Desarrollo Fase 2

 

2. Desarrollar los siguientes puntos:

a) Describa y explique las características de la propagación de las señales de microondas en medios guiados como cable coaxial y guías de onda.

Los sistemas de microondas terrestres son sistemas de transmisión/recepción de informaciones que operan en el rango de las microondas, es decir por encima de 1 GHz. Emplean antenas parabólicas y guías de ondas. Los sistemas microondas terrestres se usan principalmente en servicios de telecomunicación de larga distancia, como alternativa al cable coaxial o fibras ópticas. Usadas frecuentemente en la transmisión de la tv y voz.

b) Describa los diferentes tipos de guías de onda, para cada uno de ellos presente las expresiones matemáticas que permitan definir y explicar a que hace referencia su frecuencia de corte, velocidad de fase, velocidad de grupo, impedancia característica.

 

Frecuencia de corte: 

·         Cada modo tiene una frecuencia de corte, debajo de la cual no habrá propagación.

·         La propagación monomodo se logra usando solo el modo con la frecuencia de corte mínima. A este modo se le conoce como dominante.

·         En una guía rectangular con a = 2b,  es el modo dominante y el modo  tiene una frecuencia de corte del doble de la de

Impedancia Característica:

 

Las guías tienen también impedancia característica. Sin embargo, a diferencia de las líneas, esta es una función de la frecuencia.

La impedancia del espacio libre es 377 ohmios, podría esperarse que la impedancia de la guía tuviera alguna relación con este valor, y lo tiene.

VELOCIDAD DE FASE - VELOCIDAD DE GRUPO

El producto entre la velocidad de fase y la velocidad de grupo es igual al cuadrado de la propagación en el espacio libre.

c) Explique los diferentes modos de trabajo de las guías de onda (TE, TM, TEM).

·         Ondas transversal eléctrica y magnética- TEM: se caracterizan por tener sus componentes eléctricos y magnéticos longitudinales anulados. Estas solo pueden existir cuando hay 2 o más conductores presentes.

·         Ondas transversales eléctricas- TE: se caracterizan porque el campo eléctrico longitudinal no existe, solo está el transversal.

·         Ondas transversal magnéticas- TM: se caracterizan por tener solo el componente longitudinal del campo eléctrico.

d) Describa las diferencias de la propagación de señales de microondas a través de medios guiados como cable coaxial, guía de onda, fibra óptica y espectro electromagnético. Explique, ¿cuál de estos medios permite alcanzar mayores distancias? y ¿por qué?

MEDIOS GUIADOS:

 

Par trenzado, cable coaxial, fibra óptica.

 

CABLE COAXIAL

En comparación con el par trenzado:

-       puede operar sobre un rango de frecuencias mayor

-       cubre mayores distancias

-       se usa para conectar un número mayor de estaciones en líneas compartidas.

-       Existen múltiples tipos de cable coaxial, cada uno con un diámetro e impedancia diferentes.

APLICACIONES:

-       Distribución de la televisión

-       Telefonía a larga distancia
-       Redes de área local
-       Los enlaces a computadores a corta distancia

 

FIBRA OPTICA

 

Es un medio flexible y delgado capaz de confinar un haz de naturaleza óptica. Tiene forma cilíndrica y está formado por 3 secciones concéntricas:

-       Núcleo

-       Revestimiento

-       Cubierta

BENEFICIOS DE LA FIBRA OPTICA

 

· Mayor capacidad: el ancho de banda potencial, la velocidad de transmisión en las fibras es enorme; se pueden hasta conseguir velocidades Gbps para decenas de Km de distancia. A ventaja al cable coaxial y pares trenzados.

· Menos tamaño y peso: son mas finas que el cable coaxial y par trenzado embutido. 

· Poca atenuación: menor atenuación que en cable coaxial y par trenzado, además de constante a lo largo del intervalo. 

· Aislamiento electromagnético: no son afectados por campos electromagnéticos exteriores, no son vulnerables ni a interferencias, ruido impulsivo o diafonía. Las fibras no radian energía.

 

· Mayor separación entre repetidores: menos repetidores equivale a menos costo y menos fuentes de error.

CONSIDERACIONES FIBRA OPTICA

 

1-     Actúa como guía de ondas para señales entre    Hz; incluye porciones de luz visible e infrarrojo

2-    Utiliza diodos LED; amplio rango operativo de temperatura

3-    Utiliza Injection Laser Diode (ILD)

4-    Se puede emplear WDM; para aumentar la cantidad de información transmitida

APLICACIONES FIBRA OPTICA

-       Transmisión a grandes distancias

-       Transmisiones metropolitanas

-       Acceso a áreas rurales

-       Bucles de abonados

-       Redes de área local (LAN)

-       Aplicaciones especiales 

MODOS TRANSMISION FIBRA OPTICA

-       Multimodo de índice discreto

-       Multimodo índice gradual

-       Monomodo

GUIA DE ONDA

 En electromagnetismo y en telecomunicación, una guía de onda es cualquier estructura física que guía ondas electromagnéticas.

Por ejemplo, el espacio entre la superficie terrestre y la ionosfera, la atmosfera, actúa como una guía de onda. Las dimensiones limitadas de la tierra provocan que esta guía de onda actúe como cavidad resonante para las ondas electromagnéticas en la banda ELF.

Las guías de onda son muy adecuadas para transmitir señales debido a sus bajas perdidas. Por ello, se usan en microondas, a pesar de su ancho de banda limitado y volumen, mayor que el de líneas impresas o coaxiales para la misma frecuencia.

 También se realizan distintos dispositivos en guías de onda, como acopladores direccionales, filtros, circuladores y otros.

Actualmente, son especialmente importantes, y lo serán más en el futuro, las guías de onda dieléctricas trabajando a frecuencias de la luz visible e infrarroja, habitualmente llamadas fibra óptica, útiles para transportar información de banda ancha, sustituyendo a los cables coaxiales y enlaces de microondas en las redes telefónicas y, en general, las redes de datos.

ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

 Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir ver el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación.

La definición del espectro de microondas depende de la fuente. Varios autores consideran que las microondas abarcan las frecuencias entre 300 MHz y 300 GHz, pero los estándares IEC 60050 e IEEE 100 sitúan el espectro entre 1 GHz y 300 GHz.5​ Estas frecuencias abarcan parte del rango de UHF y todo el rango de SHF y EHF. Estas ondas se utilizan en numerosos sistemas, como múltiples dispositivos de transmisión de datos, radares y hornos microondas.

Las ondas de radiofrecuencia y las microondas son especialmente útiles por que en esta pequeña región del espectro las señales producidas pueden penetrar las nubes, la niebla y las paredes. Estas son las frecuencias que se usan para las comunicaciones vía satélite y entre teléfonos móviles. Organizaciones internacionales y los gobiernos elaboran normas para decidir que intervalos de frecuencias se usan para distintas actividades: entretenimiento, servicios públicos, defensa, etc.

se representa la región de radiofrecuencia en dos escalas: logarítmica y lineal. La región denominada AM comprende el intervalo de 530 kHz a 1600 kHz, y la región denominada FM de 88 MHz a 108 MHz. La región FM permite a las emisoras proporcionar una excelente calidad de sonido debido a la naturaleza de la modulación en frecuencia.

 ·         La fibra óptica permite llegar a mas distancia tiene mas ancho de banda y viaja hasta 100 km.