Temas 22.3 y 22.4

TEMA 22
TRANSMISIONES Y COMUNICACIONES
Secciones 3 y 4
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Tema 22. 3
CONCEPTO DE MALLA
Y
CANAL DE TRABAJO
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Concepto de canal de trabajo
Se denomina canal de trabajo al par de frecuencias asignadas para
establecer la comunicación entre 2 ó más equipos, utilizándolas para
emitir y para recibir señales de radiofrecuencia.
Los canales de trabajo han de estar muy bien definidos en el espectro
de radiofrecuencia, limitando los tipos de emisiones a unas
determinadas frecuencias.
Dentro de una gama de frecuencias se establecen saltos o canales de
trabajo que se distribuyen entre los distintos colectivos, de tal modo que
cada uno disponga de su lugar dentro del espectro para que no se
interfieran entre sí.
Las autoridades limitan lo que se conoce como ancho de banda para
cada canal, suponiendo que la mejor señal se emitirá en el centro de
este ancho de banda y no perturbará a las señales que se encuentren a
sus lados.
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Concepto de canal de trabajo
Como ejemplo, la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC)
estadounidense, respecto al reparto de los anchos de banda de cada
canal en las distintas gamas de frecuencias, especifica:
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Ancho de Banda
Definimos resonancia electrónica como el fenómeno que se produce al
coincidir la frecuencia propia de un circuito oscilante con la frecuencia de
una señal de excitación externa. Ejemplo sintonizador de radio
Las frecuencias que se encuentran ligeramente por encima y
ligeramente por debajo de la frecuencia de resonancia, también son
efectivas para la transmisión y recepción de ondas electromagnéticas.
• Cada equipo
tiene una
curva
diferente
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Ancho de Banda
El ancho de banda es el
rango
de
frecuencias,
medido en Hz, en el que se
concentra la mayor parte de
la potencia de la señal.
Puede ser calculado a partir
de una señal temporal
mediante el análisis de
Fourier.
El ancho de banda viene determinado por las frecuencias comprendidas
entre f1 y f2 . -3dB es la mitad de intensidad
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Concepto de malla
Una malla es el conjunto de repetidores dispuestos de tal modo, que
pueden enlazar o unir cualquier emisor con cualquier receptor por
distantes que se encuentren y por difícil que sea el terreno donde se
encuentren tanto el emisor como el receptor.
Utilizando un mismo canal de trabajo ampliar radio de acción
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Concepto de malla
Una malla es como una red de comunicaciones, extendida por una
región (p.ej. España) de modo que permite conectar un elemento de la
misma, con cualquier otro elemento, utilizando los caminos que la red
ofrece.
Una malla es un conjunto de repetidores dispuestos de tal manera que
permite enlazar cualquier emisor con cualquier receptor .
Una malla muy utilizada actualmente, es la malla o red de telefonía
móvil.
En ciertas mallas, las frecuencias que se utilizan para la comunicación
entre el emisor y el receptor es distinta de la que se utiliza entre los
repetidores.
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Concepto de malla
La malla permite a los emisores ponerse en contacto con los receptores
de forma individual, teniendo seleccionados distintos canales o
frecuencias específicas para cada uno de los posibles emisores y
receptores, poniendo en comunicación a los emisores con los
receptores que deseen, y no con todos los receptores que utilicen los
mismos repetidores.
Una o varias mallas forman una red.
Desde hace años la red telefónica de la Guardia Civil está articulada en
mallas provinciales, trabaja en la banda de VHF y en frecuencia
modulada (FM).
Actualmente se usa el sistema SIRDEE
(Sistema de
radiocomunicaciones Digitales de Emergencia del Estado). Es un
servicio integral de comunicaciones seguras de voz y datos (está
cifrado de extremo a extremo: tecnología TETRAPOL)
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Tecnología TETRAPOL, ventajas:
• Uso de la misma red para cada usuario con los mismos equipos
• Ahorro en infraestructuras
• Excelente calidad de voz porque se digitaliza
• Son usuarios: Cuerpo Nacional de Policía, Cuerpo de la Guardia Civil, Casa de S. M el Rey,
Presidencia del Gobierno Militar de Emergencia, Armada Española, Protección Civil y
Emergencias de Galicia, Protección Civil, Emergencias de Cantabria, Emergencias
Sanitarias de Andalucia y Emergencias Gobierno Balear
• Cada malla tiene asignado un canal de trabajo diferente de las limítrofes para evitar
interferencias de unas con otras.
• Los equipos utilizados por los usuarios pueden ser:
Fijos: con carácter permanente en una ubicación determinada
Móvil: Se usan en movimiento o ubicaciones no determinadas (vehículos)
Portátil: Equipos que poseen antenas y fuentes de energía autónomas (radioteléfono
de mano)
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Consideraciones Importantes sobre los
canales de comunicación de uso general
Deben considerarse diferentes aspectos relacionados entre sí:
Velocidad de transferencia de la información, fiabilidad de la
transferencia, comodidad de uso del sistema y costes monetarios y
energéticos.
1.- Velocidad de transferencia de la información:
En ocasiones es la consideración más importante, ya que determina,
en la mayoría de casos, la elección de los distintos sistemas y los
elementos que los contengan.
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Consideraciones Importantes sobre los
canales de comunicación
2.- Fiabilidad de la transferencia de información:
El sistema debe funcionar cuando sea necesario y poder transmitir
y recibir información sin errores.
Para ello se requiere la utilización de componentes de alta calidad
y un cuidadoso diseño de los dispositivos de modulación y
demodulación, de forma que se eviten o reduzcan al mínimo los
errores de la información comunicada.
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Consideraciones Importantes sobre los
canales de comunicación
3.- Comodidad del sistema:
El sistema debe ser cómodo, rápido y sencillo de utilizar, manejar y
cambiar.
Los usuarios del teléfono quieren tener comunicación con cualquier
lugar en un espacio de tiempo corto.
Los usuarios de radio quieren que los equipos domésticos sean
sencillos y fáciles de manejar y con una calidad de sonido excelente.
Los usuarios de la televisión quieren que en sus receptores se
reproduzcan imágenes nítidas, con un sonido excelente y con facilidad
de sintonizar (automático) las distintas emisoras que alcancen con su
antena.
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Consideraciones Importantes sobre los
canales de comunicación
4.- Coste de los sistemas:
Los usuarios desean fiabilidad y bajo coste, aunque estos dos
elementos pueden ser incompatibles, pues un buen sistema suele ser
caro y un sistema barato suele ser un mal sistema.
Factor de Calidad:
El factor de calidad (Q), es el cociente entre la potencia reactiva
(inductancia y condensadores) y la potencia resistiva (potencia útil).
También se puede considerar el factor de calidad como el cociente
entre la frecuencia de resonancia de un circuito y el ancho de banda, y
cuanto mayor sea el Q, mejor será el circuito: diferencia mejor
frecuencias próximas.
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Tema 22. 4
DIFICULTADES EN EL ENLACE
MALLA EN VHF Y UHF
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Formas de llegar señal radio
Rayo directo: cuando no hay obstáculos. Hay visibilidad entre emisor y
receptor y la señal no se atenúa (salvo grandes distancias)
Rayo reflejado: La señal recibida procede de un rebote en cualquier
obstáculo y llega mas o menos atenuada (según propiedades del
obstáculo)
Rayo refractado: La señal procede de un cambio de dirección sufrido
por el rayo al cambiar la velocidad de propagación
Rayo difractado: La señal proviene de un cambio de dirección sufrido
por interferencia entre rayo y un obstáculo, en función del tamaño
relativo entre longitud de onda y tamaño del objeto
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Formas de llegar señal radio
• La comunicación en VHF y UHF se sustentan en la onda directa
• La onda directa es fácilmente absorbida por obstáculos, creando
zonas sin cobertura: zonas de sombra.
• Para lograr buenas transmisiones en red VHF se necesitan
repetidores: conjunto de receptores-transmisores que vuelven a radiar
automáticamente la señal que reciben, después de haberla filtrado y
amplificado
Las ondas electromagnéticas se propagan en línea recta siempre que el
medio por el que se desplace sea uniforme, por ejemplo el vacío, el aire.
Si las ondas electromagnéticas se encuentran en su camino obstáculos,
además de debilitarlas y atenuarlas, las pueden hacer variar de dirección
de tres modos distintos, cumpliendo las propiedades ópticas de la
irradiación de la luz…
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PROPIEDADES ÓPTICAS DE LAS ONDAS
ELECTROMAGNÉTICAS
1/3 Modo de reflexión: es un cambio de dirección al chocar con un
obstáculo o con un medio mas denso que no pueda atravesar (montañas,
edificios, el mar, la ionosfera...).
incidente
𝑖𝑖 = 𝑟𝑟 + 𝑎𝑎 + 𝑡𝑡
transmitido
reflejado
absorbido
La atenuación y proporción de reflejado depende de las propiedades del
material y del ángulo de incidencia
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PROPIEDADES ÓPTICAS DE LAS ONDAS
ELECTROMAGNÉTICAS
2/3 Modo de refracción: es un cambio de dirección al pasar por un medio
con densidad variable (del aire al agua, distintas capas de la atmósfera,
de zonas húmedas a zonas secas...).
Ejemplos: la imagen que da un palo cuando lo metemos en el agua, y
parece que cambia de dirección, o un rayo de luz que atraviesa una lente.
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PROPIEDADES ÓPTICAS DE LAS ONDAS
ELECTROMAGNÉTICAS
3/3 Modo de difracción: es la capacidad que tienen las ondas
electromagnéticas (y otras) de adaptarse al terreno, bordeando los
obstáculos, curvándose (choque con un pico de una montaña o un edificio...).
Si longitud de onda es mucho menor que el tamaño de al objeto...SOMBRA
Si longitud de onda se acerca al tamaño… zona PENUMBRA: hay onda
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Formas de llegar señal radio
Los factores que mas influyen en un radio enlace son:
Potencia del emisor: se mide en vatios (W). En VHF y UHF no es necesaria alta
potencia de transmisión. Un equipo de 15 W alcanza casi lo mismo que uno de 50 W
y éste seria mas grande y de mayor consumo.
Tipo de antena: radia y recibe ondas. De su calidad depende mucho el rendimiento.
Situación del equipo sobre el terreno: Cuanto mas libre de obstáculos menos se
atenúa la señal y mas alcance tendrá. Si el equipo está en vehículo podemos
desplazarnos a una zona mas alta y despejada, mejorando la comunicación.
Sensibilidad del receptor: es la facilidad de un equipo para recibir una señal por débil
que sea, reproduciendo fielmente el mensaje.
Interferencias: Efecto debida a una o varias emisiones, radiaciones, inducciones
sobre la recepción que se manifiesta por una degradación de la calidad o pérdida de
la información. Una interferencia es la combinación de dos o más ondas que se
encuentran en el mismo punto del espacio.
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Dificultades en el enlace malla en VHF y UHF
•
Las principales dificultades, en el enlace en malla en VHF y UHF, son
producidas por:
–
las características de la propagación
– la adición de ruidos a la señal transmitida
– los armónicos
– los desvanecimientos de la señal de transmisión.
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Ruidos externos
Ruidos externos:
Son ruidos externos todos aquellos que se generan fuera del receptor,
pudiendo estar producidos por las condiciones atmosféricas (1) o por el
hombre (2).
(1) atmosféricos:
Producidos por perturbaciones eléctricas en la atmósfera, como los
rayos. Se conoce como estática.
Afectan mucho a la banda de AM ( LF y MF) y a las señales de imágenes de
televisión.
El ruido procedente del espacio (ruido radioeléctrico solar y de
radiaciones de otras estrellas del universo) se denomina ruido cósmico.
Suele afectar a las frecuencias entre 8 MHz y 1,5 GHz, margen en el que se
encuentran las bandas de VHF y UHF.
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Ruidos externos
(2) Ruido producido por el hombre:
Se considera así a cualquier interferencia electromagnética debida a
causas no naturales, como por el ruido de los motores de combustión
interna (descargas en bujías), los aparatos eléctricos, lámparas de
descarga, maquinaria de trabajo, líneas de alta tensión, etc.
Afecta a toda la gama de RF, pero menos a las frecuencias más altas.
El mayor nivel de ruido que afecta a las emisiones de ondas
radioeléctricas es el producido por el hombre.
La reglamentación sobre compatibilidad electromagnética intenta limitar
los efectos de unos equipos en otros.
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Ruido interno
Es el ruido que se produce dentro del receptor, por los componentes
activos o pasivos. Afecta a todo el espectro de frecuencias y es
proporcional al ancho de banda de la recepción, es decir, a mayor
ancho de banda, mayor ruido.
Ruido de termoagitación:
También se le conoce como ruido blanco o efecto Johnson. Se
produce por el movimiento rápido y aleatorio de los electrones y
vibración de los átomos, dentro de las resistencias y semiconductores.
La energía de este ruido depende del ancho de banda del receptor y de
la temperatura de las resistencias y semiconductores: Se refrigeran los
equipos
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Ruido interno
Ruido de granalla:
Presente en todos los dispositivos amplificadores. Es consecuencia
del efecto de impacto, producido en el terminal de salida de los
dispositivos debido a las variaciones aleatorias a la llegada de la
mayoría de los portadores de corriente.
Se le denomina ruido de granalla porque se asemeja al ruido que
hace la granalla sobre una superficie metálica.
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Armónicos
En determinadas ocasiones, los emisores de radio, transmiten
simultáneamente en la frecuencia correcta y en otra que es frecuencia
múltiplo de la primera, que se denomina armónico.
Los armónicos son emisiones involuntarias, resultado del
funcionamiento defectuoso de un emisor o circuito oscilante o mal
acoplamiento entre transmisor y antena.
Los armónicos tienen menos intensidad de radiación que la señal
emitida a la frecuencia correcta, pero producen perturbaciones a la hora
de sintonizar con las frecuencias correctas, pues se pueden superponer
sobre otra señal.
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Desvanecimientos (Fading)
Los desvanecimientos se producen por la pérdida parcial o total de la
señal (cambios en la intensidad de señal).
Si ocurre pocas veces, de poca duración y de poca intensidad, no suelen
tener importancia, pero cuando estos desvanecimientos son muchos, de
larga duración y de mucha intensidad, nos encontramos con un
problema muy serio, pues la emisión no satisface al receptor y esto
fuerza a cambiar de emisor.
Cuando la antena receptora se encuentra a una distancia tal que pueden
llegarle simultáneamente ondas terrestres y ondas celestes, se puede
dar el caso de que ambas no vengan en fase, pudiendo llegar a
anularse la una a la otra. Cuando llegan en fase, tienden a sumarse,
con lo que se obtiene una señal fuerte. Estas alteraciones se producen
principalmente en la banda de MF.
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Desvanecimientos (Fading)
En las bandas del VHF alto (> de 25 Mhz) y todo el UHF, suele
utilizarse la onda espacial o directa, limitándose la comunicación en
dichas bandas a recorridos de alcance óptico con el inconveniente de
que les afectan los desniveles y protuberancias del terreno, la curvatura
de la tierra, los edificios, etc.
Las montañas y los edificios pueden hacer de repetidor estático, o sea,
de reflector, haciendo que a la antena receptora le lleguen dos señales
desfasadas en el tiempo y con distinta intensidad, que pueden estar o
no en fase, pudiendo contribuir al desvanecimiento de la señal, de
forma que en ocasiones, la señal llega tan distorsionada que hace
ininteligible la palabra, o en el caso de las emisiones de televisión,
donde se duplica la imagen, apareciendo una detrás de la otra y
desplazada lateralmente, e incluso también en el tiempo (antes en TV
analógica).
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(Opcional ) RELACIÓN SEÑAL - RUIDO
La relación señal / ruido (S/R), se define como la relación de la potencia
de la señal respecto a la potencia de salida del ruido en el mismo punto.
Es uno de las características mas importantes de un equipo receptor y/o
transmisor
Se puede expresar en forma numérica de dos modos::
-
Porcentual
-
Escala en decibelios
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VALOR DEL RUIDO
Se puede calcular de un modo más realista el valor del ruido VR, también
llamado factor de ruido y que compara el rendimiento de los receptores con
respecto al ruido, pues se compara la relación señal ruido a la entrada con la
misma relación a la salida.
Para los receptores de microondas, los factores de ruido oscilan entre 10 dB y 20 dB.
Para las gamas de frecuencias muy altas,
son comunes valores de 3 dB a 12 dB.
Para receptores de FM y televisión, los valores típicos varían entre los 3 dB y 10 dB.
Se puede calcular el valor del ruido por:
𝑆𝑆
/𝑅𝑅
VR (dB) = 10 log 𝑆𝑆𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 /𝑅𝑅𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒
𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠
𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠
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