Archivo | mayo, 2011

La Zona de Fresnel

18 May

La Zona de fresnel es la altura ideal(radio) en la cual se deben posicionar el NODO y CPE para poder realizar un enlace confiable dependiendo de la frecuencia y la distacia:

La constrante de Fresnel establece lo siguiente:

* r = radio en metros

* D = distancia total del enlace en kilómetros

* f = frecuencia del enlace en gigahertz (2.4, 5.8Ghz, etc)

De esta manera, para un simple enlace de 3km, aplicando la fórmula, necesitaremos un radio de 9.68mts, por lo que el NODO y el CPE se deberían encontrar al menos a 10mts de altura. En el caso de que la altura del nodo sea significativamente mayor (40mts por ejemplo) necesitaremos menor altura en el CPE para poder realizar el radioenlace.

El color gris se representa a la primera zona de fresnel. Es decir para conseguir comunicarnos a una distancia D con una señal portadora de frecuencia f, debemos conseguir que la altura r de la primera zona de Fresnel (o al menos el 80% de r) esté libre de obstáculos.

Foco primario. Offset y cassegrain

11 May

Antena parabólica de foco primario

La superficie de la antena es un paraboloide de revolución, todas las ondas inciden paralelamente al eje principal se reflejan y van a parar al Foco. El Foco está centrado en el paraboloide. Tiene un rendimiento máximo del 60% aproximadamente, es decir, de toda la energía que llega a la superficie de la antena, el 60% llega al foco y se aprovecha, el resto no llega al foco y se pierde, se suelen ver de tamaño grande, aproximadamente de 1,5 m de diámetro.

Antena parabólica Offset

Se caracteriza por tener el reflector parabólico desplazado respecto del foco. Son más eficientes que las parabólicas de foco primario.

No es de forma parabolica propiamente dicha. Su forma es una sección de un reflector paraboloide de forma oval. La superficie de la antena ya no es redonda, sino oval y asimétrica (elipse). El punto focal no está montado en el centro del plato, sino a un lado del mismo (offset). Así, la ventaja de esta tecnología es que la superficie de la antena ya no estará sombreada por el LNB (desde el punto de vista del satélite).

La antena parabólica CASSEGRAIN

Se caracteriza por llevar un segundo reflector cerca de su foco, el cual refleja la onda radiada desde el dispositivo radiante hacia el reflector en las antenas transmisoras, o refleja la onda recibida desde el reflector hacia el dispositivo detector en las antenas receptoras.

Antena Parabolicas

11 May


PARTES DE UNA ATENA PARABOLICA


PLATO O REFLECTOR PARABOLICO

Es el elemento principal de una antena parabólica, si este se encuentra dañado o se excluye será imposible recibir la señal proveniente del satélite. Para facilitar el manejo del plato, éste se secciona en pétalos; (tanto en la antena de malla como en la sólida), aunque también existen las de fibra de vidrio de una sola pieza.

Montura

Es uno de los elementos de gran precisión con los que cuenta la antena, permite realizar movimientos para la orientación horizontal (azimut) y vertical (elevación), necesarios para la recepción de la señal; además proporciona la unión entre el plato y
la base.

Azimut : Es la posición del plato en plano horizontal respecto del norte. Se mide en grados. 

Elevación : Es la inclinación en la que llega el haz de señal del satélite hasta nuestra parabólica. Se mide en grados y valiéndonos de lo que venga marcado en el soporte del plato

BASE O MASTIL: Es la estructura que soporta y sujeta a la antena parabólica, la mantiene rígida y libre de movimientos que alteren su orientación correcta hacia el satélite.  Aun expuesta a la lluvia o fuertes vientos, la base debe soportar el peso de todos los elementos de la antena ya orientada.

LNB: El bloque de bajo ruido es el corazón real de la antena de satélite. Básicamente, es un resonador con una cavidad que recibe en su final las señales del satélite enfocadas que se reflejan en la antena yentonces se procesan estas señales. Similar a un tubo de un órgano oscila y activa los dipolos que hay en su interior, que convierten la energía de la transmisión en señales eléctricas. Un interruptor electrónico adicional amplificaestasseñales antes de que las envíe al cable y las convierte en una frecuencia más baja para minimizar la pérdida de señal en los cables.

B.U.C: El bloque convertidor de transmisión, comúnmente conocido por las siglas BUC (del inglés block up-converter) es un dispositivo utilizado en la transmisión (uplink) de señales de comunicación vía satélite.
Actúa de interfaz convirtiendo a la banda de frecuencias de la antena parabólica (típicamente desde la L hasta la Ka) las señales banda base de los equipos locales conectados al módem.

FEEDHORN: Una feedhorn (bocina) es una antena de cuerno utilizado para transmitir las ondas de radio entre el transceptor (transmisor y / o receptor) y el reflector. El feedhorn también selecciona la polaridad de las ondas que se reciban, lo que contribuye a atenuar las señales no deseadas de los transpondedores y canales adyacentes, y de otros satélites de comunicaciones en la cercana posiciones orbitales. Esto puede ser horizontal o vertical, si la polarización es lineal, o en sentido horario o contrahorario (también llamada izquierda y derecha con las manos), si es circular. Algunos dispositivos también pueden permitir a un feedhorn a aceptar tanto lineal y circular, aunque causa una ligera pérdida de inserción para todas las señales.

GUIA DE ONDA: Una guía de onda, es un tubo conductor hueco, que generalmente es de sección transversal rectangular, o bien circular o elíptica. Las dimensiones de esta de la sección transversal se seleccionan de tal forma que las ondas electromagnéticas se propaguen dentro del interior de la guía; cabe recordar que las ondas electromagnéticas no necesitan un medio material para propagarse. Las paredes de la guía de onda son conductores y por lo tanto reflejan energía electromagnética de la superficie. En una guía de onda, la conducción de energía no ocurre en las paredes de la guía de onda sino a través del dieléctrico dentro de la guía de onda. La energía electromagnética se propaga a lo largo de la guía de onda reflejándose hacia un lado y otro en forma de “zig-zag”.


Antenas Moviles

11 May

ANTENAS MOVILES

Las antenas móviles se pueden dividir en antenas móviles para vehículos, antenas marinas, antenas portátiles y antenas para aviación.

ANTENAS MOVILES PARA VEHICULOS

Antenas de ¼ de onda:
La mayoría de las antenas para vehículo utilizan el techo del mismo como plano de tierra. La más común es la antena denominada de ¼ de onda (¼ λ) monopolo.
La antena tiene una impedancia de 50 Ω cuando el látigo es de aproximadamente ¼ de onda de la frecuencia operativa. Alargando el látigo aumentaremos la ganancia de la antena. Sin embargo, si el látigo sobrepasa los 5/8 de onda, la ganancia disminuirá de nuevo.

Antenas colineales:
En caso de que se necesite más ganancia, deberán utilizarse antenas llamadas ”colineales”, que tienen más elementos radiantes apilados y funcionando juntos, concentrando así la radiación en el horizonte.

El lugar de instalación óptimo es en el centro del techo del vehículo, donde se consiguen las mejores características omnidireccionales.

Antenas marinas

La antenas marina son, en cierto modo, similares a las antenas de base omnidireccionales excepto por el hecho de que, a menudo, se les aplican ciertas modificaciones, como por ejemplo el aumento de su robustez mecánica y la resistencia a la corrosión, para aumentar la durabilidad en un entorno marítimo.

Las comunicaciones marítimas tienen lugar principalmente en onda media, onda corta y en as bandas VHF marítimas.

Las antenas marinas son similares a las antenas de base omnidireccionales pero con ciertas características de robustez aumentadas.

ANTENAS PORTATILES

Antenas de ¼ de onda:
Al igual que las antenas móviles, las antenas portátiles son en su mayoría de ¼ onda monopolo, que utilizan el chasis de la radio portátil como plano de tierra, es decir como una mitad de la antena.

Esto también suele ser insuficiente debido al hecho de que la radiación de la radio portátil está normalmente muy mal definida debido a la presencia de la mano o el cuerpo, y también se debe tener en cuenta que en general los sistemas de antenas portátiles son de poca eficacia, en ambos casos debido a la pérdida por desajuste y de radiación por ’sobreajuste’.

Antenas de media onda:
Sin embargo, si el látigo de ½ onda de la antena se utiliza junto con un circuito de adaptación, se puede conseguir que la antena sea independiente del chasis. La antena funciona ”independientemente” y se puede conseguir una considerable mejora de 5 dB de media (en comparación a una antena de ¼ de onda).

La antenas portátiles son generalmente antenas monopolo de ¼ de onda.

Una mejora de 5dB será lograda utilizando un antena de ½ de onda + círculo de adapcion

ANTENAS PARA AVIACION

Antiguamente, las antenas de aviación siempre estaban colocadas fuera del avión pero actualmente, se domina la tecnología que permite integrar estas antenas al fuselaje y obtener, aún así, patrones de radiación satisfactorios.

Actualmente las antenas de los aviones están integradas en el fuselaje del avión


Yagi

3 May

La antena Yagi es una antena direccional inventada por el Dr. Hidetsugu Yagi de la Universidad Imperial de Tohoku y su ayudante, el Dr. Shintaro Uda (de ahí al nombreYagi-Uda). Esta invención de avanzada a las antenas convencionales, produjo que mediante una estructura simple de dipolo, combinado con elementos parásitos, conocidos como reflector y directores, logró construir una antena de muy alto rendimiento.
La invención del Dr. Yagi (patentada en 1926) no fue usado en Japón en un principio, ya que el diseño de la antena no fue para implementarse en las comunicaciones sino para utilizarse en la guerra como un arma radioactiva. Yagi experimentaba con ratones a los que sometía a fuertes ondas de radio que eran concentradas gracias a la direccionalidad de la antena. Los resultados no fueron buenos para Yagi y abandonó el proyecto. Sin embargo fue aceptada en Europa y Norteamérica, en donde se incorporó a la producción comercial, de los sistemas de difusión, TV y otros.
El uso de esta antena en Japón solo comenzó a utilizarse durante la Segunda Guerra Mundial, cuando fue descubierto que la invención de Yagi, era utilizada como antena de radar por los ejércitos aliados.

Una antena Yagi es aquella formada por un dipolo alimentado y por lo menos 2 parásitos (un reflector y un director).

ELEMENTOS DE LA ANTENA

Elementos de excitación: pueden activos de excitados estos de conecta directamente a la line de transmisión y reciben potencia de la fuente.
Elementos paracitos: 
no se conecta a la línea de transmisión y reciben energía atreves de la inducción mutua. Estos elementos de clasifican en reflectores y directores.
Reflector:
 elemento paracito más largo que  el elemento de excitación. Reduce la intensidad de la señal que esta en su dirección e incrementa la que está en dirección opuesta.
Director:
 elemento paracito más corto que su elemento de excitación. Incremente la intensidad del campo en su dirección y la reduce en la dirección opuesta.
Los elementos no activos se denominan parásitos. La antena yagi pueden tener varios elementos activos y varios parásitos  su ganancia está dada por:
G=10logn

Tipos de Antenas

3 May

ANTENA ISOTROPICA

Se define como una antena puntual que radía energía  uniformemente en todas direcciones.

ANTENA OMNIDIRECCIONAL

Orientan la señal en todas direcciones con un haz amplio pero de corto alcance. Si una antena direccional sería como un foco, una antena omnidireccional sería como una bombilla emitiendo luz en todas direcciones con menor alcance.

Las antenas Omnidireccionales “envían” la información teóricamente a los 360 grados por lo que es posible establecer comunicación independientemente del punto en el que se esté. En contrapartida el alcance de estas antenas es menor que el de las antenas direccionales.



ANTENAS DIRECTIVAS

Orientan la señal en una dirección muy determinada con un haz estrecho pero de largo alcance, actúa de forma parecida a un foco de luz que emite un haz concreto y estrecho pero de forma intensa (más alcance).

El alcance de una antena direccional viene determinado por una combinación de los dBi de ganancia de la antena, la potencia de emisión del punto de acceso emisor y la sensibilidad de recepción del punto de acceso receptor.



Con las antenas direccionales descubrimos el término de lóbulo principal, se trata de la dirección donde se proyectará la mayor parte de la energía. Como es imposible hacer una antena que radie en una sola dirección nos interesará saber qué rango de direcciones (o abertura) recibirá el mayor porcentaje de energía. Nos interesará que el lóbulo principal sea lo más estrecho posible, así ganamos en  direccionalidad, pero esto repercute directamente en el coste económico de la antena.

Antena Direccional parabólica

Un caso especial dentro de las antenas direccionales son las antenas parabólicas. Su topología las hace muy adecuadas para una gran direccionalidad y para evitar la debilitación de la señal en la distancia. Usando un reflector con forma parabólica conseguimos que la señal que se radia de forma radial pase a ser una onda plana, así desaparece la dispersión de la energía en la distancia. Recordemos que para cualquier antena la atenuación de la señal es de 1/r² además de la atenuación propia del aire. Con una onda plana la energía sólo tiene la atenuación del aire que es muy leve.


Antenas Satelitales

3 May

Un satélite artificial es un cuerpo lanzado desde la superficie terrestre que circula u orbita en torno a la Tierra. Lo que permite que el satélite no caiga por la acción de la fuerza de la gravedad y quede “suspendido” en el espacio es el equilibrio que se produce entre la fuerza gravitatoria, que tira del satélite hacia abajo, y la fuerza de inercia, que, en este caso, se llama fuerza centrífuga, la cual tiende a alejar al satélite o “sacarlo” hacia fuera.

Para lanzar los satélites se utilizan cohetes o lanzaderas espaciales, que hacen dos cosas: subir el satélite a la altura a la que tiene que orbitar, y darle el impulso necesario para que equilibre la fuerza de la gravedad; es decir, para que aparezca una fuerza centrífuga que equilibre la fuerza gravitatoria.

SE CLASIFICAN

  • Por su órbita:

La visibilidad de un satélite depende de su órbita, y la órbita más simple para considerar es redonda. Una órbita redonda puede caracterizarse declarando la altitud orbital (la altura de la nave espacial sobre la superficie de la Tierra) y la inclinación orbital (el ángulo del avión orbital del satélite al avión ecuatorial de la Tierra). Cuando un satélite se lanza, se pone en la órbita alrededor de la tierra. La gravedad de la tierra sostiene el satélite en un cierto camino, y ese camino se llama una ” órbita “. hay varios tipos de órbitas. Aquí son tres de ellos.

    • Satélites de órbita geoestacionaria
    • Satélites de órbita baja (LEO)
    • Satélites de órbita eliptica excentrica (Molniya)

Satélites Geoestacionarios (GEO) 
En una órbita circular ecuatorial de altitud 35.786 Km. Centenares de satélites de comunicaciones están situados a 36.000 Km de altura y describen órbitas circulares sobre la línea ecuatorial. A esta distancia el satélite da una vuelta a la Tierra cada 24 horas permaneciendo estático para un observador situado sobre la superficie terrestre. Por tal razón son llamados geoestacionarios.

Satélites de Orbita Media (MEO) 
Altitud de 9.000 a 14.500 Km. De 10 a 15 satélites son necesarios para abarcar toda la Tierra.

Satélites de Orbita Baja (LEO) 
Altitud de 725 a 1.450 Km. Son necesarios más de unos 40 satélites para la cobertura total. Los satélites proyectan haces sobre la superficie terrestre que pueden llegar a tener diámetros desde 600 hasta 58.000 Km.

  • Por su finalidad:
  • Satélites Científicos: Tienen como principal objetivo estudiar la Tierra: superficie, atmósfera y entorno y los demás cuerpos celestes. Estos aparatos permitieron que el conocimiento del Universo sea mucho más preciso en la actualidad.
  • Satélites de comunicación: Se ubican en la intersección de la tecnología del espacio y la de las comunicaciones. Constituyen la aplicación espacial más rentable y, a la vez, más difundida en la actualidad.
  • Satélites de meteorología: Son aparatos especializados que se dedican exclusivamente a la observación de la atmósfera en su conjunto.
  • Satélites de navegación: Desarrollados originalmente con fines militares al marcar el rumbo de misiles, submarinos, bombarderos y tropas, ahora se usan como sistemas de posicionamiento global para identificar locaciones terrestres mediante la triangulación de tres satélites y una unidad receptora manual que puede señalar el lugar donde ésta se encuentra y obtener así con exactitud las coordenadas de su localización geográfica.
  • Satélites de teledetección: Permite localizar recursos naturales, vigilar las condiciones de salud de los cultivos, el grado de deforestación, el avance de la contaminación en los mares y un sinfín de características más.
  • Satélites Militares: Apoyan las operaciones militares de ciertos países, bajo la premisa de su seguridad nacional.

DISTANCIA DEL SATÉLITE A LA TIERRA

Los satélites geoestacionarios están situados en el plano del Ecuador terrestre, por tanto están en órbita ecuatorial, y giran en el mismo sentido y a la misma velocidad angular que la Tierra. Para cumplir este requisito, la distancia a la que se ha de colocar el satélite sobre el Ecuador de la Tierra es de 35806 Km.

BANDAS DE FRECUENCIAS UTILIZADAS

Las frecuencias utilizadas en los satélites están comprendidas en las bandas “C” y “Ku” de microondas.

Dentro de las bandas “C” y “Ku“, para el enlace descendente se utiliza la gama de frecuencias de los 4GHz en bandaC y los 12GHz en banda Ku.

COMO FUNCIONA?

Este sistema, aunque de un modo más sofisticado, es el que utilizan algunos animales como los murciélagos para “ver” su entorno. Los murciélagos emiten pequeños gritos, de un sonido inaudible llamado ultrasonido, y miden las modificaciones que se producen en ese sonido y el tiempo que tarde el mismo en ir y volver. A partir de esta información consiguen hacerse una imagen del entorno.

Los satélites hacen algo similar a lo que hacen los murciélagos, pero no utilizan sonido. En el espacio no se propaga el sonido, así que lo que emiten son ondas electromagnéticas, ondas conocidas como microondas. Los satélites emiten pulsos de microondas y miden el tiempo que estos pulsos tardan en ir y regresar y, no solamente eso, sino que, además, miden las modificaciones que sobre ese pulso se han producido. Los tiempos de ida y venida de esos pequeños “gritos” de microondas, y las modificaciones que se producen en sus cualidades dan a los sistemas de radar información sobre la superficie de la Tierra. Por tanto, con los sistemas de cámaras infrarrojas y de radar podemos observar y estudiar cosas que la vista humana no percibe.