Se recibe la señal de RF, se lleva a IF y se demodula hasta banda base. La banda base se puede volver a configurar con otras señales.
El repetidor demodula la RF a banda base, la amplifica y le da nueva forma. Luego se modula la portadora de FM
REPETIDOR DE IF La portadora de RF recibida se convierte en forma descendente a una frecuencia de IF, se amplifica y, con nueva forma, se convierte ascendentemente a una frecuencia de RF, y luego se retransmite.
DIVERSIDAD Diversidad sugiere que hay más de una ruta de transmisión, o método de trasmisión disponibles entre un transmisor y un receptor. En un sistema de microondas, el objetivo de usar diversidad es aumentar la confiabilidad del sistema, aumentando su disponibilidad. Confiabilidad (%)
Tiempo de
Tiempo de Interrupción
interrupcion (%) Año
Por mes (horas)
(horas)
Día (horas)
0
100
8760
720
24
50
50
4380
360
12
80
20
1752
144
4,8
90
10
876
72
2,4
95
5
438
36
1,2
98
2
175
14
29 min
99
1
88
7
14,4 min
99,9
0,1
8.8
43 min
1,44 min
99,99
0,01
53 min
4,3 min
8,6 seg
99,999
0,001
5,3 min
26 seg
0,86 seg
99,9999
0,0001
32 seg
2,6 seg
0,086 seg
Si el sistema dispone de más de una ruta para la señal de RF, podrá seleccionar la que produzca la máxima calidad en la señal recibida. La máxima calidad se determina evaluando la relación de portadora a ruido (C/N) en la entrada del receptor, o tan solo midiendo la potencia de la portadora recibida. Los tipos de diversidad que se utilizan son: Frecuencia Espacial Polarización Híbrido Cuádruplo ARREGLOS DE CONMUTACION Para evitar la interrupción del servicio en un sistema de microondas por desvanecimiento o fallas, se recurre a los arreglos de conmutación. Esta es una ruta alternativa que puede seguir la señal de IF desde el emisor hasta el receptor.
ARREGLOS DE CONMUTACION
Arreglo: Uso de Diversidad
CARACTERÍSTICAS DE TRAYECTORIA LA TRAYECTORIA de un sistema de radiocomunicaciones es el recorrido que sigue la señal a través del medio de transmisión para llegar desde el emisor hasta el receptor. Este recorrido puede seguir varios caminos diferentes y algunas veces simultáneos
La trayectoria de espacio libre: es la trayectoria de línea de vista directamente entre las antenas transmisora y receptora. La onda reflejada a tierra: es la porción de la señal transmisora que se refleja de la superficie de la tierra y es capturada por la antena receptora. La onda de superficie consiste de campos eléctricos y magnéticos asociados con las corrientes inducidas por la superficie de la tierra, depende de las características de la superficie de la tierra y de la polarización electromagnética de la onda. La suma de estas tres trayectorias anteriores se llama la onda de tierra. La onda de cielo es la porción de la señal transmisora que se regresa reflejada por las capas ionizadas de la atmósfera de la tierra. Para el estudio en microondas, son de interés solo las señales de ondas directas y las reflejadas.
GANANCIA DEL SISTEMA a) La ganancia del sistema es la diferencia entre la potencia nominal de salida de un transmisor y la potencia mínima de entrada requerida por un receptor. b) La ganancia del sistema debe ser mayor que o igual a la suma de todas las ganancias y pérdidas incurridas por una señal, conforme se propaga de un transmisor a un receptor. La ganancia del sistema se utiliza para predecir la confiabilidad de un sistema para determinados parámetros del sistema.
Matemáticamente, la ganancia del sistema es:
G s P t C minima Donde: Gs = ganancia del sistema (dB) Pt = potencia de salida del transmisor (dBm) Cmínima = potencia mínima de entrada del receptor para un objetivo de calidad determinado (dBm) En la ecuación se debe cumplir:
P t C mínima Pérdidas Ganancias Las ganancias están dadas por: At = ganancia de la antena transmisora (dB) relativa a un radiador isotrópico. Ar = ganancia de la antena receptora (dB) relativa a un radiador isotrópico Las Pérdidas están dadas por: Lp = pérdida de la trayectoria de espacio libre entre antenas (dB)
Lf = pérdida del alimentador de guías de ondas (dB) entre la red de distribución (véase tabla I). Lb = pérdida total de acoplamiento o ramificación (dB) en los circuladores, filtros y red de distribución entre la salida de un transmisor o la entrada de un receptor y su alimentador de guías de ondas respectivo (véase tabla I). Fm = margen de desvanecimiento para un determinado objetivo de confiabilidad. Matemáticamente, la ganancia del sistema es:
G s P t C mínima F m L p L f Lb At Ar En donde todos los valores están expresados en dB o dBm. Nota: Debido a que la ganancia del sistema indica una pérdida neta, las pérdidas están representadas con valores dB positivos y las ganancias están representadas con valores dB negativos. TABLA 1: PARÁMETROS PARA LA GANANCIA DEL SISTEMA Perdida por Ramificación (dB)
Perdida del alimentador, L f Frecuencia
Ganancia de la antena, At o Ar
Diversidad
(GHz) Tipo
Perdida (dB/100m)
Frecuencia
Espacio
Cable 1.8
coaxial lleno de
5.4
5
Tamaño
Ganancia
(m)
(dB)
1.2
25.2
2.4
31.2
3.0
33.2
3.7
34.7
1.5
38.8
2.4
43.1
3.0
44.8
2
aire
Guía de 7.4
onda
4.7
3
2
elíptica
3.7
46.5
2.4
43.8
3.0
45.6
3.7
47.3
4.8
49.8
Guía de ondas 8.0
elípticas
6.5
3
2
EWP 69
REPRESENTACIÓN GANANCIAS Y PÉRDIDAS DEL SISTEMA
PÉRDIDA DE TRAYECTORIA DE ESPACIO LIBRE La pérdida de trayectoria de espacio libre se define como la pérdida incurrida por una onda electromagnética conforme se propaga en una línea recta a través de un vacío sin ninguna absorción o reflexión de energía de los objetos cercanos.
Se determina por la ecuación:
4 D
L p
2
4 f D
c
2
En donde: Lp = pérdida de trayectoria de espacio libre D = distancia f = frecuencia = longitud de onda c = velocidad de la luz en el espacio libre Convirtiendo a dB da
4 f D 4 20 log 20 log f 20 log D c c
L p (dB) 20 log
Cuando la frecuencia se da en MHz y la distancia en km,
4 106 103 20 log f ( MHz ) 20 log D(km) L p (dB) 20 log 8 3 x 10
L p (dB ) 32 .4 20 log f ( MHz ) 20 log D (km) Cuando la frecuencia se da en GHz y la distancia en km,
L p ( dB) 92 .4 20 log f (GHz ) 20 log D( km) MARGEN DE DESVANECIMIENTO El margen de desvanecimiento es un "factor de acolchonamiento" incluido en la ecuación de ganancia del sistema que considera las características no ideales y menos predecibles de la propagación de ondas de radio, como la propagación de múltiples trayectorias (pérdida de múltiples trayectorias) y sensibilidad a superficie rocosa. El margen de desvanecimiento también considera los objetivos de confiabilidad del sistema. Por lo tanto, se incluye como pérdida el margen de desvanecimiento en la ecuación de ganancia del sistema.
Fm 30 log D 10 log(6 ABf ) 10 log(1 R) 70 En donde: Fm = margen de desvanecimiento (dB) D = distancia (km) f = frecuencia (GHz) R = confiabilidad expresada como decimal 1-R = objetivo de confiabilidad para una trayectoria de 400 km en un solo sentido o dirección. A = factor de rugosidad = 4 sobre agua o en un terreno muy parejo = 1 sobre un terreno normal = 0.25 sobre un terreno montañoso muy disparejo B = factor para convertir una prob. del peor mes a una prob. anual = 1 para convertir una disponibilidad anual a una base para el peor mes. = 0.5 para áreas calientes y húmedas. = 0.25 para áreas normales tierra adentro. = 0.125 para áreas montañosas o muy secas UMBRAL DEL RECEPTOR Un parámetro muy importante cuando se evalúa el rendimiento de un sistema de comunicaciones de microondas es la portadora a ruido. La potencia de la portadora de banda ancha mínima en la entrada de un receptor que proporcionará una salida de banda base que pueda utilizarse se llama Umbral del Receptor o, a veces, Sensibilidad del Receptor. El umbral del receptor depende de la potencia de ruido de banda ancha que está presente en la entrada de un receptor, el ruido que se introduce en el receptor, y la sensibilidad al ruido del detector de banda base. Antes de que se pueda calcular C mínima, tiene que determinarse la potencia del ruido de entrada. La potencia del ruido de entrada se expresa matemáticamente como:
N KTB En donde: N = potencia de ruido (watts). K = constante de Boltzmann ( 1.38 x 10-23 J/K). T = temperatura de ruido equivalente del receptor (Kelvin) (temperatura ambiente = 290 K). B = ancho de banda de ruido (Hertz).
Expresado en dBm
KTB KT 10 log 10 log B 0 . 001 0 . 001
N (dBm) 10 log
El umbral del receptor es directamente proporcional al ancho de banda y la temperatura. RELACIÓN PORTADORA A RUIDO VERSUS RELACIÓN SEÑAL A RUIDO Portadora a ruido (C/N) es la relación de la "portadora" de banda ancha a la potencia de ruido de banda ancha (el ancho de banda de ruido del receptor). El C/N se puede determinar a un punto de RF o de IF en el receptor. Esencialmente, el C/N es una relación señal-a-ruido de predetección (antes de la demodulación de FM). La señal a ruido (S/N) es una relación de posdetección (después de la demodulación de FM). En un punto de banda base del receptor, se puede separar un solo canal de banda de voz del resto de la banda base y puede medirse independientemente. FIGURA DE RUIDO: (NF) En su forma más sencilla, la figura de ruido (NF) es la relación señal-a-ruido de un dispositivo ideal, sin ruido dividido por la relación de S/N, en la salida de un amplificador o de un receptor. En un sentido más práctico, la figura de ruido se define como la relación de S/N en la entrada de un dispositivo dividido por la relación de S/N a la salida.
La figura de ruido se puede determinar entonces por la ecuación:
S N Entrada NF (dB) 10 log S N Salida Por lo tanto, la figura de ruido es una relación de relaciones. La figura de ruido de un dispositivo totalmente sin ruido es la unidad o 0 dB.
ESTACIONES DE RADIOMICROONDAS DE FM Existen dos tipos de estaciones de radiomicroondas de FM: Estaciones terminales: son puntos, dentro del sistema, donde las señales de banda base se originan o terminan. Estaciones repetidoras: son puntos, dentro del sistema, donde las señales de banda base se pueden volver a configurar o donde las portadoras de RF simplemente se "repiten" o se amplifican. Estación terminal de radiomicroondas, banda base, enlace de entrada de línea de cable e IF de FM
Estación terminal de radiomicroondas transmisor y receptor.
Configuración esquemática de una Estación repetidora de radiomicroondas
Interferencias entre estaciones repetidoras de radiomicroondas. En algunas ocasiones y según la distribución de las estaciones repetidoras, es posible que se presenten anomalías entre estaciones repetidoras que estén alineadas o no, lo cual ocasiona perturbaciones o interferencias entre ambas. Para resolver esta situación, es posible utilizar frecuencias diferentes entre estaciones repetidoras adyacentes. Se recibe la señal de entrada con una frecuencia y al retransmitirla se envía con una frecuencia diferente. Interferencias entre estaciones repetidoras de radiomicroondas.
