FASE 1
ANTENAS Y PROPAGACIÓN 208019_06
BRAYAN JAVIER PELAYO FONSECA CÓDIGO: 1.098.738.507
Tutor: ING. RAUL CAMACHO
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA BUCARAMANGA 2016
INTRODUCCIÓN
En la presente actividad colaborativa, se planteara una situación-problema en donde se deberá presentar un profundo análisis general sobre las teorías de antenas y propagación, su definición, 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 un mapa conceptual sobre algunos temas relevantes, dentro del curso.
PROYECTO DE IMPLEMENTACIÓN
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Una multinacional con sede principal en Paris está realizando una exploración minera, esta zona de exploración se encuentra en una zona selvática del Putumayo en Colombia, retirada 47 km de cualquier red de comunicación. En esta zona de exploración se lleva permanentemente diferentes tipos de materiales y equipos. Los procesos desarrollados en esta área son automatizados 100%, y se monitorean diferentes tipos de variables- la junta directiva de esta compañía necesita hacer un seguimiento permanente y en tiempo real de los siguientes aspectos: -
-
-
Llevar todo el inventario de equipos y materiales que ingresan y salen de la zona de exploración, en tiempo real desde la sede principal en Paris (Control de Tecnología RFID). Hacer monitoreo permanente de las diferentes variables que se controlan en la zona, por parte de los ingenieros ubicados en la sede principal en Paris. Comunicar a la zona de exploración con la red de comunicación ubicada en Putumayo y esta comunicarla con la sede en Paris.
2. MARCO TEÓRICO Teniendo como referencia la problemática planteada, se presentan los siguientes conceptos teóricos: 2.1. Gradiente El gradiente es una operación vectorial, que opera sobre una función escalar, para producir un vector cuya magnitud es la máxima razón de cambio de la función en el punto del gradiente y que apunta en la dirección de ese máximo. En coordenadas rectangulares el gradiente de la función f(x,y,z) es: [
]
2.2. Ecuaciones de Maxwell Las ecuaciones de Maxwell representan una de las formas más elegantes y concisas de establecer los fundamentos de la Electricidad y el Magnetismo. A partir de ellas, se pueden desarrollar la mayoría de las fórmulas de trabajo en el campo. Debido a su breve declaración, encierran un alto nivel de sofisticación matemática y por tanto no se introducen
generalmente en el tratamiento inicial de la materia, excepto tal vez como un resumen de fórmulas. Estas ecuaciones básicas de la electricidad y el magnetismo se pueden utilizar como punto de partida para los cursos avanzados, pero generalmente se encuentran por primera vez después del estudio de los fenómenos eléctricos y magnéticos, en forma de ecuaciones unificadoras.
Fig. 1 – Ecuaciones de Maxwell
2.3. Divergencia La divergencia de un campo vectorial mide la diferencia entre el flujo entrante y el flujo saliente en una superficie que encierra un elemento de volumen . Si el volumen elegido solamente contiene fuentes o sumideros de un campo, entonces su divergencia es siempre distinta de cero. La divergencia de un campo vectorial en un punto es un campo escalar, que se define como el flujo del campo vectorial por unidad de volumen conforme el volumen alrededor del punto tiende a cero, para el caso del campo magnético la divergencia viene dado por la ecuación: (⃑ )
⃑
∮ ⃑
⃑⃑⃑⃑
2.4. Rotacional Se entiende por rotacional al operador vectorial que muestra la tendencia de un campo a inducir rotación alrededor de un punto. También se define como la circulación del vector sobre un camino cerrado del borde de un área con dirección normal a ella misma cuando el área tiende a cero. Aquí, es el área de la superficie apoyada en la curva , que se reduce a un punto. El resultado de este límite no es el rotacional completo (que es un vector), sino solo su componente según la dirección normal a y
orientada según la regla de la mano derecha. Para obtener el rotacional completo deberán calcularse tres límites, considerando tres curvas situadas en planos perpendiculares.
(⃑ )
⃑
∮⃑
⃑⃑⃑⃑
2.5. Antenas de Transmisión Es un dispositivo que sirve para transmitir y recibir ondas de radio. Convierte la onda guiada por la línea de transmisión (el cable o guía de onda) en ondas electromagnéticas que se pueden transmitir por el espacio libre. En realidad una antena es un trozo de material conductor al cual se le aplica una señal y esta es radiada por el espacio libre. Las antenas deben de dotar a la onda radiada con un aspecto de dirección. Es decir, deben acentuar un solo aspecto de dirección y anular o mermar los demás. Esto es necesario ya que solo nos interesa radiar hacia una dirección determinada.
2.6. Radioenlaces Es una conexión entre diferentes equipos de telecomunicaciones usando ondas electromagnéticas. Se conoce como Enlace Estudio Transmisor o por sus siglas inglesas STL, Studio Transmiter Link. Un radioenlace consta de un pequeño transmisor de radio (TX) que envía la señal desde los estudios a un receptor (RX) que se encuentra en la planta, ambos con sus respectivas antenas.
Fig. 2 – Esquema de radioenlaces
2.7. Radio Enlaces – Microondas Se denomina microondas a unas ondas electromagnéticas definidas en un rango de frecuencias determinado; generalmente de entre 300 MHz y 300 GHz, que supone un período de oscilación de 3 ns (3xl0-9 s) a 3 ps (3xl012 s) y una longitud de onda en el rango de 1 m a 1 mm. Otras definiciones, por ejemplo las de los estándares IEC 60050 y IEEE 100 sitúan su rango de frecuencias entre 1 GHz y 300 GHz, es decir, longitudes de onda de entre 30 cm. a 1 mm. El rango de las microondas está incluido en las bandas de radiofrecuencia, concretamente en las UHF (frecuencia ultra alta) (0.3 - 3 GHz), 5HF (super alta frecuencia) (3 - 30 GHz) y EHF (extremadamente alta frecuencia) (30 300 GHz).
Fig. 3 – Radioenlaces Microondas
3. ESTADO DEL ARTE 3.1. Proyecto: Enlace Inalámbrico -
Síntesis: Este proyecto se origina de la intención de mejorar la calidad del servicio y disminuir los costos de funcionamiento de una empresa dedicada a brindar servicios de comunicación en dos café internet ubicados en los municipios de Alcalá y Ansermanuevo (Valle del Cauca). Estos municipios se encuentran separados por una distancia aproximada de 26 kilómetros en línea recta, entre ellos hay una cadena montañosa que impide la línea de vista entre los dos municipios.
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Problemática: Lograr una comunicación eficiente y económica entre los municipios de Alcalá y Ansermanuevo (Valle del Cauca), los cuales están
separados por una distancia aproximada de 26 kilómetros en línea recta, entre ellos hay una cadena montañosa que impide la línea de vista entre los dos municipios.
Fig. 4 – Ubicación geográfica de los sedes.
Debido a la geografía de la zona, fue necesario implementar una antena repetidora en el medio de las centrales.
Fig. 5 – Ubicación geográfica de la antena repetidora y las sedes.
Después de realizar los cálculos se determinó que el enlace es factible y se procedió a implementar el radio enlace entre los municipios de Alcalá y Ansermanuevo con un puente en el cerro Modín de la ciudad de Cartago Valle.
Fig. 6 – Instalación de los dispositivos.
La imagen anterior se tomó en el techo de la sede de Ansermanuevo a una altura aproximada de 6 metros, al fondo de la imagen a la derecha se encuentra el cerro Modín aproximadamente a 18 Kilómetros en línea recta, es allí donde estarán ubicada las antena repetidora, que hará el puente con la ciudad de Alcalá.
Fig. 7 – Ubicación geográfica de la antena repetidora y la sede A.
CONCLUSIONES
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La importancia de los radio enlaces en la industria se simplifica en una sola palabra: “movilidad”, 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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Se 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.
BIBLIOGRAFÍA
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