Introducción a los Sistemas de Radio



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1- Objetivos: Conocer y comprender principios básicos de comunicaciones Poder realizar la configuración básica de sistemas Capacitarse para la detección primaria de fallas
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2- Tipos de Transmisión: SIMPLEX SEMIDUPLEX FULLDUPLEX
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CORRESPONSAL A CORRESPONSAL B ESTACION FUENTE ESTACION COLECTORA SIMPLEX CORRESPONSAL A CORRESPONSAL B ESTACION FUENTE ESTACION COLECTORA SEMIDUPLEX ESTACION COLECTORA ESTACION FUENTE Instante T Instante T+1 CORRESPONSAL A CORRESPONSAL B FUENTE COLECTORA FUENTE COLECTORA FULL-DUPLEX
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3.1- Longitud de Onda: (?) es la distancia en el espacio dentro de la cual la función onda se repite a sí misma, en determinado tiempo. (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 ?, 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. 3.2- Frecuencia: c = F x ? Donde: F = Frecuencia (medida en Hertz) c = Velocidad de propagación (3x108m/seg.) ? = Longitud de onda (Mts.)
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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
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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= 3,61xvht (distancia al horizonte en Kms.) d = Distancia entre antenas
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Existen 3 tipos de propagación: Propagación por Ondas Terrestres Propagación por Onda Espacial Propagación en Línea Recta (línea de vista) ONDA TERRESTRE
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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. ONDA TERRESTRE
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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. (Gp:) ONDA TERRESTRE 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.
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(Gp:) ONDA TERRESTRE 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.
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(Gp:) ONDA TERRESTRE 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. ONDAS TROPOSFÉRICAS
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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. Utilización, ventajas y desventajas de las ondas troposféricas: (Gp:) ONDA TERRESTRE (Gp:) ONDAS TROPOSFERICAS 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 .
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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 Utilización, ventajas y desventajas de las ondas troposféricas: (Gp:) ONDA TERRESTRE (Gp:) ONDAS TROPOSFERICAS 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
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(Gp:) ONDAS TROPOSFERICAS 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. ONDAS DIRECTAS
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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. Utilización, ventajas y desventajas de la propagación en línea recta: (Gp:) ONDA TERRESTRE (Gp:) ONDAS TROPOSFERICAS (Gp:) ONDA DIRECTA (Gp:) ONDA REFLEJADA 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
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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 Utilización, ventajas y desventajas de la propagación en línea recta: