Ruido y Radioenlaces de Microondas en Telecomunicaciones: Conceptos y Aplicaciones

Ruido en Telecomunicaciones

C = Umbral (threshold). Todo equipo de radiocomunicaciones tiene necesariamente un nivel de umbral. El nivel de umbral, cuanto más negativo sea, más caro es el producto.

Densidad del Ruido (Energía ψ)

Boltzman: A cualquier temperatura está asociada una energía. Donde hay subestaciones electrónicas, el ruido llega hasta 10 GHz en cada maniobra.

• Una estación en comunicación debe estar separada mínimo de 400 metros.
• Si no tenemos un valor de temperatura, se considera una temperatura media entre 200 ºK y 300 ºK, y una frecuencia de 10 GHz.

Consideraciones según la ubicación geográfica:

• En la costa se considera 20 ºC.
• En la selva alta se considera 28 ºC.
• En la selva baja se considera 30 ºC – 40 ºC.

En radiocomunicaciones, el ruido térmico está representado por:

Cuando el ruido es cuántico:

Entonces:

Potencia de Ruido Térmico (n)

Amplificador

Temperatura Medio Ambiente de la Tierra (T_o)

Temperatura de Antena (T_a)

• En enlaces terrestres, la temperatura de antena coincide con la temperatura de la tierra.
• En enlaces satelitales, la temperatura de antena va a depender del ángulo de inclinación.

Temperatura Equivalente de Ruido

T_e = G.K.b (T_o + T_R)

La T_e promedio debe estar entre 1160 ºK.

Valores de T_e y su costo aproximado:

• 5000 ºK: $3000 / 5
• 1000 ºK: $300 / 100
• 100 ºK: $55 / 1000 – 2000
• 10 ºK: $2000000

Temperatura Global de Amplificador en Cascada (T_e en amplificador en cascada)

T_g = t₁ + t₂/g₁ + t₃ /g₁*g₂ +……….+ t_n/ g₁*g₂*g_n-1

Comunicación por Microondas

Radioenlace

Un radioenlace terrestre o microondas terrestre provee conectividad entre dos sitios (estaciones terrestres) en línea de vista, usando equipo de radio con frecuencia de portadora por encima de 1 GHz. La forma de onda emitida puede ser análoga o digital. Su frecuencia se encuentra dentro del espectro de la superalta frecuencia (SHF).

Modulación en Microondas

En la modulación, por lo general, en una primera etapa se modula en FM una portadora de baja frecuencia. En una segunda etapa, la portadora principal de frecuencia se modula en el orden de los GHz.

Rango de Frecuencia

Dentro de las principales frecuencias utilizadas en microondas se encuentran alrededor de 12, 18 y 23 GHz, los cuales se pueden conectar entre 1 y 25 km de distancia entre dos localidades. El equipo de microondas opera entre 2 y 6 GHz, y puede transmitir a una distancia entre 30 y 50 km.

Estructura General de un Radioenlace por Microondas

Equipos: Un radioenlace está constituido por equipos terminales y repetidores intermedios. La función de los repetidores es salvar la falta de visibilidad impuesta por la curvatura terrestre y conseguir así enlaces superiores al enlace óptico. La distancia entre repetidores se llama vano. Los repetidores pueden ser activos y pasivos.

Antena de Microondas

La antena utilizada generalmente es de tipo parabólico. El tamaño típico es de un diámetro de 3 m. La antena es fijada rígidamente y transmite un haz estrecho que debe estar perfectamente enfocado hacia la antena receptora.

Receptor Parabólico

Se construye de fibra de vidrio o aluminio. Es una antena que tiene una reducida ganancia porque la potencia se irradia en todas las direcciones.

Consideraciones de un Radioenlace

El clima y el terreno son los mayores factores a considerar antes de instalar un sistema de microondas. Las pérdidas se pueden dar por:

• Espacio libre
• Reflexión
• Absorción
• Difracción
• Refracción
• Desvanecimiento
• Desajuste de ángulo
• Lluvias
• Gases y vapores
• Difracción por zona de Fresnel (atenuación por obstáculos)
• Desvanecimiento por múltiple trayectoria (formación de ductos)

Aplicaciones

El uso principal se da en las telecomunicaciones de larga distancia. Se presentó como alternativa al cable coaxial o la fibra óptica. Este sistema necesita menos repetidores o amplificadores que el cable coaxial, pero necesita que las antenas estén alineadas.

Los principales usos de los microondas terrestres son para la televisión y voz. Siendo las aplicaciones más importantes:

1. Telefonía básica (canales telefónicos)
2. Datos
3. Fax
4. Video
5. Canales de televisión
6. Telefonía celular (entre troncales)

Ventajas de los Enlaces de Microondas

1. Más económico.
2. Instalación más rápida y sencilla.
3. Su conservación generalmente es más económica.
4. Puede superar las irregularidades del terreno.
5. Puede aumentarse la separación entre repetidores incrementando la altura de las torres.
6. La regulación debe aplicarse al equipo puesto que las características del medio son esencialmente constantes en el ancho de banda del trabajo.

Desventajas

1. Explotación restringida a tramos con visibilidad directa para los enlaces (necesidad de visibilidad directa).
2. Necesidad de acceso adecuado a las estaciones repetidoras, a las que hay que disponer.
3. Las condiciones atmosféricas pueden ocasionar desvanecimientos intensos y desviaciones del haz, lo que implica utilizar sistemas diversos y equipos auxiliares.