Conferencia 1. Introducción a los sistemas de micro-ondas

Preparado por: Prof. Jaime José Laracuente-Díaz, M.S.E.E., PE

Curso: TEEL 2013

¿Por qué un curso en micro-ondas?

• Sin lugar a dudas este invento revolucionó la vida de todos.

• Sus principios de operación están relacionados a temas que estudiaremos en el curso, pero no…este curso no le ensenará a cocinar con el horno microondas.

Comunicaciones por micro-ondas

• Ahora sí estamos hablando.

• Le ofreceremos este semestre un curso de comunicaciones por sistemas de micro-ondas.

A microwave telecommunications tower on Wrights Hill in Wellington, New Zealand

Definición de Micro-ondas

• Las micro-ondas son ondas electromagnéticas (poseen componentes eléctricos y magnéticos) cuyas frecuencias están en el intérvalo de 0.3 G[Hz]hasta 300 G[Hz].

• Sin embargo, a base de algunos estándares (IEC estándar 60050 and IEEE estándar 100) las señales de micro-ondas comienzan en 1 G[Hz].

Señales de micro-ondas• Note como en un

segmento del espectro están las señales de micro-ondas.

• Note que en frecuencias menores se encuentran las señales de radio.

Espectro Electromagnético

Espectro Electromagnético

El largo de onda (λ)• Otra característica que se utiliza para describir a las señales de

micro-ondas lo es un parámetro conocido como el largo de onda.• El largo de onda está definido como:

donde c es la constante de la velocidad de la luz, c = 3x10^8 m/s y f es la frecuencia de la señal en [Hz].

Esto asume que la señal bajo estudio se esta propagando en el vacío. Para el sonido el valor en el numerador cambia y se utiliza otra letra para representarlo.

f

c=λ

El largo de onda (λ)

• Note que el largo de onda es la distancia de cresta a cresta de la señal.

• Aquí en la ilustración se muestra el largo de onda para una señal sinusoide.

Ejemplo:

• Para una señal que viaja en el vacío, cuya frecuencia es de 1 G[Hz], determine el largo de onda.

Respuesta:

Dado

Por lo tanto

f

c=λ

][3.0103101

3

/101

/103 1989

8

mxxsx

smx ==== −−λ

Ondas Electromagnéticas

• Estas ondas se propagan en el vacío o en la materia.• Esta radiación posee dos campos que oscilan con un

ángulo de 90 grados entre si (se le conocen como campos ortogonales).

• Uno de los campos es eléctrico y el otro es magnético.

Para recordar…

• Recuerde:– El campo eléctrico lo

asociamos con los capacitores o condensadores.

– El campo magnético lo asociamos con los inductores o solenoides.

COMUNICACIÓN VÍA SATÉLITE(EJEMPLO DE UN SISTEMA DE COMUNICACIONES POR MICROONDAS)

Tomado del material preparado por el Dr. Ricardo Mediavilla para el curso TEEL 4051

Microwave Communication Network

Resumen del sistema de ejemplo

• Note que el satélite es capaz de recibir y enviar información.

• Decimos que el mismo posee múltiples beams.• Note que la información que recibe el satélite

proviene de la estación terrestre 1 (Ground Station 1) y la envía a la estación terrestre dos (Ground Station 2).

• Tanto la información que se envía como la que se recibe desde la tierra hacia el satélite poseen frecuencias diferentes.

Resumen del sistema de ejemplo

• La estación #1 transmite a 6 GHz (uplink). • Esta señal es transmitida por microondas hasta el

satélite.• El satélite, con la ayuda de un mixer hace un

downconversion a 4 GHz y retransmite la señal para que la estación terrestre #2 la pueda recibir.

• ¿Por qué el uplink y el donwlink están a frecuencias distintas?– Porque si tratáramos de usar la misma frecuencia, la

señal que el satélite transmite retroalimentaría el receiver y lo saturaría.

Resumen del sistema de ejemplo

• El circulator conectado a la antena del satélite permite que

la misma antena funcione como transmisor y como receiver simultáneamente.

• El circulator permite que la señal de 6 GHz pase de la antena al receiver y que simultáneamente la señal de 4 GHz pase del transmisor a la antena.

• La estación #1 está conectada a múltiples terminales. La conexión a estos terminales se hace mediante varios tipos de líneas de transmisión, incluyendo cable coaxial y fibras ópticas.

Resumen del sistema de ejemplo

• Este diagrama sencillo resume varios de los temas principales a cubrirse en el curso:

– Líneas de transmisión– Propagación de ondas en cables coaxiales– Propagación de ondas en el espacio– Fundamentos de fibra óptica– Antenas– Diseño de links de microondas

Referencias

• http://en.wikipedia.org• http://www.prtc.net/~rmediavi/TEEL%204051.htm