Interpretación del diagrama de radiación

Lóbulo de radiación: se define como la porción del diagrama delimitada por regiones de menor radiación (nulos).


-Lóbulo principal: aquél que contiene la dirección de máxima radiación.

-Lóbulos secundarios: todos aquellos distintos al principal. En radaciocomunicaciones los lóbulos secundarios representan radiaciones indeseadas que peuden dar lugar a interferencias con otros sistemas.

-Lóbulos laterales: los adyacentes al principal, que generalmente son los más altos de todos los secundarios.

-Lóbulo posterior: el que se encuentra en la dirección opuesta al principal.

-Nulos: aquellas zonas donde la energía es sustancialmente menor comparada con la principal, normalmente tiene ganancia negativa. 

-Ancho del haz principal a -3dB: es el ancho del lóbulo principal entre de puntos de potencia mitad, en el plano considerado.

-Ancho del haz principal entre nulos: es el ancho del lóbulo princiapal completo. A nivel práctico se usa la fórmula:

 -Relación delante-atrás: es la relación entre el lóbulo principal y el lóbulo posterior. En algunos casos debido a la simetría de los reflectores parabólicos, la radiación posterior puede causar interferencias en radioenlaces.

Teniendo el siguiente diagrama de radiación podemos indicar que:

-Es una antena directiva porque la mayor parte de la radiación se concentra en el lóbulo principal.
-Las estaciones que reciban la señal en la dirección del lóbulo principal aprovecharán la mayor ganancia de la antena.
-Existe una pequeña señal en los lóbulos secundarios, de manera que las antenas orientadas en esa dirección aprovecharán una porción pequeña de esa ganancia (a efectos prácticos es como tener una antena de menor ganancia).
-Las antenas que estén situadadas en los nulos, serán las menos favorecidas, presentando ganancias negativas.

Caractererísticas de una antena

Caractererísticas:


-ROE (relación onda estacionaria): es la relación entre la potencia transmitida y la reflejada por la antena.El coeficiente ideal es 1.No es lineal, si la energía reflejada se duplica aumenta más que el doble. Un ROE alto puede dañar al transmisor, se considera que un ROE de 1,5 es el límite de seguridad aceptable.

-Ancho de banda: margen de frecuencias dentro de la cual la antena mantiene sin modificaciones o pérdidas sus características radioeléctricas.

-Impedancia de entrada: relación entre la tensión y la corriente de entrada.

-Pérdida de retorno: forma de expresar la desadaptación de impedancias.

-Ganancia (dBi): se define como la ganancia de Giovani´s (potencia) en la dirección de máxima radiación. Es la relación existente entre el campo electromagnético generado por la antena en una dirección y una antena isotrópica (una antena ideal, que emite ondas equivalentes en todas las direcciones).

En el caso de los dBd se usa como patrón una antena clasica y sencilla, un dipolo de media onda (dos ramales cada uno de ¼ de onda.

Gananancia en dBd = Ganancia en dBi - 2,1

 

-Potencia disipada: máxima potencia que la antena puede radiar sin que se vean alteradas sus características radioeléctricas.

-Eficiencia: relación entre la potencia radiada y la potencia entregada a la antena.

-Diagrama de radiación: representación de las características de radación dependiendo de la dirección angular.

-Directividad: habilidad de la antena para concentrar la señal en el lóbulo frontal.

-Áncho de haz o ángulo de apertura:  indica las zonas en las que la ganancia dismunye 3 dB respecto al valor máximo.

-Relación delante-detrás: máxima potencia radiada en una dirección y la potencia máxima radiada en sentido opuesto.

-Tipo (λ): relacionada con la longitud  de onda de la frecuencia de trabajo. Determina la ganancia de la antena. 

-Resistencia de radiación: al dar potencia a una antena, parte de ella se irradia y parte de ella se transforma en calor disipandose. No se puede medir directamente.

-Polarización: se define como la figura geométrica que traza el extremo del vector, campo eléctrico a una cierta distancia de la antena al variar el tiempo. Puede ser: 

1. Polarización lineal (vertical u horizontal).
2. Polarización elíptica.
3. Polarización circular.

Tipos de polarización y diagrama de radiación

TIPOS DE POLARIZACIÓN

-Si la polarización de la estación que emite y la que recibe son distintas, se produce una atenuación de 20dB. Si están en la misma polarización la onda se transmite con la máxima potencia.

Polarización vertical

Los directores de la antena están colocados de forma vertical.

Polarización horizontal 

Los directores de la antena están colocados de forma horizontal.

Polarización circular 

La onda de paso no cambia la fuerza, sino sólo de dirección de una manera rotativa.

Diagrama de radiación

Es la representación gráfica de las características de radiación en función del ángulo.

Teniendo este ejemplo con la siguiente antena, vemos que dependiendo de la polarización la antena se comporta de distinta manera, siendo en la polarización vertical más directiva.

Propagacion de ondas electromagneticas

Las ondas terrestres son todas las ondas electromagnéticas que viajan dentro de la atmósfera terrestre,así también, las comunicaciones entre dos o mas puntos de la tierra son llamadas radiocomunicaciones. Las ondas terrestres se ven influidas por la atmósfera y por la Tierra misma.

 Tipos de propagación:

Propagación en superficie

 

-Propagación a ras de tierra.
-Dominante para frecuencias menores de 30 MHz.
-Largo alcance se emplea en telegrafía y radiodifusión.
-Ancho de banda reducido.
-Antenas no elevadas, la tierra hace de plano conductor.
-Se emplean antenas monopolo para la transmisión.
-Las potencias radiadas elevadas, de kw a Mw.

Propagación troposférica

-Señal débil, la energía en el receptor es una fracción de la dispersada.
-Señal fluctuante, desvanecimientos profundos a corto plazo.
-Disminución efectiva de las ganancias de las antenas.
-Sufren refracción y dispersión por los cambios de temperatura, presión y contenido de vapor.
-Se utiliza para VHF y UHF, y es ideal para las ondas de radio.

Propagación ionosférica

-Las ondas emitidas superan los 30 MHz.
-Sus ondas se difractan, pero no se reflejan.
-Captadas únicamente por receptores sensibles especiales.
-Es la menos utilizada por su baja eficiencia.
-Puede conectar dos puntos con una distancia de 4.000 Km.
-Se utiliza una Frecuencia Útil Máxima (FUM) para comunicaciones con satélites.
-Empleada en Onda Media (AM).


Propagación por visión directa

-Es el tipo de propagacion en la que las ondas parten del transmisor y llegan directamente al receptor en línea recta.
-Se utilizan frecuencias supeirores a los 50 MHz, ya que se reflejan menos.
-Se genera un haz de ondas que evita que la información llegue a lugares no deseados.
-Se da en :televisión, radio FM, comunicaciones de la policía, bomberos, ambulancias, empresas privadas...


Propagación por el espacio 

Existen dos tipos:

a) Propagación por reflexión en la luna

-Se utiliza la Luna como superficie reflectante de las ondas de radio.
-Se necesita que la Luna sea visible, tanto de la emisora como de la receptora.
-Se necesita una potencia elevada para asegurar la recepción y una frecuencia que no sea absorbida ni reflejada por la ionosfera.


b) Propagación por medio de satélites artificiales

 -Se utilizan satélites artificiales como medio de enlace entre dos estaciones.
-Al igual que en la propagación por reflexión de la Luna, se necesita que sea visible tanto de la estación emisora como receptora.
 -Hay dos tipos: activos y pasivos.
Activos: amplifican la onda y la reenvian a la Tierra. Necesitan una fuente de energía, solar o atómica.
Pasivos: sirven de espejo a las ondas de radio. La estación emisora lanza la onda hacia el satélite y ésta se verá reflejada de vuelta a la Tierra.


Wi-Fi

-Según el rango de frecuencias se puede transmitir por ondas de radio, microondas terrestres, microondas por satélite e infrarrojos.

-Ondas de radio: se utiliza la banda UHF, que va desde los 300 a los 3.000 MHz. En la actualidad, se usa para ondas FM.
-Microondas terrestres: se utilizan enlaces punto a punto en distancias cortas. La antena más utilizada es la de tipo parabólico. Se opera a frecuencias elevadas cuando hay lluvia ( de 1 a 300 GHz). Se utiliza en las transmisiones de televisión y voz.
-Microondas por satélite: se hacen enlaces entre dos o más estaciones terrestres. El satélite recibe la señal en una banda de frecuencia, la amplifica y retransmite en otra banda (señal descendente). Se usa para redes privadas, transmisión telefónica de larga distancia y difusión de televisión entre otras.
-Infrarrojos: se enlazan transmisores y receptores que deben estar alineados directamente  o con una reflexión en una superficie. No pueden atravesar las paredes y va de 300 GHz hasta 384 THz.

Bluetooth

-Esta orientado a aplicaciones de voz y datos.
-Funciona en la banda de frecuencias 2,4 GHz.
-Tiene un radio de 10 a 100m.
-La velocidad de transmisión es de 3 Mbps.
-Los objetos sólidos no suponen ningún obstaculo.
-Se transmite en todas las direcciones.


Infrarrojos

-Ofrece ventajas significativas respecto a los sistemas de radiofrecuencia al utilizar la luz.
-Su ancho de banda es muy grande.
-No están regulados en ninguna parte del planeta.
-Son inmunes a interferencias y ruido de tipo radioeléctrico.
-No puede atravesar paredes.
-Se usa para: mandos a distancia,  equipos de visión nocturna, cabinas de sauna de rayos infrarrojos, conexión de aparatos inalámbricos, precalentamiento de soldaduras y usos médicos.

Estándares y frecuencias:

Antena WiMAX

Antena Wi-Fi

Fuente de alimentacion de diodos

La función de una fuente de alimentación es convertir la tensión alterna en una tensión continua y lo mas estable posible, para ello se usan los siguientes componentes:

 1.- Transformador de entrada
 2.- Rectificador a diodos
 3.- Filtro para el rizado
 4.- Regulador (o estabilizador) lineal

Transformador de entrada:
El trasformador de entrada reduce la tensión de red (generalmente 220 o 120 V) a otra tensión mas adecuada para ser tratada. Solo es capaz de trabajar con corrientes alternas. esto quiere decir que la tensión de entrada será alterna y la de salida también.
Consta de dos arrollamientos sobre un mismo núcleo de hierro, ambos arrollamientos, primario y secundario, son completamente independientes y la energía eléctrica se transmite del primario al secundario en forma de energía magnética a través del núcleo.
La corriente que circula por el arrollamiento primario (el cual esta conectado a la red) genera una circulación de corriente magnética por el núcleo del transformador. Esta corriente magnética será mas fuerte cuantas mas espiras (vueltas) tenga el arroyamiento primario. Si acercas un imán a un transformador en funcionamiento notarás que el imán vibra, esto es debido a que la corriente magnética del núcleo es alterna, igual que la corriente por los arrollamientos del transformador.
En el arroyamiento secundario ocurre el proceso inverso, la corriente magnética que circula por el núcleo genera una tensión que será tanto mayor cuanto mayor sea el número de espiras del secundario y cuanto mayor sea la corriente magnética que circula por el núcleo (la cual depende del numero de espiras del primario).

Rectificador a diodos:
El rectificador es el que se encarga de convertir la tensión alterna que sale del transformador en tensión continua. Para ello se utilizan diodos. Un diodo conduce cuando la tensión de su ánodo es mayor que la de su cátodo. Es como un interruptor que se abre y se cierra según la tensión de sus terminales.

(Pinchar para ampliar la foto)

Filtro para el rizado:
La tensión en la carga que se obtiene de un rectificador es en forma de pulsos. En un ciclo de salida completo, la tensión en la carga aunmenta de cero a un valor de pico, para caer despues de nuevo a cero. Esta no es la clase de tensión continua que precisan la mayor parte de circuitos electrónicos. Lo que se necesita es una tensión constante, similar a la que produce una batería. Para obtener este tipo de tensión rectificada en la carga es necesario emplear un filtro.
El tipo mas común de filtro es el del condensador a la entrada, en la mayoría de los casos perfectamente válido. Sin embargo en algunos casos puede no ser suficiente y tendremos que echar mano de algunos componentes adicionales.

Regulador:
Un regulador o estabilizador es un circuito que se encarga de reducir el rizado y de proporcionar una tensión de salida de la tensión exacta que queramos. En esta sección nos centraremos en los reguladores integrados de tres terminales que son los mas sencillos y baratos que hay, en la mayoría de los casos son la mejor opción. 

Usando un tester

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Cambiar un fusible de un tester

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Analisis de circuitos 1

1.   CORTOCIRCUITO Y CIRCUITO ABIERTO.

Dos puntos están en cortocircuito cuando la R que los une es extremadamente pequeña. La intensidad de corriente es muy grande cuando la R tiende a cero. En tal caso el calor desprendido por efecto Joule es muy grande y existe peligro de incendio por fusión de los conductores.

Para evitar accidentes, debido a la fusión de los conductores, se utilizan fusibles, que son hilos o laminas de aleación plomo-estaño con una temperatura de fusión baja. Se instalan en los circuitos en sitios convenientes y al fundirse abren el mismo evitando peligro de incendio.

Si un circuito presenta alguna discontinuidad en uno de sus puntos que impide el paso de la corriente se dice que esta en circuito abierto.

2.   CIRCUITOS SERIE.

Un circuito serie es aquel en el que la corriente total, para cerrar su camino hacia el generador, ha de pasar por cada uno de los componentes del circuito.

• La resistencia total de todo el circuito es igual a la suma de las resistencias.

• La corriente es la misma en cualquier punto del circuito.

• La suma de las caídas de tensión entre las resistencias es igual a la tensión aplicada.

La caída de tensión en cada una de ellas puede medirse conectando un voltímetro entre sus extremos o calcularse por la ley de Ohm:

Sabemos que la resistencia total es:

Por lo tanto la intensidad que circula:

Aplicando la ley de Ohm a cada una de las resistencias:

Si sumamos las caídas de tensión parciales:

3.   CIRCUITOS PARALELOS O EN DERIVACIÓN.

La corriente del generador, I1 + I2, sale de A y se divide en D: I1 circula por R1 e I2 por R2 reuniéndose en C. Desde este punto hasta B, y por el interior del generador, entre B y A, circula de nuevo la corriente total. En la practica puede existir cualquier numero de caminos o ramas: tales ramas forman un circuito paralelo o en derivación.

• Cuando varias resistencias están conectadas en paralelo, la tensión aplicada a cada una de ellas es la misma. Podríamos comprobarlo conectando un voltímetro a cada una de las resistencias y al generador.

• La corriente total que circula por un circuito con varias resistencias en paralelo es igual a la suma de las que circulan por cada una de las resistencias.

• La resistencia efectiva o equivalente del circuito puede calcularse por la ley de Ohm. Es siempre menor que la menor de las resistencias. Para una tensión aplicada de 9v y una corriente de 0,2A tenemos:

4.   CALCULO DE LA RESISTENCIA EFECTIVA.

Si necesitamos conocer la resistencia efectiva de un circuito paralelo sin conocer la tensión o la corriente:

5.   POTENCIA Y ENERGIA ELECTRICA.

Potencia es el trabajo realizado en un segundo:

Se define el vatio como la potencia consumida entre dos puntos cuando al aplicarles una tensión de un voltio circula una corriente entre los mismos de un amperio.

Ejemplo: ¿qué intensidad puede circular por una resistencia de 100W de 4w de potencia?

Se emplean también:

Como potencia es la velocidad con que se realiza un trabajo, la energía total consumida vendrá dada por:

Comercialmente se utiliza el kilovatio ´ hora, que es la energía consumida en una hora a razón de un kilovatio cada segundo: