Tema 9 CONCEPTO DE MALLA Y CANAL DE TRABAJO 1 Concepto de malla Una malla es el conjunto de repetidores dispuestos de tal modo, que pueden enlazar o unir cualquier emisor con cualquier receptor por distantes que se encuentren y por difícil que sea el terreno donde se encuentren tanto el emisor como el receptor. 2 Concepto de malla La malla permite a los emisores ponerse en contacto con los receptores de forma individual, teniendo seleccionados distintos canales o frecuencias específicas para cada uno de los posibles emisores y receptores, poniendo en comunicación a los emisores con los receptores que deseen, y no con todos los receptores que utilicen los mismos repetidores. Una malla muy utilizada en nuestros días, es la malla o red de telefonía móvil. En ciertas mallas, las frecuencias que se utilizan para la comunicación entre el emisor y el receptor es distinta de la que se utiliza entre los repetidores, siendo el doble la que utilizan entre repetidores que la del repetidor al emisor o receptor. 3 Concepto de canal de trabajo Se denomina canal de trabajo a la frecuencia con la que queremos trabajar, utilizándola para emitir y para recibir señales de radiofrecuencia. Los canales de trabajo han de estar muy bien definidos en el espectro de radiofrecuencia, limitando los tipos de emisiones a unas determinadas frecuencias. Dentro de una gama de frecuencia se establecen saltos o canales de trabajo que se distribuyen entre los distintos colectivos, de tal modo que cada uno disponga de su lugar dentro del espectro para que no se interfieran unos canales con otros. Las autoridades limitan lo que se conoce como ancho de banda para cada canal, suponiendo que la mejor señal se emitirá en el centro de este ancho de banda y no perturbará a las señales que se encuentren a sus lados. 4 Concepto de canal de trabajo Como ejemplo la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) estadounidense, respecto al reparto de los anchos de banda de cada canal en las distintas gamas de frecuencias, especifica: 5 Ancho de Banda Definimos resonancia electrónica como el fenómeno que se produce al coincidir la frecuencia propia de un circuito oscilante con la frecuencia de una señal de excitación externa. Las frecuencias que se encuentran ligeramente por encima y ligeramente por debajo de la frecuencia de resonancia, también son efectivas para la transmisión y recepción de ondas electromagnéticas. 6 Ancho de Banda El ancho de banda es el rango de frecuencias, medido en Hz, en el que se concentra la mayor parte de la potencia de la señal. Puede ser calculado a partir de una señal temporal mediante el análisis de Fourier. El ancho de banda viene determinado por las frecuencias comprendidas entre f1 y f2 7 Consideraciones Importantes sobre los canales de comunicación Deben considerarse diferentes aspectos relacionados entre sí: Velocidad de transferencia de la información, fiabilidad de la transferencia, comodidad de uso del sistema y costes monetarios y energéticos. Velocidad de transferencia de la información: En ocasiones es la consideración más importante, ya que determina, en la mayoría de casos, la elección de los distintos sistemas y los elementos que los contengan, variando pues el diseño y la constitución del sistema. 8 Consideraciones Importantes sobre los canales de comunicación Fiabilidad de la transferencia de información: El sistema debe funcionar cuando sea necesario y poder transmitir y recibir información sin errores. Para ello se requiere la utilización de componentes de alta calidad y un cuidadoso diseño de los dispositivos de modulación y demodulación, de forma que se eviten o reduzcan al mínimo los errores de la información comunicada. 9 Consideraciones Importantes sobre los canales de comunicación Comodidad del sistema: El sistema debe ser cómodo, rápido y sencillo de utilizar, manejar y cambiar. Los usuarios del teléfono quieren tener comunicación con cualquier lugar en un espacio de tiempo corto. Los usuarios de la radio quieren que los equipos domésticos sean sencillos y fáciles de manejar y con una calidad de sonido excelente. Los usuarios de la televisión quieren que en sus receptores se reproduzcan imágenes nítidas, con un sonido excelente y con facilidad a la hora de sintonizar las distintas emisoras que alcancen con su antena. 10 Consideraciones Importantes sobre los canales de comunicación Coste de los sistemas: Los usuarios desean fiabilidad y bajo coste, aunque estos dos elementos pueden ser incompatibles, pues un buen sistema suele ser caro y un sistema barato suele ser un mal sistema. Factor de Calidad: El factor de calidad (Q), es el cociente entre la potencia reactiva (inductancia y condensadores) y la potencia resistiva. También se puede considerar el factor de calidad como el cociente entre la frecuencia de resonancia de un circuito y el ancho de banda, y cuanto mayor sea el Q, mejor será el circuito: diferencia mejor frecuencias próximas. 11 Tema 10 DIFICULTADES EN EL ENLACE MALLA EN VHF Y UHF 12 DIFICULTADES EN EL ENLACE MALLA EN VHF Y UHF • Las principales dificultades, en el enlace en malla en VHF y UHF, son producidas por: – la propagación – la adición de ruidos a la señal transmitida – los armónicos – los desvanecimientos de la señal de transmisión. 13 RUIDOS EXTERNOS Ruidos externos: Son ruidos externos todos aquellos que se generan fuera del receptor, pudiendo estar producidos por las condiciones atmosféricas (1) o por el hombre (2). (1) atmosféricos: Producidos por perturbaciones eléctricas en la atmósfera, como los rayos. Afectan mucho a la banda de AM y a las señales de imágenes de televisión. El ruido procedente del espacio (ruido radioeléctrico solar y de radiaciones de otras estrellas del universo) se denomina ruido cósmico. Suele afectar a las frecuencias entre 8 MHz y 1,5 GHz, margen en el que se encuentran las bandas de VHF y UHF. 14 RUIDOS EXTERNOS (2) Ruido producido por el hombre: Se considera así a cualquier interferencia electromagnética debida a causas no naturales, como por el ruido de los motores de combustión interna (descargas en bujías), los aparatos eléctricos, maquinaria de trabajo, líneas de alta tensión, etc. Afecta a toda la gama de RF, pero menos a las frecuencias más altas. El mayor nivel de ruido que afecta a las emisiones de ondas radioeléctricas es el producido por el hombre. 15 RUIDO INTERNO Es el ruido que se produce dentro del receptor, por los componentes activos o pasivos. Afecta a todo el espectro de frecuencias y es proporcional al ancho de banda de la recepción, es decir, a mayor ancho de banda, mayor ruido. Ruido de termoagitación: También se le conoce como ruido blanco o efecto Johnson. Se produce por el movimiento rápido y aleatorio de los electrones dentro de las resistencias y semiconductores. La energía de este ruido depende del ancho de banda del receptor y de la temperatura de las resistencias y semiconductores. 16 RUIDO INTERNO Ruido de granalla: Presente en todos los dispositivos amplificadores. Es consecuencia del efecto de impacto, producido en el terminal de salida de los dispositivos debido a las variaciones aleatorias a la llegada de la mayoría de los portadores de corriente. Se le denomina ruido de granalla porque se asemeja al ruido que hace la granalla sobre una superficie metálica. 17 ARMÓNICOS En determinadas ocasiones, los emisores de radio, transmiten simultáneamente en la frecuencia correcta y en otra que es frecuencia múltiplo de la primera, que se denomina armónico. Los armónicos son emisiones involuntarias, resultado del funcionamiento defectuoso de un emisor o circuito oscilante o mal acoplamiento entre transmisor y antena. Los armónicos tienen menos intensidad de radiación que la señal emitida a la frecuencia correcta, pero producen perturbaciones a la hora de sintonizar con las frecuencias correctas, pues se pueden superponer sobre otra señal. 18 DESVANECIMIENTOS Los desvanecimientos se producen por la pérdida parcial o total de la señal. Si estos desvanecimientos son pocos, de poca duración y de poca intensidad, no suelen tener importancia, pero cuando estos desvanecimientos son muchos, de larga duración y de mucha intensidad, nos encontramos con un problema muy serio, pues la emisión no satisface al receptor y esto fuerza a cambiar de emisor. Cuando la antena receptora se encuentra a una distancia tal que pueden llegarle simultáneamente ondas terrestres y ondas celestes, se puede dar el caso de que ambas no vengan en fase, pudiendo llegar a anularse la una a la otra. Cuando llegan en fase, tienden a sumarse, con lo que se obtiene una señal fuerte. Estas alteraciones se producen en la banda de MF, principalmente. 19 DESVANECIMIENTOS En las bandas del VHF alto (> de 25 Mhz) y todo el UHF, suele utilizarse la onda espacial o directa, limitándose la comunicación en dichas bandas a recorridos de alcance óptico con el inconveniente de que les afectan los desniveles y protuberancias del terreno, la curvatura de la tierra, los edificios, etc. Las montañas y los edificios pueden hacer de repetidor estático, o sea, de reflector, haciendo que a la antena receptora le lleguen dos señales desfasadas en el tiempo y con distinta intensidad, que pueden estar o no en fase, pudiendo contribuir al desvanecimiento de la señal, de forma que en ocasiones, la señal llega tan distorsionada que hace ininteligible la palabra, o en el caso de las emisiones de televisión, donde se duplica la imagen, apareciendo una detrás de la otra y desplazada lateralmente, e incluso también en el tiempo (antes en TV analogica). 20 RELACIÓN SEÑAL - RUIDO La relación señal / ruido (S/R), se define como la relación de la potencia de la señal respecto a la potencia de salida del ruido en el mismo punto. Se puede expresar en forma numérica de dos modos:: - Porcentual - Escala en decibelios 21 VALOR DEL RUIDO Se puede calcular de un modo más realista el valor del ruido, también llamado factor de ruido y que compara el rendimiento de los receptores con respecto al ruido, pues se les comprueba la señal y el ruido de entrada y la señal y el ruido de salida. Para los receptores de microondas, los factores de ruido oscilan entre 10 y 20 dB, sin utilizar amplificadores especiales de entrada. Para las gamas de frecuencias muy altas son comunes los valores de 3 a 12 dB. Para los receptores de FM y televisión los valores típicos varían entre los 3 y 10 dB. Se puede calcular el valor del ruido por: 22