Paginas Desdetomasi Libro Cap-17

5/13/2018 Paginas Desdetomasi Libro Cap-17 - slidepdf.com

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e A p I T u L o 17 - - - - .",•

- - - - ' "

Radiocomunicaciones

por microondas y ganancia

del sistema

INTRODUCCiÓNs ~ "'llclcn dc ...nibir la ... lllll'monda" L'OllH) onda .... clcctrolllagn":tica... cuy;¡' lrcC\ICIh..'la' \ :llllk dc

UIIO", 5(Xl Mil I ha"'la -'00 GIII o nü .... Por con ...¡gui..:ntc. la.... ""crlak... dc 111icn>l.llHla ..... a l·;tll ....a lk 11 ...

all<l ... frecuencia ... inhen.:nlc.... llellcn l{lllgItUJC'" de onda J"ebl l \ ; l l l l l ' l l l l : (·(lrl;l dl' ahl d llolllhn:

"micro" onda.... Por ejemplo. la Illllgillld de onda tk una ...c¡lal de lllIlT\)(lllda dl' lOO (;11/1.:' dl'

O.." ¡;11l. 1 1 1 1 l ' l 1 t r ~ I " . , ( . l l l C una 'I.-'ilal dc lOO MH/. como la .... dc la handa Ctlllll'n.:ml dc 1-\1. llelle lllla

longitud d ~ J lll. La ... longlludc ... dI.: la .. frCl"Ucm:ia ... dc microl)(l(la \ an tk I a 60 l'l11. un pOl,,'O ma·

: nn': 'lI11c kt energía inl rarrop. I.a Iilhla 17-1 l.." llna ¡i"la de alguna ti ..· la... handa ... dl' r;ldu \ln.:l:lh .1I

('la en microonda ... di"'J14,llllhl":"''':11 F tado'" nido .... Para la o ~ r , l ( i t ) 1 l dupll'\ (en d ~ l - . ",":I1II(.lIl ... )que "'C requiere en general en lo ... "'1 1..:llla ... de COmUJlICaClonl· ... por 1111LTooIH.la.... L'"d;¡ h,I11(.i.l dI.'fnxuencia ......e JI \ Ide a la !lutad. ) L,l mitad mferior ...e llama hlllu/a ha/ti 1,1 "UI'l\:f101 e ... 1. 11mt

da a/w, F:n l'ualqlller e ... I'\L·,ún de radio d'lda. 1tl-. Iran ..mi ...ore ... fun":Utllall lH)rm;¡II1IL'nle L'II la

handa tKIJd o en 1;.1 alta. llllenlra que lo.. n:n.·ptore.. lunoonan en \;1 ,111",\

La gran l l l a ~ o r í a de lo ¡ ...tema ... dI.' l"'Olllllllil:al:i,,me ... e ... lahkL:ldo ... dl:..."k llll:dl;¡do... "k 1"

dccada (k IlJKO L· ... de n.ilurall.'la lllglla\ por l:on ... lguienlc Ir,Ill"'!"'KlI'ta lll!tlrmal"."\OIl l'1l lonna

lllgllal. Sin emhargo, hl-. ...1..1":111.1-.. lerrl,,' ...lrc ... (ha ...,u.l(l'" en la TII,.·n",1I dL' 1'mlto I ' lp l lidom\ flt' mi

("I-oo/1(/u\ que u...an ponadora ... 1llt.K1ulada ... en freL'uenl'ia (F\llll IIHxlul ..d ..... (llgllalmentl' (PS" (1

Q \ 1) iguen l:on...tlluyendo .':V ( del Iot ..1 t.1..: lo oreuito... de Ir'II1 ... ' lt lne de IlIlúrmanon L'1l

I·... tado l'nH.lo.... I l a ~ lIIudH)'" tipO'" dl ... tll1lth de "'1 lel11 ..1-.. de lllll.:nlond"... IIlIKItIll,llld{l;1 dl ...tan·

(,."1<1'" qUl' \ arí'lIl de 15 a ~ O ( ) O 1111 11a.... Lo ... "'I"'lema ... de miu(xmda ... de ...en Il'IO 1II1rc/('\(fl1a! n alt

mi'f1fm/O,. ...c nm"'lderan en general de ('01'(0 a/ccml"l'. porque "'1.' u...an para lIe\ ,Ir IIIIÚrn);Kiün adl ... t<lIKia ... relati\ amente l·orta.... por ejemplo. entre Cludade ... de Ull 1111 ...1110 e ...l;\llo. I.n' ... I..telll .....dI.' IlllLTO(lIlt.la ... de 1(11':':0 (I!t-allf"t- ~ o n In ... que ...e u ~ a n para Ik\ar Illftmll<ll'Ulll a dl ...Wlk·I;¡ '" re·Idll\<lmCllle larg.I por Cjcmplo. en apllGKlol1e de ruta ; l l ff ' I" l"f( l f( //) dl' / I ' f / "I'II11U'-;O. La ... GIpal'ldadc'" de lo {cllla ... ue r.ldio de microonda \ an dc ...dc IllCllO ... de 12 l·'UlLlk ... dl' h;II1(.\;1 Ul.· \0 /

h•l ...ta m;í ... de 22.<)(Xl. Lo.. pnnll:ro......i...lt.:nm" tenían (,."irnlilo", de h'lIlda t.k 'P / l11u1tlpln,ldn ... pord1\ 1.. lón de f r e l ' l l t : ~ n c i a . ) lI ...ahan técnICa ... (,."011\ encinnak" ,,!l.' 1ll0dUlat."IOII l'n Il"1,.·(lIl'IKi;l noI,.·oherente .... Lo... I l l ~ i ... moderno ... tienen (,."trl·uito... d..: handa de \(\f Ill(hlul<ldn ... pl1r l'odllll·;tl'IOllde plll ...n ... ) multiplexado... por di\ i ~ l ú n de lIempo: u...all r..:-l'!Ilca'" lk Illndul;lL'i(ín L h ~ I I ; l 1 m,l'

761



TABLA 17-1 ASignaciones de radiofrecuencias de microondas

Servicio

Militar

Opel'3ción fija

Enlace de lransmisor de eSlUdio

Ponadora común

Operación fija

Portadora operacional

Operación fija

Operación fija de televisión

Portadora común y enlace satelital descendente

Militar

Militar

Portadora común y enlnce ascendente

Operación fija

Enlace de transmisor de estudio

Portadora común y enlace satelilal descendenle

Portadora común)' enlace satelital ascendente

Portadora común

Operación fija

Enlace de esludio de lele\'isión porcable (CATV)

Enlace de lransmisor de eslUdio

Militar

Porudora común

Enlace salelilal ascendenle

Enlace satelilal descendenle

Enlace s3Ielilal crulado

Enlace satelital Cru7..1do

FrecuenCia (MHz)

17Ill -1 50

1 5ll -1990

1990-2110

211ll-2130

213ll-2150

2160-2180

21 ll-22oo

250ll-2690

37llO-42oo

44llO-4990

525ll-5350

5925-6425

6575-6 75

6875-7125

72,ll-7750

79Q0-.S4oo

1070ll-11 700

1220ll-127oo

1270ll-12950

1295ll-132oo

14400-15250

1770ll-193oo

26OOll-32ooo

39OllO-42ooo

50Q0l}-51000

5400l}-fi2ooo

Banda

L

L

L

S

S

S

S

S

eeeeeex

X

Ku

Ku

Ka

Ka

K

QV

V

modernas. C0l110 la modulación por conmutación de fase (PSK) o por amplilUd en cuadratura(QAM).

VENTAJAS DE LAS RADIOCOMUNICACIONES POR MICROONDAS

Los radios de microondas propagan señales a través de la atmósfera terreslIe. entre transmiso

res y receptores que con frecuencia están en la punta de torres a distancias de 15 a 30 millas. Así.

los sistemas de radio de microondas tienen la ventaja ob\ ia de COlllar COI1 capacidad de Ile\ar

miles de canales individuales de información entre dos puntos, sin necesidnd de instalaciones fí-

sicas. como cables coaxiales o fibras óplicas, Así. claro está. se evita la necesidad de adquirir

derechos de ví'l a través de propiedades privadas, Además, las ondas de radio se adaptan mejor

para salvar grandes extensiones de agua, mOntarlas alias o terrenos muy boscosos que constitu

yen formidables barreras para los sistemas de cable, Entre las ventajas del radio de microondasestán las siguiellles:

1. Los sistemas de radio no necesitan adquisiciones de derecho de vía el1lre estacione...,

2. Cada eSlación requiere la compra Oalquiler de sólo una pequeña extensión de terreno.

3. Por sus grandes frecuencias de operación, los sistemas de radio de microondas pue

den llevar grandes canlidades de infonnación.

4. Las frecuencias altas equivalen a longitudes conas de onda. que requieren a n t e n a ~ relativamente pequeñas,

5. Las señales de radio se propagan con más facilidad en lomo a obstáculos físico.... Ix>r

ejemplo. a través del agua o l'ls montañas altas,

6. Para la amplificación se requieren menos repetidoras,

7. Las distancias entre los centros de conmutación son m e n o r e ~ ,

762 Capítulo 17



8. Se reducen al mínimo las i n ~ t a l a c i o n e s subterráneas.

9. Se introducen tiempos mínimos de retardo.

10. Entre los canales de '-Ol existe un mínimo de diafonía.

11. Son factores Importante'-lla mayor fiabilidad menor mantenimiento.

MICROONOAS ANALÓGICAS Y DIGITALES

Una gran mayoría de 1m.... i\tcma" actualc, de radio de microonda.... e de modu lacIón dI: frl:l:ucn·

cia. que naturalmente e, analógica. Sin embargo, en fecha reci en te e han dc,arrollado "'I,tcma,que u:-,an modulación por conmutación de fa ...e. o por amplitud en cuadr...¡tuT3, que ,o n forma, de

modulación digital. E.... te capítulo de)cribc princIpalmente los sistema ... de radio dt: microonda ....

FDMIFM. Aunque mucho ... de lo ... conceptos de l o ~ ....btemas son iguale..... la eficiencia de la \ \e-

ñales digitales se e\ alúa en forma m u ~ di ...t1nta. El capítulo 19 trata sobre 'I,tema\ satelHale\ que

usan P C ~ 1 I P S K , E\to, ... i \ t e m ~ \011 \cmeJante ... a lo ... ~ i s t e m a s t e r r e ~ t r e ~ de radio de microonda.... :

de hecho, lo dm. "\tema ... comparten muchas de la ... frecuencia .... La diferencia pnnclpal entre

los ... i...t ema atelitale ... } t e I T e ~ t r e ... de r.tdloe ... que lo... pnmeros propagan ...eñale... fuera de la almó,·

rera terre ...tre, por lo que '011 capace ... de lIe\ar ... c ñ a l e ~ mucho má... leja.... u"lundo meno, Iran"'ll1l·

...ore ... y receptare ....

MOOULACIÓN DE FRECUENCIA Y DE AMPLITUDEn lo... ",i ...tema\ de radio dc microonda\ ",e u\a modulación en frecuelH.:ia (F\O m;.í, que modula·

ción en amplitud (A\1), porque 1.1'" ,cñalc ... de amplitud modulada ...on m ~ b ,cn'lhle ... a no IlIleali·

dade ... de amplilUd. IIlherente, a lo"l ( { m l ' / ~ f i c a d o r t , \ de microondas de hUlUla (mCIUl. L:¡, ",cñalc ...

de frccuencia modllluda ,on relali\ i.unente in ...en ... iblc\ a c ~ t a c1a ..e de di"ltor,lón no l incal. ) "'C

pucden tr;ul ...mitir por amplifit:adore .. quc tcnganno linealidad de comprc,ión <.> dc alnpllllld. l:on

relati\ amcnte poco dcmérito. Adcm.b. la"l ",eñalc", FM "'011 meno.. "'cmiblc ... al Tll1do akatorio )

...e pueden propagar con menare ... !xJtcnóa"l de trammi ..iún.

El ruido de i/1/l'nl1odu/aciá" c", un factor importante en cl di ...eilo de ,1,ICllIa, de radio FM.

En l o ~ " , i " l t e l l w ~ de AM. e"le ruido ,c dchc a no linealidad de amplitud en la repetidora. En l o ~... i"ltema"l de FM. el ruido de illle,;rmodulación e,;"l c a u ~ < l d u principalmente por la di ...hll· ... it'lIl dL' la

ganancia de tran,mi,ión) dcl rClardo. En cOlhecllencia. en 10\ ... i""cma", AM. d rllidll por Intcr

I11fKJulal:ión e ... una fUIll'ión de la alllpiLlud dc la ,eila!. pero cn 10<" "li,tema, I ~ M e, una hJlKiún

de la amplitud de la "lcñLl] de la magnitud dc la de"l\ ial'iún de frccuclKI¡1. A"lÍ, 1<I"l L'ar'.Il'lcn'li

GI"l de la", ",cñale... de trel:llcnL'ia modulada "lon rn:b '1i..lclUada\ para la lran",nli'lún por mlt:roonda,

que la , dc amplitud m o d u l ~ l d i . l .

SISTEMA DE RADIO DE MICROONDAS CON FRECUENCIA MODULADA

I ~ ( ) " , "ll"ltellla'" de radiO de micn)(lIld.t"l qUl' u,an IlloOulaci()1l de frecucncla ( 1 ~ ~ 1 ) ,l ' L'tllh)ü'n am-

pliamente por proporcionar l:olllulliGKionl'''lI1C\lhk.... l·onliahlc ... eCOnÓl11lc"I"', dc puniD a puntll,

l:uando u .....lIl la i.ltmú"lfcra tcrre,tre l:tUllO mediO de tran'llll,iún. Lo ... " l i " l l e l 1 1 ~ l " l de It1ICn)()fH.I.I'" FI\ 1quc ,e u,an nlll el eqlllpo Illulllple\or adel'tlado \011 L'<lpaCC"l de l'onduclr en forma '1Illullane"l

de"l(k uno, pt.X-'0' clrcuilo", de \0 1 dc handa ango"'la, ha,la nule ... de l:Irnlllth t.k \0 / ) dI.' d;1I0,_T a m h l ~ n "le pue(k'n nlllligurar lo"l radlo"l de lIlil.'rnond'l"l par.¡ lIe\ar ",cliak dc dato'" dI.' ~ l h a \e ·

I(Kldat!, f'1C"límil. audIO de l'alidad l.'nl11cn ..'IaI) tde\ i"lión l'ul11t:rcial. Lo"l c tudlO' cOl1lp;¡rall\O'

de l:t.l'olo han demo,lrado que la radIO de I1I1CTOOnda"l de FM (""l, ca ...i "licmpre, c1mdodo ma , ceo·

nOI1lKO dc proporCIonar t:irCUI!O' oc l:ollluniGIl.'IOnC"l cuando no ha) ya cahk"l IIlcl.í1inh 111 fihra,

optll:a"l. o l:uando e\l ...ten dura"l condlt:ione"l 01.' Icrrcno o de clima. Tamhicn. lo ... "'¡'¡Cilla, dI.'

lIunoont!", oc 1 ~ 1 \ 1 "lC pucden ~ l I l 1 p h a r nlll facllldao.En la l ig. 17-1 "lC \l ' un diagr"lIna dc hloqut: ... ,impl1lic<.ldo de un "l1"llel1l;J dI.' 1I111.:rool1da"l

de FM. La hum/a h{l\e e ... la ",cñal l:Olllpue,ta qllc modula la p<.>rt;¡dora 1·:"1.) quc puede ahan.:ar

l ino o lIl.í"l dc lo , " l l " l ( e l l l a ~ ,igllientc ... :

Radiocomunicaciones por microondas y ganancia del sistema 763



l . Canales de banda de voz multiplexados por división dc frecucncia.

2. Canales de banda de voz multiplexados por división de tiempo.

3. Video compuesto de calidad comercial o teléfono visual.

4. Datos en banda ancha.

Radiotransmisor de microondas de FM

En ellrtl1lsmisor de microondas de F 1 que se ve en la fig. 17·1 a. una red de preén¡asis alllecooc

al desviador de FM. Esta red de preénfasis produce un refuerLo artificial a la amplitud de IJS fre

cuencias de la banda base superior. Lo anterior pennile que las fn.."'Cuencias de la banda base infe

rior modulen la frecuencia de la ponadorn de FI. y que las frecuencias de la banda base superior

modulen la fase de esa ponadora. Con este esquema se asegura una relación de señal a mido m ~ ~unifonnc en texto el espectro de banda base. n dcsvindor de FM proporciona la modulación de la

portadora de Fl que ni final se transforma en la principal ¡x>nndora de microondas. En el C : J ~ O I lor-

mal. las frecuencias típicas intermedias est5n entre 60 y 80 MHz. y 70 MHz es lo l 1 1 á ~ común. En

el desviador FM se lisa modulación en frecuencia de bajo índice. Nonnalmemc los índices de mo

dulación se mantienen entre 0.5 y 1. De esta forma se produce una señal FM de banda a"gosta

en la salida del desviador. En consecuencia. el ancho de banda de la Fl se a ~ m c j a a la A I con

vencional y. más o menos. es igual al doble de la frecuencia máxima de la banda base.

La Fl Ysus bandas laterales asociadas se convienen a las mayores frecuencias de la región

de microondas. mediante el mezclador. el oscilador de microondas y el filtro pasaband:b. Para t r a ~ -ladar las FI a las RF se usa mezclado. y no multiplicación. porque el índIce de modulación no cam

bia por el proceso de heterodinado. También. al multiplicar la ponadora de FI se multiplicarían la

desviación de frecuencia y el índice de modulación. aumenlando así 31 ancho de banda.

L_Salida

deRF

Rf

fI

Convertidor

FI elevador~ - - - - ' ' ' - - - ~ ,e

Red de 1 - Desviador1---preénfasis deFM

t

Entrada de anda base

Generador de

microondas

(.1

Convertidor

FI descendenre RF~ ~Salida de

banda base

ee

-Red de I ~ Detector

deénfasis deFM

~ pGenerador de

microondas

Ibl

FIGURA 17-1 DIagrama SImplificado de bloques de un sistema de radiO FM de microondas(a) transmisor; (b) receptor

764 Capítulo 17



Lo... gCllcradon: ... de mil.:fOOnda ... con"l'\lel1 cl1un o:,cilador lit: ¡;ri ... lal "'l'gUldo por 1111.1 ...nil'

dc Illultiplie'ldorc ... de frecucncia. P(lr cJcmplo. un o ...cilador dc cri ...lal tlt.' 125 ~ 1 1 1 1 "'q!lllt1() l)l,lr

una ...cric de Illultlplicadon:.... eon faclor cnmhinLldo de J11ultiplu:ación igual ,t..JX ....c potlna u ...arpara ulla freL'llelll'la tic ponadt)ra tic 1l1lLToonda ... dc 6 GHI". La red L'llmhlllatl(lra tk cana k'''' prnpor\,.·uma un Illetllo de c o n e e l ~ l r lII.i ... tic un lr:.l1hIlÚ ...or dc nÚLTOOl1tb ... a una ",(11., Inll'.ltk 11.111'"

llIi ... lún tille alnllenlc:.I la 'lIllena.

Radiorreceptor de microondas de FMEn el radiorreceptor de IlIit:HK.lIltia ... tk 1;\It1lJe "': \e el11'1 fig. 17-1 h.1d rl·ti ...l·P;ll.ldor;llk 1,:;lI1a

le ... pmpon,:ion,¡ el ,11 ... lallllelHo el liltr.ltJo necc...arith p.lra ...epilrar GlIlak ... tk' nlll-rlwllItia ... IIldl-\ idualc.... lhngirlo ... haL'la ...u... rc"'pcclI\O'" receplore ... Ellihro pa...ah<lntla d Illl'/L'I;llh)r \f\1 el

'N..·i lador tk lIlil'fl)l,lIu.la ... h.ljan la ... frecue.:n\,.·la ... t1e ...dc la ... R I ~ tic IlIILT("M. Hlda ha ... la la ... 1·1. 1,1'" pa"'¡1Il al de.: ...motlulatlor ..\ 1 I: ...tc .,h""'llIotiulatlor l· ... un t1elcl·tor nlll\ enl·lOlul. 11/1 ¡ ' / I l ion /k tk 1 Ill·... decir. un di ...LT111llnatlm o UIl t1c"'lllt"Klulat.inr PI.I.1. A la ....11 ida ud tkled()fdl'l :\1. una rl·tltll·Je':nfa ... i... rc: ...laur..1 la ...e.:ñ,¡1 dc banda h ~ l ...e a ...u... Glral:tcri"'{Il'a ... origll1alc ... tll' ,lInphwtll'n llulI..·h)ll

de hl frL.·cul.'IKia

RADIO REPETIDORAS DE MICROONDAS DE FM

La di ...tancia adllll"'lhlc cnlre 1I11Iran ...ml"'or dl' nlit.:roonda"'lk 1 ~ ~ 1 ...u rl'reptor a"'l)('·I.ldo dqx.'lldl·

de llI11ch¡ .... ,"¡\fIahle ... dd "'I ...lema. por l.'le.:mpln. de la polel11..'ia de ....llida dd Iran"'lIl1"'lll'. umhral dcrtmln del ren·plor. tcrrello. condh:lollC... all11\l ... I ~ r l l ' a " ' . G¡p¡Il'ldaJ dd "'1"'[L·1llil. ohICIl\Il'" tk l'lllllia-hllldad) expl'l'Iati\a ... tic cficicnt·ia. NIlrmall11ente.l.'...a di tanria 1..'''' tic 15 a ..JlIIllIII;I'" (]. ~ . I CH ~ I l l ) .Lo ... "'1 ... tCl11a'" de Illll'HXllltt.... tic larga dl l,ulcla ....11\ an dl laneia ... Il11Khl) 11lil) ()['c .... 1,11 I,:¡lll"'Cl'lll'l1-

cia. un ...i ...te.:l1la dI..' IllKnxmda dc un ...ohl ah(). conHI e.:l de la lig. 17-1. l· ... l1ladet'uadl) cn la Illa)llrtiltk' 1: .... apltraeiollc", pr¡íctie.:a En "'1"'11..'111,1'" l'llll m.í ... de -lO milla.... o cuando h a ~ tllhlrtIÚ·ionL·... gl'O-g r < l f i c ~ ..... 1..'01110 una llHlIltaila. en la Ira)CCloria de.: Iran mi ... i6n....c nel.:l· ... lI,tIl r/'f,cflr/o/,(/.\. Llna

rcpl'lidura tic mil'fOonda... e... un n.:cepltll" } un tran ... mi or in ...taLtdo ... e ...palda eun l.' ...paltLi. (1 l.'1l

TtÍl/dl'lI! l·OIll.'l ... i... lcma. En la f i ~ . 17-2 "'l' 11111e ... tra un diagrama "'ll11plifil'ad<llk hll)1I11L· ... dl.' tinarepetidl1r;1 de llliLTIlol1da.... I,a e...l¡!t'itlll repL'lidora n:cihc un" "'cllal. la alllpll til'a) 1" len 11I1(\1'111a.

a CCHlllllllal'lún la r c l r ¡ ¡ n ~ m i I C hal'1a la "'lgllil.'IlIC repetidora n e¡,,(aciúll rel·l'p((lr;1.Ellugar dc la ... repetidtw¡l ... llllcrmedia ... depel1dc lllucho de la 11:l1ur;\ll..'/:1 dd Il'lTl'lH1 CllIll'

dl a ... el que le...

roJea. En la plan....lt'llln prdillllnarlk la rula c ...ud•.· "'UPOJ1L.'I t1L1L.' 1:1'" :lIl';l'" "'011rdati \ alllellle pl ...na .... ) que la ... longlludc ... de hh 1r..111l0'" ( ...altn llcndr:ín un prolllcdul dI..' 25 a15

milh¡ .... entre e ...tilt·iolle.... En un lerrenll rdilli\amente plano.... i ...e aumenta la l(lllglludlkllr;llllll...cr:í necL.· ...ano aUlllentar b ... altura ... dI..' la ... torre... de.: ,mlcna. De igual modo l'ntran l'l\ el pnh.·l· ... ~ ldl' ...ekt:euin 1,1 potcllL"la dt' ...alida del tran"'l11l ...nr de l<a a n l t ~ n , L La dl,,>I'IIlt:lill.'\.ll'I.....e dl'tlTllllna pnnClp¡lhlll'l1tt' IX)r la falta dc Oh ...l.iculo ... en 1,. hnea dl' \ i...la ) ro r 1,1 1I1l\..'n"'ll.l.ld ~ k 1.1 ...1.."11<11

rct:Jhlda. (·u'lIldl.ll¡¡ ... frl'l:ucllci:l'" "'Im l l l a ~ ( l r l ' ' ' ' dl' lO GIII". la p l u \ i ~ ) " , d a d hK;III;lmhll'l1 1'1\)(.11'1,1

tcller una gran I I l t l u ~ I l l ' l a ">ohre la longitud de I r ¡ l ~ l · l · t o n a . Sin l ~ l l l h ' l r g o . l'll IOt.hl'" l. " L'"",O''' "'l'dd'lCll l....ar l r a ~ e e . : l o n ¡ ¡ ... tan horil"ollwlc... CI,)I1HI ...c" Il<"ihle. Adt'lll.í.... "'l' tlclX' tl'lll'r 1..'11 L'uenlil 1.I)l,,,ihtlidild de.: 1 I l 1 e r k r ~ l l c i a ....ca IIHerllil o c\tcrlla

Repetidora

Entrada

de FI

TxTransmIsor

demicroondas

RF

Re<:eptor de

m.croondas

Tx

Transmisor

demicroondas

Rx

Receptor demIcroondas

Salida

de FI

FIGURA 17·2 Repetidora de mIcroondas




- - - ~ ~ - - "\

A laantena

Á

Amplificadorde potencia

de RF

RF r-------,

Transmisor

l

FI

T

t

Amplifi- FI Igualadorcador r---+j y confor·de FI mador

FI Á

Receptor~ - ~ - - --De la

antena

1Generador de microondas I

(al

A otros

multiplexores ydemultiplexores

Ala

antena

Amplificadorde potencia

de RF

RF

nsmisor

ase

T

Á

t

l

Receptor Á Á

ITra

r

rBanda base Equipo de Banda br ~ multiplexión y r--

demultlplexión

la

tenaReceptor Transmisorde FM - ~

deFM

FI 1FI

De

an

LF

Generador de microondas

(bl

FIGURA 17-3 RepeDdoras de microondas: la) FI: lb) banda base: IconDnúa}

Hay tres tipos básicos de repetidoras de microondas: FI, banda base y RF (véase la fig.17-3). Las repeLidoras de FI también se llaman hererodiflas. En una repelidora de FI (fig. 17-33).la portadora de RF recibida se reduce hasta una FI. se amplifica. reconfonna y se sube a una RF.

para retransmitirse a continuación. unca se demodula la señal a menos de la FI. En consecuen

cia. la repet idora no modif ica información de banda base. En una repetidora de banda base

(lig. 17-3b). la portadora recibida de RF se baja hasta una FI, se amplifica. filtra y a cOlllinua

ción se demodula más hasta la banda base. La señal de banda base. que suele ser de canales de

banda de voz multiplexados por división de frecuencia. se sigue demodulando hasta los niveles

766 Capitulo 17



Receptor

, . ----_/\--_--,

Transmisor

r , - - - / \ - - - - - ,

Amplificador eBanda base Igualador de 1- Banda base

banda base

De laantena

ReceptorFM

T

""- Transmisorr FM

A la

antena

1.

FI 1. FIT RF

.. Amplificadorde potencia

de RF

Transmisor

IGenerador de microondas I

(e)

Receptor

--_/ ' - . . . ._-- --_/\------ - '\ r - ~ " ' \De la Ala

antena antena

1.

RF ent Mez-clador

RF sal

(RFe" ± LO)

. .1 BPF I

Amplificadorde polencia

de RF

RF sa1

LO

Osciladorlocal

(di

FIGURA 17·3 (Conunuacfon) Repetidoras de microondas (e) banda b a s e ~ (d) RF

de grupo rnae"trü. "lIpcrgrllpo, gruJXl o h a ~ l ' l de canal. E"10 pcnl11te rt'conligur.lr a la "1'i"l.J1 de

b;lIlda h<l"e para l,:umpllr con la" nece"ldade" de rul:.! de la red general (k COIIIUIlIGICionl:". lIna

\C I reconfigurada la "eñal de handa b ~ I ' C , modula en IreClIenCla a una pl,ln.ldora dc 1'-"1. que ...e

con\ icnc en ponadora de RF) a c 0 l 1 t J l 1 1 1 ~ l c i 6 n "e relr;lI1,milc,

Ll fig. 17·.'" Illuc"lra ntr.t conligur.Kl6n Je rcpclldora de handa ha,e 1- ...1.1 T\.'¡'M:udnr.1 dc-

modula la RF ha\la la banda h ~ N ~ . la amplifica y la rccnnfonn<l.) .1 cOIllIllUaCU)ll modula la puna

dora de F ~ 1 . I-:n e ...la I¿CIlIGI. no reconligur;l 1<1 hand¡¡ ha...c. Elll''''CIKI<I. e"'l<I configur.lt.:lón hacc

lo lIIi'lllo quc una Tl:pcudor'l de FI. La diferencia C'" quc cn una configur¡¡ciúlI de handa ha ...c, el

amplificador) el Iguahldor<lcIÚ'11l ...ohre fret:uencla ... dc handn ha e, mOl'" que ...ohre H. La, In:CllCII-

Cla\ de banJ;.¡ ha...e "'011, en gener.ll. mcnllrc qU¡; 9 ~ l H / , miClllra qUl' la ... fl "'<1I1 dc NI a XO 111/.En con ...ecuencia. lo... filtro ... ) .unphlicadore ncce ...ano ... p ~ l r . t la ... Tl'JX'lidora ... de handa ha ...c ...Olllllas

,encillo... de di\cllar y lIlel1n ... co'I<.)<.,l)'" que 10\ que ...c rcqulacn para rl'pt:lldora, de FI la dl"\l 'n·

laja de una conliguración dc banda ba\C c ... la adIción d¡; equiJX) de rl'cepciún H\ I




DIVERSIDAD

768

La fig. 17·3d muestra una r e p e t i d o r ~ de RF a RE En estas repetidoras. la s e ñ ~ 1 recibidade microondas 110 se baja a la R o a la banda base: tan s610 se mezcla (hcterodina) con una fre-

cuencia de o ~ c i l a d o r local en un mezclador no lineal. La salida del mC7c1ador se 5,illlOnila a la

suma o diferencia de la RF que llega y la frecuencia del oscilador local. dependiendo de 5,1 ~ edesea con\ersi6n elevadora o reduclOra de frecuencia. A \cces. al oscilador local !)C le llama os ·

cilador de desplaLamiento. y su frecuencia es bastante menor que las de radio que se reciben o

se transmiten. Por ejemplo. una RF de llegada de 6.2 GHz se me7Cla con una frecuencia de os-

cilador local de 0.2 GHz. y se producen las frecuencias de suma} diferencia de 6.4 GH7 Y6.0

GHz. Para una conversi6n ele adorn de frecuencia. la salida del llleLclador se silllOni7aría a6.4 GHz. y para una conversi6n reduclOra de frecuencia. a 6.0 GHz. En las r e p e l i d o r a ~ de RFa RE la señal de radio s610 se convierte en frecuencia. pam a cOlllinuación a m p l i l i c a r ~ e y re-

transmitirse hacia la siguiente repelidora o estación receptora. En las repetidoras RF a RF no ~ o nposibles la rcconliguraci6n ni la reforma.

Los sislemas de microondas usan transmisi6n en línea de \'iJta. y en c o n ~ e c u e l l c i a debe c:d,tiruna trayectoria dirccla de señal entre 1 ~ l s a l l l e l l ~ de t r a l 1 s m i ~ i 6 1 l y de recepci6n. Así. si e ~ a trn} ec-

IOria de seilal sufre un gran deterioro. se interrumpirá el ~ e f \ icio. A tra\és del tiempo. trl"i pérdi-

das en la trayectoria de radio \arían con l a ~ condiciones atmo,férica.5,. que pueden variar muchoy causar una reducci6n correspondiente en la intensidad de seilal recibida. de 20, 30 o 40 dB omás. Esta reducci6n de intensidad de señal es temporal.) se 113ma desl'allecim;emo l/e rlu/;o. El

desvanecimiento puede durar desde unos milisegundos (corto pla/o) o \ arias horas o ha\ta días

(largo plazo). Los circuitos de control autoll1.ático de ganancia. incorporados en los radiorrecep-

tores. pueden compensar desvanecimientos de 25 [1 40 dB. dependiendo del diseño del ~ b l e m a :sin embargo. los desvanecimientos mayores de 40 dB pueden causar una pérdida lolal de la se-

¡lal recibida. Cuando e ~ 1 O sucede se pierde IJ continuidad del servicio.

Diversidad sugiere que hay m á ~ de una ruta de Iransmbión . o método de t r a n ~ m i s i n

disponibles entre un transmisor y un receptor. En un sistema de microondas. el objetivo de usar di-

versidad es aumentar la confiabilidad del sistcma. aumentando su disponibilidad. La labia 17·2

muestra un Illedio relativamente sencillo parJ intcrpretar detenninado porcenuljc de conliabilidad

del sistema a términos que se puedan relacionar fácilmente con la experiencia. Por ejemplo. un

porcentaje de contiabilidad de 99.99Ck corresponde a unos 53 minutos de tiempo fuera de "iC1"\ icioal año. mientras <¡ue si el porcentaje de conliabilidad es 99.9999q.. equivale sólo a 32 s e g u n d o ~ detiempo interrumpido JX>r año.

Cuando hay más de una tm) cetoria o método de t.raI1smisi n disJX>nible. el sistema puede

seleccionar la ruta o método que produLca la máxima calidad en 13 seilal recibida. En general.

la máxima calidad se dctcnnina evaluando la relación de ponadora a ruido ( . decarr;er·((Nlo;·

se) en la entrada del receptor. o tan s610 midiendo la potencia de la ponadora recibida. Aunque

TABLA 17-2 Confiabllldad y tlempo de InterrupCión

TIempo de Tiempo de Intenllpclón

Confiabilidad (%) inlCrnLpcióll (%) Afio (hOr:h) por l I l e ~ ( h o r a ~ ) [)fll (hora\)

O 100 S760 720 c450 50 43S0 360 12

80 20 1752 144 4.8

90 10 876 72 2,4

95 5 43 36 1.2

9 2 175 14 29 nllllulu ..

99 1 8 7 t.. 4 1l1lnUlu..

99.9 0.1 S. 43 mmuto.. t . ~ nllnulO'o

99.99 0.01 53 mlOutü' 43 ffimuto.. 8.6 -.cgulldo..

99.999 0.001 5.3 mmutü' 26 ~ g u n d o ! ! o O. 6 \egulldo..

99.9999 0.0001 :\2 l.oegundos 2.6 -.egundo!!o 0.086 -.egundo..

Capítulo 17



Transmisor de mICro

ondas_ Irecuencla A

TransmIsor de micro-

ondas Irecuencl3 B

Enlrada

ele FI

B

ZSa l l d a

de RF

Receptor de mICro

ondas frecuencIa A

Sahda

ele FI

B

L - l ~ _ _ _ . j Receptor de mICro-

ondas frecuencia B

Entrada

ele RF

(b)

FIGURA 17-4 Sistema de microondas con dIVersidad de frecuenCia (a) transmisor; (b) l'eceptor

ha ) llllJl:ha ... f<lI"tlla ... lk ohtt.:llcr la dl\L·p..idad. 111 ... 1110Illdo... utili/adl) .. 111;1 .. nllllLllll'" "<1I1 de In.:

eLlem.:i;1. e ..pacial. polari/at:iúll. híhrido n ...:u.ídruplc.

Diversidad de frecuencia

1_;1 di \ cNdad de fn:cucncia ...610 I..:on","h,.· ell lIlodular do.. RF di ...tlllla ... dc 114.)11adl)ra l"(m la 11ll"1l1.1

llllúrm'lclún de H . ) Iran"'l1lllir CnhHh..'c'" ;llllha......cilak d ~ RF a un liL' ... llno d.tdo_ En l'1 dL· ...tlllO ....e dClIlodul.m amh'l'" POrl;IlJor'I"') lallue proJU/GI la eil;11 dc I I dc IllClur calidad L· ... la lIuc "'L'

...ekL·L·iona. La fig. 17--l mue"'ra UIl "'I ... ICIIl;\ lk mIcroonda ... dr: un ...010 canal uH l dl\L'l""oiJad de

Irú,:uL'IKi:1

En la rig. 17-4a. la ...c¡'lal de elllri.ld.. lk 1-1 "'L' alimcnta a un dI ' l... nr dL' pOIL'nL·¡a.lI11c 1.1 dirige;1 lo... tr ..IIl ... ll1i ..ore ... A ) B de llllL'n)OlHia .... I.a'" ...al1d"b dc RF de: lo... dll'" Iran"'llll...orL·'" "'c ,,':Olll

hinan ell la red OHllhln;tdora dc callak ... ) ..e al1lllL'nlan a la antena l k tr;1l1 ...1Il1 ...1ún I:n el lado

n:ceptnr ,"g. 17--lbl. el "eparador de L·anak ... l!lngL' la ... pnnadora ... \ B dc RI' a "'U'" rCl..'cptll

re ... rc ...pt:l-tiHI'" tk nliLToond".... uOIuh: "'1..' h;II;111 a H. El nrnlito lkte:(lor tlL' l·.llId.ld lktefllllll;ll·ujll..'anal. el , \ () el B_ r: el ue lllL'lor l.· ..hd;¡d.) dirige: \,.· ...c callal por r:ll·ollmut ..do r dL' H par;l...egulrll) dellllxlul;lndo ha t"lla h;IIllJa ha ...e. 11ll..'ha ... de 1"... cnndicH\ll"'''' ; l l l l l ~ ).. ll.·ril..' ..... ;Id, l·r........ qllL'degradan una "'l..'i1al de RI; ...(1 ) de Irc....uelKla "'L'leCtl\;t: pueden dl·gr;ld.lf lll.l'" 1I11<l IrLOL'llL'IKla

que olra.tn

l..'UlhCl'lICIll"I<.lo durantl..' detcrllllll"uo liclllpO. el L'Olllllllt"dor l k I I pllClk .. IternarmUl..'ha ... \cec ... dr:1 rceeplOrA al A ) \ Il'C\ 1..' ......" .

1.0'" alTcglt)... de ch\e:J',ld:ld de IrLonICIII..'I;II.'OIl... I 1 I l l ~ l . . ' l l u n ' l rcdllntl;lIlL"hl tlL' L·qmpo. (Olllplt'¡.l

...cnl.-ill... ) licllcn 1;1 \cntaja adicitmal dL' pnlp()fCi¡mardlJ'" t r a ~ ú · l i . m .. , l"lectriL·;¡"'lkl t r a n " ' l l l l " ' ~ ) fal rl·l..'Cptor. Su dc"-\cnlap oh\ ia e ... que duphGI el e"'pel'lm dl..' IrCI.·ul'IIl..'l;t el l'''llllpll nl'Ü'''';lritl'''

Diversidad espacialI:n la di\t.: r"ldad l..''''rac1al. la ...allda tle Ull tran"'llli ...tlr ...c alillll'lIla;1 dn ... o ll),L'" dlltL·Il""'. 1¡"'lL'a

lllelllL' ...eparada ... por una l.·anlil!ad 'lprL·L·"Lhlc tic hlJlgituul.:'''' l k olld;,- Ik Igll.tllllanl'I.1. L'll el rL'

ceplnr. puede hahL'r lll;i ... de una '-llltL'lla que prOpOrL-ltlllC la ",dial d\,.' clllrad;l.tI r\,.·\.'L·l'lor ~ I ...e 1l"';1ll

Radiocomunicaciones po r microondas y ganancia de l sistema 7 6 9



---------------------------------

Entrada

de FM·Fl

Salida

de RF

l' )

Salida

de FM·FI

Entrada

de AF

770

lb}

FIGURA 17·5 Sistema de microondas con dIversidad espa-

cial: (a) transmisor; (b) receptor

varias antenas receplOras. también deben csW.r separadas por una cantidad apreciable de longi

tudes de onda. La tig. 17-5 muestra un sistema de microondas de un solo canal. con diversidadespacial.

Cuando se usa diversidad espacial. es imponante que la distancia eléClrica de un tr.ms

misar a cada una de sus amenas. y de un receptor a cada una de sus antenas. sea un múhiplo

igual de longitudes de onda. en longitud. EslO es para asegurar que cuando lleguen dos o m.

señales de la misma frecuencia a la entrada de un receptor. estén en fase y sean aditivas. i se

reciben desfasadas se anularán y en consecuencia será menor la ¡X>lencia de la señal recibida que

si sólo se usara una alllena. Con frecuencia. las condiciones nlmosféricas adversas se aíslan en

una área geográfica muy pequeña. En la diversidad espacial hay más de una ruin de transmi

sión entre un transmisor y un receplor. Cuando existen condiciones atmosféricas a d v e r s a ~ en

una de las r u t a ~ . es improbable que la ruta nlterna tenga el mismo degradamiento. En conse

cuencia. la probabilicl::td de recibir ulln señal aceptable es mayor cuando se usa divcrsidnd e ~ p a -

cíalque

cuando no selIsn.

Un método alternativo ded i v e r ~ i d a d

espacial usa una sola amenatransmisora y dos antenas receptoras separadas en senlido vertical. Según las condiciones at

mosféricas en determinado momento. llna de las antenas receptoras debe recibir ulla señal ade

cuada. También aquí hay dos rutas de lransmisión. yes improbable que sean afecladas por el

desvanecimiento al mismo tiempo.

Lo5. arreglos de diversidad espacial proporcionan redundancia de ruta. pero no redull

dancia de equipo. La diversidad espacial e ~ m:is COSlOsa que la diversidad de frecuencia. por

las antenas y las guías de onda adicionales. Sin embargo. la diversidad espacial proporciona

un uso eficiente del espectro de frecuencias y una protección bastante mayor que la diversi

dad de frecuencia.

Capítulo 17



Diversidad de polarización

En la din'nidad dl' p { } l l l r i ~ t l c f ( J 1 I . lIna "101<1 portadora de RF se p r o p a g ~ 1 con do POI<.lrI/.ll:iollc\

electromagnética"! difcrCIHC'l. \crtical ) horilolltai. La .. onda ... ctcC!fOmagnclll'a de.' d'''(lllta .. Pll-

lari/i.ll'iollc", no necc"ariamclHc c"'l;in "lOmell<Ja, a la ... mi ..mí.l"l degradaciollc" dc lrillhllll'"iún. L Idi, er ... idad de polari7ación "'c U'J en general junio COIl la di , er ...idad l· ...pacl.11 L1n p;.¡r dl' 'lIlh.."Il •• ,de Iran..mi ..i6n) rcccpciún ..c pol:.ml;.l en \cnudo \CnieH!.) el otro (,.'11 ...emitlo hori/onl.11. l 'l l l l-

bll5n C'" pl)"'lblc u\ar en form'l ...imullánl'a la di , l',""IJad de frecuencia. C.po1l'ial de pnlari/acllllI

Diversidad híbridaLa dlt't'nidacl hí/Jrida e .. lIlla lúrma algo e"peci::lIIJada de di\'cr.. idad. lJue l..·on""ll' el l unil Ir;,

yeclona normal de di\cr... idad de frc,,·ucncia. cn la que lo ... do ... parc ... dl' 1r.IIl"'1llI ...or rcú'ptor l'nun c\trclllO dc la I r a ~ e l : t o r i ' I ! . ' ' ' ' I ¡ Í n ...eparado... entre ... í conectado ... a dl ... llIlla....IIHI.'I1¡I.......eparali .. ,verticall1ll.'ntel:olllo en la dl \ er ... l¡Jall e ...pal·ial. El arreglo propofl'¡lma un dl 'dt l de ¡JI'I.'r'ldad 1."

p'll:ial en amh;,.¡ d m ~ ' o : i t l n l ' ' ' ' ; 1.'11 una porque lo... r l ' l ' l ~ ' p l o r e ... e ...lán "'l.'parado... \l·rtll:¡dllll'ntl.. l'1I

la OIm P0ftlul.' c l¡ín ...cpar¡¡dt" hori/onl<llmcnte, E,IC arreglo l:<lInhlll'l la , \ elllaJ'I' npcrall\ a '

dc la di\cr"'ldad de rreCUl.'IlL'la l'on la llleJnr prolccóón dI.' la dl\cr ' llbd l.' ...pan;¡1. SlIll.'ll1hilrt-:n.

la JJ\cr,idad híhrida l1CI1!.' la dl.'''CIlI<lj'l dc rl'qucrir Jo ... r'ldiofrel'lIcl1l:id' par;lllhlcner ulll·all.1I1."11 fU1lI..·ion'llllil"llto.

Diversidad cuádruple

La dil'('f,úc/eu! u/(idrupk C'" otra forma de d" er-..idad hihrida. C IIldlld'lhlcmenll" proporl'ioll¡1 la

tran ...mi ... ión l11.h confiable:"'1I1 emhargo. también 1.'''' la m ..Í' l l:u",IO"'.1. El lo;unccpto h.í,ico de dl\!.'r·

... idad clI<ídrllplc e ... ha ... tmHc ...cncíllo: C'" un<l l'ombillal:16n de dl\cr"'ldad de ffl.·clll'lll'ia. ólxKlal. dl'polari¿¡lCión) de n:cc¡xión en un 010 ... i...tema. Su (k ...vcnlaja obvia e ... qUl' Ill"l.:c"'lIa cqulpo ek\.··Irónico. frccucncia .... antena ... y guía de onda rcdulldantl'.... que.:.' ...onl:arga ... Cl:OnÚll1lc;¡ ....

ARREGLOS DE CONMUTACiÓN DE PROTECCiÓN

Para c\ ilar una intcrrupción dI.: ...en Icio durantl.: periodo, de gran lh: ... , arh..Tllllll"llto o de la/I.t, dc

equipo....c ponen a di"'JXhicióll. en forma temporal. otra' in ...wlal.:ione ... en un arreglo tll' ((lIII/I/(-

facifí" de !wolecdáll. Lo ... concepto, gcneralc ... dt: COlllllU!<lción de prolcCCI('lIl) de di \ l"r.. idad '011

oa ...lalllL' p.. rel·ido.... Amho", proporcionan prolen:l(ln contra falla ... de eqtllpd de'"anl"l:llllll'IltO'

atIlHhf¿rico .... La dlfercl1l:ia ¡lrInl·lp'll entre ello, e .... "'llllpll.:l1lcn[c. que hl'"...

i'll"llIa...

lk di' er'ld.td,úlo pnlporCHlIlan una rutJ dc tran"'lIll ... iún ;1IIern'111' a para un ,o10 cnlace de Il1Il:roOI1(J ...... l· ... de

l:ir. entre un Iran"'llll"'or un rC\.·l"ptor. delllrn ueI ..."'lelll'l gcnl'r¡lI t.lc l'OIllUI1Il':tciUlh..·'. )->\)1' otro

lado. hh arreghl' dc eOnmUI¡Il'iún de prolcl'l'iúl1 proporl:i(lnan proll"l'l:iún par;t tilla park Illul'hn1 I l ¡ I ~ O r ucl "'1 tCIlHI dc ClHllUniGlClolle .... quc l'll gellcrall'olllprclluc 'an¡t, rq)l,.·lllllll·a ... tllll' .thall:all t.ll"ancla dc 100 milla ... (160 J..11l) o ll1.í .... T'llllhll'n. 111'" ... i... lema ... lk di , l'r'ldad ¡1rtlplll(UlIlanen genl.'fal 1( ~ ) ( ' ( t.lt· prolecclón ;¡ un "'010 l:allal t.lc radIO. llli\.·nlrJ... qlll' h), <Irrl'glt1'" lok UlIlllllllal'lónde prolel:cilll1 "'l' ... uden l.·olllpartlr e!llre ,ario ... l';lIl;lIc, de raulo.

En e",cl1l'1a. h a ~ U(h upo ... de arreglo ... de l'OlllllUlac:lÚn JI.' pruICÚ'IOII I ' i ' \ f . , . \"t l ('011111/1/(/

p(J"chn'nu!ac!. En la prolel:ciún por rc ...ef\<ll:OIl[IIlU.1. cada can;t1lunullllallk radlt) !I\.·IlC unl"<lIlal dl' re ... paluo lkdiGldo. o de rc ...ef\;l. en la pro[elTltln por dí'l'r"'ld;ld. un '-1110 l·'lIlal lk rl:'p'lltltl c"ü:t la dl"'rKl ... ll·llÍn ha"'I'1 p ~ t r ¡ ¡ 11 GlIwk· ... lunl'lonak .... Lo ... "'¡,[Cl1l;", dl' rl· ...\.·f\;\ nlllllllua

olreccll pro[l'l.·l·iún dI." I()()c( p;lra clda l:anallunnonal dc mdio , Un ", ...ICllla ¡'l\1I t.l1\l'Nd'ltl ntrú·\.·una prole\,·l.·uln ue JO()l( ...úlo.JI primer l:;lI1allunnonal quc lallc. SI do ... l".tIl;lk ... lk radm t.. llan

0111111"'1110 tlcmpo. 'c produo: una IIllerrurciún dd ...t:'f\ Il'IO

Reserva continua

La fig. 17·ó' l muc ...lra un arreglo dI.: (,:onI1lUI<ll'¡lln de rrolecciún por rl· ...en a \.'OI1[II1U<t de Ull ,010

C<.IIWI. En el Iralhllli"'nr. la H enl ra en un !"'('IIlt' ,le inicio. 4uc rqxlr1c b potel1l 'la tll' la dlal )la dirigc a lo , GtIlak, dI.' Illlcroonda....tcliH) ) Ul" rl""'l"f\ ¡l. en forma .... llluli.lIll.· .. In con eUll'lI

l·i'l. tanto el ('¡1Il.11 l'uncillllal \.·tmHI d Ul' re ...en a ptl l lal l la mi ...m'l inlúnllill·HIn lk hill1da h;l'l' 1,11

el rl'l:epltlr. el \.·\mI1l1l1ador de H pa,a la "'I.:ñal de H t.ld l'an¡lllunnonal .11 l'qUlpo dl' [l·fllllll.ll lok

F\1. l:.11..·olllllllladtlr de FI ' Iglla en forl1l<l l:OnllllU¡\ la ...dial recihltb l1t.lr d \."¡tIl.t1IUlll·IOIl.t1 ~ . '1

Radiocomunicaciones po r microondas y ganancia del sistema 771



RF RF

Tx

Transmisor

demicroondas

Rx Tx

Repetidora

demicroondas

Rx

Receptor

demicroondas

Entrada

de FI

Canal funcional

Canal de reserva

Detector y

controlador

de calidad

Salida

de FI

A recepto

deFM

Transmisor

demicroondas

Tx

Repetidora

demicroondas

Rx Tx

Receptor

demicroondas

Rx

RF RF

(al

}-- Al detector

de calidad

ReceptorConmuta- ~ S a l i d a A receptor

dedar de FI de FI de FM

microondas

)-e",a

Receptor

demicroondas Detector

y controlador 1-de calidad

)-Al detector

de calidad I

ReceptorConmuta- Salida A receptor

dedar de FI de FI de FM

microondas

)- Al detector

de calidad

Transceptor

I-Je LIneas VF

microondas

Canal

auxiliar

Canal 2

Canal 1

al de res

na Transmisor

de

1 microondas

nan

Conmuta-Transmisor

1- dedor de FI

microondas

nTransmisor

demicroondas

nLíneas VF L.....-

Transceptor

demicroondas

Entrad

de FI

Canal

Entrada

de FI

Canal 2

lb)

FIGURA 17-6 Arreglos para conmutaCión de protección de mIcroondas (a) reserva contmua; (b) dIVersIdad

772 Capítulo 17



falla. pa:-.a all.'anal de rc ....cn a, Cuando ....c n: .... taura I ~ l ..cí'bllk H el1 cI callal fUllciorwL ell'l)]lI1lIlt<loor de FI r e ~ h U l 1 l C ....u pO .... il·iún normaL

DiversidadLa fig, 17-6h lIlue:-.tra un arrl'glo dc protCÜ'illll de L'ollllllltaL'I<ln por dl\ L·r .. iJad. 1:: ..le .. i.. tL·ma tleIle do .... c a n ~ l I e " " fUIKllllwle ... (el I cI 21. uno Je re ....Cl"\il un GUlal (1/1 üliol". El COlllllulador lk 1·1

en cI ren;ptor \igila en forma cOlltinua la inlcll ... idad de la ..elial ell alllhm canale .. rlllll:ltlllalc ...Si <llgUllll de ello.. fall." d l'olllllutador de FI detecla ulla pérdida de portadora) regre.. ;¡ "Il'on

lllutador de 1:1 de lill· .. t;Kil)!l tr;IIl .. llli ..ora una ..cí'ial VI-- (JI'I '("//( 'w'w dI' 1"0;::) codificada en tOlhl ....

qm: Ic indica canlhlar ¡,l ..dial de FI del callal que falla al de re ..enil. de 111iL'nlllllda ('tlandllregre ...a el callal que faJlú. lo .... I'Olllllutad{lre:-. de 1-'1 n:a ....ulllel1 u.. po:-.ici011e ... norlllalc El can,llauxiliar ..(')10 prnpon.;iona ulla ruta de Iran:-.llli .. iúll elllre 10'- do cOllmlllatlorl· .... de H. Flll'l ca ..onormal. el L'anal au\illar e:-. una radio de lllicroonda .. dI".' haj;l Gql;IL'idad haja POiL·llcia. dl ....61a

do :-.<'110 para lI:-.ar....e OllllO GUlal de lllantenillliel1\o.

ConfiabilidadLa Gllltlt.bd de e ....tal·illllL· .... repetidora .... elUre lo .... L·lHlIlllH;ldore:-. de protel'l'iúll d q ~ l l d e de l{l" oh-

jt'fil'O\ de {'(I/I{{o/nlil/ad dd .... i ... tema. En el L'¡hU típico ha) de do .... " ..L·i .. rcpetidora ... elltre l.' ..e ... t'K·iolll:" COllllullal!t.lra ....

COlllo ...e puelk \er. lo ..... i.. lcllIa .. de di\er""dal!) lo.. a r T c ~ I { l ' " de cOlllllutal'it'lll de p n J l e L ' ~ciún (lll ha<,(antc parecidt.1 ..... 1,;1 diferencia prilll.:ipall·lllrL· l'll\", l:'" que lo.....i... lema .... por di\er.. i-

d;¡u lHl arreglo... l'lI:rnwncnte... ) licncn Olmo ohjCli\ 11 cOIllIJl..'n ....;¡r :-.úln la. .. conuiL'iollL· ... <llllln ... r ~ l " i -ca .... a n o r r l 1 a k ~ ell(l'l' ll1llGllllellle do:-. e.. lacione ... dad,l .... en un .... i... tema. L n ~ ¡IlTL·glo.. de

L'OlllllLllaciún de proll:cciún. por otra parle. cOlllpe',...:11l 1<11110 lo.... lk"" ancL'imicllllh de radHl co-mo la falLl .. delcqllipo, y pueden incluir de ....ei .... a ndlO c.. lal'1()IH.;'" repetidora.. elHre In .... L'OIlItlU-

tadore Lo:-. Gmalc ... dc protección tamhién ....e pll ...dellll ....arCOtllo lIl<,(al:K'iollC .. ICtlll)llr¡l!e ... (Ic l ' O ~lllullicaciolle.... llIicntra .......e hace manlellltllielllo rUlinario de lInl'an<l1 normal funcional. COlllll1arregln de conlllutac¡ün de protel'ciún....e protegen toda.. 1:, .. t r a ~ ector;;I .... de ..ciial ) el eqlllplllk

radin, 1,<1 di\er idad ....c ll ....a en forma ....clú·ti\ a. e ...1O e:-. ....ólo entrl' l' ....¡acinne:-. que. hl"l<lric<l1l1enIl'. e .. l:ín e\plle ta ... a de ....vanel·imil'nhl ......e\ero .... un allo PllH:l.:lIla.lc dcl tielllpo_

1-::-. ll11pOnanll' un e ....tudio eqadhllL'l) dd licmpo tuera de ....l·n iUll (1.' ... decir . de b ... Inlcrrupl·illlle .... ut: ....en icio) l'au ....adu por de:-.\ allL'l'i rnienltl .... de radHI. falla ... dclclJuipo mantelll miL'lIul,para di ....eibr ""<,(l.':l11a .... dt: radio de m i c r n O l H . . I a ~ . A partir de e'le e.. tudHl " " . ~ puedell tolllar del'I"'lone:-. t ~ l · l l i c a ... accrca dI.': Cll¡íl l ipo de .... i..¡Cm;l de di\cr.. id;ld de conmlltacit'll1 de prole\:L'IOIl ...eadapta llIeJor a determinada aplic¡¡ción.

ESTACIONES DE RADIO DE MICROONDAS FM

B;í iclIllente ha) do.... da ...e de e ~ t a c i o n e .. t.k lIlicfllonda... de 1 : ~ 1 : la h.'nllina1c .. ) la I"L·IJI..·tidllra ....

La t'Haciollt'l f t 'r l1l i l lol ! ' \ on p l l n t o ~ en d .........!cllla donde 1<1.. ",cli;¡k de hand;) ba:-.e e lmglll:lIl n"l' lenlllllall_ La.... ( ' \ f { / { ' iol l! ' \ reI'Nidora,\ ....llll punto ... de llll ....... tcma donde ..e puedell recnnrigllrarla:-. ..enale.... de banda ha ....c. o donde tan ..610 .... 1".. "repiten" o ampllliL'<i11 la .... llllI1aJnra .. lk R I ~ .

Estación terminal

En L' ....ellL'ia. ulla e ...¡al'i6n terminal con ..i....te el1l·U'llro ...el'l·IOI1L'''' pnIlL'lpalc ...: la handa h" ...e. d 1".'11

lace de entr;H.la con línea de alamhre (WLEL. de ll'ire /iu(' ( ' I I I /m/n ' l i l / ~ J, la .. "L'L·L'illllL'''' t.1c ¡.t\ 1FI Y R 1 ~ . La fig. 17-7 llluc:-.tra el diagrama de hloque ... de e ...a......L'l.:ciol1e ..... Cornil "'c llIencionú, 1;1

handa h¡¡..,c puede ....cr una de varia ... eI;he .... di ... tinla .... de ..elialc .. , En e ... tL· cjemplo "e u ... ;¡1l clIwlc ...

de handa de \0 1 Illultiplcxado:-. por di\ i... ión de frccuencia,

Enla('(' dt' ('ntrada ('on línea de alamhn' (\\ LELt. C\l1l lrL'l'LlCllcia. en grande .. rL·dL· ...

de COlllUIlICaL'ltlne:-. C'omo 1.1 de American 'I'eleplumc alld l·l·legr.¡ph Ct.llllpan) IAT&-II. I¡l L'\lll ....

trllL'ciún quc alhcrg.¡ la l· ...lación de radio e ... lllU) grande. En con"'Ú·Ul·ll1'1a .. .c prdiere lll ... lalarfhiG.llllL·llle Ulll,.·qlllpO .. imilarcll un lugar cOIlHín: por t.:Jelllplo. que wdo el t.:qulpo dI".' ¡'Ut\1 (llIultiplC\ado pllr di,i .... i(lIl de frCl'lll,.'llcial e:-.lé en el rni""llo rÚ·lf)lo. E....1<l .... implilica lo...... l..tem;l ... de




FI del receptode microonda

Salida de FI a

Iransmisorde microonda

(t I . /21 % ,1,,,,,,,,: la),,,,,,,,,

Banda base - , ~ - - - -

Ibl

FIGURA 17-7 Estación terminal de microondas, banda base, enlace de enrrada de linea dealambre y FM-FI: (a) transmisor; lb] receptor

alarma, suministrando los requisitos de corrielHe cd al equipo. o el mantenimiento y demás ne

cesidades de cableado. El equipo distinto se puede separar por distancias considerables. Por

ejemplo, la distancia cl1lre el equipo multiplexor FDM y la sección FM-IF suelen estar a varios

cientos de pies de distancia. y en algunos casos a varias millas. Por esta razón se necesita un

WLEL, que sirve como interfaz entre el equipo multiplexor de terminal y el equipo FM-I F. En

general. un WLEL consiste en un amplilicndor y un igualador. que juntos compensan las pérdi

das en el cable de transmisión. y dispositivos de conformación de nivel. que se suelen llamar

redes de preénfasis y deénfasis.

Sección de FI. El equipo ternlinal de FM que se ve en la lig. 17-7 genero Ulla portadora

de FI modulada en frecuencia. Esto se logra mezclando las salidas de dos osciladores desviados.

cuya frecuencia difiere en la cantidad que se desea en la portadora de R. Los o ~ i l a d o r e s se des

vían en oposición de fase, con lo que se reduce en un factor de 2 la magnitud de la desviación de

fase necesaria por un solo desviador. Con esta técnica también se reducen los requisitos de linea

lidad de desviación en los osciladores. y se proporciona la cancelación parcial de productos inde

seados de modulación. De nuevo. el receptor es un detector convencional no coherente de FM.

Sección de RF. En la lig. 17-8 se ve un diagrama de bloques de una estación temlinal

de microondas. La señal de FI entra al transmisor (fig. 17-8a) pasando par un intemlplor de

protección. Los amplificadores de FI y de compresión contribuyen a mantener constarHe la po-

tencia de la señalde

FI. a un nivel aproximadamente igual al requerido en el modulador detransmisión (Trallsmod). Estos moduladores de transmisión son moduladores balanceados que.

cuando se usan en conjunlo con un generador de microondas. amplificador de polenci:l y filtro

pasabandas. convienen la panadora de FI a una panadora de RF y amplifican la ponadora de

RF a la potencia de salida necesaria. Los amplificadores de potencia para los radio de mi

croondas deben poder amplificar frecuencias muy altas. y pasar señale de ancho de banda Illuy

grande. Algunos de los dispositivos de uso frecuel1le en la actualidad como amplificadores de

potencia de microondas son los Tubos K/ysTro". los Tubos l/e OIula viajera (T\VT. de Tfll\'e/i"g-

",ave ltibes) y diodos IMPA7T (impactlavalanche and rransil time. impacto/avnlancha y tiem

po de lránsito). Como se usan antenas de alta ganancia, y la distancia entre las estaciones de

microondas es relativamenle pequeña. no es necesario alcanzar una gran potencia de salida en

774 Capitulo 17



r

AF

A

Salida

de RF•(;"C •• •-- .c e

Ec.

" "C

¡:a:

Deolros _

canales _

(al

onvertidor elevador

FI

,.

-.JÁ.... - - - - ,r - ,

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Al canal de

protección

A otroscanales

Lineas VF

de canales

auxIliares

Del canal

de protección

Convertidor descendente

I ~ Y E n " a d ag '" de RF.- "-.• e..

·"•C"C

•:

(bl

FIGURA 17·8 EstacIón terminal de microondas (a) transmisor; (b) receptor

....

....

U1



776

los amplificadores de salida del Lransmisor. Las ganancias nonllales en l a ~ a m e n a ~ de microon

das van dc 10 a ~ O dB,)' ¡as polcncias normalcs dc salida dcllmnsmisor son dc 0.5 a 10 W.

Un generador de miaoondas proporciona la enLrada de ponadora de RF al convenidor de

subidade frecuencia. Se llama generador de microondas. y nooscilador. porque C ~ dificil construirun circuito estable que oscile en la zona de los gigahenz. En lugar de ello se usa un o ~ i l a d o r conLrolado por cristal. que funciona en cl ime,", alo de 5 a 25 MHz para proporcionar una frecucncia

básica que se multiplique hasLa la frecuencia RF deseada en la ponadora.

n aisiallor es un disposilivo unidireccional. fabricado a menudo con fernla. El aislador

se usa junto con una red combinadora de canales para e\ itar que la salida de un tram,misor JIl-

ternera con la de otro IrJl1smisor.

El rcccplor dc RF (fig. 17- b) cs. cn esencia. igual que el lransmlsor. pero funciona en d,rección contraria. Sin embargo. lIna diferencia es la presencia de un amplificador de FI en el re

ceptor. Este amplificador de FI lienc un circuito de cOlllroi automático de ganancia ( G ).

También. con mucha frecuencia. no hay amplificadores de RF en el reccplOr. En el caso nomlal,

se usa un desmodulador balanceado de bajo ruido y sensible. como desmodulador de recepción.

Así se elimina la necesidad de un amplificador de RF y se mejora la rclaci n gcncrJI de señal a

ruido. Cuando se requieren amplificadores de RE se usan de alta calidad) de baJo ruido ( l

de iOU"-f1oise am¡>lifier). amo ejemplos de lN A que se u an con frecucncia est:1n los diodos de

efecto lúnel y los amplificadores paraméLricos.

Estación repetidora

La fig. 17-9 mueSlra el diagrama de bloques de una repetidora de FI dc m i c r o o n d a ~ . La señalde RF recibida cnlra al receplor a Lravés de la red de separación de canales y el fillro pasaban

das. El desmodulador de recepción convierte la portadora de RE bajándola a FI. Lo circUllos

AMP/AGC y el igualador dc FI amplifican y reconfonnan la señal de FI. El igualador c o m p c l 1 ~ alas no linealidades de glUllmcia en flillción de frecuencia y la distoniófI por retardo de ell\'Ol.

l'ente que se introducen en el sisLcma. De nuevo. el modulador de Lransllllsión conviene la 1F en

RF para su retransmisión. in embargo. en una estación repetidora e:, Ull poco distinto el méto

do que se usa para generar las frecuencias de ponadora de microondas RF. respeclo al que ...e usa

en una estación tcrmina!. En la repetidora de FI sólo se requiere un generador de microond:ls para

suminisLrar la señal dc porladonl dc RF, tal1lO al modulador de L r a n s m i ~ i 6 n como al de recep

ción. El generador de microondas. el oscilador de desplaLamiento y el modulador de d e ~ p l a z a -mielllo pemlilen que la repetidora reciba una frecuencia de portadora RF. Ic baje la frecuencia a

una FI. para después cOllvenir la FI aUlla ponadora RF de dislillla frecuencia. E:, posible que laestación C reciba las ponadoras lanlo de la estación A como la B en fonna !'imultá.nea (a eslo se

le llama interferencia por salto múltiple. y se muestra en la fig. 17-IOa). Esto puede "iuceder só

lo cuando tres estaciones eSI:1n instaladas en una recta geográ.fica en el ~ i s L e l l l a . Para e\ ilar que

OCUITa. el ancho de banda asignado al sistema divide a la milad. y se crea una banda de baja

frecuencia y una de alta frccuencia. Cada estación. una a la \ez. pasa de una portadora de Lrans-

misión de banda baja a una de banda alla (fig. 17-IOb). Si se recibe en la e...tación Cuna LranSllll-

sión de la estación A. será. rccha/..¡jda en la red separadora de canales) no causa IIlterferenc13.

este arreglo se le llama sistcma de repetidoras de microondas altalbaja. Las regla>; wn sencillas:

si una estación repelidora recibe una portadora de RFde la banda baja. retr.msmlle lIn:l ponado

ra de RF en la banda alta. y vice"ersa. La única vez que se pueden recibir \ arias ponadora de

la misma frecucncia es cuando se recibe una transmisión de una estaci n. en Olm que esté a Lres

saltos de distancia. C a ~ i no es probable que suceda eso.Otra razón para usar un esquema de frccuencia altalbaja es cvitar la potencia que .. ~ .

le" por las panes Lraser.J y laterales de una amena de tran misi n. que puede interfenr con la ~ _ñal que ell lre a una antena receptora cercana. A esto se le llama radiació" de p nhdll. Todas las

antenas. sin importar lo alto de su ganancia o su gran direccionalidad de r3diación. irradian un

pequeño porcelllaje de su polencia por sus lados trasero y latemles. detennll1ando una t'fiClt'''-

cia direccional de la antena. Aunque la eficiencia direccional de una alllcna típica de 1l1lCToon-

das es baslanle al1a. la canlidad relativamenlc baja de la polencia que 'ie irrJdia por ~ u pane trasera puede ser bastame apreciable. en comparación con la potencia de la pol1,adora nomlal

recibida en el sistema. Si lo.ton distintas las frecuencias de lransmisi6n ) recepci n. los filtros de

la red separadora del receplOr evilan que perjudique la radiación de pérdida.

Capitulo 17



G e ~ e r a d o r del !microondas

5930 MHz

6000 MHz

..o

•"

ojj

gu."•:

-

RF

__ - ,Á ' -_ _ ""Ir - ,

De OUo:>

ropotJdora:>

BPF y Amp.

potenCia

5930 MHz

Convertidor

elevador

70 MHz

Amp FI/AGC

e igualadores

FIConvertidor

descendente

A ollas

repotidoras

RF

Osciladorde desplazamiento

JJ!Q..M.t:!l.

..o

•"o¡¡e•>

•"'cila:

6180 MHz

FIGURA 17-9 Estación rp.pp.tlnnrn FI np. mir.rnnnr!<=ls

-J-J-J



11

101

f1 f1

f2 f1

f1

Ibl

f2 f1

778

FIGURA 17·10 (a) Interferencia por salto múltiple, lb] 51stema de mlCCOOfldas

alta/baJa

Una estaCión repetidora de microondas (lig. J7·IOb) necesita do, fuenles de microonda

ponadoras paro los procesos de conversi n de baj3da y de subida de frecuencia. M que usar dos

generadores de microondas. un solo generador con un oscilador de despla7...amienlo. un modulador

de desplazarnjcnto y un filtro pasabandas pueden generar las dos señales necesarias. Una salida del

generador de microondas se alimcnw. en forma directa al modulador de l r a n s m i ~ i 6 n . y otra sali

da del mismo generador se mezcla con la señal del oscilador de desplU7..amicl1lo. en el modulador

de desplazamiento, para producir una segunda frecuencia ponadora de microondas. La segunda

frecuencia se desplaza de la primera por la frecuencia del oscilador de desplaLllmicnlo. La segun

da frecuencia de portadora de microondas se alimcJlI3 al modulador de recepci 11.

Ejemplo 17-1

En la fig. 17-9. la frecuencia RF de portadora recibida es 6180 MHz. y la frecuencia RF de ponadora lfansmitida es 6000MH7. La FI es de 70 MHz. la frecuencia del generadorde m l c r o o n d a ~ es 5930

MHz. y la del oscilador de desplu/..amiento es 180 MHz. Con estas condiciones. el fillro de \ulida del

modulador de despla7.amiento se debe sintonizar a 6110MHz. Es la suma de I a ~ frecuencia\ del ge

nerador de microondas y del oscilador de desplazamiento: 5930 MHI. + 180 MHz 6110 ~ l H z .

Este proceso no reduce la cantidad de osciladores que se requieren. pero es In sencillo

y menos costoso fabricar un generador de microondas y un oscilador de desplu7umiento de fre

cuencia relativamente baja. que fabricar dos generadores de microondas. le arreglo también

proporciona cierto grado de sincronizaci6n enLre repetidoras. La des\emaja ob\ la del e\Cfuema

altalbaja es que se reduce a la mitad la cantidad de canales disponible en detenmnado anchode banda.

La fig. 17-11 muestra un plan de frecuencia aJtalbaja con ocho canales: cuatro de banda

alta y cuatro de banda baja. Cada canal ocupa un ancho de banda de 29.7 MHz. La lermmal

oeste lfansmile las frecuencias de banda baja. y recibe las de banda alta. L o ~ canales I } 3

(fig. 17-1 la) se llaman calla/es V. Esto quiere decir que se propagan con polanzaci6n venical.

Los canales 2 y 4 se designan por H. por ser canales horizontalmente polarizado">. te no es un

sistema de diversidad por polarización. Los canales I a 4 son totalmente IIldependlcnles entre sí;

conducen infonnación en banda base diferente. La Lransmisi6n de ponadoras p o l a r i z a d a ~ ortogo-

"almente (desfóbadas 90°) aumenta toda\ ía más el aislamiento entre las señale, de t r n n ' m l ~ l ó ny recepción. En la dirección de oestc a este. la repetidora recibe las f r e c u c n c i a ~ dc banda baja y

transmite en banda alta. D e s p u é ~ dc recibir el canal 1 y convenirlo a FI. se con\ lene de \ubi

da a una frecuencia RF dislillla. y con diferente polarización. para 'iU r e l r a m ~ m l \ i 6 n . El canal

Capitulo 17



Termmalepetidora

la)

Canal 4H61339

ICanal 1V60448

Canal 1V60448

rs;;FLlcanal 4 H6133_9

Term'n/l1

60342

70 I T . ~ n " I t " c ~ 1 ICanal 2H Canal 2H . . El- ~ 7 0anAl 12 V _ BPF Canal 12 V _

6 0 1 4 ~ 60745 634141 163414

Red Red de RedR ed d o

comb. separa comb! separanadora .(.1 ción de

nadora

r<Z.hdon de

de canales de canalescanales canales

Banda baia7 0 ~ r::::;ol"anal3V 6029 95 - 6148 75 ¡Canal 3V

61042 BW .. 1188 61042

<4.297)

70

Toda... 1;1\ Ic¡,:ucn¡':I;I... cn \-llil

FIGURA 17·11 Plan de frecuencia alta/baja con ocho canales (a) oeste a este; [continúa]

o,J

o,J(l l



"DO

Ttfm,,*

B

Canal 1H1I04U

Canal" V

111339

Canal 1H

60.....8

Canal" V

11133.9

Canal 11 V

53117

Canal 14 H

64008

Canal 11 V53117

Canal 12 HCanal 2V Canal 2V

6341 .. I 6OH5 IIOH5

Red de, Red de Red

cornl><epara· separa-nadoralón de ción de

71 deanales canalescanales

Banda bajaCanal13V

Canal 3H 1I02995-1I1.t815/CanaI3H53711 I111042 ffN. 1188 111042

14 )( 2971

.Canal U H,...,

T_T o d a ~ las recuencia.HIl MilI

FIGURA 17-11 (ContmuaclÓn] lb) este a oeste



1 de handa baja ( o r r ~ ~ p o n d ~ al canal 11 de handa alta. el canal all'al1;1I I ~ . l'Il'i."tna. La dirl::t'-Cillll ó te a o ~ ~ t c (fig. 17-11 n) propaga la ... ponadora de banda alta haJa en el (lrdl'll cOlltrariu

al dd " l i " l I ~ l l 1 a Oc ...tc a ~ ~ l e . T a m h l ~ n e,l;ín ¡!nenida la ... pol.lrilacillne.... Si ; ¡ l g ~ ) de la POll'l1l'ia

dd canal 1dc 1.1 terminal o e ~ t e " ' ~ pnlpagara en forma dil\·t·ta haci'lel J\'I.TpHlr de la tl.'rlllinall· ...ll'.

tendría d i ~ t i n l a frecllem:ia y polari.r;lI..'ión quc la"llr,lI,...l1li ... i ~ l I l L , ... dd l'anal 11. En COI1"'ú:ul'llcia. IHI

IIltcrferiría L'on la recqx.:ión del Gll1al 11: no hahría inlerferenl·i'l p4.lr ...alto I1níltlpk T a l l 1 h i ~ l l .nllle ...c que ningullo dc lo ... c4.lnak· ... lk Iralhllli ...ión n de rect"'pCl(ln ('n la rqx'lIdora Ill'IlC igu;l1lfe

cucncia) pol'llúaciún .11 Il1I ...nH' tlcmpo. En l'llll ...ecuellcia. 1;1 int",rf"'fI.'I1L·I'l dL' lo ... lran ... mi"'I.ll"e ...

hacia lo... rCL'l'plore .... dchida a la radiación de p¿rdida. e ... in ...ignifil....llll'"

CARACTERíSTICAS DE LA TRAYECTORIA

L l ' 'I'oye'('/ol';o.\ l it' { " H { ' a ~ a n " " normak ... cnln,· Jo ... an""'lla lk radio ell UI1 '1",""'lIla de lllinnOIl-

da ... ,e \en en la fig. 17-1:!. I.<l/ro\"('('/Ol';U nI n{wcio lihre e l ; l l rmn ' lor ; l I lk {II/( ' l / l it' l"I"a. dl-

recl;llllellle elltre la anlella ... Intll"'ll1i nra: r " ' n ~ p t o r a (Iambi¿n "'C 1 I ~ 1 I 1 1 ~ 1 mula tlirt,( 'fa l. ( ~ l Olida rt'-

. I l t ~ j l l l l u ell ,ierm e la pon.:iúl1 de la e í l ~ 1 1 tran'lllitida que ,(" rel1("ja ",n la "'lllX'rlinc tel"l'I.·...lre : la

~ a p t u r a la anlen<l J\'ccplOra. La ullda \//{wl.linaf con ... i...le en In ... I.'alllpl:" d""I.·lfll·O lIIaglldll..'t) ~ l " ' t } -....iado, cun la corrientc lIlliuCllb... en la "'llpcrficic lcrre...¡re. La magnll1111 dl.· la onda "'1l(x'rlil..'lal

depende de la l.·arat·lerí lJGl' de la "'u¡X'fticic lcrrc ...lre de la poiari.raclón del.'¡nllllagnetli.'";l de la

onda. La ...Ulll;l dc I.· ...a ... Ire ... trayel.·lOria.... 101ll.llldn ell cuenta "'U amplitud ...u I;¡,I.·. "'" Itlll'a Olida

It'I"rnrre. I,a (JIu/a n ~ / ' e j ( / d ( / u mil la ("('leSTe l' , la parle de la ci'iallr..lINllilida que rl.·gn: ...a he relk-ja ) h;\l·ia la "'urcrlióe teITe ...lre. dchido a la ... capa IOllitilda de la alllló,fera ""'ITl"tre.

TodJ'" I;h t r a y e c l o r i ~ " de 1;1 ligo 17- I eú tell ell cualquier ... 1..,¡ .... lIla lk radH\ de lllllTOllll-

da .... pero alguna ... ,o11 lk ...pnxwblc ... L:ll CiL'rl{h int ! '\ 'a lm de freClIClll:ia. En lfl.·I.·Ul·l1cia ... I1ll·nore ...

que l .) tvl H.r. la onda ...uperficial proporciona la oberlllra primaria. ) la onda cl·lc ...te cnntnhu-

L' a aUlllentar c'la coherlura por la ... !loche .... CUilllJO C, Illínima 1;1 ah,orciún de (;, HlIlll ... rera. EII

frecuencia, mayorc ... que lI1l0' 30;\:"i0 MilI. por lo generalla"'lraycclnria'> dc importancia :-'UIl

I;h de e:-.racio libre y tk retlejo Lll t ierra. A e ...;t, .. r l " l ' C l l ~ I K ¡ ; ¡ ' " l a l l l b i ~ 1 l 'L' puede de"'pl"\.T14lr 1;1 onda

"'lIpcrficial. ... ielllpre y cuando 1,,:-. altur;l'> de la , antcna:-. no ...can 11l1l) peqllcila,. 1,<1 nllda rl'l1eja

da e ......610 una fuelllc dc interferellcia oGt... ional de Iarg;1 di"'¡'lIlcia. ) no 1...... Ulla ...eli;i1 I..'tlllfiahk

para rine ... dc cOlllunicacione:-. por Illlcrnont.!'I'. En e,le capítulo "'\.' d"'...prl'cian 1;1'> propagacilllle,

...urerlil·ial y reflejada.) "'e (,'cnlra la alcllciún cn lo... knúrm:no"'LJlIc afl..'l'lan'l la , DlIda ... dlrcct;¡ ...

) retlejada ....

Atmosfera ionizada

/ '

Onda reflejada en el cielo

Trayecloria en espacio I.bre lvisuall

Onda espacial d,recta

Onda reflelada en tlcrra

/

Onda superficial

FIGURA 17-12 Trayectorias de propagacIón




Desvanecimiento

Desvanecimiento es un término general que se aplica a la reducción de intensidad de señal en la

entrada a un receptor. Este ténnino se aplica a variables de propagación en la trayectoria física

de la radiación. que afectan a los cambios en la pérdida de trayectoria entre el transmisor en una

estación. y su receptor nonna! en otra estación. Los cambios de trayectoria se asocian tanto a

condiciones atmosféricas, como a la geomeLría de la rrayecLOria misma, es decir. a la posición

relativa de la antena con respecto al suelo y a otro terreno que la rodee. La refracción atmosfé

rica subnormal puede transfomlar una lrayeclOria de línea de vista clara en una muy oh uuida.

El desvanecimiento se puede presentar bajo condiciones de densas nIeblas rastreras, o cuando

el aire extremadamente frio se mueve sobre un terreno cálido. El resultado en cada caso e un

aumento sustancial en la pérdida de trayectoria dentro de una amplia banda de frecuencias. La

magnitud y la rapidez de este Lipo de desvanecimiento lento y plano se puede reducir. en general, usando mayores alturas de antena.

Una forma más común de desvanecimiento es uno relaLivamente rápido y selectho en fre-

cuencias, causado por la imeñerencia entre uno O más rayos en la atm6 fera. La trayectorias

eparadas entre el transmisor y el receptor se deben a irregularidades en las vanaciones de per

mitividad eléctrica con la altura. Los márgenes de tTansmi i6n que se deben proporcionar para

contrarrestar ambos tipos de desvanecimiento son consideraciones importantes al determinar los

parámetros generaJes del sistema y la confiabilidad del funcionamiento.

Un tipo de desvanecimiento por interferencia puede presentarsecon cuaJquicr inten idad. pe_

ro por fonuna rnienrras más intenso es el desvanecimiento, es menos probable que suceda, y cuan

do sucede. su duraci n será más corta. Tanto la cantidad de desvanecimientos como el porcentajedel tiempo por debajo de deternlinado valor, Lienden a aumentar a medida que aumenta la dislancia

entre repetidoras o la frecuencia de operación. Las trayectorias múltiples suelen ser aéreas. aunque

a veces pueden deberse en parte a reflexiones en Lierra. Se pueden minimizar los efectos de dcsv3-

necimiento por múltiples trayectorias recurriendo a la diversidad espacial o de frecuencia.

GANANCIA DEL SISTEMA

En su forma más sencilla. la ganancia del sistema es la diferencia entre la potencia nominal de

salida de un transmisor. y la potencia de entr'dda mínima requerida por un receptor. La ganancin

del sistema debe ser mayor o igual a la suma de todas las ganancias y pérdidas incurridas por

una señal al propagarse de un transmisor a un receplOr. En esencia, representa la pérdida neta de

un sislema de radio. La ganancia del sistema se usa para calcular la confiabilidad de un sistema

para detcrmjnados parámetros del mismo. La ecuaci n de la ganancia del sislcma es

donde

y donde

Gs = P, - Cmín

Gs = ganancia del sislema (dB)

P, = polencia de salida del lransmisor (dBm)

Cndn = polencia mínima de entrada al receplOr para delcnninado objcLivo de calidad(dBm)

782

P, - Cmin pérdid3s - ganancias

Gananci.as: A, = ganancia de la antena de transmi ión (dB) en relación con un radiad r iso-trópico

A r

= ganancia de la antena de recepción (dB) en relación con un rndiador isotrópico

Pérdjdas: Lp = pérdida en lrayeclOria por espacio libre entre las anlenas (dB)

L¡ = pérdida en alimentador de guía de onda (dB) entre la red de di tribu i n (la

red combinadora de canales o separadora de canales) y su anlena respectiva(véase la tabla 17-3)

Lb = pérdida total por acoplamiento o por ramificación (dB) en los circulndores, fil-

tros y red de disLribuci n. entre la salida de un transmisor o la entrada a un re-

ceptor. y su guía de onda de alimentación respecLiva (vé.asc labia 17-3)

Fnt = margen de desvanecimienlo para determinado objeLivo de confiabiJidad

Capítulo 17



TABLA 17·3 Parámetros de ganancIa del sistema

Pérdida pormmlllcaclón, L¡,IdBl

P ~ r d 1 ( J a p.:lr ramitu;,h.:ion. L,Gana/Kl.! de ,mll'na.

A , ~ ) 4,

Frecuencia

(GHlI TiroPerdIda

ldhllOO rnJ

T'lmañtl G.tnanl..·I.1

Frecuencia E ~ p a c l . I I (1111 IdBI

1.X

7.4

8.0

Cable l:oa'l.l.llllcnu de aire

Guía de onda elipllca EWP M

Guia de onda cliptll:a EWP tJ9

5.4

65

5

3

1.2 25.22.4 .n2

3.0 J.l2

3.7 :\·U

15 ~ S . S2,4 ·U.\

3.0 -l-U

1.7 ~ h .."

2,4 HH.lO -15.6

.l 7 - I 7 . ~·Ui 49.h

A, A,

Amplificador

de potencia demicroondas PI

De otros

transmisores

de microondas

L,

••"••OO"O

•.cEov"O

•"'

L,

·"••Oeo.¡¡

•;•••O"O

•"'

Receptor

Cmm demicroondas

A aIras

receptoresde mIcroondas

FIGURA 17-13 Ganancias y perdidas de un Sistema

La de"'lTipción l11atem:Ílica de la ganancia del si ...tema e ...

G, = P, Cmon F,,, + L" + L/ .... 1,,, - Al - A, 117-11

en donde lodO\, lo ... valore e expre ...an en dB o dBm. Corno la ganancia del ... i...terna t:: ... indic:ui-va de una pérdida lleta, la pérdida.., ...c repre ...t::ntan l'on \ alore ... po ... iti\ n ... dt:: dB, Y Lt ... g"Ill:lnL"la...

con valore ... negativo ... de dB. L:I fig. 17-13 mue..,tra un diagrama general de un ..,i ...lema de I lU

croonda.... e indica dónde ..,uccden la!o. re'lJX'ctiva'l pérdida') }' ganancia ....

Pérdidas en la trayectoria en espacio libreSe define a l a ~ pérdida... en la lrJ.)'cctoria en c ...paL'io libre (a \ ' ~ ( ' e ... lIal1ladil ... ¡¡én.lid(/, ¡mrdi'lJt'r-

\'ián) como la pádida incurrida por una onda electromagnética ni propag'Ir:.. en línea nx: la a




donde

través del vacío. sin energías de absorción O reOexi6n debidas a ObjclOlot cercanos. L:I'" pérdida"l

en la IraycclOria en espacio libre dependen de la frecuencia. y 3111llCnl3n con la di'ltancia. La

ecuación para dClcnninar estas pérdidas es la siguicnlc

Lp = pérdidas en la trayectoria ell espacio libre (adimcll.. ional)O = distancia (metros)f = frecuencia (henz)

= longilUd de onda (melros)

e = velocidad de la luz en el e'pacio libre (3 X 10' mIs)

Al pasar a dB se obtiene

Lp(dlll = 10 log (41T;) '

41TfD= 20log

e

41T= 20 log + 20 logf + 20 log f)

e

Cuando la frecuencia está en MHz y la distancia en km.

41T(10) (10)'Lp(dO' = 20log 3 X 10. + 20 logf,"H'j + 20 log f )"ml

= 32.4 + 20 logJ;''!Il/) + 20 log 0(1,,111)

Cuando la frecuencia está ell GHz y la distancia en km .

Ll'(dll) = 92.4 + 20 logJ.GII" + 20 log D"m,

( 17-2)

( 17-3)

(17

784

Se pueden hacer conversiones parecidas para la distancia en l 1 l i l l a ~ . frecuencia en kl-l/. ctc.

Ejemplo 17-2

Calcular las pérdidas en la LTayectoria en espacio libre. para una frecuencia de ponadora de 6 GI-I Y

50 km de distancia.

Solución

Lp = 32.4 . . 20 log 6000 .. 20 log 50

= 32.4 + 75.6 + 34 = 142 dB

Lp = 92.4 + 20 log 6 + 20 log 50

= 92.4 + 15.6 + 34 = 142 dB

Margen de desvanecimiento

En esencia el marge" de deS\'Wlecimienro es un "factor ficticio" que se in luye en la ecuación

de ganancia del sistema. para tener en cuellla las caracteríslicas no ide31es y menos p r c d c c l b l e ~ de13 propag3ci61l de 13s ondas de radio. por ejemplo. la propagación por mtílriples troyeclOrios

(pérdida por múltip/es trayectorias) y la semibi/idad de/terreno. E ~ l a s c a r a c l e r í s t i c a ~ ~ o n causa de condiciones atmosféricas lemporales y anormales que alleran las pérdidas en la trayectoria en espacio libre y. por lo general. son perjudiciales p3r3 la eficiencia general del ~ i ...tema. El

margen de desv31lccimicnlo también ticne en cuclHa los objetivos de cOllfiabilidad de Ull ~ l ' ) t e -ma. Por lo anterior. el margen de d c ~ \ ' a n e c i m i e n t o se incluye como una pérdida en la ecuaci n

de gananci3 del sistema.

\V. T. Bamclt. de Bell Telephone Laborntories. dC5.cribi6 en abril dc 1969. fonna') de

calcular el tiempo de interrupción debido al de')\ anecimlento en una trayectoria sin di\cr",ldad.

en función del terreno. el clima. la longitud de la trayectoria y el margen de des\anCCllmenlo.

Arvids Vignam. también de Bell LaboralOries. dcdujo cnjunio de 1970 fónnulas para calcular

el mejoramiento efcclivo alcanzable mediante diversidad espacial vcnical. en función de la dl.,

tancia de separación. longitud de lrdyectoria y frecuencia.

Capitulo 17



A [ rC"iol"cr la:-. t:(uaciollc'" dc ("onliahil idad de BarnC(I-Vignan( para dt,.'h:nn¡nad;¡ (h",polli.

hilidad anual dc un ... ¡... tcrna 110 protcgido y "iin di\er... idad ....e obtit'llc la ... i g U l ~ l l l c cc.:u;KIllnF", ~ . 1 0 ¡og /) + 10 log 1MB/) - 10 log II - /1) 70 I 17-)

del"ln dt'Ir.l)l'l-tl1n,1 ll1Ulllpk

't'n,ihilid,ldJt'IIt'ITel1l1

\lhjeti\\I' de

omliahiliJ;lJ

... iendn F", = l11.trgell de dt''';lllCt'lllIic.?'l1tO (dBI

f ) = llt"'¡.llk·ia ( " ' i l ú m ~ t r n ... )

r= fren,e",·", Iglgaile ...nR = l'ontiahilitlatl 1..'11 dcc.:llll<lk ... fe ... dec.:ir.l.)9.l)l.)( ( = 0.<.)999 de ('onliilhJlllbd)

R = ubJetl\o de eOlllühlltdatl para un;l ruta dc -lOO "'m cn UII "'I.'lludo

.-\ = r 'l l'tor dt ' ."percta

= -l ohn: a ~ l l a () UI1 h:lTI:110 1ll11) li ...o= I ohre tl'rreno proml'diu

= 0.25 ...ohre un tl'rrenu mu) ;í ...pero) Illnlltaíi<l'()

B = ';'ICtor para con\l'11Ir la probabilidad dd pcor dc.?' lo nll.· ...e ... l'fl pnlhahlhdad anual

= I par;.! COll\l'l"tlr una lh",polllbilidad anual a la ha de l JX'llr tlt,.' hh I1lL· ...l' ...

= 0.5 para ;irl'a ... cálida ... o hÚlll l'da ...

= 0.25 par'l ÚrC;I .. contII1L·nl.J1c ... promedio

= 0.125 p;ua ;.in:a ... llIU) "'Io-·(a ... o l1lnl1taíio...a...

Ejemplo 17-3

Un ... i... tema de r ad io de micrt)<lllda ... con di \ cr ... idad e ...pacial fUl1cioll<l L'llll lreL'lIellL'l;t dI,' portildora RF

igual a I . ~ e¡ll/. C ~ l d a e"'lación tiene: una antena parahüliL'a de 2A In de di;írnetfll. qUI" ,1,' aliml:ll1;1 I.'llll100111 de L'ahle L'oa\ialllello de airc. Ellerreno e... 11"'0. la lona lil.·nc clima I1IlJJ1cdo. La dl'¡;lIlcia

cnlrc c"'l<ll·ionc ... e" -lO "rn. Sc de"'l"a un ohll"ll\ o tk confiahilidad dI,' 99.99',. C.kular la g , ; l l l ~ l l l l " 1 a dd

"i ... te:ma.

Solución Se ",u\lilu)C en la CL'u;Kiúll 17-5,) 'oC \e que el margen de de"'\;llIL'L'illllL'llI() L''o

F", - JO log -lO -+- 10 log 1(6) l-l) (0.5) (U\J]

- 4R.06 '1 3 ..14 I 4111 - 711

4R.1I6' I.1.J4 + 411 70 .11.4 dB

1010g,(1

Al "'U"tiluir en la ecuaciún 17-4 ...e Ilhllelll..·ll la... pérdida... en la t r a ~ e c t o r i aL,. t.)2A f- 20 log I.X -+- 20 log: -lO

92-l + 5.11 -+- J2.0-l 121.).55 dB

De acuerdo l 'on la lah la 17-).

L I , -l dB 12 + 2 - -l l

L, IO.Xtll1tIOOm -+- 100m =-= 200 mI

.\ , A, .11.2 dl:J

Se " l l " ' l ¡ t l l ~ t'll ll1'" \ :.llore ... en b e l . · u ~ I ( . · l ó n 17-.,. rara llhtencr la .gall;JIKi;¡ lk l 'o1'II..'ma

G, = 31.-l + 129.55 + IO.X +.t - 31.2 - 31.2 11.' ..,5 dl:J

E... tc re uhado ¡ndiet que pura quc e"'le ... i"'Il'Ill;J fllllc inne L'OIl nmfiabrlidad dI.." lN_9l)/,. d.u.b 1;1'" l'llll-dlcione del lerrcllo. redc ... dc di ... lribucltlll. línca... dt" Irammi ...lún antl·n;l .... la pOICIlL'I"1 t.lc l1itl ..¡ tleIIran ...mi or dehc ..er. como mínimo. 11.1.35 dB m a ~ o r que la ptllCncla dc 1:1 'oeíl;!1 r,,·\,:ihid.l

Umbral del receptor

Ll relación de porladora a mido (el':'. de carril'r-IO-HOi,\l" l...... pmhahkllu:Ill':. d IMramL'lfll m;Í ...importante que ...e con-. .idera al e\aluar el fum:ionamiclllo l-.Ie Ull ... i... tema dc l.:Ollllllllc;tt.:inllC... po r

miL'mont1a .... La polclll.:i<l mínima d ~ portadorJ t.k banJa ;lI1ch.1 (e"",,1 a la cntrad;1 JI..' un 1"1. .·ü·phll

qu e proou/ca una "al ida útil dc banda ha ...e "'l' llama /ll1Il1ml dd rl. ·ccptllr . o a \ l"l·e ... \('mihilidad

dd reL'eptor. E ~ t e umhral dd n:t.:cpIOf depende de la pOlencia lkl ruido <k h.Il1J;1 andla pn · ... e n ~te t"ll la entrada dc un receptor. e l ruido introduciJo dentro Jd reCCphlr) de la "'Clhlh¡Jldad dd

JeteclOr de handa ha ...e al ruido. Antc:-. dc poder calcu lar C,lllll''''C dl'hc dctenlllllilr la PUlcllL'ia deruido en la cntr;lda. 1::\;) potencia e ...

A ' ~ K T I i

Radiocomunicaciones po r m i cr oonda s y ganancia de l s is tema 785



en donde N = polencia del ruido (walls)

K = conSlante de Boltzmann (1.38 X 1 O ~ " l/K)

T = temperatura equi\alente del ruido del receptor (kelvins) (temperatura ambiente

= 290 kelvins)

B = ancho de banda del ruido (hertz)

Expresada en dBm.

KTBN'dBml = 10 lag 0.00 I

KTlO lag 0.001 + 10 lag B

N=

Para un ancho de banda de 1 Hz a temperatura ambiente.

(1.38 X 10 ")(290)10 lag +

0.00110 lag I

Por lo anterior,

= - 174 dBm

N'dBm) = -174 dBm + 10 lag B (17-6)

786

Ejemplo 17-4

Calcular la potencia del rUido para un ancho de banda de nudo eqUlvalenle de \0 MHz.

Solución Se sustitu)en valores en la ecuación 17·6. como sigue

-174dBm + 101og(1O X lO·)= -174dBm + 70dB = -104dBm

Si el requisito mímmo de e 'para un receptor con ancho de banda de nudo de 10 M1-11 es 24 dB. la

pOlencia mínima de pemadora recibida es

CCm', = N + N = 24dB + (-I04dBm) -80dBm

Para una ganancia de sistema de 113.35 dB. se n e c e ~ i ( ¡ j . r i a una potencia mínima de portadora en trnns·misión (P,) de

P, = G, + Cm', = 113.35 dB + (-SO dBm) 33.35 dBrn

Esto indica que se requiere una polencia mínima de transmisión de 33.35 dB (2.16W) para lograr una

relación de portadora a ruido Igual a 24 dB. con una ganancia de sistema de 113.35 dB Yun ancho de

banda de 10 MHl.

Relaciones de portadora a ruido y de señal a ruidoLa relación de portadora a ruido ( ) e, la relación de la polencia de la "portadora" de banda

ancha (en realidad. no sólo la portadora. ~ i n o lambién s u ~ bandas laterales asociada) entre la

potencia de ruido de banda ancha (el ancho de banda del ruido en el receplOr). La cantidad

se puede calcularen un punto de RFo FI en el receptor. En esencia. es una relación de se

ñal a ruido de predelecciólI. ames del desmodulador de FM. La relaci n de potencias de señal a

ruido (SIN) es una relación de postdetecciólI. de'iipués del desmodulador de FM. En un punto de

la banda base en el receptor. se puede ~ e p a r a r un ~ o l o canal de Va l del reslO de la banda base.

para medirsc en fonna independiclllc. En un punlo de RF Ode FI en el receptor e ~ imposible

separar un solocunal de voz de la señal FM compue!o>w.. Por ejemplo. un ancho de banda normul

para un solo canal de microondas es 30 MHz. El ancho de banda de un canal de banda de \01:es 4 kHz. La relaci n C1N es de potcncl3 de 5.eñal compuesta de RF elllre la pcuencia 10lal dcl

ruido en el ancho de banda de 30 MH7. La relación S/N es de la potencia de la señal de un ~ o l ocanal de banda de Val entre la potencia del ruido. en un ancho de banda de 4 kHz.

Factor de ruido e índice de ruidoElfllclOrde mido (F) y el í"dice de ruido ( F. de 1I00sefigure) 5.0n cifras de ménlo (de calidad)

para indicarcuánto se deteriora la relación de seilal a ruido cuando una ¡;¡cñal pasa por un circlll

to o una serie de circuitos. El factor de ruido no e5. más que una relación de señal a ruido en la

entrada entre la correspondiente en la ~ a h d a . En otras palabra\. es una relaCión de relaciones.

que se expresa como sigue

Capitulo 17



LW

OOeOp

EO

zZ,O

UUU

'pkp

:W

IHN

'PJpU

11Y

f

<W

I

1O

\W1W

lwO

1W

=d1

'_1 1

' 'V1

1

=1WOm

-U01WWH

F1OnWOL)

·J1

IW11WU

-UU1

'01V"WU

IW11nY

U

.11

IPPPW11

HU111111

eU

"11

H1"

JWH11UU

-1W1m1U

(

"1

IHOPW

-

.1pU

,11p1Hw1WO1U

I"W(

U



Entradade señal

N,

T

N.A

T.

>-..:N.::o: . - Salidade señal

FIGURA 17-15 Ind,ce de !'tlldo en

función de la temperabJra

primera clapa. el que se agrega con cada amplificador siguiclllc se reduce en un [aclOf igual alproducto de las ganancias de palencia de los amplificadores anteriores.

Cuando son necesarios cálculos precisos (de 0.1 dB o menos) de ruido. en general es l11ás

cómodo expresar el índice de mido en fUllción de la temperatura de ni ido. o la temperatura equi

valclllc de ruido. y no en pOlcncia nbsolula. Como 13 polencin del ruido (N) es proporcional n la

temperatura. el ruido prcscnlc en la enu'ada a un dispositivo se puede expresar en fUllci nde la lcm

pcratura ambiente del dispositivo (7) y de!,u temperatura equivalente de ruido (T,). El faclor de

mido se puede convertir en un término que s610 depende de la l e m ~ r a t u r : l . del siguiente modo

(véase la fig. 17-15).

Sea

Nd = potencia de ruido aponad3 por un solo amplificador. refcrid3 a u entrada

Entonces (17-10)

donde T ~ es la lemperalura equi alcnte de ruido. Sean

No = polencia talal de ruido en la salida de un amplificador (walb)

N, = potencia lolal de mido cn la entrada del amplificador (watts)

A = ganancia de polcncia dcl amplificador (adimensional)

Entonces. No se puede expresar en la siguiente forma

y

Al simplificar se obtiene

No = AATB + AKT.B

0= AKB(T+ T,)

) el factor general de mido (FT) es igual a

F = (S I )en, = 1

T (S I ) ~ , ASI "

Io

A ,

AKB (T T,)=

AKTB( 17-1 1)

T + T,FT=-- =

T1 + T,

T

Ejemplo 17-5

Sean NF t = NF2 = NF, = 3 dB YAl = A2 =Al = 10 db en la figura 17-14. Enconlrar el índice dc

ruido lOWI.

Solución Al suslituir cn la ecuación 17-8 "C obliene: (nólese que lodas las ganancias e í n d l c c ~ de

rUIdo están d:ldos en valores absolulos)

F., + •

A,

F - 1+ '

AlA;!

788

2 - 1 2 - 1FT =2+ 10 + 10 =2.11

FT = JO log 2.1 1 = 3.24 dB

Capítulo 17



Gs 112dB

Amplificador

de potenCia PI

}-

Receptor deCNFI ReceplOr SaliL- microondas t---

Cmm:''\I NF 6.5 dBdeFM

da de banda base

5.N 32 dB

N 104 dBm

FIGURA 17·16 Ganancia del Sistema para el ejemplo 17-6

lln ím.lilT de ruidotolal de \2"¡ <..lB indica que la rdal'ilÍn SIN a la ' ~ l l l d a de 1\ l e ' l.2"¡ dB llll'llIll ljUl'

a la entrada de A l'

Se debe t ener t:1l t.:llt:nla el índice dl ' ruido dI.: un rCl'cptur a l l k l l T l l 1 i n ~ l r CUI I I l

' El mdll'l' dl.'

rui do "c inclu)c l'1I la l.'CU ..u.:itlll dl ' la ganancia dd ,i,tellla COIllO una perdil.1a C l j U l \ ' ~ l I C l l t l ' . 1:11

c,el1cia. una ganalKla en potencia tnlall.1e mido cqui\alc a una pérdida l.'lltTc'pondicnlt: cn la

JXllcllcia de I ~ l ,eilal.

Ejemplo 17-6

\':¡¡,... la I I ~ . 17-16. Dt.:lt.:rllllllar la pOICnCI,lll1HUl\l¡1 de ponaJora rcclhid'l la pOh:n..:i'l 111ll1l111a lk

Ir"llNlli,ión para un;l ganancia de :-i'lema de 112 dB. un índicc 101.11 dc rllldtl d\.' (,5 JH. lIna POICIKl<1

Jc mido en '" cnlrada de -IO"¡ dB m una (S/'\lk,j mmima de 32 dB dd dc,modulador.

Solución Para a!..:¡¡n/ar una relación SIN dc 32 dB J la ,aliJa del de'llltxlulaJtlfdc Fl\l. "c n:qllil'

rl.: una CI":'oJ cn la entrada igual a 15 dB (17 JB dt.: mCJoramiento debido ,ti "lkn..:i;lIllit.:llIo dI.' Fl\1). SI.'

dc,pCJ:.I la rc!al'illll de portador;¡ a ruido en 1. entrad:l al receptor. y '1.' nhllcnc

e emlll + "iFAl N I

[5dB t 6.5dB ::![j dB

e""" + ,\N

IO-ldBlll) ~ 2 . 5 dBm

II::!JB -1 '25d8111) ]9.5dBrn

1.2m 102m

50 km

50m

Diversidad espacIal

25m

Amplificador

de potencia Pj

f = 8 GHz

Terreno monla

noso y seco

Qb¡eIIVO de conflabilidad 9 9 . 9 9 9 ~ oAncho de banda", 63 MHz

ReceplOr de e/N FI

microondas

Cm,,JN F : 4.24 dB

Receptor

de FMBanda baseS: 40 dB

FIGURA 17-17 Ganancia del SIstema para el eJemplo 17-7




790

Ejemplo 17-7

Para el si tema de la fig. 17-17. delenninar lo siguiente: CJ' emir/N. Cnún ' • Gs } PI'

Solución CIN mínimo en la entrada del receptor de FM es 23 dB.

Cm.. = C + FT= 23 dB + 4.24 dB = 27.24 dB

N N

Se sustituye en la ecuación 17-6, y se obtiene

N -174 dBm + 10 lag B = -174 dBm + 68 dB = -106 dBrn

Cm'" = Cm'" + N = 27.24dB + (-I06dBm) = -78.76dBrnN

Con la ecuación 17·5 se obtiene lo siguiente

Fm = 30 log 50 + 10 log (6) (0.25) (0.125) ( )J

-10 log (1 - 0.99999) - 70 = 32.76 dB

De acuerdo con la ecuación 174,

Lp = 92.4 dB + 20 log 8 + 20 log 50= 92.4 dB + 18.06 dB + 33.98 dB = 144.44 dB

De la tabla 17-3.

Lb = 4 dB

'-1 = 0.75 (6.5 dB) = 4.875 dB

A, =A, 37.8 dB

Nota: la ganancia de una antena aumenta o disminuye en proporci n al cuadrndo de su di melrO; esdecir. si el diámetro cambia en un factor de 2, la ganancia cambia en un faclOr de 4, o sea de 6 dB.

Se sustituye en la ecuación 17-1 para obtener

G, = 32.76 + 144.44 + 4. 75 + 4 - 37. - 37. = 110.475 dBP, = G, + Cm', = 110.475 dB + (-78.76 dBm) = 31.715 dBm

PREGUNTAS

17-1. ¿Qué constituye un sistema de microondas de corto alcance? ¿Un sistema de microondas de

largo alcance?

17-2. Describa la señal de banda base para un sistema de microondas.

17·3. ¿Por qué los sistemas de microondas FDMlFM usan FM de bajo índice?

174. Describa una repetidora de microondas. Describa las diferencias entre repetidoras de bandabase y las de FL

17-5. Defina di\·usidad. Describa los tres esquemas de dl\'ersidad que se usan con m s frecuencia

17-6. Describa un arreglo de conmutación de protección. Describa las diferencia de las dos clases

de conmulación de prolección.

17-7. Describa en forma breve las cuntro panes principales de una eslación terminal de microondus.

17·8. Defina qué es la mdiaci611 de pérdida.

17-9. Describa en fonna breve un sistema de microondas ahalbaja.

17-10. Defina la gallallcia del sistenuz.

17·11. Defina los siguienles lémlinos: pérdidas ell la trayectorIa en espacio libre. pird,da por r0l1ll-

jicación y pérdida enlllimemlldor.

17-12. Defina el margen de des\·anecimiemo. Describa las pérdidas por l.rn)ectona múltiple. la sen

sibilidad allerreno y los objetivos de confiabilidad. e ,"dique c mo afectan al margen de desvanecimiento.

17·13. Defina elmnbral del receptor.

17·14. Describa la diferencia entre la relación de portadora a ruido y In de señala ruido.

17-15. Defina qué es (lIdice de ruido.

PROBLEMAS

17-1. Calcule la potencia de ruido en la entrada de un receptor. cuya radiofrecuencia de portadora

es 4 GHz y el ancho de banda es 30 MH7. uponga temperalura ambiente.

Capítulo 17



17-2. Calcule l ~ pérdida en la trayct"toria para una ~ e ñ a l de 3.4 GHI (jue se propague 20.000 m.

17-3. Determine el margen dc des\í1necimiento p ~ r a un :-.allo de microondas de 60 km. l .a RF (k'

portadora es 6 GHz. el terreno e:-. muy l iso y seco. ye l ohjelivo Je con fiabilidad e ... 9\.).95(;.

17- .... Calcule la potcncia de ruido para Ull ancho de handa de 20 MH? en la cntrada del rcCerh)r.

con una temperatura de ruido en la entrada de 290 C.

17·5. Cakulc la potencia mínima de tran:-.misión. PI' para llna gananl"ia dt' :-.i'ilem:l de 120 dB. Ulla

e/ N mínima en la entrada de JO dB Y l J n ~ potencia de mido de 115 JBm en la ent rada.

17-6. Calcule l ~ cantidad de pérdida atribuidn a un objetivo de c o n f i ~ b i l i d a d (le 99.9lV;.

17-7. Determine la pérdida por sen "ibil idad al terreno para una pol1adora Je 4 GHI que se prnpaga,obre un <Írea montnño ...a mu) "'cca.

17·8. Un s i' ae rna de microonda ... con di\er"idad de frecuencia funciona con una RF de pOI"1.ldoraigual a 7.4 GH/. La FI e , una <;ubportadora de frecuencia modulaJa y bajo índit:e. La ...ciíal de

oanda base e<; el si<;lema FDM de 1ROO canales. de'icrito en el capítulo 16: de 56-1- kHI a ~ ( ~ ~ . . J .kH/.. Las ~ n t e n a ' i ,on plato.. parabólicos de 4.8 m de di{¡metro. La:-. longitude:-. Je alimentador

:-.(111 150m en una c'tación. ) 50 11l en la otra" El objeti\o de confiabilidad e:-.1,)9.l)l)l)r.¡. El ' I ..h'

mn se propaga ~ o h r e un terreno promedio. con clima muy ~ c o . La di'itam.:ia entre I a ~ cq<ll'ione\es 50 km. La relación mínima de pot1adora a ruido en la entrada del receptor e,' :\O dH. Calcule

lo siguienle: margen de dewanecimiento. g'Ulancia de antena. pérdida:-. en la trayectoría el l

e:-.pacio libre. pérdida... IOlalc\ por ramificación y en alimenladore .... potcl1(.'ia de nndo en la

entrada del receptor (CII1Ill

). polencia mínima de tran:-'J11i:-.ión y ganancia del ~ i : - . t e l 1 1 a .17-9. Determine el índilx general de ruido para un receptor que tielle do'i amplificadores de RE cada

UIlO con índicc de ruido de 6 dB Y 10 dB de g a n ~ n c i n . un con\ertidor maclador de bajada con

índicc de ruido de 10 dB Y una ganancia de conversión de -6 dB . Y g;:ll1ancia de FI de ..W dB

con índice de ruido de 6 dB.

17-10. Un receptor ele microonda'i tiene una potencia total de ruido en la entrada de 102 dBIll. Yun

índice general de ruido de 4 dB. Para tener una relación mínima de e/ N de 20 JB a la enlra

da del detector de FM. calcule la pl1tencia mínima de portadora en la e11lrada del receptor.

17·11. Calcule la potencia de ruido en la entrada de un receptor. ron la" ~ i g u i e n t e ~ temperatura .. yan

cho<; de baneln:

I ( C'I B (1.11/)

1) 11)

20 41)

~ O O 20soo 50

17-12. Cak'ule Ia'i pénJida:-. en la traycctoria para b' i 'iiguiente ... fn:cuencia, y Ji ...tancia ... :

((!\lHII / ) ( I .m)

200 0.5

SlMl O.X

3000 5

5000 11)

gnoO 25IgOOO \1)

17-U. Clkuk el margen de J e ~ \ a n e c i l l l i e l l t n para un :-.alt() de microonda\ de JO km. La frl'CUl'IlCiaRF c ... '--l Cil-I/. c11erreno e:-. agua. y el objcti\t) de l'onfiabilidad C'i l)l).l)l)."Ví.

17-1.J. Delennine la potencia de ruido para un anl'hll de banda de ·-1-(1 fvlll/ellla entrada Jc un recl 'p

tor. cuya t e m p e r ~ l t l l r a de cntrada c\ T = 400' C.

17-IS. Para una ganancia de :-.i.'ilCma de II-t dB. C/N lllínilll,l de entr,lda = .1-1- dB) poll'IKia de ruido

en la entrada de -111 dBm. calcule la potencia l l l í l l l l lKI dl' tran'illli .. il'ln tI-'/).

17-16, Calcule la cantidad de p é r J i J ~ 1 4ue l:ontrihuyc a UIl llhjelivtl de l'onfi,lhilidad Je IN.l)l)95 1.J,.

17-17. Calcule la pérdida por sen:-.ihilidaJ alterrello. par:..! una pnrtador;l de XGIlI qlle:-.e propaga

por un terreno muy liso y :-.e(:o.

Radiocomunicaciones p o r mi c ro o nd a s y ganancia del sistema 791



792

17-18. Un sistema de microondas con diversidad de frecuencia funciona con una RF = 7.4 GHz. LaFI es una subportadora de bajo índice, con frecuencia modulada. La señal de banda base es

un sistema DFM de un solo grupo maestro. Las anlenas son plalOs parabólicos de 2.4 l1l de

diámetro. Las longitudes de alimentador son 120 m en una estación, y 80 l1l en la otra. El ob

jetivo de confiabilidad es 99.995%. El sistema se propaga sobre un terreno promedio.que tic

ne clima muy seco. La distancia entre eSlaciones es 40 km. La relaci n mínima de portadom

a ruido en la entrada del receptor es 28 dB. Calcule lo siguiente: margen de desvanecimienlO.

ganancia de antena. pérdidas en la trayeclOria en espacio libre. pérdidas IOwles en ramifica

ciones y alimentadores. potencia de entrada al receplor (CmírJ potencia mínima de transmi

sión y ganancia del sistema.

17·19. Calcule el índice general de ruido para un receplOr que tiene dos amplificadores de RF. cadn

uno con índice de ruido igual a 8 dB. Yuna ganancia de 13 dB: un mezclador convenidor des

cendente con índice de ruido igual a 6 dB Yuna ganancia de c o n v e r ~ i ó n de -6 dB. Yuna ga

nancia de Fl de 36 dB con índice de ruido de 10 dB.

17-20. Un receplOr de microondas tiene pOIencia de mido total en la entrada igual a -108 dBI11. e

índice general de ruido de 5 dB. Para tener una relación C/N mínima de 18 dB en la entrada

del deteclor de FM. calcule la potencia mínima de portadora recibida.

Capítulo 17

Paginas Desdetomasi Libro Cap-17

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