Enlaces Microondas

Se denomina microondas a las ondas electromagnéticas definidas en un rango de frecuencias determinado; generalmente de entre 300 MHz y 300 GHz, que supone un período de oscilación de 3 ns (3×10-9 s) a 3 ps (3×10-12 s) y una longitud de onda en el rango de 1 m a 1 mm. Otras definiciones, por ejemplo las de los estándares IEC 60050 y IEEE 100 sitúan su rango de frecuencias entre 1 GHz y 300 GHz, es decir, longitudes de onda de entre 30 cm a 1 mm. El rango de las microondas está incluido en las bandas de radiofrecuencia, concretamente en las UHF (ultra-high frequency, frecuencia ultra alta en español) (0.3 – 3 GHz), SHF (super-high frequency, frecuencia super alta) (3 – 30 GHz) y EHF (extremely high frequency, frecuencia extremadamente alta) (30 – 300 GHz). Otras bandas de radiofrecuencia incluyen ondas de menor frecuencia y mayor longitud de onda que las microondas. Las microondas de mayor frecuencia y menor longitud de onda —en el orden de milímetros— se denominan ondas milimétricas, radiación terahercio o rayos T.

De acuerdo a la COFETEL (Comisión Federal de Telecomunicaciones), se entiende por enlace punto a punto “el radioenlace entre dos puntos transreceptores fijos, ubicados en coordenadas geográficas específicas”. En otras palabras: “la comunicación bidireccional establecida entre dos transreceptores ubicados en dos puntos fijos mediante la emisión de radiofrecuencias de microondas”

Figura Enlace punto a punto. De ahí que por costumbre, el término microondas se le asocie a la tecnología conocida como microondas terrestres que utilizan un par de radios y antenas de microondas. Conviene ahora familiarizarse con el término microondas terrestres. Características de Radio-enlaces de Microondas Para el diseñador de enlaces de radio, es muy importante conocer cómo trabajan los sistemas de radio, porque las características de los equipos afectan dramáticamente el rendimiento total de la red. Los estándares de rendimiento de un Radio-enlace son derivadas de los estándares basados en la ITU-T, que definen los límites para los enlaces ó circuitos de extremo-a-extremo. Se hará un intento en este capítulo para proporcionar un entendimiento básico de lo que pasa con la señal de un usuario final a otro. Se ha escogido un canal de la voz para ilustrar esto; por consiguiente, el concepto de PCM ha sido incluido. El trayecto de un circuito de voz sobre un sistema de radio se muestra figura:

Características del Equipo Los planificadores del enlace necesitan estar enterados de las características del equipo de radio para especificar el equipo correcto y usar los parámetros correctos en el diseño de radio enlace. Las características más importantes que normalmente se incluye en una hoja de especificaciones son discutidas en la sección siguiente. Detalles de RF Rango de Frecuencia El equipo de radio está diseñado para operar sobre cierto rango de frecuencia. Equipo no sintetizado será sintonizado en el canal actual que está siendo usado antes de entregar para localizarlo. Equipo sintetizado puede ser sintonizado mediante programación para el canal de frecuencia del lugar; sin embargo aun cuando operará sobre un gran rango de frecuencias, no siempre cubrirá la banda de frecuencia, entonces más de un transceiver podría ser requerido. Diferentes transceivers son usualmente requeridos para las bandas altas y bajas. El rango del equipo del transceiver debería ser chuequeado contra el plan de frecuencia que está siendo usado. Uno debería determinar que se tiene que hacer para sintonizar el radio en un canal de frecuencia específico. Este además incluirá diferentes requerimientos de ramificación. Separación Tx/Rx El mínimo espaciamiento permisible por el radio será especificado. Esta es una función del filtrado de RF y el aislamiento de ramificación. El planificador de radio necesita chequear la especificación del equipo con el plan de frecuencias que se está usando. Espaciamiento de Canales Uno necesita chequear que el espaciamiento de canal requerido es soportado por el equipo. El filtrado y la técnica de demodulación determinarán el espaciamiento del canal. Los filtros del canal, los cuales forman parte de la ramificación, son a menudo requeridas en las frecuencias bajas ( 7 GHz) para encontrarse en los límites de ancho de banda fijados por la ITU. Estabilidad de Frecuencia La estabilidad de la portadora RF es normalmente especificada en partes por millón (ppm). Un ppm corresponde a 1Hz en 1MHz o 1KHz en un gigahertz. Si la estabilidad de una portadora de 7 GHz es dada como 3 ppm, el desbalance permitido es 21KHz. Características del Transmisor

Potencia de Salida del transmisor La potencia de salida del transmisor es usualmente especificada en el módulo de salida de transmisión o en la brida (flange) de la antena en dBm. En el último caso, las pérdidas de ramificación de transmisión ya están incluidas. Uno debería chequear si están especificadas las figuras típicas o garantizadas. Las figuras típicas tienden a ser de 3dB a 4db mejores que las garantizadas. Control de Potencia Transmitida La potencia de salida de transmisión puede a menudo ser atenuada usando fijaciones de software en la radio. Un control adaptivo de potencia de transmisión llamado Control Automático de Potencia de Transmisión (ATPC) es usado para disminuir la interferencia atenuando la potencia de transmisión bajo condiciones de no desvanecimiento y entonces aumentando la potencia durante el fading. Esto se hace monitoreando el nivel de recepción y devolviendo esta información al transmisor. Si...reduciendo el EIRP. Durante el fading, esta atenuación es removida, de esta manera, restaurar el margen de fading en el diseño completo incluye vencer efectos del fading. Espectro de Salida y Emisiones Espurias Para reducir la interferencia en otros sistemas, las emisiones espúreas de un transmisor necesitan ser reducidas con un adecuado filtrado. Las máscaras de salida del transmisor y la emisión espúrea limitan relativamente a la frecuencia de portadora especificada en los estándares del equipo. Características del Receptor Umbral del Receptor El umbral del receptor es un parámetro crítico de obtener dado que este es uno de los principales parámetros usados para determinar el margen de fading. Estrictamente hablando, este es un valor de 10-3 que es usado para el margen de desvanecimiento (fading) dado que las interrupciones totales (outages) están basados en SES. Los usuarios a menudo prefieren el valor de 10-6 como un nivel de calidad mínimo para datos. Uno debería usar los valores de umbral garantizado en los cálculos. Uno puede estar claro si los valores son relativos a la brida de la antena o especificada a la entrada del receptor. Los valores de umbral del receptor son valuadas en dBm. Ellos siempre serán valores negativos, típicamente alrededor de -70dBm a –90 dBm. Nivel Máximo de Recepción Para saltos cortos, uno necesita estar seguro de no exceder el máximo nivel de entrada del receptor. Si el nivel de la señal es muy fuerte, pueden ocurrir errores debido a la saturación de los circuitos del receptor. Si los niveles son extremos, daños irreversibles podrían ocurrir. Los fabricantes de equipos especificarán el máximo nivel de sobrecarga del receptor. Niveles máximos son valuados es dBm, típicamente alrededor de –15dBm. Margen de Fading Dispersivo El margen de fading dispersivo (DFM) son usualmente valuados por 10-6 y 10-3. Como con los valores umbral del receptor, el valor de 10-3 es el correcto para usar en el margen de fading. Los ecualizadores adaptivos mejoran dramáticamente los valores del DFM. El valor del DFM para equipos debería típicamente ser 10db mejor que el margen de fading plano requerido. Los valores de DFM son valuados en decibeles y varían de alrededor de 35 dB (sin ecualizadores) a algo mejor que 70dB. Relación C/I El planeamiento de frecuencia requiere algunos parámetros de equipo para el cálculo de la interferencia. La relación C/I mínima que el demodulador puede tolerar es importante, como lo es la red de filtros de discriminación (NFD). Esto es cubierto en detalle en el capítulo 7. Los fabricantes normalmente proporcionarán curvas o tablas de valores para esos parámetros. En sistemas digitales, las interferencia en el umbral es más crítico que interferencias bajo condiciones de no desvanecimiento; además se requieren los valores de umbral a interferencia (T/I). Análisis de enlaces punto a punto. La parte de análisis se refiere a la consideración de las ganancias, pérdidas, y efectos de propagación por línea de vista como lo son el porcentaje de desvanecimiento por trayectos múltiples y la atenuación por lluvia, en los enlaces punto a punto. Se refiere a los métodos de cuantificación de esos parámetros para que en base a una evaluación se

determine qué variables deberán ser alteradas para optimizar el diseño. Las pérdidas consideradas se describen en los siguientes temas. Pérdidas de transmisión en los enlaces. En un enlace punto a punto, la relación entre la potencia suministrada por el transmisor y la potencia disponible a la entrada del receptor depende de varios factores, como las pérdidas en las antenas o en las líneas de alimentación, las pérdidas debidas a diversos mecanismos de propagación, las pérdidas debidas al desacoplamiento de impedancias o de la polarización, etc. En la siguiente figura se representan gráficamente los términos utilizados en la pérdida de transmisión de un enlace punto a punto. Los términos son los normalizados por la ITU.

Pérdida total (de un enlace radioeléctrico). Símbolos: Ll o Al. La ITU la define como la relación, entre la potencia suministrada por el transmisor de un enlace radioeléctrico y la potencia suministrada al receptor correspondiente, en las condiciones reales de instalación, propagación y explotación, expresada generalmente en decibeles. Pérdida del sistema. Símbolos: Ls o As. La pérdida del sistema en un enlace radioeléctrico es la relación, entre la potencia de radiofrecuencia entregada a las terminales de la antena transmisora y la potencia de La señal de radiofrecuencia resultante disponible en los terminales de la antena receptora, expresada generalmente en decibeles. Pérdida básica de transmisión (de un enlace radioeléctrico). Símbolos: Lb o Ai. La pérdida básica de transmisión es igual a la relación entre la potencia isótropa radiada equivalente del conjunto transmisor y la potencia disponible procedente de una antena receptora isótropa, es decir, es la pérdida de transmisión que se produciría si se sustituyeran las antenas por antenas isótropas con la misma

polarización que las antenas reales, conservando el trayecto de propagación, pero despreciando los efectos de los obstáculos próximos a las antenas Pérdida relativa al espacio libre. Símbolos: Lm o Am. Es la diferencia, expresada en decibelios, entre la pérdida básica de transmisión y la pérdida básica de transmisión en el espacio libre. Pérdida por difracción. A efectos prácticos si la propagación se efectúa con visibilidad directa, es decir, si no existe ningún obstáculo dentro del primer elipsoide de Fresnel, los fenómenos de difracción son despreciables. Desvanecimiento por trayectos múltiples. El desvanecimiento es la variación en la intensidad de la señal de la portadora debido a cambios atmosféricos, dispersión del haz, propagación por trayectos múltiples en la superficie terrestre o en el agua, o por desalineamiento de la antena,

Componentes de un sistema de microondas

Básicamente un enlace vía microondas consiste en tres componentes fundamentales: El Transmisor, El receptor y El Canal Aéreo. El Transmisor es el responsable de modular una señal digital a la frecuencia utilizada para transmitir, El Canal Aéreo representa un camino abierto entre el transmisor y el receptor, y como es de esperarse el receptor es el encargado de capturar la señal transmitida y llevarla de nuevo a señal digital.

El factor limitante de la propagación de la señal en enlaces microondas es la distancia que se debe cubrir entre el transmisor y el receptor, además esta distancia debe ser libre de obstáculos. Otro aspecto que se debe señalar es que en estos enlaces, el camino entre el receptor y el transmisor debe tener una altura mínima sobre los obstáculos en la vía, para compensar este efecto se utilizan torres para ajustar dichas alturas.

Un radioenlace está constituido por equipos terminales y repetidores intermedios. La función de los repetidores es salvar la falta de visibilidad impuesta por la curvatura terrestre y conseguir así enlaces superiores al horizonte óptico. La distancia entre repetidores se llama vano.

Los sistemas terminales consiste de tres componentes principales: una antena con una corta y flexible guía de onda, una unidad externa de RF (Radio Frecuencia) y una unidad interna de RF.

Guía de Onda (Wave Guide)

La guía de onda es otro medio de comunicación también muy usado, se podría pensar en las guías de ondas como un tubo metálico cubrieron en su exterior por un aislante, lo que sucede aquí es que las mircro ondas viajan por la superficie de los conectores entonces el interior del cable estaría provocando pérdidas más que ser una ventaja.

Los repetidores pueden ser:

• Activos • Pasivos

En los repetidores pasivos o reflectores: No hay ganancia, se limitan a cambiar la dirección del haz radioelectrónico. Consideraciones de diseño del enlace.

El clima y el terreno son los mayores factores a considerar antes de instalar un sistema de microondas. Como por ejemplo, no se recomienda instalar sistemas en lugares donde no llueva mucho; en este caso deben usarse radios con frecuencias bajas (es decir menores a 10 GHz). Las consideraciones en terreno incluyen la ausencia de montañas o grandes cuerpos de agua las cuales pueden ocasionar reflexiones de multi-trayectorias.

La señal de microondas transmitidas es distorsionada y atenuada mientras viaja desde el transmisor hasta el receptor, estas atenuaciones y distorsiones son causadas por una pérdida de poder dependiente a la distancia, reflexión y

refracción debido a obstáculos y superficies reflectoras, y a pérdidas atmosféricas.

ANTENAS

Una antena es un dispositivo diseñado con el objetivo de emitir o recibir ondas electromagnéticas hacia el espacio libre. Una antena transmisora transforma corrientes eléctricas en ondas electromagnéticas, y una receptora realiza la función inversa.

Existe una gran diversidad de tipos de antena, dependiendo del uso a que van a ser destinadas. En unos casos deben expandir en lo posible la potencia radiada, es decir, no deben ser directivas (ejemplo: una emisora de radio generalista o la central de los teléfonos móviles), otras veces deben serlo para canalizar la potencia y no interferir a otros servicios (antenas entre estaciones de radioenlaces). Wire Antenna: Este tipo de antena son vistas muy a menudo carros, edificios, barcos, aviones (entre otros) y existen varios tipos de estas (dipolo, loop, helix) pero haremos alusión a la más importante de estas que es la antena dipolo. Antenas Dipolo: Todas las antenas de dipolo tienen un patrón de radiación generalizado. Primero el patrón de elevación muestra que una antena de dipolo es mejor utilizada para transmitir y recibir desde el lado amplio de la antena. Es sensible a cualquier movimiento fuera de la posición perfectamente vertical. Se puede mover alrededor de 45 grados de la verticalidad antes que el desempeño de la antena se degrade más de la mitad. Otras antenas de dipolo pueden tener diferentes cantidades de variación vertical antes que sea notable la degradación.

• Usada en frecuencias arriba de 2MHz • Ganancia baja: 2.2 dBi • Angulo de radiación ancho • En el espacio ideal, la impedancia del dipolo simple es de 73 Ohm.

Antena Helicoidal

Helicoidal (modo axial)

• Hilo conductor bobinado sobre un soporte rígido. Detrás plano de tierra.

• Ganancia media-elevada: 6-18 dBi

• Directividad moderada

• Ángulo de radiación medio

Antena Yagi

Estas se componen de un arreglo de elementos independientes de antena, donde solo uno de ellos transmite las ondas de radio. El número de elementos (específicamente, el número de elementos directores) determina la ganancia y directividad. Las antenas Yagi no son tan direccionales como las antenas parabólicas, pero son más directivas que las antenas panel

• Utilizada ampliamente en la recepción de señales televisivas, comúnmente en frecuencias de 30Mhz y 3Ghz, (canal 2 al canal 6 de 50MHz a 86 MHz).

• Ganancia elevada: 8-15 dBi • Para el servicio 802.11 pueden tener ganancias entre el dBi 12 y 18. Manejan una impedancia de 50 a 75 Ohms• Desventajas: Direccionarlas en la posición correcta no son tan difícil como una antena parabólica, pero aun así

puede llegar a ser difícil.

Log-periodic Antena: Las antenas log periódica se caracterizan por tener un gran ancho de banda. Un ejemplo de log periódica es la

antena SLP-1.7:2.5-11. En este caso, el rango de frecuencias es de 1700 a 2500 MHz. Por lo tanto, esto supone un

ancho de banda del 38%. Esta antena en concreto se utiliza para diferentes servicios, como por ejemplo; GSM,

DCS, DECT, UMTS y WLAN, que operan en distintas bandas de frecuencia. Al ser el ancho de banda (como

acabamos de ver en el ejemplo anterior) tan grande, con respecto a otras a

antenas logoperiódica antenas de banda ancha.

Antenas de apertura Las antenas de apertura son aquellas que utilizan superficies o aperturas para direccionar el haz electromagnético de forma que concentran la emisión y remás conocida y utilizada es la antena parabólica, tanto en enlaces de radio terrestres como satélites. La ganancia de dichas antenas estará relacionada con la superficie de la patendremos y por lo tanto mayor ganancia en una menor apertura angular. El elemento radiante es el alimentador, el cual puede iluminar en forma directa a la parábola o en forma indirecta mediante un subreflectdiseño de la misma. El alimentador está generalmente ubicado en el foco de la parábola. El alimentador, en sí mismo, también es una antena de apertura (se denominan antenas de bocina) que puede utilizarse sin reflector, cuando el objeticobertura más amplia (e.g. cuando se pretende cubrir la totalidad de la superficie de la tierra desde un satélite en órbita geoestacionaria). Se puede calcular la directividad de este cierto tipo de antenasdonde es el área y es la longitud de onda:

Antena Parabólica

stas se componen de un arreglo de elementos independientes de antena, donde solo uno de ellos transmite las ondas ero de elementos (específicamente, el número de elementos directores) determina la ganancia y

directividad. Las antenas Yagi no son tan direccionales como las antenas parabólicas, pero son más directivas que

Antena constituida por varioelementos paralelos y coplanarios, directores, activos y reflectores.

o Utilizada ampliamente en la recepción de señales televisivas, comúnmente en frecuencias de 30Mhz y 3Ghz, canal 2 al canal 6 de 50MHz a 86 MHz).

vicio 802.11 pueden tener ganancias entre el dBi 12 y 18. Manejan una impedancia de 50 a 75 OhmsDesventajas: Direccionarlas en la posición correcta no son tan difícil como una antena parabólica, pero aun así

Las antenas log periódica se caracterizan por tener un gran ancho de banda. Un ejemplo de log periódica es la

11. En este caso, el rango de frecuencias es de 1700 a 2500 MHz. Por lo tanto, esto supone un

antena en concreto se utiliza para diferentes servicios, como por ejemplo; GSM,

DCS, DECT, UMTS y WLAN, que operan en distintas bandas de frecuencia. Al ser el ancho de banda (como

acabamos de ver en el ejemplo anterior) tan grande, con respecto a otras antenas de dipolo, se considera a las

antenas logoperiódica antenas de banda ancha.

antenas de apertura son aquellas que utilizan superficies o aperturas para direccionar el haz electromagnético de forma que concentran la emisión y recepción de su sistema radiante en una dirección, formando ángulos sólidos. La más conocida y utilizada es la antena parabólica, tanto en enlaces de radio terrestres como satélites. La ganancia de dichas antenas estará relacionada con la superficie de la parábola, a mayor tamaño mayor colimación del haz tendremos y por lo tanto mayor ganancia en una menor apertura angular. El elemento radiante es el alimentador, el cual puede iluminar en forma directa a la parábola o en forma indirecta mediante un subreflect

El alimentador está generalmente ubicado en el foco de la parábola. El alimentador, en sí mismo, también es una antena de apertura (se denominan antenas de bocina) que puede utilizarse sin reflector, cuando el objeticobertura más amplia (e.g. cuando se pretende cubrir la totalidad de la superficie de la tierra desde un satélite en

Se puede calcular la directividad de este cierto tipo de antenas, es la longitud de onda:

stas se componen de un arreglo de elementos independientes de antena, donde solo uno de ellos transmite las ondas ero de elementos (específicamente, el número de elementos directores) determina la ganancia y

directividad. Las antenas Yagi no son tan direccionales como las antenas parabólicas, pero son más directivas que

Antena constituida por varios elementos paralelos y coplanarios, directores, activos y reflectores.

Utilizada ampliamente en la recepción de señales televisivas, comúnmente en frecuencias de 30Mhz y 3Ghz,

vicio 802.11 pueden tener ganancias entre el dBi 12 y 18. Manejan una impedancia de 50 a 75 Ohms Desventajas: Direccionarlas en la posición correcta no son tan difícil como una antena parabólica, pero aun así

Las antenas log periódica se caracterizan por tener un gran ancho de banda. Un ejemplo de log periódica es la

11. En este caso, el rango de frecuencias es de 1700 a 2500 MHz. Por lo tanto, esto supone un

antena en concreto se utiliza para diferentes servicios, como por ejemplo; GSM,

DCS, DECT, UMTS y WLAN, que operan en distintas bandas de frecuencia. Al ser el ancho de banda (como

ntenas de dipolo, se considera a las

antenas de apertura son aquellas que utilizan superficies o aperturas para direccionar el haz electromagnético de cepción de su sistema radiante en una dirección, formando ángulos sólidos. La

más conocida y utilizada es la antena parabólica, tanto en enlaces de radio terrestres como satélites. La ganancia de rábola, a mayor tamaño mayor colimación del haz

tendremos y por lo tanto mayor ganancia en una menor apertura angular. El elemento radiante es el alimentador, el cual puede iluminar en forma directa a la parábola o en forma indirecta mediante un subreflector, dependiendo del

El alimentador está generalmente ubicado en el foco de la parábola. El alimentador, en sí mismo, también es una antena de apertura (se denominan antenas de bocina) que puede utilizarse sin reflector, cuando el objetivo es una cobertura más amplia (e.g. cuando se pretende cubrir la totalidad de la superficie de la tierra desde un satélite en

con la siguiente expresión,

Antena provista de un reflector metálico, de forma parabólica, esférica o de bocina, que limita las radiaciones a un cierto espacio, concentrando la potencia de las ondas.

• Se utiliza especialmente para la transmisión y recepción vía satélite.

• Ganancia alta: 12-25 dBi • Directividad alta • Ángulo de radiación bajo Antenas Planas Un tipo particular de antena plana son las antenas de apertura sintética, típicas de los radares de apertura sintética (SAR). Antenas Microstrip: Estas antenas pueden ser hechas para emular cualquiera de los diferentes tipos de antenas antes mencionados. Las antenas microstrip ofrecen varios detalles que deben de ser considerados. Debido a que son manufacturadas con pistas en circuito impreso, pueden ser muy pequeñas y livianas. Esto tiene como costo no poder manejar mucha potencia como es el caso de otras antenas, además están hechas para rangos de frecuencia muy específicos. En muchos casos, esta limitación de frecuencia de operación puede ser benéfico para el desempeño del radio. Debido a sus características las antenas microstrip no son muy adecuadas para equipos de comunicación de banda amplia. Can Antena (cantenna):

La antena es una guía de onda direccional para grandes rangos de señales Wifi diseñada para aumentar la capacidad de la red inalámbrica. Aunque su diseño original proviene de una lata de pringles (de ahí el nombre can-antena) este tipo de antena se puede construir con varios tipos de latas/botellas diferentes y algunos diseños de usuarios incluyen una apertura al final para incrementar la capacidad de la antena. Diagrama de radiación (Patrón de radiación) Es la representación gráfica de las características de radiación de una antena. Es habitual representar el módulo del campo eléctrico o la densidad de potencia radiada, aunque también se pueden encontrar diagramas de polarización o de fase. El diagrama de radiación de una antena es la representación gráfica de sus propiedades de radiación en las distintas direcciones del espacio. Lo habitual es representar el campo eléctrico en coordenadas esféricas, con la antena situada en el origen de coordenadas y tomando como referencia el valor máximo de la magnitud. El resto serán valores relativos a él.

Los parámetros más importantes del diagrama de radiación son los siguientes:

1) Dirección de apuntamiento: Es la de máxima radiación. 2) Lóbulo principal: Es el margen angular en torno a la dirección de máxima radiación. Está comprendido entre dos mínimos relativos. 3) Lóbulos secundarios: Son el resto de máximos relativos, de valor inferior al principal. 4) Ancho de haz: Es el margen angular de direcciones en las que el diagrama de radiación de un haz toma el valor de la mitad del máximo. 5) Relación de lóbulo principal a secundario (SLL): Es el cociente en dB entre el valor máximo del lóbulo principal y el valor máximo del lóbulo secundario. 6) Relación delante-atrás (FBR): Es el cociente en dB entre el valor de máxima radiación y el de la misma dirección y sentido opuesto.

Diagrama de radiación Ancho de banda Es el margen de frecuencias en el cual los parámetros de la antena cumplen unas determinadas características. Se puede definir un ancho de banda de impedancia, de polarización, de ganancia o de otros parámetros.

El ancho de banda de una antena es el conjunto de frecuencias en el que al menos uno de los parámetros que caracterizan esa antena permanece constante (o con muy pequeñas variaciones). Se hace referencia, en general, a los parámetros de impedancia, diagrama de radiación o polarización.

Directividad Es la relación entre la densidad de potencia radiada en la dirección de máxima radiación, a una cierta distancia r y la potencia total radiada dividida por el área de la esfera de radio r. La directividad se puede calcular a partir del diagrama de radiación. La ganancia de una antena es igual a la directividad multiplicada por la eficiencia. Ganancia = Directividad * Eficiencia

La directividad es un fenómeno característico de las ondas que nos proporciona información sobre el comportamiento de la radiación de la fuente en función de la dirección. Es un parámetro que se usa en el diseño de antenas.

Factor de Directividad Se define factor de directividad en la dirección (Ø,Φ) de una fuente como la relación entre la intensidad en esa

dirección y la intensidad de una fuente que radia por igual en todas direcciones (fuente isotrópica) con igual potencia que aquella.

Ganancia Es la relación entre la densidad de potencia radiada en la dirección del máximo a una distancia r y la potencia total entregada a la antena dividida por el área de una esfera de radio r. La eficiencia de una antena es la relación entre la ganancia y la directividad. Dicha relación, coincide con la relación entre la potencia total radiada y la potencia entregada a la antena. Anchura de haz Es un parámetro de radiación, ligado al diagrama de radiación. Se puede definir el ancho de haz a -3dB, que es el intervalo angular en el que la densidad de potencia radiada es igual a la mitad de la máxima. También se puede definir el ancho de haz entre ceros, que es el intervalo angular del haz principal del diagrama de radiación, entre los dos ceros adyacentes al máximo. El ancho del rayo es una medida usada para describir a las antenas direccionales. El ancho del rayo a veces es llamado ancho de banda de la potencia media. Es el ancho total en grados del lóbulo de radiación principal, en el ángulo donde la potencia de radiación ha caído por debajo de la línea central del lóbulo, por 3 dB (potencia media). Polarización

Las antenas crean campos electromagnéticos radiados. Se define la polarización electromagnética en una determinada dirección, como la figura geométrica que traza el extremo del vector campo eléctrico a una cierta distancia de la antena, al variar el tiempo. La polarización puede ser lineal, circular y elíptica. La polarización lineal puede tomar distintas orientaciones (horizontal, vertical, +45º, -45º). Las polarizaciones circular o elíptica pueden ser a derechas o izquierdas (dextrógiras o levógiras), según el sentido de giro del campo (observado alejándose desde la antena).

Zonas de Fresnel. En la óptica y comunicaciones por radio, una zona de Fresnel (pronunciada como zona FRA-nel, de origen francés), nombrada en honor del físico Auguste Jean Fresnel, es uno de los elipsoides de revolución concéntricos teóricamente infinitos que definen volúmenes en el patrón de radiación de la abertura circular (generalmente). Fresnel divide resultado en zonas de la difracción por la abertura circular.

La sección transversal de la primera zona de Fresnel es circular. Las zonas subsecuentes de Fresnel son anulares en la sección transversal, y concéntricas con las primeras. El concepto de las zonas de Fresnel se puede también utilizar para analizar interferencia por obstáculos cerca de la trayectoria de una viga (antena) de radio. Esta zona se debe determinar primero, para mantenerla libre de obstrucciones. La obstrucción máxima permisible para considerar que no hay obstrucción es el 40% de la primera zona de Fresnel. La obstrucción máxima recomendada es el 20%. Para el caso de radiocomunicaciones depende del valor de K (curvatura de la tierra) considerando que para un K=4/3 la primera zona de fresnel debe estar despejada al 100% mientras que para un estudio con K=2/3 se debe tener despejado el 60% de la primera zona de Fresnel.

Para establecer las zonas de Fresnel, primero debemos determinar la línea de vista de RF, que en términos simples es una línea recta entre la antena transmisora y la receptora. Ahora la zona que rodea el RF LoS es la zona de Fresnel. El radio de la sección transversal de la primera zona de Fresnel tiene su máximo en el centro del enlace. En este punto, el radio r se puede calcular como sigue:

r = radio en metros (m). d = distancia en kilómetros (km). f = frecuencia transmitida en megahercios (MHz). La fórmula genérica de cálculo de las zonas de Fresnel es:

Donde: rn = radio de la enésima zona de Fresnel. d1 = distancia desde el transmisor al objeto en km. d2 = distancia desde el objeto al receptor en km. d = distancia total del enlace en km. f = frecuencia en Mhz

Tipos de modulación

Dos tipos importantes de modulación existen para el sistema de radio digital, es decir, modulación directa y modulación indirecta. Modulación directa es cuando no existe portadora de IF. La señal banda base es directamente aplicada al modulador, así reduciendo costo y complejidad. Modulación indirecta involucra primero convirtiendo la señal banda base, a una IF y entonces convirtiendo esto entonces a una frecuencia de RF.

Existen tres tipos importantes de modulación digital: amplitud, fase, o frecuencia modulada. Desde que es una señal digital, esta modulación cambia la señal entre dos estados. En modulación de amplitud, codificando on-off (OOF)es usado cuando el valor de la amplitud es cambiado entre cero y alguna amplitud predeterminada; en modulación de fase (PSK) la fase es cambiada por 180 grados; y en modulación de frecuencia la frecuencia son cabidas entre dos valores de frecuencias, los dos más comúnmente usa métodos de modulación para los equipos de radio de microondas son basado en multilevel FSK y n-QAM, cuáles son basadas en una combinación de métodos previamente discutidos. Estos esquemas usan modulación de mutisimbolos reduce el ancho de banda los requisitos esquemas de modulación de multisimbolos, mientras requiriendo uno más alto

FSK

FSK es rentable y esquema de modulación robusto. Esto no es sensible a la amplitud y variaciones de fase (ruido y fluctuación) y de no requiere el transmisor backoff. La potencia de salida de transmisión superior es así posible. La señal puede ser directamente modulada hacia la portadora sin la necesidad para una frecuencia IF, así simplificando la circuitería y reduciendo costos. Incoherente (nonphase synchronous ) reservas pueden ser utilizadas. Detectores de frecuencia modulada tiene la circuitería más simple porque ellos son remotamente menos afectado por la amplitud y variaciones de la fase que los esquemas coherentes. Un modem económico puede así se proporcione con la ganancia del sistema adecuada.

QAM

Demoduladores coherentes proporcionan mejora los umbrales del receptor; por consiguiente, para maximizar la ganancia del sistema, la modulación de fase es a menudo escogida a pesar del costo agregado y complejidad. Para ancho de banda medio eficiente a sistemas de alta capacidad, QAM es la modulación preferida. Permítanos empezar por considerando un sistema tecla mayúscula de la bi-fase básica (B-PSK). Una señal portadora es cambiada en fase por 180 grados representa el hilo binario de 0s y 1s.

Tipos de Demoduladores

Dos principales tipos de demoduladores son usados para detectar señales digitales: detectores de envolvente y demoduladores coherentes. Los detectores de envolvente usan un simple diodo detector para extraer la envolvente de la señal. Para sistemas basados en fase tal como PSK ó QAM no hay variación de envolvente, por consiguiente, demodulación coherente (síncrona) es requerida. En este método la señal portadora modulada entrante es mezclada con una réplica exacta (en fase y frecuencia) de la portadora de FI. Un filtro pasa-bajo es usado luego para recuperar la señal de bandabase.

Ecualización Adaptiva

Para vencer los efectos del fading dispersivo, causado por condiciones de multitrayectoria, radios para tiros largos frecuentemente usarán ecualizadores para reducir los efectos del desvanecimiento. Los ecualizadores estáticos basados en frecuencia pueden ser usados a frecuencias de FI para ecualizar la respuesta en frecuencia. Esto usualmente es realizado usando circuitos simples de pendiente y choque (bump). Por ejemplo, si tres filtros son usados para detectar el nivel de amplitud a lo largo del ancho de banda del recetor, una pendiente o “notch” puede ser detectado.