Elementos básicos en una instalación de telecomunicaciones

Para poder comunicar en la distancia dos puntos , necesitamos una serie de elementos con mayor o menor complejidad, pero con detalles técnicos que debemos tener muy en cuenta para tener el mejor sistema posible. Veremos cada uno de los elementos, que son:

1. Emisor
2. Receptor
3. Cables de cobre y fibra
4. Antenas
5. Duplexores y Diplexores
6. Distribuidores y mezcladores
7. Instalaciones eléctrica en estaciones de radiocomunicaciones 

1 Emisor 

Sistema encargado de recibir la señal a transmitir , tratarla y alimentar el elemento encargado de transmitirla ( antena ). En el esquema de la derecha, se ha omitido los bloques de filtros. Debería añadirse uno a la salida del sistema de audio ( filtrar  la salida del estudio )  y otro  antes de alimentar la antena. Los elementos básicos son

1. Señal de audio de los estudios. En este caso, hemos tomado una emisora de AM donde se está transmitiendo una tertulia, música, etc. La salida debe ser tratada para que contenga una señal lo mas "limpia " posible. Ello se consigue con sistemas de filtros, y, por supuesto, con elementos traductores adecuados ( buenos micrófonos, sistemas de cables, electrónica de bajo ruido, etc.
2. Oscilador. Se genera una frecuencia senoidal dada por la emisora. No es siempre la misma, ya que cada emisora de AM tiene la suya. Por ejemplo,  tenemos que  Radio Nacional de España en Madrid tiene una frecuencia de  585 Khz
3. Una vez producida la señal portadora, se pasa a un amplificador.
4. La señal portadora y la señal de audio ( del estudio ) se pasan por el modulador para que, en este caso, se module la señal de la portadora, acorde a la amplitud de la señal del estudio
5. La señal resultante se entra en un amplificador  de radio frecuencia y éste alimenta la antena/li>

2º Receptor 

Un avance importante en los receptores fue la incorporación del receptor heterodino.

 Mostramos el esquema básico de este  elemento

Una vez que la señal llega a destino, tenemos que la señal que toma la antena se entrega al receptor, compuesto por una serie de bloque que detallamos.

1. Bloque de amplificador de la señal. La señal suele llegar con poca potencia, por lo cual es necesario este componente.
2. Oscilador local. Según sea el tipo de modulación, es necesario crear una señal senoidal de una frecuencia determinada. Esta señal la vamos a entrar junto a la señal que procede del amplificador de antena, al mezclador.
3. Mezclador. Este componente nos va a crear una señal de una frecuencia intermedia F3,dando lugar a 2 frecuencias F3, que vienen de sumar y restar F2 y F1 ( ver imagen ).
4. El filtro de frecuencia intermedia tiene una ancho de banda mas angosto ( reducido ), dando lugar a una mayor selectividad  del conjunto. La señal sale lista de este bloque para ser  demodulada. Es un filtro de alta selectividad en frecuencia.
5. El demodulador aplica la técnica apropiada ( FM, AM, etc ) para obtener la señal que contiene la información
6. Amplificador de banda base. Una vez que tenemos la señal demodulada, hay que amplificarla y filtrarla para la etapa de potencia.

3º Métodos de transmisión

1. Fiabilidad del cable
2. Facilidad de la  instalación
3. Velocidad de transmisión de datos ( Kbit/s)
4. Ancho de banda ( cuantos canales podemos pasar )
5. Precio del cable
6. Espacio entre repetidores en instalaciones grandes

3.1 Cables de cobre.

3.2 Cable coaxial.

La impedancia viene como :   donde:

1. Zo es la impedancia del cable, que no depende de la longitud.
2. εr se llama la permeabilidad relativa del dieléctrico y depende del tipo de material ( polietileno sólido, polietileno expandido, etc )
3. De es el diámetro del cable exterior
4. Di es el diámetro del cable interior

A destacar tenemos que:

• En los casos reales donde el cable se carga con generadores o receptores, cuya impedancia es igual a la impedancia característica del cable, la impedancia de ésta permanece constante.
• Zo del cable es independiente de la longitud del mismo. Esto parece curioso porque parece que a mas cable mas impedancia, pero tenemos que tener en cuenta que esta consideración se hace para un cable ideal, con resistencia del cobre nula.
• Así mismo, y para una línea sin perdidas, la impedancia es constante independiente de la frecuencia.
• En una línea bien adaptada en impedancias,  no se producirán reflexiones de señales
• Cuando se conecta una cable con una impedancia igual a la impedancia de la carga, la transferencia de energía entre cable y carga es máxima

No, no es un cable, ES EL CABLE. Con esto, queremos resaltar  la importancia que tiene este elemento dentro de un conjunto, que aparentemente son mas importantes que el mismo cable. Es muy importante que todos los bloques que están conectados al cable tengan  idénticas impedancias a la que tiene el mismo cable  para que no existan ondas reflejadas y el rendimiento del conjunto sea máximo.

La mayoría de los cables tienen una impedancia de 50 o de 75 Ohmios. Dejamos una imagen del equivalente eléctrico del coaxial

Si lo comparamos con el par trenzado, tenemos, en general a día de hoy ( en esto siempre tenemos que marcar fechas, finales del 2017 )

Otras características son:

•  Se puede usar para cubrir  mayores distancias.
• Como consecuencia de lo anterior, los tramos entre  estaciones ( repetidores ) pueden tener mayor distancia.
• Gracias a su apantallamiento, es menos susceptible a interferencias.
• Ofrece mayor frecuencia de trabajo y mayor velocidad de transmisión.

Por ejemplo, tenemos el cable Coaxial de banda ancha, que normalmente se usa para el envío de la señal de televisión por cable, puede llegar a tener 100km de distancia. Si lo hacemos trabajar  a 300 Mhz , llega a tener velocidades de 150 Mbps.

Comparativas entre medios  

4 Antenas 

5 Duplexores y Diplexores  

Un duplexor es un componente de radiocomunicaciones que permite utilizar una misma antena tanto para recibir como para emitir, desacoplando la parte emisora y receptora de la estación. En la imagen de la izquierda tenemos este componente representado en verde, produciéndose en el mismo las conmutaciones para permitir que el transmisor envíe la señal a la antena, o bien, que el receptor reciba la señal de la antena.

 El Diplexor hace  la misma tarea, pero con la diferencia que conecta equipos con frecuencia de trabajo diferente, por ejemplo, cuando tenemos que utilizar frecuencias de satélite y tv terrestre , como mostramos en la siguiente ilustración

6º Distribuidores y mezcladores 

La finalidad del distribuidor es repartir  la señal en los puntos que son necesarios ( por ejemplo cuando desde el tejado de un adosado, tenemos dos plantas con varios puntos de TV ). En el caso de que ese distribuidor ( o repartidor ) sea pasivo ( sin alimentar ) , se tiene una perdida de 3 dB por cada toma, esto es, para un repartidor de 4 salidas, tenemos una pérdida total de 12 dB. El mezclador hace la función inversa.

No confundir un repartidor con un derivador.

7º Instalación Eléctrica en estaciones de radiocomunicaciones 

Esta sección está contemplada muy bien en otros módulos del ciclo. Haremos una revisión sobre los aspectos más importantes a la hora de poder suministrar la energía eléctrica necesaria para el proceso de radiocomunicaciones.

 La estación deberá en todo momento tener un flujo constante y de calidad de energía eléctrica que será proporcionada desde diferentes fuentes. Tendremos que tener en cuenta los criterios medioambientales, de acceso a la estación, de las energías renovables que tengamos en el lugar, del tendido eléctrico circundante, etc. En base a esos y otros criterios, tomaremos la mejor decisión. Pondremos varios casos en los que podremos actuar

1. En la zona tenemos luz eléctrica de alguna compañía. En este caso es la mejor opción de todas , dado que la caída de tensión en las líneas raramente ocurren y los tiempos de respuesta se han incrementado mucho. Esa situación se puede complementar con sistemas SAI para que, en caso de fallo del suministro de electricidad, la radiocomunicación no caiga.. Tendremos que tener en cuenta el cálculo de baterías.
2. Zonas de difícil acceso y sin electricidad. En este caso, optamos por energías renovables si es posible o por grupos electrógenos. En el caso de los grupos tenemos que tener en cuenta que hace falta un depósito para el gasóleo, además de sistemas de climatización, seguridad , vallado completo del recinto, contaminación acústica del entorno, etc.
3. En el caso 2 se puede optar por instalar paneles solares o aerogeneradores, siempre apoyados por SAI

1º Una instalación se dice que es muy disponible cuando tiene servicio el 99,999 % del tiempo con servicio. Hemos encontrado una caída de 20 minutos a lo largo del año. ¿ Han cumplido con lo prometido ?

2º Tenemos una estación solar que, para la noche necesitamos un suministro de 600 Ah. Las baterías tienen una tensión de 12 voltios y 80 Ah. Calcular cuantas y cómo irán conectadas

 3º ¿ Qué aporta tener un amplificador de frecuencia intermedia en un receptor superheterodino ?

4º Calcular la impedancia de un cable con permeabilidad 1,8 y cuyo diámetro mayor es tres veces mayor que el diámetro menor

 5º Nos piden que montemos una antena parabólica en una casa, pero el tubo ya está ocupado por un cable de antena y no hay mas espacio. Qué solución le puedes dar ?

6º Busca en internet el diagrama de radiación de una antena utilizada para dar cobertura de UMTS en la ciudad

7º Los grupos electrógenos produce corriente alterna y, sin embargo, los equipos de radiocomunicaciones necesitan corriente continua.  Que hará falta ?

 8º Una antena tiene un rendimiento del 80 %. Si la potencia aportada es de 2 W, calcular la potencia radiada

Mostrar para saber algo más sobre el receptor superheterodino