Antenas y líneas
Introducción
Una antena es un dispositivo diseñado con el objetivo de emitir o recibir ondas electromagnéticas hacia el espacio libre. Una antena transmisora transforma voltajes en ondas electromagnéticas, y una receptora realiza la función inversa.
Cómo funciona una antena
Las antenas se basan en el principio de la radiación producida al circular una corriente eléctrica por un conductor. Esta corriente produce un campo magnético alrededor del conductor, cuyas líneas de fuerza están en ángulo recto respeto al conductor y su dirección está determinada por la dirección de la corriente. Este campo magnético es variable y sigue las mismas ondulaciones de la corriente eléctrica de alta frecuencia que se le entrega a la antena.
Parámetros de una antena
Frecuencia de resonancia
Una antena debe trabajar en resonancia, es decir, que no haya desfase entre el voltaje y la corriente.Los electrones de los materiales conductores de la antena “vibran” produciendo el campo electromagnético respectivo. Cuando la antena no se encuentra en resonancia la “vibración” de los electrones no se da con una aceleración sinusoIdal pura, sino que hay “choques” entre ellos produciendo ondas estacionarias lo cual baja el rendimiento de la antena.
Ancho de banda:
es el margen de frecuencias en el cual los parámetros de la antena cumplen unas determinadas carácterísticas.
Impedancia:
es la oposición de la antena al paso de la señal eléctrica
Directividad:
a menudo interesa que la antena no reaccione igual en todas las direcciones. En algunas antenas se favorece la recepción en algunas direcciones, reducíéndola en el resto.
Ganancia:
se produce por el efecto de la directividad al concentrarse la potencia en las zonas indicadas en el diagrama de radiación
Apertura de haz:
margen de ángulos en los que la antena emite o recibe de forma aceptable
Relación delante/detrás:
es el cociente en dB entre el valor máx. De radiación y de la misma dirección y sentido opuesto.
Carga al viento:
evalúa la resistencia de la antena al viento una vez montada en el mástil
Antenas para radio y TV
-Dipolo simple:
es la antena más sencilla, y consiste en dos varillas metálicas de un cuarto de longitud de onda y a cuyos extremos centrales se conecta la línea de transmisión procedente del transmisor o receptor de RF.
Impedancia: 75Ω L=λ/2 F=434 MHz
-Dipolo plegado:
es la más conocida en la radiodifusión de FM y TV, está hecha por una varilla de cobre de aluminio en forma de bucle cerrado en cuyos extremos se conecta la línea de transmisión. Ancho de banda mayor Impedancia: 300Ω L=λ/2
-Antena Marconi
La principal ventaja respecto a la antena simple, es que la longitud se reduce a la mitad, pero la desventaja es que necesita estar cerca de la tierra, por lo tanto la propagación va a tener limitantes de curvatura de la tierra, obstrucciones…. L=λ/4 Impedancia=36Ω
-Antena logarítmico-periódica
Es una antena de banda ancha, ocupada en la recepción de señales de TV y señales de radio FM.
Antena compuesta por una sucesión de elementos radiantes, es decir, consiste en un número de elementos activos puestos en paralelo por orden del más largo al más corto en una escala.
-Antena Yagi
Esta antena se utiliza comúnmente en la actualidad ya que es muy simple. Se usa generalmente en las bandas HF, VHF, UHF. Entre sus aplicaciones están: la radiodifusión de TV, estaciones de radioaficionados…
Consta de un dipolo simple o plegado al que se añaden varillas metálicas como elementos pasivos. Una de las varillas tiene la función de reflector, el resto son directores.
Antenas para radio y TV satélite
-Antena de foco primario:
refleja las señales procedentes de la dirección de su eje hacia el foco de la parábola, en el foco se coloca un dipolo que recibe las ondas, la ganancia aumenta con el diámetro del reflector r (50 y 65%)
-Antena Cassegrain
Es una antena de foco primario, a la que, en el foco se le ha instalado un reflector hiperbólico, esto produce zonas de sombra. Decir también que son mayoritariamente utilizadas en sistemas de emisión de señales hacia el satélite, rendimiento “r” (70%
-Antena Offset:
es un tipo de antena parabólica que no llega a ser redonda sino más bien oval. El punto focal no está montado en el centro del plato sino en un lado. La ventaja que presenta es que la superficie de la antena ya no estará sombreada desde el punto de vista del satélite. Otra ventaja es la menor probabilidad de que la nieve se acumule en la “paellera” debido a la menor inclinación que las de foco primario; r (80%)
-Antena plana:
su ganancia es baja por lo que sólo sirven para la recepción de satélites de alta potencia. Funcionan asociando un gran nº de dipolos y sumando sus señales. Trabaja en polarización vertical y horizontal
-Antena multisatélite:
el objetivo es captar, con una sola antena, la señal de varios satélites cercanos entre sí (arco no superior a 12º)
Medidas de la TV digital
Parámetros a destacar
Potencia de canal digital:
es sumamente importante conocer la potencia de un canal de transmisión para analizar la calidad de instalación Existen unos márgenes específicos para su correcto funcionamiento Valores de señal en la toma de usuario (45-70dBµv) Impedancia: 75Ω
Relación portadora a ruido (c/n):
la correcta demodulación e interpretación de la información, depende de la diferencia existente entre la potencia propia de la señal y la del ruido recibidos. Para su correcta medida, se indicará el ancho de banda del canal, y las frecuencias referencia para portadora y ruido.
Medidas de constelación:
permite comprobar la recepción de los símbolos de transmisión, reflejándolo en una pantalla en forma de cuadrícula, de manera que la nitidez de la misma indicará el nivel de calidad en la recepción.
BER (tasa de bit erróneo):
una vez demodulada la señal se aplica a diversos procesos de corrección de errores. Este factor analiza el nº de fallos de la señal en relación a una hora de tiempo, y asigna un valor proporcional a esta relación
Esquema adjuntado para entender un poco mejor el funcionamiento del BER
CBER
Tasa de errores de bit a la entrada- VBER:
Tasa de errores de bit a la salida - Viterbi:
Realiza la primera corrección sobre la señal demodulada. Si el receptor es para TV terrestre se vuelve a corregir con el decodificador Reed solomon
MER:
representa la relación entre la potencia media de la señal digital y la potencia media del ruido presente en la constelación de la señal
Información del estado canal (CSI):
parámetro porcentual complementario, su valor deberá superar el 50% para la utilización de servicios.
Identificación de trama y servicios
Id. De portadora digital: presencia o no de la portadora
Trama MPEG: si la detecta lo indicará en pantalla
Detección de paquetes erróneos
Identificación de red y servicios
Distribución Los modos de distribución básicos son
Por repartidores
Se puede establecer una estructura en estrella si las tomas se encuentran aproximadamente a la misma distancia de la línea de distribución. Si tenemos más de 8 o 10 tomas se puede establecer una estructura en árbol con varios repartidores en los puntos nodales de la instalación
Por derivación
Se usa cuando los usuarios están dispuestos a lo largo de una única línea de distribución.
Todas las tomas reciben así aproximadamente la misma cantidad de señal
De cada derivador sale la red de dispersión de la instalación que lleva las señales de radio y TV hasta las tomas de usuario
Por cajas de paso
Se utilizan para equilibrar correctamente la señal en cada punto de conexión
Sólo se usa cuando todas las tomas pertenecen a un mismo usuario
Mixta
Se utiliza cuando se instalan varias líneas de distribución en un edificio Es la solución más práctica