Propagación y Antenas

Antonio Isea

Massiel González

Propagación de Ondas……………………………….1 Recomendaciones UIT……………………………….2 Tipos de Antenas……………………………………….3 Hágalo Ud. Mismo……………………………… …….5 Internacionales Radiación en antenas celulares………..6 Recepción RF en radar tipo RIR………..7 Antenas Microstrip……………………..…..8 Receptor GNSS L1/L2……………………….9 Entretenimiento……………………………………….10

Las ondas electromagnéticas se propagan a través de cualquier material dieléctrico incluyendo el aire, pero no se propagan bien a través de conductores con pérdidas como el agua de mar ya que los campos eléctricos hacen que fluyan corrientes en el material disipando rápidamente la energía de las ondas. Las ondas se propagan por la atmosfera terrestre con energía transmitida por la fuente, posteriormente esta es recibida por la antena receptora. La radiación y la captura de esta energía son funciones de las antenas y de la distancia entre ellas.

Las ondas de radio enviadas por la antena de un transmisor, viajan propagándose por el espacio y finalmente alcanza otra antena. El nivel de energía de la señal decrece muy rápido con la distancia desde la antena transmisora. La onda electromagnética también se ve afectada por objetos que encuentran en su camino, como árboles edificios y otras estructuras grandes. Además, la trayectoria que toma una señal electromagnética hasta una antena receptora depende de factores como la frecuencia de la señal, las condiciones atmosféricas y la hora del día. Todos estos factores pueden considerarse para predecir la propagación de las ondas de radio desde el transmisor hasta el receptor.

La transmisión de ondas de radio utiliza cinco tipos de propagación distintos: --Superficial -- Troposférica -- Ionosférica -- Línea de vista -- Espacio

Propagación de Ondas

Recomendación UIT-R P.452-14 (10/2009)

Procedimiento de predicción para evaluar la

interferencia entre estaciones situadas en la

superficie de la Tierra a frecuencias

superiores a unos 0,1 GHz En esta Recomendación se describe un método de predicción para evaluar la interferencia entre estaciones situadas en la superficie de la Tierra a frecuencias superiores a unos 0,1 GHz. Para garantizar la coexistencia satisfactoria de los sistemas terrenales y Tierra-espacio existentes, es importante estar en condiciones de predecir con una precisión razonable la interferencia potencial que pueda existir entre ellos, utilizando procedimientos y modelos de predicción aceptables a todas las partes implicadas, y de precisión y fiabilidad demostradas. Pueden existir muchos tipos y combinaciones de trayectos de interferencia entre estaciones situadas en la superficie de la Tierra y entre esas estaciones y las estaciones espaciales, siendo precisos métodos de predicción para cada situación. El procedimiento de predicción que se detalla es adecuado para estaciones de radiocomunicaciones que funcionan en la gama de frecuencias de unos 0,7 GHz a 50 GHz, incluye un conjunto de modelos de propagación para asegurar que las predicciones abarcan todos los mecanismos de propagación significativos que puedan surgir.

Se presentan métodos para analizar las características radiometeorológicas y topográficas del trayecto que permitan formular una predicción para cualquier tipo práctico de trayecto de interferencia que entre en el marco del procedimiento hasta una distancia límite de 10 000 km.

Recomendación UIT-R P.526-12

(02/2012) Propagación por difracción

Esta Recomendación presenta varios modelos para que el lector evalúe el efecto de la difracción en la intensidad de campo recibida. Los modelos se aplican a diferentes tipos de obstáculos y a diversas geometrías de trayecto. Aunque la difracción se produce únicamente por la superficie del suelo u otros obstáculos, para evaluar los parámetros geométricos situados en el plano vertical del trayecto (ángulo de difracción, radio de curvatura, altura del obstáculo) ha de tenerse en cuenta la refracción media de la atmósfera en el trayecto. Para ello, se traza el perfil del trayecto con el radio ficticio de la Tierra que convenga (Recomendación UIT-R P.834). De no disponerse de otras indicaciones, se puede tomar un radio ficticio de la Tierra de 8 500 km.

Recomendaciones en relación a Modos de Propagación de Ondas Radioeléctricas

Antena VHF 2 metros Fabrique su propia antena de VHF 2 metros para radioafición usted podrá tener una gran satisfacción construyendo su propia antena y con una muy buena capacidad de recepción y transmisión

Existen personas que disfrutan construyendo con sus propias manos todo aquello que es factible construir. En el caso de las redes inalámbricas, mientras que construir un punto de acceso o un adaptador de red es algo complicado, construir una antena si es abordable. En cualquier caso, construir una antena, o hacer modificaciones en antenas existentes no dedicadas a WiFI y adaptarlas para este campo, requiere disponer de algunos conocimientos específicos, tanto de la técnica como de la regulación. Visítenos en http://www.seguridadwireless.net/hwagm/antenas-caseras.html#1 para acceder a magníficos manuales con los cuales usted podrá diseñar su propia antena

Internacionales

Primer estudio nacional sobre emisiones de radiación de antenas celulares en Chile Entre sus principales conclusiones destacan que la norma de los niveles permitidos en Chile es la tercera más restrictiva del mundo y que en todas las mediciones realizadas en terreno, en ningún punto se superan los máximos establecidos. DICTUC, a través de su área Servicios Eléctricos, realizó el primer estudio de carácter nacional para medir en terreno la radiación no ionizante emitida por las antenas celulares, en 450 sitios de las 15 capitales regionales del país, junto con otro de carácter comparativo de la norma chilena con otras aplicadas a nivel mundial. Los resultados de este estudio, encargado por la Asociación de Telefonía Móvil, ATELMO, fueron dados a conocer por su presidente ejecutivo, Guillermo Pickering, acompañado por el subgerente del área Servicios Eléctricos de DICTUC, Diego Veas, quien explicó que el estudio contempló dos partes, la primera fue el Estudio Comparativo de Normas de Radiación de Antenas Celulares (Informe DICTUC Nº1.025.574), que consideró la revisión de normativa nacional e internacional de los 34 países miembros de la OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico) y 22 países no miembros de la OCDE. La segunda parte, el Estudio de Nivel de Radiación Proveniente de Antenas Celulares Fijas (Informe DICTUC Nº1.025.569), midió en terreno la radiación que emiten las antenas celulares o grupos de ellas en 450 lugares específicos de las 15 capitales regionales del país, a objeto de determinar la exposición a la que estaba expuesta la población, en lo que constituye el primer estudio de carácter nacional sobre esta materia. A modo de comparación, el informe determina que en su modo más restrictivo, los límites a la densidad de potencia permitidos por Chile para las estaciones cercanas a

establecimientos hospitalarios, asilos de ancianos, salas cuna, jardines infantiles y establecimientos educacionales de Enseñanza Básica, es 43,5 veces menor que la norma vigente en Estados Unidos, Finlandia, Japón, Holanda y Alemania, e incluso 58 veces menor comparada con la de Canadá. A nivel latinoamericano, nuestro país también encabeza el ranking en cuanto a restricción de emisiones. Cabe destacar que a nivel internacional la mayoría de los países siguen las recomendaciones de la ICNIRP y de la IEEE. En cuanto las mediciones en terreno, el estudio concluye que en todas las mediciones realizadas se cumple con los máximos permitidos por la Resolución Exenta Nº403 del Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones, publicada el 30 de abril de 2008. Las cifras indican que el valor promedio medido fue de 0.073 µW/cm2 y el máximo de 1.478 µW/cm2. Además, se establece que en promedio la radiación proveniente de las antenas celulares fijas es un 40% del total medido, siendo las radios FM un 44% y los canales de TV abierta un 11%. De hecho, el informe del DICTUC destaca que el promedio nacional de las mediciones efectuadas es 1.363 veces menor que lo establecido por la autoridad en el límite normal para lugares públicos y 136 veces menor en el límite especial más restrictivo.

M. Anún, A. Menara y S. A. R. Gonzalez (Miembros IEEE) Este trabajo presenta el análisis, simulación y ensayos de un sistema de recepción de señales de microondas aplicado a un radar de seguimiento trayectográfico. El desarrollo se realizó dentro del marco del proyecto de puesta en servicio operativo de radar tipo RIR (Range Instrumentation Radar), el cual comprende el análisis, calibración y modernización del sistema de radar. Está limitado a la etapa de recepción de RF (Radio Frecuency) y obtención de las señales de error para el reposicionamiento de la antena. A partir del análisis de dicho subsistema se realizó una simulación de las sucesivas etapas del procesamiento empleando LabVIEW. Los resultados de la simulación fueron contrastados con ensayos realizados sobre el radar de seguimiento. El radar de trayectografía es un sistema electrónico de precisión diseñado para obtener información continua y precisa sobre objetivos aéreos en programas de testeo de vuelos. Emplea para ello un sistema de emisión monopulso que trabaja en banda C. La capacidad de autotrackeo del sistema de radar se basa en un sistema de recepción de RF capaz de establecer el desfasaje existente entre el eje de la antena y el eje a la posición del objetivo. El reposicionamiento se realiza sobre 2 planos perpendiculares entre sí, un plano horizontal (azimut) y un plano vertical (elevación). El Transmisor emite pulsos a la frecuencia indicada por la PRF (Pulse Rate Frecuency) seleccionada. Estos pulsos son transmitidos por la antena hacia el objetivo, en el cual es reflejado. La antena recibe estos reflejos, denominados ecos, enviándole la información de Referencia, Azimut y Elevación al receptor de microondas el cual realiza el down-converting de las señales de RF a IF (Intermediate Frecuency). Posteriormente la información es enviada al IAGC (Instantaneous Automatic Gain Control).

Éste módulo genera 2 señales de error proporcionales al desplazamiento del centro de la antena con respecto al centro del objetivo que luego son comunicadas a la computadora central del radar. Estas variables son empleadas para el comando de los Drivers de los motores del pedestal para reposicionar la antena apuntando correctamente al objetivo. Las especificaciones generales del radar son las siguientes: • Radar de tracking monopulso en banda C. • Frecuencia de operación: 5.4 GHz – 5.9 GHz. • Potencia máxima: 750 KW pico. • Ancho de pulsos: 0.25 μs y 0.5 μs.

• PRF: 160 Hz, 320 Hz y 640 Hz.

S. M. Campo, R. J. Bermudez, F. G. Serna, O. E. Perrone and M. O. Oliveira. Las antenas son el componente fundamental de los sistemas de telecomunicación los cuales alcanzaron un elevado desarrollo tecnológico (alto rendimiento y miniaturización de componentes). En este sentido, el tamaño, el peso, el costo, la facilidad de instalación y el contorno aerodinámico son parámetros de suma importancia. Los diversos tipos de antenas están relacionados con las características del campo electromagnético y con la tecnología utilizada, según el uso al que vaya ser destinada. En 2008, se presenta un estudio de antenas donde se utiliza el modelo convencional de línea de transmisión pero no se propone una herramienta computacional para obtener los campos electromagnéticos ni el diagrama de radiación. El mismo año, utilizan una herramienta computacional para simular el diagrama de radiación de una antena parche rectangular microstrip con frecuencia de operación, dimensiones y material dieléctrico único.

Sin embargo, la herramienta computacional utilizada no permite modificar los parámetros constructivos. En 2009, se utiliza una herramienta de simulación pero no se obtienen los campos electromagnéticos ni el diagrama de radiación variando los parámetros de diseño y estructura. Se realiza un estudio utilizando los datos de simulación del diagrama de radiación de una antena específica pero no realizan la comparación de los resultados con datos experimentales. Recientemente, presenta un simulador del diagrama de radiación de antenas sin comparación con datos reales. En este artículo se presenta un análisis del diagrama de radiación de una antena microstrip rectangular donde se desarrolla una herramienta de simulación computacional para obtener los diferentes diagramas de radiación. Adicionalmente se comparan los resultados de simulación con datos obtenidos por el software LVDAM-ANT®, mediante un análisis estadístico para evaluar la eficiencia del simulador desarrollado.

Los sistemas satelitales de navegación global (GNSS) son constelaciones de satélites que transmiten señales a partir de las cuales es posible determinar la posición de un receptor ubicado en cualquier parte del mundo. Los GNSS utilizan señales de espectro expandido de secuencia directa. Los satélites de GPS transmiten en tres frecuencias de portadora denominadas L1, L2 y L5. Los satélites de Galileo también transmiten tres portadoras conocidas como E1, E6 y E5. Tanto en GPS como en Galileo todos los satélites comparten las mismas bandas de frecuencia haciendo uso de la técnica de acceso múltiple por división de código (CDMA). Por otra parte, los satélites de GLONASS utilizan acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA) y transmiten en dos bandas llamadas L1 y L2.

Para obtener la solución de posición un receptor de GNSS debe recibir señales de al menos cuatro satélites. Por otra parte, con dos frecuencias de portadora es posible medir el retardo ionosférico, que constituye una de las principales fuentes de error en la determinación de la posición. En este trabajo se presenta el diseño e implementación de un receptor GNSS que puede trabajar con las señales civiles de las bandas L1 y L2 de GPS y GLONASS, y la señal de servicio abierto de Galileo E1. El prototipo desarrollado tiene dos interfaces a la RF, uno para la banda L1 y otro para la banda L2. Las señales procedentes de cada banda se amplifican y luego convertidos en sentido descendente a una frecuencia intermedia. Los dos tonos de oscilador locales utilizados para la mezcla, y las señales de reloj para la próxima digitalización y las etapas de procesamiento son generados por un tablero de sintetizador de frecuencia, a partir de una referencia común. La digitalización y posterior procesamiento de las señales puede llevarse a cabo usando dispositivos genéricos, como una tarjeta de adquisición y una FPGA, de acuerdo con el Software Defined concepto Radio (SDR). De esta manera se obtiene un receptor programable. Las mediciones realizadas que validan el diseño propuesto se presentan en el trabajo.

Entretenimiento