ONDA
GAMA DE
FRECUENC.
CARACTERISTICAS
USO TIPICO
30.000 m
a
10.000 m
10 KHz
a
30 KHz
Propagación por onda de tierra, atenuación
débil. Características estables.
ENLACES DE RADIO A GRAN
DISTANCIA
10.000 m.
a
1.000 m.
30 KHz
a
300 KHz
Similar a la anterior, pero de características
menos estables.
Enlaces de radio a gran distancia,
ayuda a la navegación aérea y
marítima.
1.000 m.
a
100 m.
300 KHz
a
3 MHz
Similar a la precedente pero con una absorción
elevada durante el día. Propagación
prevalentemente Ionosférica durante le noche.
100 m.
a
l0 m.
3 MHz
a
30 MHz
Propagación prevalentemente Ionosferica con
fuertes variaciones estacionales y en las
diferentes horas del día y de la noche.
COMUNICACIONES DE TODO
TIPO A MEDIA Y LARGA
DISTANCIA
10 m.
a
1 m.
30 MHz
a
300 MHz
Prevalentemente propagación directa,
esporádicamente propagación Ionosférica o
Troposferica.
Enlaces de radio a corta distancia,
TELEVISIÓN, FRECUENCIA
MODULADA
1 m.
a
10 cm.
de 300 MHz
a 3 GHz
Exclusivamente propagación directa, posibilidad
de enlaces por reflexión o a través de satélites
artificiales.
Enlaces de radio, Radar, Ayuda a la
navegación aérea, TELEVISIÓN
10 cm.
a
1 cm.
de 3 GHz
a 30 GHz
COMO LA PRECEDENTE
1 cm.
a
1 mm.
30 GHz
a
300 GHz
COMO LA PRECEDENTE
RADIODIFUSIÓN
Radar, Enlaces de radio, Satélites
Radar, infrarrojo
7- Componentes de un Sistema









Mástil y antenas
Duplexores
Cable Coaxil
Conectores
Protector Gaseoso
Equipo de radio
Fuentes de energía
Baterías
Recinto y gabinete
7.1- Antenas:
7.1.1- Tipos: Omnidireccionales
Omnidireccionales:
•Formación de dipolos
7.1- Antenas:
7.1.2- Tipos: Direccionales
Direccionales:
•Yagi
•Parábola
•Diedro
7.1- Antenas:
Rango de frecuencia
Ancho de banda
Ganancia
Diagrama de radiación
Potencia de RF admisible
Dimensiones Físicas
Material
Tipo de montaje
Parábola
Formación de dipolos vs.
Direccional
Diedro
7.2- Duplexores:





Frecuencia de trabajo
Ancho de banda
Atenuación
Perdida de inserción
Dimensiones físicas
7.3- Cable Coaxil:






Tipo
Longitud
Atenuación por metro
Frecuencia de operación
Impedancia característica
Material Dieléctrico
7.3.1- Características Eléctricas
7.3.2- Modelos y equivalencias
7.3.3- Especificaciones
7.4- Conectores:
 Tipo
 Pérdida en función de la
frecuencia
 Armado
7.5- Protector gaseoso:
 Ancho de banda
 Conectores
 Montaje
7.6- Equipos de radio:
7.6.1- Características
 Frecuencia
 Ancho de banda
 Tipo de modulación
 Homologación
 Dimensiones físicas y
peso
 Rangos de temperatura y
humedad
 Gabinete
7.6.2- Spread Spectrum
 Técnicas: -Frecuency Hopping
-Direct Sequence
 Bandas: -902 a 928 Mhz
-2,4 a 2,484 Ghz
-5.725 a 5.825 Ghz
 Requerimiento de licencia: No
 Potencia: Menor a 1 W
7.6.2- Spread Spectrum
Frequency Hopping - Direct Sequence
7.6.3- Interfase / MODEM
 Tipo (Asincrónica, Sincrónica, LAN, Etc.)
 Velocidad de transmisión
 Velocidad de recepción
 Modos y normas
(RS-232, V35, ETHERNET, Etc.)
7.6.4- Transmisores
 Estabilidad en frecuencia
 Impedancia de salida
 Potencia de salida
 Nivel de emisiones de armónicos
y espúreas
 Tiempo de establecimiento de
portadora
7.6.5- Receptores
 Estabilidad en frecuencia
 Impedancia de entrada
 Sensibilidad de entrada y Squelch
 Selectividad
 Rechazo a frecuencias espúreas
7.6.6- Alimentación
 Tensión de entrada
 Consumo en transmisión
 Consumo en recepción
 Protecciones
7.7- Fuentes de energía:
Tipo: alimentación de línea, fotovoltaica, eólica, etc.
Características: tensión de
salida, potencia a entregar,
protecciones, etc.
7.8- Baterías:
 Material del compuesto
 Vida útil
 Potencia máxima
(Tensión y Corriente)
 Tiempo de carga
 Tiempo de suministro continuo
7.9.1- Gabinete




Tamaño
Material
Montaje
Aislamiento
7.9.2- Recinto
 Espacio interior
 Aislamiento ambiental
 Seguridad
 Transportabilidad
8- Cálculo de Enlace
Cuando se realiza el cálculo de un enlace, en verdad, lo que
se calcula es la intensidad de campo a recibir por la radio
receptora, el cual debe estar dentro de los limites de
sensibilidad de esta. El campo recibido es dependiente de
las siguientes características del sistema:
• Potencia entregada por el transmisor
• Las ganancias de las antenas que componen el sistema
• La distancia de separación que exista entre las antenas
• La frecuencia de trabajo del sistema
Para asociar todos estos factores, se planteo una formula,
de la cual se puede despejar el factor necesario para el
calculo.
8- Cálculo de Enlace
Fórmula:
RSSI = Pout – Pal1 + Gant1 – Pair + Gant2 – Pal1
Donde:
• Pout: Potencia entregada por el transmisor.
• Pal1: Pérdidas en el cable de antena1.
• Pal2: Pérdidas en el cable de antena2.
• Gant1: Ganancia correspondiente a la antena 1
(transmisor)
• Gant2: Ganancia correspondiente a la antena 2 (receptor)
• Pair: Perdidas en el medio. Este valor, proviene de otra
formula la cual incluye los factores “frecuencia” y “distancia”.
Pair : 32.4 + 20 log f (Mhz) + 20 log D (km)
9- MODEMS
Si uno desea comunicar equipos digitales, lo mas normal seria
pensar que estos deberían comunicarse mediante señales binarias,
es decir por un código de 1 o 0, representados cada uno por un
valor predeterminado de tensión. Si nosotros analizamos las
señales a transmitir, podemos observar que están formadas por una
suma infinita de señales de distinta frecuencia (señal digital). Por
otro lado, todos los medios de transmisión, poseen capacidades
distribuidas e inductancias, factores que convierten a la línea en un
filtro pasabajo, es decir, todo el ancho de banda de nuestra señal a
transmitir, no puede viajar por el medio. Por lo tanto, se realiza una
modulación y demodulación de la señal digital, transformándola en
una señal analógica. Los dispositivos encargados de generar las
comunicaciones son denominados DTE (Data Terminal Equipment)
y los encargados de realizar la comunicación DCE (Data
Comunication Equipment)
9- MODEMS
Para realizar entonces una comunicación entre 2 equipos de datos
(DTE), son necesarios dos equipos de comunicación (DCE) para
modular y demodular esa información a transmitir. Este dispositivo se
conoce con el nombre de MODEM
DTE
DTE
Medio de transmisión.
Señal
digital
Señal
digital
Por Ej:. Línea telefónica
Señal analógica
DCE
(Modem)
DCE
(Modem)
9.1- RS-232
Para realizar una comunicación entre un equipo DTE y otro DCE existen
estándares como el RS-232, el cual define parámetros para “estandarizar” el
formato de la comunicación. Dichos parametros incluyen: Niveles de tension
maximos y minimos, Esquemas de cableado, formato de la transmision
(handshaking), etc.
Esquema básico del conexionado de un puerto RS-232
Pin Numero:
Señal
Descripción
E/S
En DB-25
En DB-9
1
1
-
Masa chasis
-
2
3
TxD
Transmit Data
S
3
2
RxD
Receive Data
E
4
7
RTS
Request To Send
S
5
8
CTS
Clear To Send
E
6
6
DSR
Data Set Ready
E
7
5
SG
Signal Ground
-
8
1
CD/DCD
(Data) Carrier Detect
E
15
-
TxC(*)
Transmit Clock
S
17
-
RxC(*)
Receive Clock
E
20
4
DTR
Data Terminal Ready
S
22
9
RI
Ring Indicator
E
24
-
RTxC(*)
Transmit/Receive
Clock
S
Conector DB-25
Conector DB-9
Entre dos dispositivos conectados bajo el estándar 232 se realiza un proceso
denominado “HandShake” el cual permite organizar la comunicacion. Para
esto se utilizan las lineas Clear To Send (CTS) y Request To Send (RTS),
Estas señales son manejadas por los 2 equipos, para asi poder determinar
en que momento transmitir sus datos. La PC pide “permiso” (RTS) al modem
para poder transmitir, mientras que este le devuelve (CTS) cuando la
transmision es posible. De la misma manera, el modem receptor detecta que
se le estan enviando datos, comunicandoselo a la PC receptora mediante
(DCD), la cual se pone a la espera de la informacion entrante.
A continuación se observa un diagrama temporal del proceso
“HANDSHAKING” para su mejor comprension.
Sentido de las señales dentro del puerto en una comunicación
entre un equipo terminal (DTE) y un equipo comunicador (DCE)
Puerto RS-232
DTE
DCE
RTS
CTS
TxD
(Modem)
Puerto RS-232
DCE
DTE
DCD
RxD
(Modem)
Diagrama temporal del proceso de handshaking
LaLa
PCEl
radio
desea
modem
receptora
transmitir
estableció
datos,
la todos
La
PC
envía
aldetecta
modem
avisándole
portadora
portadora
alymodem
espera
estando
listo
datos
para
los datos,
estoslos
son
recibidos
mediante
transmitir
señal
avisando
RTS
mediante
porlasu
par,
y enviados
a la 2da
CTS
PC
PC
no desea
seguir
SeLa
completa
el envió
del
receptor
El
modem
avisa
a ladetecta
PC quela
transmitiendo
ypara
se mantiene
paquete
dede
datos
que
caída
la portadora
no
esta
listo
transmitirlay
portadora
mas
generalmente
identifica
con
queda aun
lasepoco
espera
de para
la
orden
en la transmisión
un evitar
bitRTS
de ruidos
stop
y esperando
portadora.
1
MODEM RxD
0
1
PC RTS
0
1
MODEM CTS
0
1
PC TxD
0
1
MODEM DCD
0
MODEM RxD
1
0
t