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PRINCIPIOS DE LA RADIO
PRINCIPIOS DE LA RADIO
INTRODUCCIÓN
Todos nosotros estamos familiarizados con las ondas de radio, diariamente somos usuarios
de los diferentes servicios que se prestan con su ayuda; la televisión, la radio y las
comunicaciones satelitales están fundamentadas en su existencia. Pero hasta la fecha hemos
disfrutado de su magia y quizá muy pocos de nosotros nos hemos preguntado como se logra
la generación, transmisión y recepción de estas ondas electromagnéticas, cómo es que éstas
transportan la información que diariamente usufructuamos y que factores determinan su
programación.
Como controlador de tránsito aéreo, usted tendrá que trabajar diariamente frente a un
equipo transmisor y receptor de ondas electromagnéticas. El objetivo de este módulo es
familiarizarlo, desde una visión conceptual, con este tipo de fenómenos, buscando que
usted comprenda las ventajas y limitaciones propias de los equipos de comunicaciones.
En todo sistema de comunicaciones existe un proceso que en forma general podemos
describir como sigue:
a) Un mensaje (información) de audiofrecuencia debe ser transmitido a una estación
receptora.
b) Una onda electromagnética se emplea como vehículo para poder transportar la
información.
c) Un proceso de modulación garantiza que el mensaje quede instalado en la onda
electromagnética que lo transportará.
d) Un transmisor y un receptor son los equipos encargados de enviar y recibir la
información respectivamente.
e) Las ondas electromagnéticas ya moduladas se propagan con unas determinadas
características de acuerdo con la frecuencia de la portadora.
Atendiendo a este planteamiento se desarrolla el contenido que usted encontrará en el
módulo. Finalmente se referencia las recomendaciones de la OACI sobre las frecuencias
aeronáuticas.
1. SISTEMA DE COMUNICACIONES
Si se le pidiera que defina la comunicación, probablemente diría que tiene que ver con el
intercambio de información. Esencialmente, es en eso, en lo que consiste la comunicación,
y es con ese propósito que existen sistemas de comunicaciones. Una definición más precisa
de la comunicación indicaría que es la frecuencia de información de un lugar a otro o de
una persona a otra. La figura 1 presenta un diagrama de bloques de un sistema de
comunicaciones básico.
1
PRINCIPIOS DE LA RADIO
SISTEMA DE COMUNICACIONES BÁSICO.
Tal como puede apreciarse en la figura, las partes esenciales del sistema son el emisor o
transmisor, la línea de transmisión y el receptor. L a dirección del flujo de información va
del emisor al receptor, lo cual explica porque se utilizan los términos transmisor y
receptor.
Cabe señalar, sin embargo, que este sistema es unidireccional. Para que exista un
sistema completo de comunicaciones, el equipo debe poder funcionar en la dirección
opuesta. De no ser así, el que recibe la información no puede dar a conocer su respuesta al
emisor. Esto generalmente se da por entendido en el estudio de los sistemas de
comunicaciones, razón por la cual raramente es mencionado.
Una vez definido el concepto de un sistema de comunicaciones, pasemos a definir las
comunicaciones electrónicas. Estas se basan en la utilización de energía eléctrica para
transmitir información. Dado que la energía eléctrica que puede viajar casi tan rápido como
la luz, la comunicación es casi instantánea. La forma original de la información (sonidos,
imágenes) debe ser convertida en señales eléctricas que después son transmitidas
directamente por cables o irradiadas a través del aire como ondas de radio
electromagnéticas. Estas señales son recogidas por el receptor y reconvertidas a su forma
original para que la información pueda ser entendida.
Para poder transmitir información utilizando ondas de radio, debe encontrarse una
manera de agregarle información la señal de radio. Este proceso se denomina modulación,
y las tres formas principales de modulación encontradas en las comunicaciones análogas
son:
 Modulación de amplitud,
 Modulación de fase y,
 Modulación en frecuencia;
lo que se hace variar en conformidad con la señal de informaciones ya sea la amplitud, la
frecuencia o la fase de la señal de radio.
2
FUENTE DE
INFORMACION TRANSMISOR CANAL RECEPTOR DESTINO
MENSAJE SEÑAL TRANSMITIDA SEÑAL RECIBIDA MENSAJE
COMUNICACIÓN DE RETORNO
PRINCIPIOS DE LA RADIO
3
PRINCIPIOS DE LA RADIO
2. INFORMACION DE ENTRADA- MENSAJES (AUDIOFRECUENCIA)
AUDIO FRECUENCIAS
El oído humano no puede detectar todas las frecuencias. Entre aquellas que son
detectadas, no todas son oídas con la misma intensidad. A medida que aumenta la
frecuencia del sonido de 20 a 20.000 Hz, la sensación de intensidad crece, pasando por un
valor máximo al acercarse a los 4.000 Hz, y después decrece.
Normalmente, la voz humana contiene frecuencias de sonido únicamente entre 100 y
10.000 Hz. Más aun, la inteligibilidad de una palabra hablada esta principalmente
contenida entre 200 y 3.000 Hz, lo cual significa que estas frecuencias (200-3.000 Hz) son
las más importantes para entender el habla.
Estos hechos concernientes a la sonoridad e inteligibilidad son ampliamente utilizados
en aplicaciones de telecomunicación. Por lo tanto, cuando se transmiten únicamente
señales de voz, las frecuencias transmitidas no necesitan exceder a las utilizadas por la
compañía de teléfonos (300-3.000 Hz).
Los parámetros de la radiodifusión comercial modulada en amplitud se establecen en
función de los programas hablados, pero dado que también se transmite música, se utiliza
una gama de frecuencias ligeramente más grande (100-5.000 Hz).
La radiodifusión comercial modulada en frecuencia, destinada a transmitir música
estereofónica y de alta fidelidad utiliza una gama que va de 50 a 15.000 Hz.
Como el oído, la mayoría de los dispositivos reproducen, transmiten o amplifican
únicamente dentro de una gama limitada de frecuencias definida por los límites de
frecuencia superior e inferior. Estos límites se determinan a partir de la curva respuesta de
frecuencia del dispositivo, que es un trazado de las variaciones de la ganancia con
respecto a la frecuencia. Tomando la ganancia máxima como referencia, los límites de
frecuencia superior e inferior se definen como puntos en los cuales la ganancia a
disminuido hasta una cierta fracción de su máximo. Por general se elige el 50 %, que
corresponde a una caída de voltaje de aproximadamente 30%.
3. LA PORTADORA - ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
3.1 Introducción
La palabra “radio” significa la emisión de ondas electromagnéticas que transportan
información, así como a detección de esas ondas. Dentro de ese significado, aplicaciones
por el estilo de la telegrafía, telefonía, televisión y toda una serie de ayudas a la navegación
se clasifican como radio.
4
PRINCIPIOS DE LA RADIO
La existencia de las ondas electromagnéticas ya se sospechaba antes que Heinrich
Hertz realizase su famoso experimento en 1887 y demostrase su presencia. Ya en 1865
James Clark Maxweel, del King’s College, Universidad de Londres, escribió un articulo en
el que predecía la existencia de esas ondas. Mas adelante, en 1886, en un año antes del
experimento de Hertz, el profesor Hughes, sabio londinense, llega muy cerca de su
descubrimiento.
De todos modos, Hertz no solo comprobó la predicción de Maxweel, si no que al mismo
tiempo estableció la velocidad de propagación de las ondas de radio y otras varias
propiedades de ellas. Demostró que pueden propagarse en el vacío y que son detenidas por
una pantalla metálica (fundamento del actual radar). Calculó las longitudes de onda de
varias frecuencias y determinan la relación entre ambas magnitudes.
3.2 Velocidad de propagación, frecuencia y longitud de onda.
Si se conecta una fuente de tensión alterna a un alambre (por ejemplo una antena), en
esta se crea una corriente oscilante y sus electrones se desplazan siguiendo a ésta, al
rededor de una posición media. El campo eléctrico presente en le alambre va acompañado
de otro magnético y con una frecuencia de terminada (que dependa de la longitud del
alambre) los dos campos radian al exterior hasta el alambre, de un modo muy eficiente, en
forma de ondas electromagnéticas o de radio. En la tierra estas perturbaciones se propagan
aproximadamente con la velocidad de la luz, que es.-
 186.000millas estatuarias por segundo,
 162.000millas náuticas por segundo,
 300.000Kilómetros por segundo.
Como las ondas son campos alternos es necesario hablar de frecuencia y longitud de onda.
La figura siguiente nos sirve para identificar cada término.
Ciclo. Es el recorrido que
hace la onda en u n período
de tiempo. (Es un término de
adopción bastante reciente, en
honor del eminente
científico.)
Frecuencia. Es el número de
veces que se efectúa un
evento en una Unidad de
Tiempo.
Tratándose de una corriente
alterna o de una onda de radio, la Unidad de Tiempo es el Segundo y la Unidad de
5
XCicl
o
Cicl
o
Amplitu
d
Amplitu
d
Longitud de
Onda
Tiemp
o
Ciclo, frecuencia y longitud de
onda
Valor
medio
X
PRINCIPIOS DE LA RADIO
Frecuencia es el HZ (Hercio), que equivale a un ciclo por segundo. Por la tanto, definimos
a
Frecuencia de Radio, como la cantidad de ciclos que se producen por segundo.
Ejemplo, 500 Hz significa 500 ciclos por segundo. Como la cantidad de ciclos por segundo
de las ondas de radio es muy alta, se usan los siguientes múltiplos:
 1 ciclo por segundo = 1 Hz
 1000 Hz = 1 Khz. (kilohercio)
 1000 Khz. = 1 Mhz (megahercio)
 1000 MHz = 1 Ghz (gigahercio)
Longitud de onda. Es la distancia física recorrida por la onda durante un ciclo. Se define
también, como la distancia existente entre dos puntos consecutivos en los que el
movimiento de las partículas del medio tienen el mismo desplazamiento desde su valor
medio.
3.3 Relación entre longitud de onda y frecuencia.
Las ondas de radio se propagan con una velocidad de 300.000.000 metros por segundo.
La relación entre la frecuencia y la longitud de onda se establece sin mas que considerar
que si se hace la transmisión de un hercio, la onda cubrirá una distancia geográfica de
300.000 Km. Por lo tanto, a medida que crece la frecuencia se reduce la longitud de onda
en la misma proporción, y viceversa. Poniendo esto en una formula:
 Longitud de onda = velocidad de las ondas de radio (c) / frecuencia (f)
λ = c
f
 Frecuencia (f) = velocidad de las ondas de radio (c) / longitud de onda (λ)
f = c
λ
Utilizando la onda anterior se puede convertir la frecuencia en longitud de onda ó la
longitud de onda en frecuencia. Para evitar cualquier error, por lo menos al principio, en la
formula deberán usarse unidades fundamentales: hercios en la frecuencia y metros en la
longitud de onda. Usando metros en la longitud de onda de frecuencia quedará
representada en hercios, que después se podrán convertir en Khz. o MHz, según lo que
convenga.
6
PRINCIPIOS DE LA RADIO
Ejemplos:
1. Si una longitud de onda vale 1,5 Km., ¿cual es la frecuencia?
 Frecuencia en hercios = velocidad en metros por segundo / longitud de onda en
metros
 = 300 000 000 / 1 500
 = 200 000 Hz
 = 200 Khz.
2. Si la frecuencia de una transmisión es de 75 MHz, ¿cual será la longitud de onda?
 Longitud de onda en metros = velocidad en metros por segundo / frecuencia en
hercios
 = 300 000 000 / 75 000 000
 = 4 metros
3. Si la longitud de onda es de 3 cm, ¿cuál es la frecuencia?
 Frecuencia = 300 000 000x 100 / 3
 = 10 000 000 000 Hz
 = 10 000 MHz o 10 GHz
(Obsérvese que el factor 100 de la solución anterior convierte 3 cm. en metros)
4. Si la frecuencia es de 13.500 MHz, ¿cual es la longitud de onda?
 Longitud de onda = 300 000.000 / 13 500 000
 = 3 / 135
 = 0.0222 metros
 = 2,22 cm.
5. Cuántas longitudes de onda, en números enteros mas aproximados, de la frecuencia de
150 Mhz equivalen a 52 pies?
Sabiendo que 1 m = 3.28 pies y 1 pie = 3.48 cms.
 Longitud de onda = 300 000.000 / 150 000 000
7
PRINCIPIOS DE LA RADIO
 = 2 metros
 = 2 x 3,28 pies
 = 6,56 pies
La cantidad de veces que 6,56 pies caben en 52 pies es :
 52 / 6,56 = 8 (aprox.)
4. LA MODULACIÓN DE FRECUENCIA
La modulación es el proceso de agregarle información, también llamada inteligencia, a
una onda de radio de alta frecuencia para comunicación a larga distancia. Este proceso
depende del tipo de modulación utilizada, pero en general se utiliza la amplitud de la señal
de información para variar la amplitud, la fase o la frecuencia de radio. En esta manual, se
aludirá a la señal de información con el término de mensaje, que por lo general es una
señal de audio de baja frecuencia en la gama que va de 20 Hz. La señal de radiofrecuencia
(RF) se conoce como portadora, y a las frecuencias de mensaje y de la portadora RF se les
atribuye los símbolos FM y Fc. Respectivamente.
Una página de un periódico que se quedase en blanco no llevaría ninguna información:
para que cumpliese su objetivo tendría que estar impresa. Del mismo modo, una onda de
radio invariable, lisa, podría equiparse a la página en blanco: ni se podría oír ni llevaría
información alguna. Por eso hay que imprimirle a la onda alguna forma de “inteligencia” ,
para que pueda transportar información. El proceso de imprimirle esa inteligencia es lo
que se conoce como modulación, que se lleva a cabo de varias maneras, aunque en todos
los casos las ondas de radio actúan únicamente como vehículos de información, siendo
llamadas por eso “portadoras” . La onda de información que se incluye en esta portadora es
lo que se llama “onda moduladora”. A continuación se explican algunos procedimientos
seguidos para alternar la portadora con el fin de que pueda transportar información.
4.1 Modulación de amplitud.
Este método puede utilizarse de dos maneras : transmitiendo mensajes codificados en
audiofrecuencia (AF) o radiando palabra, música, etc.
Como se deduce de su nombre, en este método se altera la amplitud de la portadora de
audio, manteniendo constante su frecuencia. Para transmitir información codificada, como,
por ejemplo, el indicativo de una instalación de ayuda a la navegación, hay que interrumpir
la parte de audio, lo que se consigue manipulando el tono audible o este y la portadora.
En la figura de Modulación de Amplitud, la señal de audio B se superpone a la
radiofrecuencia (RF) A. Supongamos que la amplitud de las dos, A y B . Sea la unidad. Se
observará que la envolvente resultante de la onda portadora es exactamente la misma onda
de audio moduladora y que su amplitud se ha incrementado a 2 , ya que hora varia entre 0
y 2.
8
PRINCIPIOS DE LA RADIO
Cuando se tiene una señal modulada en amplitud, su resultante varia entre los valores
suma y diferencia de las dos ondas. En la figura 3 la suma de las amplitudes de A y de B
es 2 y su diferencia 0 , motivo por el cual la amplitud de onda de audio transportada varía
entre los valores 0 y 2. Esto es una medida d ella profundidad de modulación, que es la
proporción en que la portadora queda modulada y se expresa en porcentaje:
 Amplitud de B / amplitud de A = 100
En la figura de Modulación de Amplitud la profundidad de modulación es del 100 %.
Si la amplitud de la portadora fuese de 2 y la de audio de 1, la resultante variaría entre 3 y
1 y la profundidad de modulación seria del 50 %.
El grado de modulación es una consideración importante de diseño, ya que en él nos
enfrentamos con dos factores: la intensidad de la señal de audio emitida y la potencia
necesaria para producirla. La variación de la amplitud de la señal modulada de salida
controla la intensidad del audio transportado. De este modo, una señal de una profundidad
de modulación del 100% sería mas intensa que una que otra que solo tenga el 50% . Las
grandes profundidades de modulación interesarían mucho a la radiodifusión, cuyas
palabras y música se escucharían mas fuertes con una modulación del 100% ; pero en la
práctica hay que mantener la modulación un poco por debajo de ese 100%, debido a que la
sobremodulación causa distorsión al recibirse las señales.
Por lo que se refiere a las
consideraciones de potencia, hay
que aplicar una potencia extra
para modular una portadora en
amplitud. Las exigencias de
potencia aumentan en la mitad
cuando en la mitad cuando se
trata de una onda modulada al
100%, pero disminuyen con
mucha rapidez al reducir esa
modulación. Por consiguiente,
dada una potencia de salida y
suponiendo que el resto de las
condiciones son las mismas,
una señal sin modular tendrá un
mayor alcance que otra modulada en amplitud.
Las estaciones de radiodifusión en LF y MF utilizan la modulación de amplitud, y lo mismo
sucede con la aviación civil en sus transmisiones de VHF.
4.2 Modulación de frecuencia
Esta técnica para transmitir información fue desarrollada en los Estados Unidos, al
llegarse a la escasez de lugar para las transmisiones de AM y al ruido exterior que
9
MODULACIÓN DE
AMPLITUD
PORTADORA
(fc)
MENSAJE
(fm)
SEÑAL AM
fc = 1100 kHz
fm = 10 kHz
PORTADORA
BL1 BLS
fc – fm fc fc + fm
(990 kHz) (1100 kHz) (1110 kHz)
B
A
C
PRINCIPIOS DE LA RADIO
ocasionaba graves inconvenientes durante la Segunda Guerra Mundial. Su fundamento
consiste en modificar la frecuencia de la portadora, de acuerdo con la variación de la
amplitud de la onda de audio que se ha de transmitir, manteniendo ahora constante la
amplitud de dicha portadora (figura Modulación de Frecuencia). La cantidad de desviación
de frecuencia depende del audio modulador: es superior a la frecuencia portadora media
cuando la amplitud del audio es positiva e inferior a ella cuando es negativa. La
desviación máxima se produce en los picos positivos y negativos. En el receptor un
dispositivo discriminador de frecuencia detecta estas desviaciones y las convierte en
información útil.
Comparando la técnica de la
modulación de frecuencia con la de
la amplitud, los transmisores de
FM son más sencillos que los de
AM, su potencia necesaria para la
modulación es relativamente
menor y la recepción esta
prácticamente externa de ruidos
estáticos. Esta ultima ventaja se
debe a que la recepción esta
prácticamente exenta de ruidos
estáticos. Esta última ventaja se
debe a que la banda de VHF está
prácticamente libre de estáticos y,
cuando los hay, suelen ser una perturbación de amplitud que entra libremente en una
antena receptora vertical. Los inconvenientes son que los receptores de FM son mas
complicados y que la transmisión modulada exige una banda de frecuencia mucho mas
amplia para cubrir sus bandas laterales (véase mas adelante). Tal es la razón por lo que los
emisores de FM trabajan en la banda de VHF: la congestión den las bandas de frecuencias
mas bajas no permitiría la ocupación de la anchura de banda necesaria. Al trasladarse a la
VHF se tiene además el beneficio adicional de que en la transmisión se puede incluir toda
la gama de frecuencias audibles para el oído humano (hasta 15 Khz.), proporcionando así
una recepción de alta fidelidad, en tanto en que la banda de AF hay que contentarse con
permanecer dentro del limite de 10 Khz.
4.3 Bandas laterales
Las bandas laterales son frecuencias adicionales que se producen siempre que una
portadora se modula con una frecuencia menor que la suya , sobre todo las de audio.
Cuando una portadora se modula en amplitud , la radiación resultante consta de tres
frecuencias, constituidas como sigue :
 Frecuencia portadora
 Frecuencia portadora + frecuencia de audio
 Frecuencia portadora - frecuencia de audio
10
MODULACIÓN DE FRECUENCIA
(a) Portadora (b) Señal moduladora
(c) portadora modulada
PRINCIPIOS DE LA RADIO
Todas estas frecuencias se propagan al mismo tiempo y a esas dos nuevas se les llama
“bandas laterales”. En la figura de la producción de bandas laterales se representa una
portadora de 500 Khz. modulada en amplitud por un tono de audio de 2 Khz. Las
frecuencias laterales resultantes son las de 498 y 502 Khz. La primera se denomina.
“banda lateral inferior” y la segunda, “banda lateral superior” . La banda completa, de 498 a
502 Khz., es lo que se conoce como “anchura de banda” , que es de 4 Khz. en la
ilustración .
De modo diferente que la AM, la señal modulada en frecuencia lleva consigo una
multitud de bandas laterales, lo que hace que su ancho de banda sea mayor.
En el proceso de
modulación, son las
bandas laterales y no la
portadora la que llevan
la información. Por eso,
el receptor tiene que
admitir una banda de
frecuencias apropiada a
cada lado de la
portadora, una vez
sintonizada ésta. El
ancho de banda del
receptor puede ser
superior al necesario
para una recepción
determinada, caso en el
cual se recurre a un
control de paso de banda para estrecharlo y reducir así el ruido exterior o la interferencia
de otra estación.
Como consecuencia de las bandas laterales correspondientes a una portadora dada, dos
estaciones que funcionen en la misma ó en similares frecuencias deben tener una
separación geográfica suficiente para impedir interferencias. Tal es la principal causa de la
congestión existente en las bandas de MF y LF. El precioso espacio ocupado por las
frecuencias puede aprovecharse más económicamente radiando solo una transmisión de
banda lateral única , lo que además tiene repercusión en el ahorro de potencia necesaria.
Incluso puede llegar a transmitir dos bandas laterales, pero cada una de ellas con una
información diferente, utilizando una portadora común. A continuación damos unos
ejemplos de exigencias de ancho de banda. :
Transmisión de palabra: 3 Khz.;
 Música : entre 10 y 15 Khz.;
 Radar : de 3 a 10 MHz .Propagación y propiedades (1)
11
Ancho de banda
Frecuencia
portadora
500
Bandalateralsuperior
Producción de las banfdas laterales
498 502
Bandalateralinferior
Producción de las bandas
laterales
PRINCIPIOS DE LA RADIO
5. EL TRANSMISOR Y EL RECEPTOR
5.1 Misión del transmisor
Las funciones básicas de un transmisor son :
A. Generar la energía estable de portadora de radiofrecuencia.
B. Modular o manipular la portadora de acuerdo con la información deseada.
C. Amplificar la potencia de RF generada.
D. Aplicar la potencia amplificada a un medio emisor electromagnético adecuado.
Transmisor sencillo
Oscilador. Tiene por objeto
proporcionar una onda
portadora de radio. En
frecuencias muy altas puede
usarse un elemento llamado
magnetrón para producir las
oscilaciones.
Amplificador de
radiofrecuencia (RF). Las
señales generadas en el
oscilador resultan muy
débiles para ser transmitidas
y por eso tienen que
amplificarse, proceso que se
realiza en el amplificador de
r.f., acoplado al oscilador,
desde cuya salida las señales ya amplificadas se llevan al modulador.
Amplificador de señales micro fónicas y de audiofrecuencias (AF). Al igual que el
oscilador, el micrófono produce señales de audio muy débiles, que han de amplificarse en
el amplificador de audiofrecuencia o baja frecuencia .Las señales amplificadas se aplican
también al modulador.
Modulador. En esta unidad las señales de audio modulan las ondas portadoras
modificando su amplitud (modulación de amplitud) o su frecuencia (modulación de
frecuencia). Las señales moduladas resultantes se aplican al amplificador de potencia para
su ulterior amplificación.
12
TR.21.1Curso 052/62Control de Aeródromo TRAINAIR CEA
TRANSMISOR BÁSICO
VOZ
Oscilador
maestro
Amplificador
RF
Modulador
Amplificador
AF
Oscilador
audio
SALIDA
PRINCIPIOS DE LA RADIO
Amplificador de potencia. Las señales moduladas que llegan a esta unidad y que no se ha
indicado en el gráfico del transmisor básico, se amplifican en ella (en varias etapas en caso
necesario) hasta conseguir el nivel necesario.
Antena. Las señales moduladas y amplificadas se llevan a la antena una vez extraídas del
amplificador de potencia y en ella se realiza la radiación electromagnética.
5.2 Misión del Receptor
En la recepción de ondas de radio están incluidos cinco procesos esenciales. Estas
funciones se describen gráficamente por medio del esquema de bloques de un receptor
típico.
En primer lugar los receptores deben disponer de medios para extraer una señal de la
onda portadora de radio, la cual transporta la información deseada. Esta función de
capitación se efectúa en la propia antena y su circuito asociado, el cual, proporciona
además los medios para transferir las pequeñas cantidades de energía recibida en el
primer paso o circuito terminal de entrada del receptor.
En segundo lugar la reducida señal de energía de portadora obtenida debe ser
amplificada a través de los sucesivos pasos del receptor. Simultáneamente con el segundo
proceso, se verifica un tercero en los circuitos del receptor que proporciona la
selectividad, la cual permite diferenciar o separar la onda de radio deseada del resto de
ondas portadoras existentes que pudieran producir interferencias.
Los amplificadores de portadoras de alta frecuencia o frecuencia intermedia llevan a
cabo esta función selectiva, utilizando circuitos resonantes en la antena y en los pasos
sucesivos del receptor.
La cuarta función
consiste en separar o
detectar las
componentes de la
información deseada
de la onda
previamente recibida
y amplificada. Puesto
que la portadora es
modulada por la voz,
señales telegráficas u
otra información, la
energía extraída de la
portadora y
amplificada
posteriormente no
puede ser utilizada
13
MEZCLAD AMPLIF
FI
DETECTOR
1er AMP
DE FI
AMPLIF
POTENCIA
DE AUDIO
AMPLIF
DE RF
CONTROL
AUTOMAT
GANANCIA
CC
800 KC 455 KC 455 KC AMPLIF
(a) Esquema de un circuito
de conversión simple
KC = kHz FILTRO DEL
ALTAVOZ800 KC
OSCILAD
LOCAL
1255 KC
RECEPTOR BÁSICO
PRINCIPIOS DE LA RADIO
directamente y debe ser demodulada o detectada, lo que en cierto sentido es el proceso
inverso al de la modulación. Este proceso, en otras palabras, separa las componentes de
audiofrecuencia de las componentes de radiofrecuencia de la portadora y se denomina
demodulación .
Esta función se lleva a cabo por medio de diversos circuitos, tales como detectores,
conversores de frecuencia o demoduladores.
Después de que la información de audiofrecuencia ha sido obtenida por el proceso de
detección, debe ser amplificada y finalmente reproducida como energía acústica. Un
auricular o un altavoz realiza esta función reproductora. Excluyendo la acción de la antena,
cada una de estas funciones utiliza una sección del receptor.
DEJADO INTENCIONALMENTE EN BLANCO
14
PRINCIPIOS DE LA RADIO
6. EL ESPECTRO DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS Y SUS USUARIOS
Los países miembros de la Unión Internacional de Telecomunicaciones han firmado una
cuerdo que rige la utilización de las ondas de radio electromagnéticas. En consecuencia, se
han asignado bandas de frecuencia a diferentes servicios. La siguiente tabla resume estas
asignaciones y también indica los modos a de propagación.
ESPECTRO DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
1 2 3 4 5 6 7
Numero
de banda
Gama de
frecuencias
Longitudes de
onda (en
vacío)
Nombre
métrico
Breviación
Modo de
propagación
Usuarios
4 3-30 Khz 10-100 Km Miriamétrica
VLF muy baja
frecuencia
Onda de
superficie
(propagación
ionosférica
nocturna
posible)
5 30-300 Khz. 1-10 Km. Kilométrica
LF baja
frecuencia
Onda de
superficie
propagación
ionosférica
nocturna
Radionavegación
Radiodifusión
Señales de tiempo
Enlaces submarinos
6 300-3000 Khz 100-1000 m Hectométrica
MF Frecuencia
media
Ondas de
superficie
Propagación
ionosférica
nocturna
Radiodifusión
Radionavegación
7 3-30 Mhz 10-100 m Decamétrica
HF Alta
frecuencia
Propagación
ionosférica
Transmisión a larga
distancia
8 30-300 Mhz 1-10 m Métrica
VHF Muy alta
frecuencia
Ondas directas
Difusión televisiva
Enlaces móviles
punto a punto
9 300-3000Mhz 100-100 mm Decimétrica
UHF Frecuencia
ultra alta
Ondas directas
Refracción
troposférica
Difusión televisiva
Radar,
Radionavegación
10 3-30 Ghz 10-100 mm Centimétrica
SHF Frecuencia
supra alta
Ondas directas
Radar, Comunicación
por Satélite
11 30-300 Ghz 1-10 mm Milimétrica
EHF
Extremadamente
alta frecuencia
Ondas directas Investigación
12 300-3000 Ghz 0.1-1 mm Decimétrica Experimental
Nota. Estúdiese el cuadro de adjudicación de frecuencias OACI, Anexo 10 Vol. V,
Capítulo 4 “Utilización de frecuencias de más de 30 MHz, y que se encuentra en este
fascículo.
15
PRINCIPIOS DE LA RADIO
7. PROPAGACIÓN DE ONDAS DE RADIO
Dependiendo de sus frecuencias, no todas las ondas electromagnéticas se propagan de la
misma manera en el espacio.
7.1 Principales fenómenos de la propagación
Un estudio de los modos de propagación revela dos fenómenos principales:
 la reflexión y
 la refracción.
También existen dos otros fenómenos menos importantes:
 la difusión y
 la difracción.
Reflexión de Onda
La reflexión se produce cuando una
onda electromagnética choca con una
superficie como la tierra o un objeto
metálico, y se desvía como en la
figura. Nótese que los ángulos de
incidencia y de reflexión son
iguales.
Refracción de Onda
16
REFRACCIÓN DE ONDA
ONDA INCIDENTE
ONDA REFRACTADA
MEDIO 1
MEDIO 2
REFLEXIÓN DE ONDA
MEDIO 1
MEDIO 2
ONDA INCIDENTE ONDA REFLEJADA
a b
PRINCIPIOS DE LA RADIO
La refracción se produce cuando una onda electromagnética pasa de un medio a otro. Su
trayecto es desviado como en la figura.
Dependiendo del índice de refracción del medio 2, con respecto al medio 1, el ángulo b,
será menor o mayor. Esta es la ley de la refracción.
7.2 Modos de propagación
Las ondas electromagnéticas se propagan de dos modos diferentes. A cada uno de estos
modos le corresponde un tipo de onda, tal como se explica a continuación:
Onda de superficie
Las ondas de superficie también son conocidas como ondas terrestres, dado que
propagan a lo largo de la tierra. Los obstáculos con base en la tierra tienen mayor o menor
efecto en la propagación de estas ondas, dependiendo de su frecuencia; las ondas de baja
frecuencia pueden recorrer miles de kilómetros. Su alcance es determinado esencialmente
por el terreno, la frecuencia y la potencia de la transmisión. Generalmente, el alcance es
mayor sobre agua que sobre tierras de cultivo o regiones áridas.
Onda celeste
La onda celeste consta de una onda directa y de una onda reflejada. Este tipo de onda
viaja a varias longitudes de onda por encima de la superficie terrestre, la mayoría de veces
en línea directa, salvo a muy bajas
frecuencias. Las ondas celestes se
utilizan principalmente cuando hay un
trayecto de línea visual entre las
antenas transmisoras y receptoras.
Cuando los obstáculos o la curvatura
de la Tierra imposibilitan la
trayectoria directa a largas distancias,
pueden utilizarse relés de
retransmisión. Dicho alcance contara
de varios saltos o trayectos de onda
reflejada.
Dado que la superficie no es plana, el
alcance de las ondas directas se ve limitado por la curvatura, tal como puede apreciarse en
la figura.
Transmisión por reflexión ionosférica.
17
PROPAGACIÓN ONDAS DE
RADIO
TIERRA
(CURVATURA EXAGERADA)
PRINCIPIOS DE LA RADIO
Este modo de transmisión es posible debido a que la capa ionosférica, conformada por
un número mayor de partículas libres de carga en la capa superior de la atmósfera, refleja
altas frecuencias.
Sin embargo, cabe señalar que la ionosfera no es continua y que esta conformada por
varias capas. Estas capas varían con la altitud. En la noche, la capa D desaparece y las
capas F1 y F2 resultan indistinguibles.
A medida que aumenta la frecuencia de una onda, esta penetra más y más en la ionosfera
refleja a partir de las capas superiores consecuentemente, la frecuencia tiene una influencia
sobre el alcance de los enlaces ionosféricos.
Igualmente es importante señalar
que a frecuencias por encima de
30 Mhz, las ondas penetran
completamente cada capa y no
son reflejadas. Además, cuando
la capa D desaparece después del
atardecer, el enlace nocturno
aumenta debido a que las
reflexiones se producen a través
de capas superiores. La siguiente
figura ilustra este efecto.
18
500
400
300
200
100
Noche
Únicamente día
D
E
F1
F2
103 104
105 106
107
Partículas por m
ALTITUD(Km)
REFLEXIÓN IONOSFÉRICA
CAPA
FNOCHE
NOCHE
CAPA
E
CAPA
D
CAPA
F
INDISTINTAS DE
NOCHE
ÚNICAMENTE DE
DÍA
PRINCIPIOS DE LA RADIO
La figura anterior, es una representación simbólica del enlace de las ondas ionosféricas
como función de la frecuencia y del momento del día. Las frecuencias presentadas lo son
únicamente a título ilustrativo.
Difusión Troposférica
Este modo de propagación es resultado de los fenómenos de reflexión, refracción y
difusión, a cargo de partículas localizadas en una capa que se encuentra debajo e la
ionosfera, denominada capa
troposférica. Es en esta capa donde
tiene lugar la actividad meteorológica.
Las características de la capa
troposférica pueden variar
considerablemente, y una onda
transmitida puede ser reflejada o
refractada muchas veces, en
direcciones aleatorias. Este efecto se
conoce como dispersión o difusión
troposférica. La figura ilustra este
efecto.
Una onda puede adoptar muchas trayectorias antes de llegar al receptor y, dado que las
condiciones atmosféricas varían considerablemente, el problema principal con este modo
de propagación radica en los cambios repentinos de calidad de la señal, fenómeno que se
conoce con el nombre de desvanecimiento selectivo.
7.3 El Ruido en Telecomunicaciones
El ruido, que es una parte de todo mensaje transmitido a través de un sistema de
comunicaciones, puede encontrarse en fuentes ya sean internas o externas al material que
está siendo utilizado.
Los ruidos externos incluyen:
El ruido cósmico. Los ruidos cósmicos son emisiones provenientes del universo
intergaláctico. Inclusive el sol puede ser una fuente de ruido considerable, especialmente
durante tormentas solares.
El ruido atmosférico. Los ruidos atmosféricos son creados por relámpagos frecuentes en la
atmósfera. Obviamente, esto depende en gran medida de la estaciones y de las áreas
19
TRANSMISOR
RECEPTOR
PERTURBACIONES
DIFUSORAS
SEÑAL
ÚTIL
ONDAS DISPERSAS
DIFUSIÓN TROPOSFÉRICA
TIERRA
PRINCIPIOS DE LA RADIO
cubiertas por radiocomunicaciones, las ondas de radio por encima de 50 MHz son
relativamente insensibles a este ruido.
El ruido industrial. Los ruidos industriales son aquellos creados por equipos eléctricos,
especialmente por sistema de ignición de automóviles, grandes motores eléctricos, y el
alumbrado fluorescente.
Los ruidos internos. Son originados por las componentes electrónicas. Estos son ruidos
eléctricos creados por irregularidades fundamentales en la conducción. Se ha demostrado
que el valor efectivo de este ruido es proporcional a la raíz cuadrada del ancho de banda del
sistema.
8. CONSIDERACIONES FINALES DE LA TRANSMISION EN HF Y VHF
8.1 Comunicación a larga distancia, elección de HF
Para conseguir una comunicación, en la escala de distancias terrestres, la elección ha de
centrarse en las bandas entre VLF y HF. Las superiores a la HF son de “propagación de
horizonte visible”.
Partiendo del extremo inferior, podríamos conseguir buenos alcances en las bandas VLF
y LF y aceptada sin más, pero hay ciertos inconvenientes inherentes al empleo de estas
bandas. Precisamente dos de sus exigencias la de la antena y la de la potencia son por si
solas suficientes para que resulte prohibitivo y exijan la búsqueda de otras posibilidades.
Estas posibilidades son precisamente MF y HF. De las dos, la HF es la que se considera
superior por:
a) las antenas son mas cortas y baratas de instalar;
b) el ruido estático es menos que en MF y tolerable;
c) utilizando ondas celestes de día y de noche se consiguen grandes
alcances con potencias relativamente pequeñas;
d) las mayores frecuencias sufren menos atenuación en la ionosfera.
e) el rendimiento queda incrementado mediante el enfoque de la
radiación en la dirección en que se encuentra el receptor.
En los primeros días de la radio se hicieron experimentos acerca del empleo de ondas
largas para la comunicación, pero las ventajas de las ondas cortas pronto quedaron puestas
de manifiesto y en los últimos años de la década de los veinte la victoria fue de las ondas
cortas.
La banda de frecuencias asignada a la aviación comercial ocupa de 2 a 22 MHz, aunque
en la practica queda limitada a nos 18 MHz . Las estaciones de tierra publican listas de
frecuencias para su empleo, y la comunicación suele enfocarse a ATCC o ACC. La gama
20
PRINCIPIOS DE LA RADIO
de servicio depende de las necesidades (alrededor de 1000 mn ). La transmisión se hace en
modulación de amplitud y se utiliza la banda lateral única para ahorrar potencia y espacio
de canal.
Factores que afectan al alcance.
a) La potencia de transmisión.
b) La hora del día. Ya que influye en la densidad y la altura de refracción.
c) La estación de año, que influye asimismo en la densidad.
d) Cualquier alteración que sufra la ionosfera.
e) La situación geográfica.
f) La frecuencia usada, que determina el ángulo crítico y la profundidad de penetración.
8.2 Comunicación a corta distancia. Elección de la banda de frecuencias VHF
Las exigencias son este caso disponer de una comunicación en la gama de 80 mn a 5000
ft (pies) y 200 mn a 20.000 pies. Como se trata de gamas muy pequeñas, las bandas de
frecuencias de VLF a HF tienen que descartarse.
En el espectro desde la VHF es mejor elegir la banda de frecuencias más baja, teniendo
en cuenta la antena, cuyo diseño se complica conforme se va alcanzando bandas de
frecuencia más altas. Incluso en VHF, el VOR emplea una antena especial.
Comunicación en VHF
La banda de VHF se ha elegido para la comunicación en enlaces pequeños,
manteniéndose las frecuencias de funcionamiento en el extremo bajo la gama, es decir, de
118 a 136 Mhz. Dentro de esa banda hay o habrá pronto 720 canales de comunicación
disponibles, con una separación de 25 Khz. La transmisión se efectúa con modulación de
amplitud. Un transmisor que proporcione una potencia de 20 W puede considerarse
perfectamente adecuado para las distancias mayores.
La VHF esta prácticamente libre de estáticos, pero por estar polarizadas verticalmente,
las señales recogen algo de ruido de fondo. Si se necesita una claridad absoluta en la
recepción, la elección habrá de encaminarse a la UHF, donde puede haber sitio para alojar
las bandas laterales de la FM.
Factores que influyen en el alcance.
a) Potencia de transmisión, tanto en la estación de bordo como en la tierra.
b) Altura del transmisor.
c) Altura del receptor.
d) Obstáculos cercanos al transmisor que puedan bloquear la señal o dispersarla con la
atenuación inevitable.
e) Cualquier obstrucción que se levante en la línea óptica que une el avión con la estación
terrestre tendrá en efecto similar al mencionado en (d).
21
PRINCIPIOS DE LA RADIO
f) En determinadas circunstancias, el avión puede recibir las ondas directas y reflejada en
tierra, con la consecuencia de desvanecimiento o incluso breves interrupciones de la
comunicaron.
22
PRINCIPIOS DE LA RADIO
Anexo 10 – VOLUMEN V
CAPITULO 4. UTILIZACIÓN DE FRECUENCIAS DE MAS DE 30 MHz
4.1. Utilización de la banda de 117,975-137 MHz
Introducción
La banda de 118-132 MHz fue atribuida en 1947 por la conferencia de radio
comunicaciones de la UIT celebrada en atlantic city y nuevamente lo ha sido en 1959 por
la conferencia de ginebra, pero extendiéndola a 117,975 MHz para uso exclusivo de los
servicios móviles aeronáuticos (R).
Las conferencias de radiocomunicaciones de la UIT subsiguientes a 1947, también
prepararon disposiciones sobre el uso de la banda de 132-136 MHz en los servicios
móviles aeronáuticos( R) en condiciones que varían en las distintas regiones de la UIT o
en diferentes países o combinaciones de países. El uso de esa banda se ha incluido en la
tabla de reparto de este capítulo. La conferencia administrativa mundial de radio
comunicaciones de la UIT (1979) estableció disposiciones para el uso de la banda 136-137
por parte del servicio móvil aeronáutico ® sujeto a las condiciones de S5203, S5203A,
S5203B, del reglamento de radiocomunicaciones. El uso de las frecuencias de la parte de
la banda 136-137 MHz debe hacerse teniendo en cuenta las condiciones estipuladas en
estas notas. Por lo que respecta a la utilización de estas bandas, se señala a la atención de
los estados la posibilidad de interferencia radioeléctrica perjudicial ocasionada por
fuentes no aeronáuticas de emisión de radiofrecuencias y la necesidad de tomar medidas
apropiadas para reducir sus efectos.
Este capitulo se ocupa de las normas y métodos recomendados relativos a esta banda e
incluye asuntos pertinentes a la selección de determinadas frecuencias para diversos fines
aeronáuticos. Las normas se introducen en virtud del prefacio que sigue, donde se
establecen los principios en que se basa la utilización de VHF a escala mundial, que se ha
planificado teniendo presente los aspectos económicos.
Prefacio
La utilización de VHF con carácter mundial, teniendo debidamente en cuenta la economía
y la posibilidad de llevarla a la práctica, exige un plan que deberá considerar:
a) la necesidad de una evolución ordenada encaminada a mejorar la operación y
el grado necesario de unificación mundial.
b) La conveniencia de facilitar una transición económica, desde la utilización
actual hasta la utilización óptima de las frecuencias que se dispone, teniendo en
cuenta el mayor empleo posible de los equipos actuales.
23
PRINCIPIOS DE LA RADIO
c) La necesidad de facilitar la coordinación entre la utilización internacional y
nacional, a fin de asegurar una protección mutua contra las interferencias.
d) La necesidad de establece4r una estructura par el desarrollo conjunto de
planes regionales.
e) La conveniencia de incorporara en cualquier grupo de frecuencias que deban
usarse, las que actualmente se utilizan para los servicios aéreos
internacionales.
f) La necesidad de mantener una relación adecuada entre el número total de
frecuencias y su agrupamiento, y el equipo de abordo que se sabe usarán
extensamente los servicios aéreos internacionales.
g) Un requisito para la provisión de una sola frecuencia que pueda usarse para
fines de emergencia con carácter mundial, y también, en ciertas regiones, la
provisión de otra frecuencia que pueda usarse como frecuencia común para
fines especiales.
h) La necesidad de proporcionar suficiente flexibilidad para tener en cuenta las
diferencias de aplicaciones exigidas por las condiciones regionales.
4.1.1. Reparto general dela banda de frecuencia de 117,975-137 MHz
Nota: El plan incluye una tabla general de reparto que subdivide toda la banda de
117,975-137 MHz- 137 MHz, siendo las principales subdivisiones las bandas de
frecuencia distribuidas tanto a los servicios nacionales como internacionales y las bandas
distribuidas a los servicios nacionales. La observancia de esta subdivisión general debería
simplificar mucho el problema de coordinación de la aplicación nacional e internacional.
4.1.1.1 El reparto del grupo correspondiente a la banda de frecuencia de 117,975-137 MHz
será el que indica en la tabla 4.1.
4.1.1.2 Recomendación: En el caso de la nueva banda de 136-137 MHz, no se han,
acordado aún aplicaciones internacionales, y estas frecuencias deberían utilizarse a base
regional como y cuando se requiera.
4.1.2. Separación de frecuencias y límites de las frecuencias asignables
Nota. En el texto siguiente. La separación entre canales para asignaciones para
asignaciones de canales de 8,33 kHz se define como 25 kHz dividido por 3 lo que da como
resultado 8,333...kHz.
4.1.2.1 La separación mínima entre frecuencias asignables en el servicio móvil aeronáutico
(R) será de 8,33 kHz.
24
PRINCIPIOS DE LA RADIO
Nota: Se reconoce que, en algunas regiones o áreas, la separación de 100 kHz, 50 kHz o
25 kHz entre canales proporciona un número adecuado de frecuencias apropiadas para
los servicios internacionales y nacionales y que el equipo proyectado específicamente
para separación de 100kHz, 50 kHz o 25 kHz entre canales continuará siendo adecuado
para los servicios realizados en tales regiones o áreas. Se reconoce también que pueden
continuar coexistiendo en una región o aérea las asignaciones basadas en una separación
de 25 kHz así como las basadas en una separación de 8.33 kHz entre canales.
4.1.2.2 Hasta el 1° de enero de 2005 por lo menos, el equipo DSB-AM diseñado
especialmente para una separación de 25 kHz entre canales se salvaguardará dada su
idoneidad para el servicio móvil aeronáutico (R ) [SMA (R)], excepto en las regiones o
áreas en las que por acuerdos regionales se permita el uso de equipo especialmente
diseñado para la separación de 8.33 kHz entre canales o para VDL Modo 3 cuando se
utilice en las comunicaciones orales aire-tierra.
4.1.2.2.1 Los requisitos de llevar a bordo obligatoriamente equipo diseñado para una
separación de 8.33 kHz entre canales, se impondrá en virtud de acuerdos regionales de
navegación aérea, en los que se especifique el espacio aéreo en que se apliquen y el
calendario de fechas de implantación para llevar a bordo el equipo, incluido el paso
apropiado de preaviso.
Nota: No será necesario realizar algún cambio a los sistemas de las aeronaves o en tierra
que operan exclusivamente en regiones que utilizan solamente una separación de canales
de 8.33 kHz.
4.1.2.2.2 Hasta el 1 de enero de 2005 por lo menos, el equipo diseñado específicamente
para una separación entre canales de 8.33 kHz se salvaguardara dada su idoneidad para el
SMA (R).
Adjudicación del
grupo de frecuencias
( MHz)
Utilización mundial Observaciones
a) 118-121,4 Servicios móviles
aeronáuticos nacionales e
internacionales.
Las adjudicaciones
internacionales específicas
se determinarán mediante
acuerdo regional. Las
asignaciones nacionales se
rigen por las disposiciones
de 4.1.5.9 a continuación
b) 121,5 Frecuencia de emergencia Con el fin de suministrar
una banda de guarda para la
protección de la frecuencia
de emergencia aeronáutica
las frecuencias más
próximas asignables a
25
PRINCIPIOS DE LA RADIO
Adjudicación del
grupo de frecuencias
( MHz)
Utilización mundial Observaciones
ambos lados de 121,5 MHz
son 121,60 MHz, salvo que
mediante acuerdo regional
podrá decidirse que las
frecuencias más próximas
asignables serán de 121,30
y 121,70 MHz.
c) 121,6-121,9917
inclusive
Comunicaciones de
superficie en los
aeródromos internacionales
y nacionales
Reservada para los
movimientos en tierra,
verificaciones previas al
vuelo, permisos ATS y
funciones conexas
d) 122-123,05 inclusive Servicios móviles
aeronáuticos nacionales.
Reservada para
adjudicaciones nacionales.
e) 123,1 Frecuencia auxiliar SAR Véase 4.1.4.1 a
continuación.
f) 123,15-123,6917 Servicios móviles
aeronáuticos nacionales
Reservada para
adjudicaciones nacionales.
g) 123,45 Comunicaciones aire-aire Designada para ser utilizada
según lo dispuesto en
4.1.3.2.1
h) 123,7-129,6917
inclusive
Servicios móviles
aeronáuticos nacionales e
internacionales
Las adjudicaciones
internacionales específicas
se determinarán mediante
acuerdo regional. Las
asignaciones nacionales se
rigen por las disposiciones
de 4.1.5.9
i) 129,7-130,8917 Servicios móviles
aeronáuticos nacionales
Reservada para
adjudicaciones nacionales
pero puede usarse,
totalmente o en parte,
mediante acuerdo regional,
para satisfacer los requisitos
mencionados en 4.1.8.1.3
j) 130,9-136,875
inclusive
Servicios móviles
aeronáuticos internacionales
y nacionales
Las adjudicaciones
internacionales específicas
se determinarán mediante
acuerdo regional. Las
asignaciones nacionales se
rigen por las disposiciones
de 4.1.5.9 (Véase la
26
PRINCIPIOS DE LA RADIO
Adjudicación del
grupo de frecuencias
( MHz)
Utilización mundial Observaciones
introducción a 4.1 relativa a
la banda de 132-137 MHz.
k) 136,9-136,975
inclusive
Servicios móviles
aeronáuticos internacionales
y nacionales
Reservada para las
comunicaciones de enlace
digital en VHF.
4.1.3 Frecuencias usadas para determinadas funciones
4.1.3.1 Canal de emergencia
4.1.3.1.1 El canal de emergencia (121,5MHz) se usara únicamente para verdaderos fines de
emergencia, tal como se detalla en forma general a continuación
a) Para facilitar un canal libre entre las aeronaves en peligro o en situación de
emergencia y una estación terrestre, cuando los canales normales se estén
utilizando para otras aeronaves.
b) Para facilitar las comunicaciones VHF entre las aeronaves y los aeródromos, no
usado generalmente por los servicios aéreos internacionales, en caso de
presentarse una emergencia.
c) Para facilitar un canal de comunicaciones es VHF común entre las aeronaves,
tanto civiles como militares, y entre dichas aeronaves y los servicios de
superficie que participen en operaciones comunes de búsqueda y salvamento,
antes de cambiar, en los casos precisos, a la frecuencia adecuada.
d) Para facilitar comunicaciones aeroterrestres con las aeronaves cuando la falla
del equipo de abordo impedían usar los canales regulares.
e) Para facilitar un canal para la operación de los transmisores de localización de
siniestros (ELT), y para comunicaciones entre las embarcaciones de
supervivencia y las aeronaves dedicadas a operaciones de búsqueda y
salvamento;
f) Para facilitar un canal VHF común para las comunicaciones entre las aeronaves
civiles y las aeronaves interceptoras o las dependencias de control de
interceptación, y entre las aeronaves civiles interceptoras y las dependencias de
los servicios de tránsito aéreo en el caso de interceptación de aeronaves civiles.
Respecto a las estaciones de embarcaciones y dispositivos de salvamento, el Reglamento de
Radiocomunicaciones prevé la utilización de la frecuencia o frecuencias de 500 kHz, 8.364 kHz, 2.182 kHz,
121,5 MHz y 243 MHz,.
27
PRINCIPIOS DE LA RADIO
ANEXO 10. VOLUMEN V
ADJUNTO C. PRINCIPIOS RECTORES PARA LAS COMUNICACIONES A LARGA
DISTANCIA DEL CONTROL DE OPERACIONES
Nota: El orden numérico de los párrafos que siguen no denotan ningún orden de
importancia relativa.
1. Debería autorizarse el establecimiento de estaciones aeronáuticas HF de control de
operaciones (AOC), Cuando no se disponga de otros medios para efectuar el control
de operaciones a larga distancia o cuando el empleo de servicios normales de
comunicaciones proporcionados para la seguridad y regularidad de los vuelos sea
inapropiado o inadecuado.
2. El número total de estaciones terrestres que recurran a estos canales de uso mundial
debería mantenerse en un mínimo compatible con la eficacia económica y
operacional por lo consiguiente:
a) normalmente no debería haber más de una estación por estado.
b) En los casos en que se haya convenido afinidad de intereses entre dos
estados adyacentes, puede establecerse una sola estación, por acuerdo entre
los mismos, que preste servicio a todas las empresas explotadoras de
aeronaves que requieren servicios en dichos estados.
3. Según la política nacional del estado o estados, los estados podrían operar las
estaciones aeronáuticas por cuenta de una o más empresas explotadoras de
aeronaves, siempre que de está forma se satisfagan las necesidades de estas ultimas
en cuanto a flexibilidad y comunicación directa con las aeronaves, o la explotación
de las estaciones aeronáuticas podría correr a cargo de una empresa explotadora de
aeronaves o de un organismo de comunicaciones que se ocupe de los intereses de
una o más líneas aéreas y sea titular de una licencia expedida por el estado o estados
interesados.
4. Las licencias deberían expedirse para ser renovadas periódicamente y, de
conformidad con RR54.11 y RR S43.4, deberían prohibirse las comunicaciones de
“correspondencia publica” o entre puntos fijos, u otras comunicaciones que no se
ajusten a ala definición de comunicaciones del control de operaciones.
5. Debería utilizarse VHF (canales de uso general o de control de operaciones) y no
HF, cuando la aeronave se halle dentro del área de cobertura de una estación
aeronáutica VHF apropiada.
Nota: Las categorías especificas de mensajes que pueden ser cursadas por los canales del
servicio móvil aeronáutico (R) están prescritas en el anexo 10, volumen II , Capitulo 5,
5.1.8. En el mismo capitulo, en 5.2.2, se definen los procedimientos de comunicaciones
28
PRINCIPIOS DE LA RADIO
normales para los servicios, incluyendo los requisitos para mantener la escucha. De
acuerdo con RR S18.6 del reglamento de radiocomunicaciones de la UIT, las licencias
deberían definir los propósitos de la estación para el control de operaciones (tal como se
define en el anexo 6, parte I) y deberían especificar las características generales de
acuerdo con el apéndice S27 del reglamento de radiocomunicaciones.
Observación: En Colombia hasta hace poco tiempo, se utilizaron para comunicaciones a
larga distancia, las frecuencias:
Internacionales: 8.855 KHz, 8.918 KHz,10.024 KHz, KHz, 10.096 KHz, 6.649 KHz,
11297 KHz, 10.017 KHz, 6.577 KHz;
Nacionales: 6.553 KHz,6.532 KHz, 5.508 KHz, 6.553 KHz, 5.556 KHz, 6.532 KHz;
Nacional Nocturna: 3.488 KHz.
Anexo 10 Volumen V, Revisión 1/11/01
Manual de <normas, Rutas y Procedimientos ATS-Colombia-Envío N° 33 – Abril 3 de 1993
DEJADO INTENCIONALMENTE EN BLANCO
29
PRINCIPIOS DE LA RADIO
9. CONSIDERACIONES SOBRE COMUNICACIONES SATELITALES
9.1 Introducción
Cuando hablamos de cómo la Tierra y
los demás planetas viajan alrededor del
Sol, decimos que están en órbita
alrededor del Sol. De manera similar, la
Luna está en órbita alrededor de la
Tierra.
Muchos satélites artificiales también
están en órbita alrededor de la Tierra.
Se pueden utilizar diferentes tipos de
órbitas de acuerdo a las necesidades
específicas del satélite.
Arthur Clarke en 1945 describió el uso de la órbita geoestacionaria para
telecomunicaciones, actualmente la mas usada por los satélites de comunicaciones describe
la cobertura global usando tres satélites a 120 grados (sistema DRSS USA).
9.2 Orbita geoestacionaria
En el Ecuador, la Tierra misma está girando de oeste a
este a 1675 kilómetros por hora (1041 millas por hora) y
se puede elegir una órbita que viaja alrededor del
Ecuador o una que pasa sobre los Polos Norte y Sur de la
Tierra, o cualquier posibilidad intermedia, así como
también una órbita de poca altitud de sólo unos pocos
centenares de millas por encima de la superficie de la
Tierra o una que se encuentra a miles de millas en el
espacio.
9.3 Satélite de comunicaciones
Esencialmente un satélite de comunicaciones es un repetidor de radio en el cielo, el
cual recibe el nombre de transponder.
El satélite necesita ser estabilizado debido a que la tierra no es perfectamente
esférica y la luna, el sol, y el movimiento de las mareas ejercen efectos gravitacionales
sobre el satélite que tienden a apartarlo de su posición correcta.
30
PRINCIPIOS DE LA RADIO
Se debe procurar mantener su posición durante su vida útil aproximadamente de 10
a 15 años, dentro de un margen de mas o menos 0.1 grado. Para mantener el satélite en su
posición norte sur hay que utilizar las reservas de combustible, si no se logra mantener esta
posición norte sur, el satélite tenderá a moverse hacia una posición natural ( inclinación) a
15 Grados de la órbita Geoestacionaria.
9.4 Conformación del sistema satelital
Un sistema satelital consiste de un transponder, una estación basada en tierra, para
controlar su funcionamiento y una red de usuario, de las estaciones terrestres, que
proporciona las necesidades para transmisión y recepción del tráfico de comunicaciones a
través del sistema de satélites.
Las transmisiones de satélite incluyen un bus y una carga útil, la de bus incluye
mecanismos de control que apoyan la operación de carga útil, la de carga útil es la
información del usuario que será transportada a través del sistema.
9.5 Satélites orbitales
Son llamados también satélites no síncronos, éstos giran alrededor de la tierra en un
patrón elíptico o circular de baja altitud, si el satélite está girando en la misma dirección
que la rotación de la tierra y a una velocidad angular superior que la de la tierra, la órbita se
llama órbita progrado. Si el satélite está girando en dirección opuesta a la rotación de la
tierra o en la misma dirección, pero a una velocidad angular menor que a la de la tierra, la
órbita se llama órbita retrógrada.
9.6 Clasificación de los Satélites Orbitales
9.6.1 Satélite Pasivo: Se conoce también como reflector pasivo, es un dispositivo que
simplemente “rebota” una señal de un lugar a otro, no hay dispositivos de ganancia a bordo
para amplificar o repetir la señal.
La luna es un satélite natural de la tierra y como consecuencia final es de la década
de 1940 y principios de la década de 1950, se convirtió en el primer satélite pasivo. En
1954 la marina de los Estados Unidos transmitió exitosamente los primeros mensajes sobre
esta transmisión de tierra a luna a tierra, en 1956 se estableció un sistema de transmisión
entre Washington D.C. y Hawai y hasta1962 ofreció comunicaciones de larga distancia
confiables.
9.6.2 Satélite Activo: Es el que de manera electrónica repite una señal a la tierra, recibe,
amplifica y retransmite la información de y hacia las estaciones terrestres.
Los primeros satélites de este tipo fueron el Sputnik I (Rusia) lanzado en el año de
1957 y el Explorer I (Estados Unidos) el cual transmitió información telemétrica por casi
cinco meses.
31
PRINCIPIOS DE LA RADIO
9.7 Satélites Geoestacionarios
Son llamados también geosíncronos, son satélites que giran en un patrón circular
con una velocidad angular igual a la de la tierra consecuentemente permanecen en una
posición fija con respecto a un punto de la tierra.
Una ventaja obvia es que están disponibles para todas las estaciones de la tierra,
dentro de su sombra, 100% de las veces, estas estaciones tienen un camino visible a él y
están dentro del patrón de radiación de las antenas del satélite, estos satélites requieren
dispositivos de propulsión sofisticados y pesados para mantenerlos fijos en una órbita. El
tiempo de órbita de un satélite geosíncrono es de 24 horas igual que la tierra.
Órbita elíptica de Satélite
En 1964 se estableció una red de satélite comercial global conocida como Intelsat
(Organización Satelital para Telecomunicaciones Internacionales). Intelsat es propiedad y
operada por un consorcio de mas de 100 países, el primer satélite fue Early Bird I el cual
fue lanzado en 1965 y proporcionaba 400 canales de voz. De 1966 a1067, se lanzaron una
serie de satélites los cuales tenían una capacidad de 80.000 canales de voz.
9.7.1 Ventajas de las órbitas geosíncronas
• El satélite permanece casi estacionario, con respecto a una estación terrestre específica,
consecuentemente no se requiere equipo costoso de rastreo en las estaciones terrestres.
• No hay necesidad de cambiar de un satélite a otro, cuando giran por encima,
consecuentemente, no hay rupturas en la transmisión por los tiempos de conmutación.
• Los satélites geosíncronos de alta altitud pueden cubrir un área de la tierra mucho más
grande, que sus contrapartes orbitales de baja altitud.
9.7.2 Desventajas de las órbitas geosíncronas
• Las altitudes superiores de los satélites geosíncronos introducen tiempos de
propagación más largos. El retardo de propagación del viaje redondo entre las dos
estaciones terrenas por medio de un satélite geosíncrono es de 500 a 600 ms.
• Los satélites geosíncronos requieren de alta potencia de transmisión y receptores más
sensibles debido a las distancias más grandes y mayores pérdidas de trayectoria.
32
Perigeo
1000 Km
Tier
ra
Apogeo
40.000 Km
PRINCIPIOS DE LA RADIO
• Se requieren maniobras especiales de alta precisión para colocar un satélite geosíncrono
en órbita y mantenerlo. Además se requieren motores de propulsión a bordo de los
satélites para mantenerlos en sus órbitas respectivas.
9.8 Patrones Orbitales
Una vez proyectado, un satélite permanece en órbita debido a que la fuerza
centrífuga, causada por su rotación alrededor de la tierra, es contrabalanceada por la
atracción gravitacional de la tierra. Entre más cerca gire de la tierra el satélite más grande
es la atracción gravitacional y requerirá de una velocidad mayor para mantenerlo alejado de
la tierra.
9.8.1 Satélites de baja altitud: Tienen órbitas cercanas a la tierra, de 100 a 300 millas de
altura y viajan aproximadamente a 17.500 millas/hora a esta velocidad se requiere
aproximadamente de una hora y media para girar alrededor de toda la tierra,
consecuentemente el tiempo que el satélite está visible en una estación terrestre en
particular, es solamente de un cuarto de hora o menos por órbita.
9.8.2 Satélites de altitud media: Se encuentran de 6.000 a 12.000 millas de altura, tienen
un periodo de rotación de 5 a 12 horas y permanecen a la vista en una estación terrestre a la
vista de 2 a 4 horas por órbita.
9.8.3 Satélites de altitud alta: Se encuentran de 16.000 a 25.000 millas de altura, viajan
aproximadamente a 6.879 millas/ hora y tienen un periodo de rotación de 24 horas,
exactamente el mismo tiempo que la tierra. Consecuentemente, permanecen en una
posición fija con respecto a una estación específica de la tierra y tienen un tiempo de
disponibilidad de 24 horas.
9.8.4 Trayectos que un Satélite puede tomar
9.8.4.1 Orbita Ecuatorial: Cuando el satélite gira en una órbita arriba del Ecuador.
9.8.4.2 Orbita Polar: Cuando un satélite gira en una órbita que lo lleva arriba de los polos
norte y sur.
9.8.4.3 Orbita Inclinada: Es cualquier otro trayecto orbital.
9.8.4.3.1 Nodo Ascendente: Es el punto en donde la órbita cruza el plano ecuatorial de sur
a norte.
9.8.4.3.2 Nodo Descendente: Es el punto en donde la órbita cruza el plano ecuatorial de
norte a sur.
9.8.4.3.3 Línea de Nodos: Es la línea que une a los nodos ascendentes y descendentes por
el centro de la tierra.
33
PRINCIPIOS DE LA RADIO
9.9 Leyes de Kepler: (1571-1630)
Kepler había estudiado astronomía, favoreciendo el punto de vista copernicano y
manteniendo correspondencia con Galileo. Copérnico propuso que cada planeta se movía
en una órbita circular a velocidad constante. Usando esta conjetura, Kepler procedió a
calcular los movimientos de los planetas en el cielo. Sus posiciones calculadas casi
satisfacían las observadas, pero no de forma exacta. En particular, Tycho había hecho (¡solo
a simple vista!) algunas mediciones muy precisas de la posición de Marte, que diferían con
las predicciones de ambos astrónomos, Tolomeo y Copérnico. Cuando Tycho muere,
Kepler obtiene esas observaciones e intenta explicarlas. En 1609, el año mágico en el que
Galileo posiciona su telescopio por vez primera hacia los cielos, Kepler vio de pasada lo
que piensa que puede ser la respuesta y publica sus primeras dos leyes sobre el movimiento
planetario.
Las leyes de Kepler no solo fueron confirmadas y explicadas por científicos
posteriores, sino que se aplican a cualquier sistema orbital de dos cuerpos, incluidos los
satélites artificiales en órbita alrededor de la Tierra.
9.9.1 Tercera ley
En 1619 Kepler publicó su tercera ley: el cuadrado del período orbital T es
proporcional al cubo de la distancia media del Sol (la mitad de la suma de la distancia
mayor y la menor).
En forma de fórmula T2
= k a3
Siendo k una constante, la misma para todos los planetas. Suponga que medimos todas las
distancias en "unidades astronómicas" ó AU, siendo 1 AU la distancia media entre la Tierra
y el Sol. Luego si a = 1 AU, T es un año y k, con estas unidades, es igual a 1, T2
= a3
.
Aplicando ahora la fórmula a cualquier planeta, si T es conocido por las
observaciones durante muchos años, la a para el planeta considerado, su distancia media
del Sol, se calcula fácilmente. Hallar el valor de 1 AU en millas ó kilómetros, o sea, hallar
la escala real del sistema solar, no es fácil. Nuestros mejores valores actualmente son las
proporcionadas por las herramientas de la era espacial, mediante mediciones de radar de
Venus y por pruebas espaciales planetarias; siendo una buena aproximación:
1 AU = 150 000 000 Km
34
PRINCIPIOS DE LA RADIO
El eje de la linterna es también el eje del cono de luz. Apuntando el haz
perpendicular a la pared obtendremos un círculo. Inclinando el haz: una elipse. Mayor
inclinación, hacia donde el cierre de la elipse está muy apartado: una parábola. Inclinándola
aún más, hacia donde los dos bordes de la luz no solo no se juntan, sino que se separan en
direcciones completamente diferentes: una hipérbola.
La constante k' para los satélites artificiales es diferente a la k obtenida para los planetas
(pero es la misma para cualquier satélite). Por la fórmula de Kepler:
T = SQRT (k' a3
)
Donde SQRT simboliza "raíz cuadrada de". Si T se mide en segundos y a en radios
terrestres
(1 RE = 6371 km. = 3960 millas) T = 5063 SQRT (a3
)
.
3ª Ley de Kepler
T en años,
a en unidades astronómicas;
T2
= a3
Las discrepancias son debidas a la limitada precisión
Planeta Período T Dist. a del Sol T2
a3
Mercurio 0.241 0.387 0.05808 0.05796
Venus 0.616 0.723 0.37946 0.37793
Tierra 1 1 1 1
Marte 1.88 1.524 3.5344 3.5396
Júpiter 11.9 5.203 141.61 140.85
Saturno 29.5 9.539 870.25 867.98
Urano 84.0 19.191 7056 7068
Neptuno 165.0 30.071 27225 27192
Plutón 248.0 39.457 61504 61429
9.10 Rango Frecuencial satelital
 L-BAND 1.530-2.700 GHZ
 FCC,S DIGITAL RADIO 2310-2360 GHZ
 S-BAND 2700-3500 GHZ
 C-BAND Canal descendente 3700-4200 GHZ
Canal ascendente 3900-8395 GHZ
 X-BAND Canal descendente 7250-7745 GHZ
Canal Ascendente 7900-8395 GHZ
 KU-BAND( EUROPA) Canal descendente FSS 10.700-11.700 GHZ
35
PRINCIPIOS DE LA RADIO
DBS 11.700-12500 GHZ
Telecom. 12.500-12.750 GHZ
Canal Ascendente FSS y Telecom. 14000-14800 GHZ
DBS 17.300-18.100 GHZ
 KU- BAND (AMERICA) Canal Descendente FSS 11.700-12.000 GHZ
DBS 12.200-12.700 GHZ
Canal ascendente FSS 14.000-14.500 GHZ
DBS 17.300-17.800 GHZ
 KU-BAND 18-31 GHZ
El satélite recoge el campo electromagnético incidente y retransmite las portadoras
moduladas a modo de enlace descendente, el nivel del ruido celeste disminuye entre las
frecuencias de 2 GHZ a 10 GHZ.
9.11 Modelos de enlace del sistema satelital
Las bandas de frecuencias explotadas por el satélite se dividen en secciones
llamadas transponedores, el transponder recibe la portadora transmitida por la estación
terrena, la amplifica, la convierte a la frecuencia de enlace descendente apropiada y la
transmite por medio de amplificadores de alta potencia a la tierra. Con el desarrollo de la
tecnología se introdujo el concepto de haces conformados para cubrir algunas zonas
especificas de la superficie terrestre.
El enlace ascendente corresponde a la cadena transmisora y transmite en 6 Ghz, el
enlace descendente cadena receptora y transmite en 4 Ghz.
Una banda de frecuencias se podría utilizar para más de un Haz, lo que se traduce en
un aumento de la capacidad del satélite.
9.11.1 Modulación
Es el proceso mediante el cual se modifican las características de una forma de onda
en conformidad con otra señal.
Para transmisiones radioemisiones radiofónicas, la modulación consiste
básicamente en variar la amplitud, de la frecuencia o la frecuencia o la base de una
portadora de radio frecuencia (RF) en conformidad con la información que se habrá de
transmitir.
MODULACION FSK:
• Consiste en un proceso de 2 oscilaciones con Frecuencias Diferentes para dígitos 0 y 1.
• Normalmente es usada para transmisión de datos en bajas velocidades.
MODULACION ASK:
36
PRINCIPIOS DE LA RADIO
• La amplitud de la onda es alterada de acuerdo con la variación de la señal de
información.
• Exige un medio en que la respuesta de amplitud sea estable, ya que este tipo de
modulación es bastante sensible a ruidos y distorsiones.
MODULACION PSK:
Consiste en un procedimiento de la onda portadora en función de un bit de dato
(0,1). Un bit 0; en cuanto al bit 1, corresponde a la fase g
MODULACION QAM:
Es caracterizada por la superposición de 2 portadores en cuadratura modulada en
amplitud. Con eso al colocar 4 bits dentro de un tronco de señal y operar con tasas de
2400bauds, se alcanza tasas de 9600bps.
Esencialmente un sistema satelital consiste de tres secciones básicas una subida, un
transponder satelital y una bajada.
9.11.2 Modelo de subida: El principal componente dentro de la sección de subida de un
sistema satelital es el transmisor de la estación terrena, el típico transmisor de la estación
terrena consiste de un modulador de frecuencia IF, un convertidor de microondas de IF a
RF, un amplificador de alta potencia (HPA) y algún medio para limitar la banda del último
espectro de salida (por ejemplo, un filtro pasa-bandas).
Convertidor Ascendente
IF RF
RF
 PCM: Modulación de código de pulsos.
 PSK: Transmisión por desplazamiento de fase.
37
Banda Base en
FKM o PCM/TDM
Modulador
(FM, PSK o
QAM)
BPF Mezclador BPF HPA
Generador
MW 6 o 14
GHz
Al satélite
PRINCIPIOS DE LA RADIO
 QAM: Modulación de amplitud en cuadratura.
 HPA: Amplificador de potencia.
El modulador de frecuencia intermedia convierte las señales de banda base de entrada a
una frecuencia intermedia modulada en FM, en PSK o en QAM, el convertidor (mezclador
y filtro pasa-bandas) convierte la frecuencia intermedia a una frecuencia de portadora de
RF apropiada, el HPA proporciona una sensibilidad de entrada adecuada y potencia de
salida para propagar la señal al transponder del satélite, los HPA comúnmente usados son
klystons y tubos de onda progresiva.
9.11.3 Transponder: Un típico transponder satelital consta de un dispositivo para limitar la
banda de entrada (BPF), un amplificador de bajo ruido de entrada (LNA), un traslador de
frecuencia, un amplificador de potencia de bajo nivel y un filtro pasa-bandas de salida.
Este transponder es un repetidor de RF a RF, otras configuraciones de transponder son los
repetidores de IF y de banda base semejantes a los que se usan en los repetidores de
microondas.
Traslator de frecuencia
RF RF
RF
De la estación de A la estación
La tierra 6 o 14 Ghz terrena 4 o 12 Ghz
El BPF de entrada limita el ruido total aplicado a la entrada del LNA (un dispositivo
normal utilizado como un LNA es un diodo túnel), la salida el LNA alimenta a un traslator
de frecuencia (un oscilador de desplazamiento y un BPF) que convierte la frecuencia de
subida de banda alta a una frecuencia de bajada de banda baja. El amplificador de potencia
de bajo nivel que es comúnmente un tubo de ondas progresivas amplifica la señal de RF
para su transmisión por medio de la bajada a los receptores de la estación terrena. Cada
canal de RF del satélite requiere de un transponder separado.
9.11.4 Modelo de bajada: Un receptor de estación terrena incluye un BPF de entrada, un
LNA y un convertidor de RF a IF
38
BPF
Amplificador
de bajo ruido
LNA
Mezclador BPF
Amplificador
de baja
potencia TWT
Oscilador de
desplazamiento
MW de 2 GHz
PRINCIPIOS DE LA RADIO
Del transponder del satélite
Convertidor descendente
RF IF
RF
Nuevamente el BPF limita la potencia del ruido de entrada al LNA, el LNA es un
dispositivo altamente sensible, con poco ruido, tal como un amplificador de diodo túnel o
un amplificador paramétrico, el convertidor de RF a IF es una combinación de filtro
mezclador / pasa-bandas que convierte la señal de RF recibida a una frecuencia de IF.
9.11.5 Enlaces cruzados: Ocasionalmente hay una aplicación en donde es necesario
comunicarse entre satélites, esto se realiza usando enlaces cruzados entre satélites o
llamado también enlace intersatelital (ISL), una desventaja de usar un ISL es que el
transmisor y receptor son enviados ambos al espacio por consiguiente la potencia de salida
del transmisor y la sensibilidad de entrada del receptor se limitan.
9.11.6 Potencia de transmisión y energía de BIT: Los amplificadores de alta potencia
usados en los transmisores de la estación terrena y los tubos de onda progresiva usados de
manera normal, en el transponder de satélite, son dispositivos no lineales; su ganancia
(potencia de salida Vs potencia de entrada) depende del nivel de la señal de entrada.
Para operar eficientemente, el amplificador de potencia debe trabajar lo más cercano
posible a la saturación, la potencia de salida de un transmisor típico de estación terrena del
satélite es mayor que la potencia de salida de un amplificador de potencia de microondas
terrena, consecuentemente cuando se trata con sistemas satelitales generalmente se expresa
en DbW(Decibeles con respecto a un vatio) en vez de Dbm (decibel con respecto a un
milivatio).
La mayoría de los sistemas satelitales modernos usan transmisión por
desplazamiento de fase (PSK) o modulación de amplitud en cuadratura (QAM) en vez de la
modulación en frecuencia convencional (FM).
Con PSK o QAM, la banda base de entrada generalmente es una señal PCM
codificada con multicanalización por división de tiempo la cual es digital por naturaleza,
además con PSK o QAM se pueden codificar varios bits en un solo elemento de
señalización de transmisión, por consiguiente un parámetro más importante que la potencia
de la portadora es la energía por bit.
39
BPF
Amplificador
de bajo ruido
LNA
Mezclador BPF
Demodulador
(FM, PSK o
QUAM)
Generador MW
4 o 12 Ghz
Banda base
fuera FDM o
PCM / TDM
PRINCIPIOS DE LA RADIO
Eb = Pt Tb
En donde,
Eb = Energía de un bit sencillo (joules por bit)
Pt = Potencia total de la portadora (wats)
Tb = Tiempo de un bit sencillo (segundos)
De donde se desprende,
Tb = 1/ fb en donde, fb es la razón de bit por segundo.
Eb = Pt / fb
9.11.7 Antenas
Las estaciones terrenas de comunicaciones por satélite emplean antenas parabólicas
de 1.5 a 30 metros de Diámetro, el contorno de una superficie parabólica satisface el
requisito de que toda la energía radiada hacia la superficie, desde un alimentador en el
punto focal, será reflejada para formar un frente de onda plano en concordancia de fase en
toda la abertura el reflector parabólico.
Si una onda de radio proveniente de una fuente distante incide sobre la antena esta
recoge la potencia contenida con su abertura eficaz (Ae).
Ae= ηπ(d/2) 2
η= rendimiento de la antena y η < 1.
9.11.8 Tiempo de propagación
La longitud total del trayecto Tierra- Satélite- Tierra puede alcanzar hasta los
84.000 Kilómetros en un tiempo de 250 milisegundos, el efecto de este retardo en las
conversaciones telefónicas es de 500 milisegundos. El centelleo en momentos
impredecibles, el nivel de las señales recibidas del satélite fluctúa con rapidez por la
variación en amplitud y fase que ocurre a través de la atmósfera; esto lo produce la mezcla
turbulenta de la masa de aire a diferentes niveles de temperatura y humedad así como la
adición aleatoria de partículas de lluvia, hielo o humedad.
Bibliografía:
Communications Satellite System Martin James
Comunicación por satélites, Rosado Carlos
Word Satélite Almanac Long Mark
Anexo 10 – VOLUMEN V
40
PRINCIPIOS DE LA RADIO
41

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8. principios de la radio

  • 1. PRINCIPIOS DE LA RADIO PRINCIPIOS DE LA RADIO INTRODUCCIÓN Todos nosotros estamos familiarizados con las ondas de radio, diariamente somos usuarios de los diferentes servicios que se prestan con su ayuda; la televisión, la radio y las comunicaciones satelitales están fundamentadas en su existencia. Pero hasta la fecha hemos disfrutado de su magia y quizá muy pocos de nosotros nos hemos preguntado como se logra la generación, transmisión y recepción de estas ondas electromagnéticas, cómo es que éstas transportan la información que diariamente usufructuamos y que factores determinan su programación. Como controlador de tránsito aéreo, usted tendrá que trabajar diariamente frente a un equipo transmisor y receptor de ondas electromagnéticas. El objetivo de este módulo es familiarizarlo, desde una visión conceptual, con este tipo de fenómenos, buscando que usted comprenda las ventajas y limitaciones propias de los equipos de comunicaciones. En todo sistema de comunicaciones existe un proceso que en forma general podemos describir como sigue: a) Un mensaje (información) de audiofrecuencia debe ser transmitido a una estación receptora. b) Una onda electromagnética se emplea como vehículo para poder transportar la información. c) Un proceso de modulación garantiza que el mensaje quede instalado en la onda electromagnética que lo transportará. d) Un transmisor y un receptor son los equipos encargados de enviar y recibir la información respectivamente. e) Las ondas electromagnéticas ya moduladas se propagan con unas determinadas características de acuerdo con la frecuencia de la portadora. Atendiendo a este planteamiento se desarrolla el contenido que usted encontrará en el módulo. Finalmente se referencia las recomendaciones de la OACI sobre las frecuencias aeronáuticas. 1. SISTEMA DE COMUNICACIONES Si se le pidiera que defina la comunicación, probablemente diría que tiene que ver con el intercambio de información. Esencialmente, es en eso, en lo que consiste la comunicación, y es con ese propósito que existen sistemas de comunicaciones. Una definición más precisa de la comunicación indicaría que es la frecuencia de información de un lugar a otro o de una persona a otra. La figura 1 presenta un diagrama de bloques de un sistema de comunicaciones básico. 1
  • 2. PRINCIPIOS DE LA RADIO SISTEMA DE COMUNICACIONES BÁSICO. Tal como puede apreciarse en la figura, las partes esenciales del sistema son el emisor o transmisor, la línea de transmisión y el receptor. L a dirección del flujo de información va del emisor al receptor, lo cual explica porque se utilizan los términos transmisor y receptor. Cabe señalar, sin embargo, que este sistema es unidireccional. Para que exista un sistema completo de comunicaciones, el equipo debe poder funcionar en la dirección opuesta. De no ser así, el que recibe la información no puede dar a conocer su respuesta al emisor. Esto generalmente se da por entendido en el estudio de los sistemas de comunicaciones, razón por la cual raramente es mencionado. Una vez definido el concepto de un sistema de comunicaciones, pasemos a definir las comunicaciones electrónicas. Estas se basan en la utilización de energía eléctrica para transmitir información. Dado que la energía eléctrica que puede viajar casi tan rápido como la luz, la comunicación es casi instantánea. La forma original de la información (sonidos, imágenes) debe ser convertida en señales eléctricas que después son transmitidas directamente por cables o irradiadas a través del aire como ondas de radio electromagnéticas. Estas señales son recogidas por el receptor y reconvertidas a su forma original para que la información pueda ser entendida. Para poder transmitir información utilizando ondas de radio, debe encontrarse una manera de agregarle información la señal de radio. Este proceso se denomina modulación, y las tres formas principales de modulación encontradas en las comunicaciones análogas son:  Modulación de amplitud,  Modulación de fase y,  Modulación en frecuencia; lo que se hace variar en conformidad con la señal de informaciones ya sea la amplitud, la frecuencia o la fase de la señal de radio. 2 FUENTE DE INFORMACION TRANSMISOR CANAL RECEPTOR DESTINO MENSAJE SEÑAL TRANSMITIDA SEÑAL RECIBIDA MENSAJE COMUNICACIÓN DE RETORNO
  • 4. PRINCIPIOS DE LA RADIO 2. INFORMACION DE ENTRADA- MENSAJES (AUDIOFRECUENCIA) AUDIO FRECUENCIAS El oído humano no puede detectar todas las frecuencias. Entre aquellas que son detectadas, no todas son oídas con la misma intensidad. A medida que aumenta la frecuencia del sonido de 20 a 20.000 Hz, la sensación de intensidad crece, pasando por un valor máximo al acercarse a los 4.000 Hz, y después decrece. Normalmente, la voz humana contiene frecuencias de sonido únicamente entre 100 y 10.000 Hz. Más aun, la inteligibilidad de una palabra hablada esta principalmente contenida entre 200 y 3.000 Hz, lo cual significa que estas frecuencias (200-3.000 Hz) son las más importantes para entender el habla. Estos hechos concernientes a la sonoridad e inteligibilidad son ampliamente utilizados en aplicaciones de telecomunicación. Por lo tanto, cuando se transmiten únicamente señales de voz, las frecuencias transmitidas no necesitan exceder a las utilizadas por la compañía de teléfonos (300-3.000 Hz). Los parámetros de la radiodifusión comercial modulada en amplitud se establecen en función de los programas hablados, pero dado que también se transmite música, se utiliza una gama de frecuencias ligeramente más grande (100-5.000 Hz). La radiodifusión comercial modulada en frecuencia, destinada a transmitir música estereofónica y de alta fidelidad utiliza una gama que va de 50 a 15.000 Hz. Como el oído, la mayoría de los dispositivos reproducen, transmiten o amplifican únicamente dentro de una gama limitada de frecuencias definida por los límites de frecuencia superior e inferior. Estos límites se determinan a partir de la curva respuesta de frecuencia del dispositivo, que es un trazado de las variaciones de la ganancia con respecto a la frecuencia. Tomando la ganancia máxima como referencia, los límites de frecuencia superior e inferior se definen como puntos en los cuales la ganancia a disminuido hasta una cierta fracción de su máximo. Por general se elige el 50 %, que corresponde a una caída de voltaje de aproximadamente 30%. 3. LA PORTADORA - ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS 3.1 Introducción La palabra “radio” significa la emisión de ondas electromagnéticas que transportan información, así como a detección de esas ondas. Dentro de ese significado, aplicaciones por el estilo de la telegrafía, telefonía, televisión y toda una serie de ayudas a la navegación se clasifican como radio. 4
  • 5. PRINCIPIOS DE LA RADIO La existencia de las ondas electromagnéticas ya se sospechaba antes que Heinrich Hertz realizase su famoso experimento en 1887 y demostrase su presencia. Ya en 1865 James Clark Maxweel, del King’s College, Universidad de Londres, escribió un articulo en el que predecía la existencia de esas ondas. Mas adelante, en 1886, en un año antes del experimento de Hertz, el profesor Hughes, sabio londinense, llega muy cerca de su descubrimiento. De todos modos, Hertz no solo comprobó la predicción de Maxweel, si no que al mismo tiempo estableció la velocidad de propagación de las ondas de radio y otras varias propiedades de ellas. Demostró que pueden propagarse en el vacío y que son detenidas por una pantalla metálica (fundamento del actual radar). Calculó las longitudes de onda de varias frecuencias y determinan la relación entre ambas magnitudes. 3.2 Velocidad de propagación, frecuencia y longitud de onda. Si se conecta una fuente de tensión alterna a un alambre (por ejemplo una antena), en esta se crea una corriente oscilante y sus electrones se desplazan siguiendo a ésta, al rededor de una posición media. El campo eléctrico presente en le alambre va acompañado de otro magnético y con una frecuencia de terminada (que dependa de la longitud del alambre) los dos campos radian al exterior hasta el alambre, de un modo muy eficiente, en forma de ondas electromagnéticas o de radio. En la tierra estas perturbaciones se propagan aproximadamente con la velocidad de la luz, que es.-  186.000millas estatuarias por segundo,  162.000millas náuticas por segundo,  300.000Kilómetros por segundo. Como las ondas son campos alternos es necesario hablar de frecuencia y longitud de onda. La figura siguiente nos sirve para identificar cada término. Ciclo. Es el recorrido que hace la onda en u n período de tiempo. (Es un término de adopción bastante reciente, en honor del eminente científico.) Frecuencia. Es el número de veces que se efectúa un evento en una Unidad de Tiempo. Tratándose de una corriente alterna o de una onda de radio, la Unidad de Tiempo es el Segundo y la Unidad de 5 XCicl o Cicl o Amplitu d Amplitu d Longitud de Onda Tiemp o Ciclo, frecuencia y longitud de onda Valor medio X
  • 6. PRINCIPIOS DE LA RADIO Frecuencia es el HZ (Hercio), que equivale a un ciclo por segundo. Por la tanto, definimos a Frecuencia de Radio, como la cantidad de ciclos que se producen por segundo. Ejemplo, 500 Hz significa 500 ciclos por segundo. Como la cantidad de ciclos por segundo de las ondas de radio es muy alta, se usan los siguientes múltiplos:  1 ciclo por segundo = 1 Hz  1000 Hz = 1 Khz. (kilohercio)  1000 Khz. = 1 Mhz (megahercio)  1000 MHz = 1 Ghz (gigahercio) Longitud de onda. Es la distancia física recorrida por la onda durante un ciclo. Se define también, como la distancia existente entre dos puntos consecutivos en los que el movimiento de las partículas del medio tienen el mismo desplazamiento desde su valor medio. 3.3 Relación entre longitud de onda y frecuencia. Las ondas de radio se propagan con una velocidad de 300.000.000 metros por segundo. La relación entre la frecuencia y la longitud de onda se establece sin mas que considerar que si se hace la transmisión de un hercio, la onda cubrirá una distancia geográfica de 300.000 Km. Por lo tanto, a medida que crece la frecuencia se reduce la longitud de onda en la misma proporción, y viceversa. Poniendo esto en una formula:  Longitud de onda = velocidad de las ondas de radio (c) / frecuencia (f) λ = c f  Frecuencia (f) = velocidad de las ondas de radio (c) / longitud de onda (λ) f = c λ Utilizando la onda anterior se puede convertir la frecuencia en longitud de onda ó la longitud de onda en frecuencia. Para evitar cualquier error, por lo menos al principio, en la formula deberán usarse unidades fundamentales: hercios en la frecuencia y metros en la longitud de onda. Usando metros en la longitud de onda de frecuencia quedará representada en hercios, que después se podrán convertir en Khz. o MHz, según lo que convenga. 6
  • 7. PRINCIPIOS DE LA RADIO Ejemplos: 1. Si una longitud de onda vale 1,5 Km., ¿cual es la frecuencia?  Frecuencia en hercios = velocidad en metros por segundo / longitud de onda en metros  = 300 000 000 / 1 500  = 200 000 Hz  = 200 Khz. 2. Si la frecuencia de una transmisión es de 75 MHz, ¿cual será la longitud de onda?  Longitud de onda en metros = velocidad en metros por segundo / frecuencia en hercios  = 300 000 000 / 75 000 000  = 4 metros 3. Si la longitud de onda es de 3 cm, ¿cuál es la frecuencia?  Frecuencia = 300 000 000x 100 / 3  = 10 000 000 000 Hz  = 10 000 MHz o 10 GHz (Obsérvese que el factor 100 de la solución anterior convierte 3 cm. en metros) 4. Si la frecuencia es de 13.500 MHz, ¿cual es la longitud de onda?  Longitud de onda = 300 000.000 / 13 500 000  = 3 / 135  = 0.0222 metros  = 2,22 cm. 5. Cuántas longitudes de onda, en números enteros mas aproximados, de la frecuencia de 150 Mhz equivalen a 52 pies? Sabiendo que 1 m = 3.28 pies y 1 pie = 3.48 cms.  Longitud de onda = 300 000.000 / 150 000 000 7
  • 8. PRINCIPIOS DE LA RADIO  = 2 metros  = 2 x 3,28 pies  = 6,56 pies La cantidad de veces que 6,56 pies caben en 52 pies es :  52 / 6,56 = 8 (aprox.) 4. LA MODULACIÓN DE FRECUENCIA La modulación es el proceso de agregarle información, también llamada inteligencia, a una onda de radio de alta frecuencia para comunicación a larga distancia. Este proceso depende del tipo de modulación utilizada, pero en general se utiliza la amplitud de la señal de información para variar la amplitud, la fase o la frecuencia de radio. En esta manual, se aludirá a la señal de información con el término de mensaje, que por lo general es una señal de audio de baja frecuencia en la gama que va de 20 Hz. La señal de radiofrecuencia (RF) se conoce como portadora, y a las frecuencias de mensaje y de la portadora RF se les atribuye los símbolos FM y Fc. Respectivamente. Una página de un periódico que se quedase en blanco no llevaría ninguna información: para que cumpliese su objetivo tendría que estar impresa. Del mismo modo, una onda de radio invariable, lisa, podría equiparse a la página en blanco: ni se podría oír ni llevaría información alguna. Por eso hay que imprimirle a la onda alguna forma de “inteligencia” , para que pueda transportar información. El proceso de imprimirle esa inteligencia es lo que se conoce como modulación, que se lleva a cabo de varias maneras, aunque en todos los casos las ondas de radio actúan únicamente como vehículos de información, siendo llamadas por eso “portadoras” . La onda de información que se incluye en esta portadora es lo que se llama “onda moduladora”. A continuación se explican algunos procedimientos seguidos para alternar la portadora con el fin de que pueda transportar información. 4.1 Modulación de amplitud. Este método puede utilizarse de dos maneras : transmitiendo mensajes codificados en audiofrecuencia (AF) o radiando palabra, música, etc. Como se deduce de su nombre, en este método se altera la amplitud de la portadora de audio, manteniendo constante su frecuencia. Para transmitir información codificada, como, por ejemplo, el indicativo de una instalación de ayuda a la navegación, hay que interrumpir la parte de audio, lo que se consigue manipulando el tono audible o este y la portadora. En la figura de Modulación de Amplitud, la señal de audio B se superpone a la radiofrecuencia (RF) A. Supongamos que la amplitud de las dos, A y B . Sea la unidad. Se observará que la envolvente resultante de la onda portadora es exactamente la misma onda de audio moduladora y que su amplitud se ha incrementado a 2 , ya que hora varia entre 0 y 2. 8
  • 9. PRINCIPIOS DE LA RADIO Cuando se tiene una señal modulada en amplitud, su resultante varia entre los valores suma y diferencia de las dos ondas. En la figura 3 la suma de las amplitudes de A y de B es 2 y su diferencia 0 , motivo por el cual la amplitud de onda de audio transportada varía entre los valores 0 y 2. Esto es una medida d ella profundidad de modulación, que es la proporción en que la portadora queda modulada y se expresa en porcentaje:  Amplitud de B / amplitud de A = 100 En la figura de Modulación de Amplitud la profundidad de modulación es del 100 %. Si la amplitud de la portadora fuese de 2 y la de audio de 1, la resultante variaría entre 3 y 1 y la profundidad de modulación seria del 50 %. El grado de modulación es una consideración importante de diseño, ya que en él nos enfrentamos con dos factores: la intensidad de la señal de audio emitida y la potencia necesaria para producirla. La variación de la amplitud de la señal modulada de salida controla la intensidad del audio transportado. De este modo, una señal de una profundidad de modulación del 100% sería mas intensa que una que otra que solo tenga el 50% . Las grandes profundidades de modulación interesarían mucho a la radiodifusión, cuyas palabras y música se escucharían mas fuertes con una modulación del 100% ; pero en la práctica hay que mantener la modulación un poco por debajo de ese 100%, debido a que la sobremodulación causa distorsión al recibirse las señales. Por lo que se refiere a las consideraciones de potencia, hay que aplicar una potencia extra para modular una portadora en amplitud. Las exigencias de potencia aumentan en la mitad cuando en la mitad cuando se trata de una onda modulada al 100%, pero disminuyen con mucha rapidez al reducir esa modulación. Por consiguiente, dada una potencia de salida y suponiendo que el resto de las condiciones son las mismas, una señal sin modular tendrá un mayor alcance que otra modulada en amplitud. Las estaciones de radiodifusión en LF y MF utilizan la modulación de amplitud, y lo mismo sucede con la aviación civil en sus transmisiones de VHF. 4.2 Modulación de frecuencia Esta técnica para transmitir información fue desarrollada en los Estados Unidos, al llegarse a la escasez de lugar para las transmisiones de AM y al ruido exterior que 9 MODULACIÓN DE AMPLITUD PORTADORA (fc) MENSAJE (fm) SEÑAL AM fc = 1100 kHz fm = 10 kHz PORTADORA BL1 BLS fc – fm fc fc + fm (990 kHz) (1100 kHz) (1110 kHz) B A C
  • 10. PRINCIPIOS DE LA RADIO ocasionaba graves inconvenientes durante la Segunda Guerra Mundial. Su fundamento consiste en modificar la frecuencia de la portadora, de acuerdo con la variación de la amplitud de la onda de audio que se ha de transmitir, manteniendo ahora constante la amplitud de dicha portadora (figura Modulación de Frecuencia). La cantidad de desviación de frecuencia depende del audio modulador: es superior a la frecuencia portadora media cuando la amplitud del audio es positiva e inferior a ella cuando es negativa. La desviación máxima se produce en los picos positivos y negativos. En el receptor un dispositivo discriminador de frecuencia detecta estas desviaciones y las convierte en información útil. Comparando la técnica de la modulación de frecuencia con la de la amplitud, los transmisores de FM son más sencillos que los de AM, su potencia necesaria para la modulación es relativamente menor y la recepción esta prácticamente externa de ruidos estáticos. Esta ultima ventaja se debe a que la recepción esta prácticamente exenta de ruidos estáticos. Esta última ventaja se debe a que la banda de VHF está prácticamente libre de estáticos y, cuando los hay, suelen ser una perturbación de amplitud que entra libremente en una antena receptora vertical. Los inconvenientes son que los receptores de FM son mas complicados y que la transmisión modulada exige una banda de frecuencia mucho mas amplia para cubrir sus bandas laterales (véase mas adelante). Tal es la razón por lo que los emisores de FM trabajan en la banda de VHF: la congestión den las bandas de frecuencias mas bajas no permitiría la ocupación de la anchura de banda necesaria. Al trasladarse a la VHF se tiene además el beneficio adicional de que en la transmisión se puede incluir toda la gama de frecuencias audibles para el oído humano (hasta 15 Khz.), proporcionando así una recepción de alta fidelidad, en tanto en que la banda de AF hay que contentarse con permanecer dentro del limite de 10 Khz. 4.3 Bandas laterales Las bandas laterales son frecuencias adicionales que se producen siempre que una portadora se modula con una frecuencia menor que la suya , sobre todo las de audio. Cuando una portadora se modula en amplitud , la radiación resultante consta de tres frecuencias, constituidas como sigue :  Frecuencia portadora  Frecuencia portadora + frecuencia de audio  Frecuencia portadora - frecuencia de audio 10 MODULACIÓN DE FRECUENCIA (a) Portadora (b) Señal moduladora (c) portadora modulada
  • 11. PRINCIPIOS DE LA RADIO Todas estas frecuencias se propagan al mismo tiempo y a esas dos nuevas se les llama “bandas laterales”. En la figura de la producción de bandas laterales se representa una portadora de 500 Khz. modulada en amplitud por un tono de audio de 2 Khz. Las frecuencias laterales resultantes son las de 498 y 502 Khz. La primera se denomina. “banda lateral inferior” y la segunda, “banda lateral superior” . La banda completa, de 498 a 502 Khz., es lo que se conoce como “anchura de banda” , que es de 4 Khz. en la ilustración . De modo diferente que la AM, la señal modulada en frecuencia lleva consigo una multitud de bandas laterales, lo que hace que su ancho de banda sea mayor. En el proceso de modulación, son las bandas laterales y no la portadora la que llevan la información. Por eso, el receptor tiene que admitir una banda de frecuencias apropiada a cada lado de la portadora, una vez sintonizada ésta. El ancho de banda del receptor puede ser superior al necesario para una recepción determinada, caso en el cual se recurre a un control de paso de banda para estrecharlo y reducir así el ruido exterior o la interferencia de otra estación. Como consecuencia de las bandas laterales correspondientes a una portadora dada, dos estaciones que funcionen en la misma ó en similares frecuencias deben tener una separación geográfica suficiente para impedir interferencias. Tal es la principal causa de la congestión existente en las bandas de MF y LF. El precioso espacio ocupado por las frecuencias puede aprovecharse más económicamente radiando solo una transmisión de banda lateral única , lo que además tiene repercusión en el ahorro de potencia necesaria. Incluso puede llegar a transmitir dos bandas laterales, pero cada una de ellas con una información diferente, utilizando una portadora común. A continuación damos unos ejemplos de exigencias de ancho de banda. : Transmisión de palabra: 3 Khz.;  Música : entre 10 y 15 Khz.;  Radar : de 3 a 10 MHz .Propagación y propiedades (1) 11 Ancho de banda Frecuencia portadora 500 Bandalateralsuperior Producción de las banfdas laterales 498 502 Bandalateralinferior Producción de las bandas laterales
  • 12. PRINCIPIOS DE LA RADIO 5. EL TRANSMISOR Y EL RECEPTOR 5.1 Misión del transmisor Las funciones básicas de un transmisor son : A. Generar la energía estable de portadora de radiofrecuencia. B. Modular o manipular la portadora de acuerdo con la información deseada. C. Amplificar la potencia de RF generada. D. Aplicar la potencia amplificada a un medio emisor electromagnético adecuado. Transmisor sencillo Oscilador. Tiene por objeto proporcionar una onda portadora de radio. En frecuencias muy altas puede usarse un elemento llamado magnetrón para producir las oscilaciones. Amplificador de radiofrecuencia (RF). Las señales generadas en el oscilador resultan muy débiles para ser transmitidas y por eso tienen que amplificarse, proceso que se realiza en el amplificador de r.f., acoplado al oscilador, desde cuya salida las señales ya amplificadas se llevan al modulador. Amplificador de señales micro fónicas y de audiofrecuencias (AF). Al igual que el oscilador, el micrófono produce señales de audio muy débiles, que han de amplificarse en el amplificador de audiofrecuencia o baja frecuencia .Las señales amplificadas se aplican también al modulador. Modulador. En esta unidad las señales de audio modulan las ondas portadoras modificando su amplitud (modulación de amplitud) o su frecuencia (modulación de frecuencia). Las señales moduladas resultantes se aplican al amplificador de potencia para su ulterior amplificación. 12 TR.21.1Curso 052/62Control de Aeródromo TRAINAIR CEA TRANSMISOR BÁSICO VOZ Oscilador maestro Amplificador RF Modulador Amplificador AF Oscilador audio SALIDA
  • 13. PRINCIPIOS DE LA RADIO Amplificador de potencia. Las señales moduladas que llegan a esta unidad y que no se ha indicado en el gráfico del transmisor básico, se amplifican en ella (en varias etapas en caso necesario) hasta conseguir el nivel necesario. Antena. Las señales moduladas y amplificadas se llevan a la antena una vez extraídas del amplificador de potencia y en ella se realiza la radiación electromagnética. 5.2 Misión del Receptor En la recepción de ondas de radio están incluidos cinco procesos esenciales. Estas funciones se describen gráficamente por medio del esquema de bloques de un receptor típico. En primer lugar los receptores deben disponer de medios para extraer una señal de la onda portadora de radio, la cual transporta la información deseada. Esta función de capitación se efectúa en la propia antena y su circuito asociado, el cual, proporciona además los medios para transferir las pequeñas cantidades de energía recibida en el primer paso o circuito terminal de entrada del receptor. En segundo lugar la reducida señal de energía de portadora obtenida debe ser amplificada a través de los sucesivos pasos del receptor. Simultáneamente con el segundo proceso, se verifica un tercero en los circuitos del receptor que proporciona la selectividad, la cual permite diferenciar o separar la onda de radio deseada del resto de ondas portadoras existentes que pudieran producir interferencias. Los amplificadores de portadoras de alta frecuencia o frecuencia intermedia llevan a cabo esta función selectiva, utilizando circuitos resonantes en la antena y en los pasos sucesivos del receptor. La cuarta función consiste en separar o detectar las componentes de la información deseada de la onda previamente recibida y amplificada. Puesto que la portadora es modulada por la voz, señales telegráficas u otra información, la energía extraída de la portadora y amplificada posteriormente no puede ser utilizada 13 MEZCLAD AMPLIF FI DETECTOR 1er AMP DE FI AMPLIF POTENCIA DE AUDIO AMPLIF DE RF CONTROL AUTOMAT GANANCIA CC 800 KC 455 KC 455 KC AMPLIF (a) Esquema de un circuito de conversión simple KC = kHz FILTRO DEL ALTAVOZ800 KC OSCILAD LOCAL 1255 KC RECEPTOR BÁSICO
  • 14. PRINCIPIOS DE LA RADIO directamente y debe ser demodulada o detectada, lo que en cierto sentido es el proceso inverso al de la modulación. Este proceso, en otras palabras, separa las componentes de audiofrecuencia de las componentes de radiofrecuencia de la portadora y se denomina demodulación . Esta función se lleva a cabo por medio de diversos circuitos, tales como detectores, conversores de frecuencia o demoduladores. Después de que la información de audiofrecuencia ha sido obtenida por el proceso de detección, debe ser amplificada y finalmente reproducida como energía acústica. Un auricular o un altavoz realiza esta función reproductora. Excluyendo la acción de la antena, cada una de estas funciones utiliza una sección del receptor. DEJADO INTENCIONALMENTE EN BLANCO 14
  • 15. PRINCIPIOS DE LA RADIO 6. EL ESPECTRO DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS Y SUS USUARIOS Los países miembros de la Unión Internacional de Telecomunicaciones han firmado una cuerdo que rige la utilización de las ondas de radio electromagnéticas. En consecuencia, se han asignado bandas de frecuencia a diferentes servicios. La siguiente tabla resume estas asignaciones y también indica los modos a de propagación. ESPECTRO DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS 1 2 3 4 5 6 7 Numero de banda Gama de frecuencias Longitudes de onda (en vacío) Nombre métrico Breviación Modo de propagación Usuarios 4 3-30 Khz 10-100 Km Miriamétrica VLF muy baja frecuencia Onda de superficie (propagación ionosférica nocturna posible) 5 30-300 Khz. 1-10 Km. Kilométrica LF baja frecuencia Onda de superficie propagación ionosférica nocturna Radionavegación Radiodifusión Señales de tiempo Enlaces submarinos 6 300-3000 Khz 100-1000 m Hectométrica MF Frecuencia media Ondas de superficie Propagación ionosférica nocturna Radiodifusión Radionavegación 7 3-30 Mhz 10-100 m Decamétrica HF Alta frecuencia Propagación ionosférica Transmisión a larga distancia 8 30-300 Mhz 1-10 m Métrica VHF Muy alta frecuencia Ondas directas Difusión televisiva Enlaces móviles punto a punto 9 300-3000Mhz 100-100 mm Decimétrica UHF Frecuencia ultra alta Ondas directas Refracción troposférica Difusión televisiva Radar, Radionavegación 10 3-30 Ghz 10-100 mm Centimétrica SHF Frecuencia supra alta Ondas directas Radar, Comunicación por Satélite 11 30-300 Ghz 1-10 mm Milimétrica EHF Extremadamente alta frecuencia Ondas directas Investigación 12 300-3000 Ghz 0.1-1 mm Decimétrica Experimental Nota. Estúdiese el cuadro de adjudicación de frecuencias OACI, Anexo 10 Vol. V, Capítulo 4 “Utilización de frecuencias de más de 30 MHz, y que se encuentra en este fascículo. 15
  • 16. PRINCIPIOS DE LA RADIO 7. PROPAGACIÓN DE ONDAS DE RADIO Dependiendo de sus frecuencias, no todas las ondas electromagnéticas se propagan de la misma manera en el espacio. 7.1 Principales fenómenos de la propagación Un estudio de los modos de propagación revela dos fenómenos principales:  la reflexión y  la refracción. También existen dos otros fenómenos menos importantes:  la difusión y  la difracción. Reflexión de Onda La reflexión se produce cuando una onda electromagnética choca con una superficie como la tierra o un objeto metálico, y se desvía como en la figura. Nótese que los ángulos de incidencia y de reflexión son iguales. Refracción de Onda 16 REFRACCIÓN DE ONDA ONDA INCIDENTE ONDA REFRACTADA MEDIO 1 MEDIO 2 REFLEXIÓN DE ONDA MEDIO 1 MEDIO 2 ONDA INCIDENTE ONDA REFLEJADA a b
  • 17. PRINCIPIOS DE LA RADIO La refracción se produce cuando una onda electromagnética pasa de un medio a otro. Su trayecto es desviado como en la figura. Dependiendo del índice de refracción del medio 2, con respecto al medio 1, el ángulo b, será menor o mayor. Esta es la ley de la refracción. 7.2 Modos de propagación Las ondas electromagnéticas se propagan de dos modos diferentes. A cada uno de estos modos le corresponde un tipo de onda, tal como se explica a continuación: Onda de superficie Las ondas de superficie también son conocidas como ondas terrestres, dado que propagan a lo largo de la tierra. Los obstáculos con base en la tierra tienen mayor o menor efecto en la propagación de estas ondas, dependiendo de su frecuencia; las ondas de baja frecuencia pueden recorrer miles de kilómetros. Su alcance es determinado esencialmente por el terreno, la frecuencia y la potencia de la transmisión. Generalmente, el alcance es mayor sobre agua que sobre tierras de cultivo o regiones áridas. Onda celeste La onda celeste consta de una onda directa y de una onda reflejada. Este tipo de onda viaja a varias longitudes de onda por encima de la superficie terrestre, la mayoría de veces en línea directa, salvo a muy bajas frecuencias. Las ondas celestes se utilizan principalmente cuando hay un trayecto de línea visual entre las antenas transmisoras y receptoras. Cuando los obstáculos o la curvatura de la Tierra imposibilitan la trayectoria directa a largas distancias, pueden utilizarse relés de retransmisión. Dicho alcance contara de varios saltos o trayectos de onda reflejada. Dado que la superficie no es plana, el alcance de las ondas directas se ve limitado por la curvatura, tal como puede apreciarse en la figura. Transmisión por reflexión ionosférica. 17 PROPAGACIÓN ONDAS DE RADIO TIERRA (CURVATURA EXAGERADA)
  • 18. PRINCIPIOS DE LA RADIO Este modo de transmisión es posible debido a que la capa ionosférica, conformada por un número mayor de partículas libres de carga en la capa superior de la atmósfera, refleja altas frecuencias. Sin embargo, cabe señalar que la ionosfera no es continua y que esta conformada por varias capas. Estas capas varían con la altitud. En la noche, la capa D desaparece y las capas F1 y F2 resultan indistinguibles. A medida que aumenta la frecuencia de una onda, esta penetra más y más en la ionosfera refleja a partir de las capas superiores consecuentemente, la frecuencia tiene una influencia sobre el alcance de los enlaces ionosféricos. Igualmente es importante señalar que a frecuencias por encima de 30 Mhz, las ondas penetran completamente cada capa y no son reflejadas. Además, cuando la capa D desaparece después del atardecer, el enlace nocturno aumenta debido a que las reflexiones se producen a través de capas superiores. La siguiente figura ilustra este efecto. 18 500 400 300 200 100 Noche Únicamente día D E F1 F2 103 104 105 106 107 Partículas por m ALTITUD(Km) REFLEXIÓN IONOSFÉRICA CAPA FNOCHE NOCHE CAPA E CAPA D CAPA F INDISTINTAS DE NOCHE ÚNICAMENTE DE DÍA
  • 19. PRINCIPIOS DE LA RADIO La figura anterior, es una representación simbólica del enlace de las ondas ionosféricas como función de la frecuencia y del momento del día. Las frecuencias presentadas lo son únicamente a título ilustrativo. Difusión Troposférica Este modo de propagación es resultado de los fenómenos de reflexión, refracción y difusión, a cargo de partículas localizadas en una capa que se encuentra debajo e la ionosfera, denominada capa troposférica. Es en esta capa donde tiene lugar la actividad meteorológica. Las características de la capa troposférica pueden variar considerablemente, y una onda transmitida puede ser reflejada o refractada muchas veces, en direcciones aleatorias. Este efecto se conoce como dispersión o difusión troposférica. La figura ilustra este efecto. Una onda puede adoptar muchas trayectorias antes de llegar al receptor y, dado que las condiciones atmosféricas varían considerablemente, el problema principal con este modo de propagación radica en los cambios repentinos de calidad de la señal, fenómeno que se conoce con el nombre de desvanecimiento selectivo. 7.3 El Ruido en Telecomunicaciones El ruido, que es una parte de todo mensaje transmitido a través de un sistema de comunicaciones, puede encontrarse en fuentes ya sean internas o externas al material que está siendo utilizado. Los ruidos externos incluyen: El ruido cósmico. Los ruidos cósmicos son emisiones provenientes del universo intergaláctico. Inclusive el sol puede ser una fuente de ruido considerable, especialmente durante tormentas solares. El ruido atmosférico. Los ruidos atmosféricos son creados por relámpagos frecuentes en la atmósfera. Obviamente, esto depende en gran medida de la estaciones y de las áreas 19 TRANSMISOR RECEPTOR PERTURBACIONES DIFUSORAS SEÑAL ÚTIL ONDAS DISPERSAS DIFUSIÓN TROPOSFÉRICA TIERRA
  • 20. PRINCIPIOS DE LA RADIO cubiertas por radiocomunicaciones, las ondas de radio por encima de 50 MHz son relativamente insensibles a este ruido. El ruido industrial. Los ruidos industriales son aquellos creados por equipos eléctricos, especialmente por sistema de ignición de automóviles, grandes motores eléctricos, y el alumbrado fluorescente. Los ruidos internos. Son originados por las componentes electrónicas. Estos son ruidos eléctricos creados por irregularidades fundamentales en la conducción. Se ha demostrado que el valor efectivo de este ruido es proporcional a la raíz cuadrada del ancho de banda del sistema. 8. CONSIDERACIONES FINALES DE LA TRANSMISION EN HF Y VHF 8.1 Comunicación a larga distancia, elección de HF Para conseguir una comunicación, en la escala de distancias terrestres, la elección ha de centrarse en las bandas entre VLF y HF. Las superiores a la HF son de “propagación de horizonte visible”. Partiendo del extremo inferior, podríamos conseguir buenos alcances en las bandas VLF y LF y aceptada sin más, pero hay ciertos inconvenientes inherentes al empleo de estas bandas. Precisamente dos de sus exigencias la de la antena y la de la potencia son por si solas suficientes para que resulte prohibitivo y exijan la búsqueda de otras posibilidades. Estas posibilidades son precisamente MF y HF. De las dos, la HF es la que se considera superior por: a) las antenas son mas cortas y baratas de instalar; b) el ruido estático es menos que en MF y tolerable; c) utilizando ondas celestes de día y de noche se consiguen grandes alcances con potencias relativamente pequeñas; d) las mayores frecuencias sufren menos atenuación en la ionosfera. e) el rendimiento queda incrementado mediante el enfoque de la radiación en la dirección en que se encuentra el receptor. En los primeros días de la radio se hicieron experimentos acerca del empleo de ondas largas para la comunicación, pero las ventajas de las ondas cortas pronto quedaron puestas de manifiesto y en los últimos años de la década de los veinte la victoria fue de las ondas cortas. La banda de frecuencias asignada a la aviación comercial ocupa de 2 a 22 MHz, aunque en la practica queda limitada a nos 18 MHz . Las estaciones de tierra publican listas de frecuencias para su empleo, y la comunicación suele enfocarse a ATCC o ACC. La gama 20
  • 21. PRINCIPIOS DE LA RADIO de servicio depende de las necesidades (alrededor de 1000 mn ). La transmisión se hace en modulación de amplitud y se utiliza la banda lateral única para ahorrar potencia y espacio de canal. Factores que afectan al alcance. a) La potencia de transmisión. b) La hora del día. Ya que influye en la densidad y la altura de refracción. c) La estación de año, que influye asimismo en la densidad. d) Cualquier alteración que sufra la ionosfera. e) La situación geográfica. f) La frecuencia usada, que determina el ángulo crítico y la profundidad de penetración. 8.2 Comunicación a corta distancia. Elección de la banda de frecuencias VHF Las exigencias son este caso disponer de una comunicación en la gama de 80 mn a 5000 ft (pies) y 200 mn a 20.000 pies. Como se trata de gamas muy pequeñas, las bandas de frecuencias de VLF a HF tienen que descartarse. En el espectro desde la VHF es mejor elegir la banda de frecuencias más baja, teniendo en cuenta la antena, cuyo diseño se complica conforme se va alcanzando bandas de frecuencia más altas. Incluso en VHF, el VOR emplea una antena especial. Comunicación en VHF La banda de VHF se ha elegido para la comunicación en enlaces pequeños, manteniéndose las frecuencias de funcionamiento en el extremo bajo la gama, es decir, de 118 a 136 Mhz. Dentro de esa banda hay o habrá pronto 720 canales de comunicación disponibles, con una separación de 25 Khz. La transmisión se efectúa con modulación de amplitud. Un transmisor que proporcione una potencia de 20 W puede considerarse perfectamente adecuado para las distancias mayores. La VHF esta prácticamente libre de estáticos, pero por estar polarizadas verticalmente, las señales recogen algo de ruido de fondo. Si se necesita una claridad absoluta en la recepción, la elección habrá de encaminarse a la UHF, donde puede haber sitio para alojar las bandas laterales de la FM. Factores que influyen en el alcance. a) Potencia de transmisión, tanto en la estación de bordo como en la tierra. b) Altura del transmisor. c) Altura del receptor. d) Obstáculos cercanos al transmisor que puedan bloquear la señal o dispersarla con la atenuación inevitable. e) Cualquier obstrucción que se levante en la línea óptica que une el avión con la estación terrestre tendrá en efecto similar al mencionado en (d). 21
  • 22. PRINCIPIOS DE LA RADIO f) En determinadas circunstancias, el avión puede recibir las ondas directas y reflejada en tierra, con la consecuencia de desvanecimiento o incluso breves interrupciones de la comunicaron. 22
  • 23. PRINCIPIOS DE LA RADIO Anexo 10 – VOLUMEN V CAPITULO 4. UTILIZACIÓN DE FRECUENCIAS DE MAS DE 30 MHz 4.1. Utilización de la banda de 117,975-137 MHz Introducción La banda de 118-132 MHz fue atribuida en 1947 por la conferencia de radio comunicaciones de la UIT celebrada en atlantic city y nuevamente lo ha sido en 1959 por la conferencia de ginebra, pero extendiéndola a 117,975 MHz para uso exclusivo de los servicios móviles aeronáuticos (R). Las conferencias de radiocomunicaciones de la UIT subsiguientes a 1947, también prepararon disposiciones sobre el uso de la banda de 132-136 MHz en los servicios móviles aeronáuticos( R) en condiciones que varían en las distintas regiones de la UIT o en diferentes países o combinaciones de países. El uso de esa banda se ha incluido en la tabla de reparto de este capítulo. La conferencia administrativa mundial de radio comunicaciones de la UIT (1979) estableció disposiciones para el uso de la banda 136-137 por parte del servicio móvil aeronáutico ® sujeto a las condiciones de S5203, S5203A, S5203B, del reglamento de radiocomunicaciones. El uso de las frecuencias de la parte de la banda 136-137 MHz debe hacerse teniendo en cuenta las condiciones estipuladas en estas notas. Por lo que respecta a la utilización de estas bandas, se señala a la atención de los estados la posibilidad de interferencia radioeléctrica perjudicial ocasionada por fuentes no aeronáuticas de emisión de radiofrecuencias y la necesidad de tomar medidas apropiadas para reducir sus efectos. Este capitulo se ocupa de las normas y métodos recomendados relativos a esta banda e incluye asuntos pertinentes a la selección de determinadas frecuencias para diversos fines aeronáuticos. Las normas se introducen en virtud del prefacio que sigue, donde se establecen los principios en que se basa la utilización de VHF a escala mundial, que se ha planificado teniendo presente los aspectos económicos. Prefacio La utilización de VHF con carácter mundial, teniendo debidamente en cuenta la economía y la posibilidad de llevarla a la práctica, exige un plan que deberá considerar: a) la necesidad de una evolución ordenada encaminada a mejorar la operación y el grado necesario de unificación mundial. b) La conveniencia de facilitar una transición económica, desde la utilización actual hasta la utilización óptima de las frecuencias que se dispone, teniendo en cuenta el mayor empleo posible de los equipos actuales. 23
  • 24. PRINCIPIOS DE LA RADIO c) La necesidad de facilitar la coordinación entre la utilización internacional y nacional, a fin de asegurar una protección mutua contra las interferencias. d) La necesidad de establece4r una estructura par el desarrollo conjunto de planes regionales. e) La conveniencia de incorporara en cualquier grupo de frecuencias que deban usarse, las que actualmente se utilizan para los servicios aéreos internacionales. f) La necesidad de mantener una relación adecuada entre el número total de frecuencias y su agrupamiento, y el equipo de abordo que se sabe usarán extensamente los servicios aéreos internacionales. g) Un requisito para la provisión de una sola frecuencia que pueda usarse para fines de emergencia con carácter mundial, y también, en ciertas regiones, la provisión de otra frecuencia que pueda usarse como frecuencia común para fines especiales. h) La necesidad de proporcionar suficiente flexibilidad para tener en cuenta las diferencias de aplicaciones exigidas por las condiciones regionales. 4.1.1. Reparto general dela banda de frecuencia de 117,975-137 MHz Nota: El plan incluye una tabla general de reparto que subdivide toda la banda de 117,975-137 MHz- 137 MHz, siendo las principales subdivisiones las bandas de frecuencia distribuidas tanto a los servicios nacionales como internacionales y las bandas distribuidas a los servicios nacionales. La observancia de esta subdivisión general debería simplificar mucho el problema de coordinación de la aplicación nacional e internacional. 4.1.1.1 El reparto del grupo correspondiente a la banda de frecuencia de 117,975-137 MHz será el que indica en la tabla 4.1. 4.1.1.2 Recomendación: En el caso de la nueva banda de 136-137 MHz, no se han, acordado aún aplicaciones internacionales, y estas frecuencias deberían utilizarse a base regional como y cuando se requiera. 4.1.2. Separación de frecuencias y límites de las frecuencias asignables Nota. En el texto siguiente. La separación entre canales para asignaciones para asignaciones de canales de 8,33 kHz se define como 25 kHz dividido por 3 lo que da como resultado 8,333...kHz. 4.1.2.1 La separación mínima entre frecuencias asignables en el servicio móvil aeronáutico (R) será de 8,33 kHz. 24
  • 25. PRINCIPIOS DE LA RADIO Nota: Se reconoce que, en algunas regiones o áreas, la separación de 100 kHz, 50 kHz o 25 kHz entre canales proporciona un número adecuado de frecuencias apropiadas para los servicios internacionales y nacionales y que el equipo proyectado específicamente para separación de 100kHz, 50 kHz o 25 kHz entre canales continuará siendo adecuado para los servicios realizados en tales regiones o áreas. Se reconoce también que pueden continuar coexistiendo en una región o aérea las asignaciones basadas en una separación de 25 kHz así como las basadas en una separación de 8.33 kHz entre canales. 4.1.2.2 Hasta el 1° de enero de 2005 por lo menos, el equipo DSB-AM diseñado especialmente para una separación de 25 kHz entre canales se salvaguardará dada su idoneidad para el servicio móvil aeronáutico (R ) [SMA (R)], excepto en las regiones o áreas en las que por acuerdos regionales se permita el uso de equipo especialmente diseñado para la separación de 8.33 kHz entre canales o para VDL Modo 3 cuando se utilice en las comunicaciones orales aire-tierra. 4.1.2.2.1 Los requisitos de llevar a bordo obligatoriamente equipo diseñado para una separación de 8.33 kHz entre canales, se impondrá en virtud de acuerdos regionales de navegación aérea, en los que se especifique el espacio aéreo en que se apliquen y el calendario de fechas de implantación para llevar a bordo el equipo, incluido el paso apropiado de preaviso. Nota: No será necesario realizar algún cambio a los sistemas de las aeronaves o en tierra que operan exclusivamente en regiones que utilizan solamente una separación de canales de 8.33 kHz. 4.1.2.2.2 Hasta el 1 de enero de 2005 por lo menos, el equipo diseñado específicamente para una separación entre canales de 8.33 kHz se salvaguardara dada su idoneidad para el SMA (R). Adjudicación del grupo de frecuencias ( MHz) Utilización mundial Observaciones a) 118-121,4 Servicios móviles aeronáuticos nacionales e internacionales. Las adjudicaciones internacionales específicas se determinarán mediante acuerdo regional. Las asignaciones nacionales se rigen por las disposiciones de 4.1.5.9 a continuación b) 121,5 Frecuencia de emergencia Con el fin de suministrar una banda de guarda para la protección de la frecuencia de emergencia aeronáutica las frecuencias más próximas asignables a 25
  • 26. PRINCIPIOS DE LA RADIO Adjudicación del grupo de frecuencias ( MHz) Utilización mundial Observaciones ambos lados de 121,5 MHz son 121,60 MHz, salvo que mediante acuerdo regional podrá decidirse que las frecuencias más próximas asignables serán de 121,30 y 121,70 MHz. c) 121,6-121,9917 inclusive Comunicaciones de superficie en los aeródromos internacionales y nacionales Reservada para los movimientos en tierra, verificaciones previas al vuelo, permisos ATS y funciones conexas d) 122-123,05 inclusive Servicios móviles aeronáuticos nacionales. Reservada para adjudicaciones nacionales. e) 123,1 Frecuencia auxiliar SAR Véase 4.1.4.1 a continuación. f) 123,15-123,6917 Servicios móviles aeronáuticos nacionales Reservada para adjudicaciones nacionales. g) 123,45 Comunicaciones aire-aire Designada para ser utilizada según lo dispuesto en 4.1.3.2.1 h) 123,7-129,6917 inclusive Servicios móviles aeronáuticos nacionales e internacionales Las adjudicaciones internacionales específicas se determinarán mediante acuerdo regional. Las asignaciones nacionales se rigen por las disposiciones de 4.1.5.9 i) 129,7-130,8917 Servicios móviles aeronáuticos nacionales Reservada para adjudicaciones nacionales pero puede usarse, totalmente o en parte, mediante acuerdo regional, para satisfacer los requisitos mencionados en 4.1.8.1.3 j) 130,9-136,875 inclusive Servicios móviles aeronáuticos internacionales y nacionales Las adjudicaciones internacionales específicas se determinarán mediante acuerdo regional. Las asignaciones nacionales se rigen por las disposiciones de 4.1.5.9 (Véase la 26
  • 27. PRINCIPIOS DE LA RADIO Adjudicación del grupo de frecuencias ( MHz) Utilización mundial Observaciones introducción a 4.1 relativa a la banda de 132-137 MHz. k) 136,9-136,975 inclusive Servicios móviles aeronáuticos internacionales y nacionales Reservada para las comunicaciones de enlace digital en VHF. 4.1.3 Frecuencias usadas para determinadas funciones 4.1.3.1 Canal de emergencia 4.1.3.1.1 El canal de emergencia (121,5MHz) se usara únicamente para verdaderos fines de emergencia, tal como se detalla en forma general a continuación a) Para facilitar un canal libre entre las aeronaves en peligro o en situación de emergencia y una estación terrestre, cuando los canales normales se estén utilizando para otras aeronaves. b) Para facilitar las comunicaciones VHF entre las aeronaves y los aeródromos, no usado generalmente por los servicios aéreos internacionales, en caso de presentarse una emergencia. c) Para facilitar un canal de comunicaciones es VHF común entre las aeronaves, tanto civiles como militares, y entre dichas aeronaves y los servicios de superficie que participen en operaciones comunes de búsqueda y salvamento, antes de cambiar, en los casos precisos, a la frecuencia adecuada. d) Para facilitar comunicaciones aeroterrestres con las aeronaves cuando la falla del equipo de abordo impedían usar los canales regulares. e) Para facilitar un canal para la operación de los transmisores de localización de siniestros (ELT), y para comunicaciones entre las embarcaciones de supervivencia y las aeronaves dedicadas a operaciones de búsqueda y salvamento; f) Para facilitar un canal VHF común para las comunicaciones entre las aeronaves civiles y las aeronaves interceptoras o las dependencias de control de interceptación, y entre las aeronaves civiles interceptoras y las dependencias de los servicios de tránsito aéreo en el caso de interceptación de aeronaves civiles. Respecto a las estaciones de embarcaciones y dispositivos de salvamento, el Reglamento de Radiocomunicaciones prevé la utilización de la frecuencia o frecuencias de 500 kHz, 8.364 kHz, 2.182 kHz, 121,5 MHz y 243 MHz,. 27
  • 28. PRINCIPIOS DE LA RADIO ANEXO 10. VOLUMEN V ADJUNTO C. PRINCIPIOS RECTORES PARA LAS COMUNICACIONES A LARGA DISTANCIA DEL CONTROL DE OPERACIONES Nota: El orden numérico de los párrafos que siguen no denotan ningún orden de importancia relativa. 1. Debería autorizarse el establecimiento de estaciones aeronáuticas HF de control de operaciones (AOC), Cuando no se disponga de otros medios para efectuar el control de operaciones a larga distancia o cuando el empleo de servicios normales de comunicaciones proporcionados para la seguridad y regularidad de los vuelos sea inapropiado o inadecuado. 2. El número total de estaciones terrestres que recurran a estos canales de uso mundial debería mantenerse en un mínimo compatible con la eficacia económica y operacional por lo consiguiente: a) normalmente no debería haber más de una estación por estado. b) En los casos en que se haya convenido afinidad de intereses entre dos estados adyacentes, puede establecerse una sola estación, por acuerdo entre los mismos, que preste servicio a todas las empresas explotadoras de aeronaves que requieren servicios en dichos estados. 3. Según la política nacional del estado o estados, los estados podrían operar las estaciones aeronáuticas por cuenta de una o más empresas explotadoras de aeronaves, siempre que de está forma se satisfagan las necesidades de estas ultimas en cuanto a flexibilidad y comunicación directa con las aeronaves, o la explotación de las estaciones aeronáuticas podría correr a cargo de una empresa explotadora de aeronaves o de un organismo de comunicaciones que se ocupe de los intereses de una o más líneas aéreas y sea titular de una licencia expedida por el estado o estados interesados. 4. Las licencias deberían expedirse para ser renovadas periódicamente y, de conformidad con RR54.11 y RR S43.4, deberían prohibirse las comunicaciones de “correspondencia publica” o entre puntos fijos, u otras comunicaciones que no se ajusten a ala definición de comunicaciones del control de operaciones. 5. Debería utilizarse VHF (canales de uso general o de control de operaciones) y no HF, cuando la aeronave se halle dentro del área de cobertura de una estación aeronáutica VHF apropiada. Nota: Las categorías especificas de mensajes que pueden ser cursadas por los canales del servicio móvil aeronáutico (R) están prescritas en el anexo 10, volumen II , Capitulo 5, 5.1.8. En el mismo capitulo, en 5.2.2, se definen los procedimientos de comunicaciones 28
  • 29. PRINCIPIOS DE LA RADIO normales para los servicios, incluyendo los requisitos para mantener la escucha. De acuerdo con RR S18.6 del reglamento de radiocomunicaciones de la UIT, las licencias deberían definir los propósitos de la estación para el control de operaciones (tal como se define en el anexo 6, parte I) y deberían especificar las características generales de acuerdo con el apéndice S27 del reglamento de radiocomunicaciones. Observación: En Colombia hasta hace poco tiempo, se utilizaron para comunicaciones a larga distancia, las frecuencias: Internacionales: 8.855 KHz, 8.918 KHz,10.024 KHz, KHz, 10.096 KHz, 6.649 KHz, 11297 KHz, 10.017 KHz, 6.577 KHz; Nacionales: 6.553 KHz,6.532 KHz, 5.508 KHz, 6.553 KHz, 5.556 KHz, 6.532 KHz; Nacional Nocturna: 3.488 KHz. Anexo 10 Volumen V, Revisión 1/11/01 Manual de <normas, Rutas y Procedimientos ATS-Colombia-Envío N° 33 – Abril 3 de 1993 DEJADO INTENCIONALMENTE EN BLANCO 29
  • 30. PRINCIPIOS DE LA RADIO 9. CONSIDERACIONES SOBRE COMUNICACIONES SATELITALES 9.1 Introducción Cuando hablamos de cómo la Tierra y los demás planetas viajan alrededor del Sol, decimos que están en órbita alrededor del Sol. De manera similar, la Luna está en órbita alrededor de la Tierra. Muchos satélites artificiales también están en órbita alrededor de la Tierra. Se pueden utilizar diferentes tipos de órbitas de acuerdo a las necesidades específicas del satélite. Arthur Clarke en 1945 describió el uso de la órbita geoestacionaria para telecomunicaciones, actualmente la mas usada por los satélites de comunicaciones describe la cobertura global usando tres satélites a 120 grados (sistema DRSS USA). 9.2 Orbita geoestacionaria En el Ecuador, la Tierra misma está girando de oeste a este a 1675 kilómetros por hora (1041 millas por hora) y se puede elegir una órbita que viaja alrededor del Ecuador o una que pasa sobre los Polos Norte y Sur de la Tierra, o cualquier posibilidad intermedia, así como también una órbita de poca altitud de sólo unos pocos centenares de millas por encima de la superficie de la Tierra o una que se encuentra a miles de millas en el espacio. 9.3 Satélite de comunicaciones Esencialmente un satélite de comunicaciones es un repetidor de radio en el cielo, el cual recibe el nombre de transponder. El satélite necesita ser estabilizado debido a que la tierra no es perfectamente esférica y la luna, el sol, y el movimiento de las mareas ejercen efectos gravitacionales sobre el satélite que tienden a apartarlo de su posición correcta. 30
  • 31. PRINCIPIOS DE LA RADIO Se debe procurar mantener su posición durante su vida útil aproximadamente de 10 a 15 años, dentro de un margen de mas o menos 0.1 grado. Para mantener el satélite en su posición norte sur hay que utilizar las reservas de combustible, si no se logra mantener esta posición norte sur, el satélite tenderá a moverse hacia una posición natural ( inclinación) a 15 Grados de la órbita Geoestacionaria. 9.4 Conformación del sistema satelital Un sistema satelital consiste de un transponder, una estación basada en tierra, para controlar su funcionamiento y una red de usuario, de las estaciones terrestres, que proporciona las necesidades para transmisión y recepción del tráfico de comunicaciones a través del sistema de satélites. Las transmisiones de satélite incluyen un bus y una carga útil, la de bus incluye mecanismos de control que apoyan la operación de carga útil, la de carga útil es la información del usuario que será transportada a través del sistema. 9.5 Satélites orbitales Son llamados también satélites no síncronos, éstos giran alrededor de la tierra en un patrón elíptico o circular de baja altitud, si el satélite está girando en la misma dirección que la rotación de la tierra y a una velocidad angular superior que la de la tierra, la órbita se llama órbita progrado. Si el satélite está girando en dirección opuesta a la rotación de la tierra o en la misma dirección, pero a una velocidad angular menor que a la de la tierra, la órbita se llama órbita retrógrada. 9.6 Clasificación de los Satélites Orbitales 9.6.1 Satélite Pasivo: Se conoce también como reflector pasivo, es un dispositivo que simplemente “rebota” una señal de un lugar a otro, no hay dispositivos de ganancia a bordo para amplificar o repetir la señal. La luna es un satélite natural de la tierra y como consecuencia final es de la década de 1940 y principios de la década de 1950, se convirtió en el primer satélite pasivo. En 1954 la marina de los Estados Unidos transmitió exitosamente los primeros mensajes sobre esta transmisión de tierra a luna a tierra, en 1956 se estableció un sistema de transmisión entre Washington D.C. y Hawai y hasta1962 ofreció comunicaciones de larga distancia confiables. 9.6.2 Satélite Activo: Es el que de manera electrónica repite una señal a la tierra, recibe, amplifica y retransmite la información de y hacia las estaciones terrestres. Los primeros satélites de este tipo fueron el Sputnik I (Rusia) lanzado en el año de 1957 y el Explorer I (Estados Unidos) el cual transmitió información telemétrica por casi cinco meses. 31
  • 32. PRINCIPIOS DE LA RADIO 9.7 Satélites Geoestacionarios Son llamados también geosíncronos, son satélites que giran en un patrón circular con una velocidad angular igual a la de la tierra consecuentemente permanecen en una posición fija con respecto a un punto de la tierra. Una ventaja obvia es que están disponibles para todas las estaciones de la tierra, dentro de su sombra, 100% de las veces, estas estaciones tienen un camino visible a él y están dentro del patrón de radiación de las antenas del satélite, estos satélites requieren dispositivos de propulsión sofisticados y pesados para mantenerlos fijos en una órbita. El tiempo de órbita de un satélite geosíncrono es de 24 horas igual que la tierra. Órbita elíptica de Satélite En 1964 se estableció una red de satélite comercial global conocida como Intelsat (Organización Satelital para Telecomunicaciones Internacionales). Intelsat es propiedad y operada por un consorcio de mas de 100 países, el primer satélite fue Early Bird I el cual fue lanzado en 1965 y proporcionaba 400 canales de voz. De 1966 a1067, se lanzaron una serie de satélites los cuales tenían una capacidad de 80.000 canales de voz. 9.7.1 Ventajas de las órbitas geosíncronas • El satélite permanece casi estacionario, con respecto a una estación terrestre específica, consecuentemente no se requiere equipo costoso de rastreo en las estaciones terrestres. • No hay necesidad de cambiar de un satélite a otro, cuando giran por encima, consecuentemente, no hay rupturas en la transmisión por los tiempos de conmutación. • Los satélites geosíncronos de alta altitud pueden cubrir un área de la tierra mucho más grande, que sus contrapartes orbitales de baja altitud. 9.7.2 Desventajas de las órbitas geosíncronas • Las altitudes superiores de los satélites geosíncronos introducen tiempos de propagación más largos. El retardo de propagación del viaje redondo entre las dos estaciones terrenas por medio de un satélite geosíncrono es de 500 a 600 ms. • Los satélites geosíncronos requieren de alta potencia de transmisión y receptores más sensibles debido a las distancias más grandes y mayores pérdidas de trayectoria. 32 Perigeo 1000 Km Tier ra Apogeo 40.000 Km
  • 33. PRINCIPIOS DE LA RADIO • Se requieren maniobras especiales de alta precisión para colocar un satélite geosíncrono en órbita y mantenerlo. Además se requieren motores de propulsión a bordo de los satélites para mantenerlos en sus órbitas respectivas. 9.8 Patrones Orbitales Una vez proyectado, un satélite permanece en órbita debido a que la fuerza centrífuga, causada por su rotación alrededor de la tierra, es contrabalanceada por la atracción gravitacional de la tierra. Entre más cerca gire de la tierra el satélite más grande es la atracción gravitacional y requerirá de una velocidad mayor para mantenerlo alejado de la tierra. 9.8.1 Satélites de baja altitud: Tienen órbitas cercanas a la tierra, de 100 a 300 millas de altura y viajan aproximadamente a 17.500 millas/hora a esta velocidad se requiere aproximadamente de una hora y media para girar alrededor de toda la tierra, consecuentemente el tiempo que el satélite está visible en una estación terrestre en particular, es solamente de un cuarto de hora o menos por órbita. 9.8.2 Satélites de altitud media: Se encuentran de 6.000 a 12.000 millas de altura, tienen un periodo de rotación de 5 a 12 horas y permanecen a la vista en una estación terrestre a la vista de 2 a 4 horas por órbita. 9.8.3 Satélites de altitud alta: Se encuentran de 16.000 a 25.000 millas de altura, viajan aproximadamente a 6.879 millas/ hora y tienen un periodo de rotación de 24 horas, exactamente el mismo tiempo que la tierra. Consecuentemente, permanecen en una posición fija con respecto a una estación específica de la tierra y tienen un tiempo de disponibilidad de 24 horas. 9.8.4 Trayectos que un Satélite puede tomar 9.8.4.1 Orbita Ecuatorial: Cuando el satélite gira en una órbita arriba del Ecuador. 9.8.4.2 Orbita Polar: Cuando un satélite gira en una órbita que lo lleva arriba de los polos norte y sur. 9.8.4.3 Orbita Inclinada: Es cualquier otro trayecto orbital. 9.8.4.3.1 Nodo Ascendente: Es el punto en donde la órbita cruza el plano ecuatorial de sur a norte. 9.8.4.3.2 Nodo Descendente: Es el punto en donde la órbita cruza el plano ecuatorial de norte a sur. 9.8.4.3.3 Línea de Nodos: Es la línea que une a los nodos ascendentes y descendentes por el centro de la tierra. 33
  • 34. PRINCIPIOS DE LA RADIO 9.9 Leyes de Kepler: (1571-1630) Kepler había estudiado astronomía, favoreciendo el punto de vista copernicano y manteniendo correspondencia con Galileo. Copérnico propuso que cada planeta se movía en una órbita circular a velocidad constante. Usando esta conjetura, Kepler procedió a calcular los movimientos de los planetas en el cielo. Sus posiciones calculadas casi satisfacían las observadas, pero no de forma exacta. En particular, Tycho había hecho (¡solo a simple vista!) algunas mediciones muy precisas de la posición de Marte, que diferían con las predicciones de ambos astrónomos, Tolomeo y Copérnico. Cuando Tycho muere, Kepler obtiene esas observaciones e intenta explicarlas. En 1609, el año mágico en el que Galileo posiciona su telescopio por vez primera hacia los cielos, Kepler vio de pasada lo que piensa que puede ser la respuesta y publica sus primeras dos leyes sobre el movimiento planetario. Las leyes de Kepler no solo fueron confirmadas y explicadas por científicos posteriores, sino que se aplican a cualquier sistema orbital de dos cuerpos, incluidos los satélites artificiales en órbita alrededor de la Tierra. 9.9.1 Tercera ley En 1619 Kepler publicó su tercera ley: el cuadrado del período orbital T es proporcional al cubo de la distancia media del Sol (la mitad de la suma de la distancia mayor y la menor). En forma de fórmula T2 = k a3 Siendo k una constante, la misma para todos los planetas. Suponga que medimos todas las distancias en "unidades astronómicas" ó AU, siendo 1 AU la distancia media entre la Tierra y el Sol. Luego si a = 1 AU, T es un año y k, con estas unidades, es igual a 1, T2 = a3 . Aplicando ahora la fórmula a cualquier planeta, si T es conocido por las observaciones durante muchos años, la a para el planeta considerado, su distancia media del Sol, se calcula fácilmente. Hallar el valor de 1 AU en millas ó kilómetros, o sea, hallar la escala real del sistema solar, no es fácil. Nuestros mejores valores actualmente son las proporcionadas por las herramientas de la era espacial, mediante mediciones de radar de Venus y por pruebas espaciales planetarias; siendo una buena aproximación: 1 AU = 150 000 000 Km 34
  • 35. PRINCIPIOS DE LA RADIO El eje de la linterna es también el eje del cono de luz. Apuntando el haz perpendicular a la pared obtendremos un círculo. Inclinando el haz: una elipse. Mayor inclinación, hacia donde el cierre de la elipse está muy apartado: una parábola. Inclinándola aún más, hacia donde los dos bordes de la luz no solo no se juntan, sino que se separan en direcciones completamente diferentes: una hipérbola. La constante k' para los satélites artificiales es diferente a la k obtenida para los planetas (pero es la misma para cualquier satélite). Por la fórmula de Kepler: T = SQRT (k' a3 ) Donde SQRT simboliza "raíz cuadrada de". Si T se mide en segundos y a en radios terrestres (1 RE = 6371 km. = 3960 millas) T = 5063 SQRT (a3 ) . 3ª Ley de Kepler T en años, a en unidades astronómicas; T2 = a3 Las discrepancias son debidas a la limitada precisión Planeta Período T Dist. a del Sol T2 a3 Mercurio 0.241 0.387 0.05808 0.05796 Venus 0.616 0.723 0.37946 0.37793 Tierra 1 1 1 1 Marte 1.88 1.524 3.5344 3.5396 Júpiter 11.9 5.203 141.61 140.85 Saturno 29.5 9.539 870.25 867.98 Urano 84.0 19.191 7056 7068 Neptuno 165.0 30.071 27225 27192 Plutón 248.0 39.457 61504 61429 9.10 Rango Frecuencial satelital  L-BAND 1.530-2.700 GHZ  FCC,S DIGITAL RADIO 2310-2360 GHZ  S-BAND 2700-3500 GHZ  C-BAND Canal descendente 3700-4200 GHZ Canal ascendente 3900-8395 GHZ  X-BAND Canal descendente 7250-7745 GHZ Canal Ascendente 7900-8395 GHZ  KU-BAND( EUROPA) Canal descendente FSS 10.700-11.700 GHZ 35
  • 36. PRINCIPIOS DE LA RADIO DBS 11.700-12500 GHZ Telecom. 12.500-12.750 GHZ Canal Ascendente FSS y Telecom. 14000-14800 GHZ DBS 17.300-18.100 GHZ  KU- BAND (AMERICA) Canal Descendente FSS 11.700-12.000 GHZ DBS 12.200-12.700 GHZ Canal ascendente FSS 14.000-14.500 GHZ DBS 17.300-17.800 GHZ  KU-BAND 18-31 GHZ El satélite recoge el campo electromagnético incidente y retransmite las portadoras moduladas a modo de enlace descendente, el nivel del ruido celeste disminuye entre las frecuencias de 2 GHZ a 10 GHZ. 9.11 Modelos de enlace del sistema satelital Las bandas de frecuencias explotadas por el satélite se dividen en secciones llamadas transponedores, el transponder recibe la portadora transmitida por la estación terrena, la amplifica, la convierte a la frecuencia de enlace descendente apropiada y la transmite por medio de amplificadores de alta potencia a la tierra. Con el desarrollo de la tecnología se introdujo el concepto de haces conformados para cubrir algunas zonas especificas de la superficie terrestre. El enlace ascendente corresponde a la cadena transmisora y transmite en 6 Ghz, el enlace descendente cadena receptora y transmite en 4 Ghz. Una banda de frecuencias se podría utilizar para más de un Haz, lo que se traduce en un aumento de la capacidad del satélite. 9.11.1 Modulación Es el proceso mediante el cual se modifican las características de una forma de onda en conformidad con otra señal. Para transmisiones radioemisiones radiofónicas, la modulación consiste básicamente en variar la amplitud, de la frecuencia o la frecuencia o la base de una portadora de radio frecuencia (RF) en conformidad con la información que se habrá de transmitir. MODULACION FSK: • Consiste en un proceso de 2 oscilaciones con Frecuencias Diferentes para dígitos 0 y 1. • Normalmente es usada para transmisión de datos en bajas velocidades. MODULACION ASK: 36
  • 37. PRINCIPIOS DE LA RADIO • La amplitud de la onda es alterada de acuerdo con la variación de la señal de información. • Exige un medio en que la respuesta de amplitud sea estable, ya que este tipo de modulación es bastante sensible a ruidos y distorsiones. MODULACION PSK: Consiste en un procedimiento de la onda portadora en función de un bit de dato (0,1). Un bit 0; en cuanto al bit 1, corresponde a la fase g MODULACION QAM: Es caracterizada por la superposición de 2 portadores en cuadratura modulada en amplitud. Con eso al colocar 4 bits dentro de un tronco de señal y operar con tasas de 2400bauds, se alcanza tasas de 9600bps. Esencialmente un sistema satelital consiste de tres secciones básicas una subida, un transponder satelital y una bajada. 9.11.2 Modelo de subida: El principal componente dentro de la sección de subida de un sistema satelital es el transmisor de la estación terrena, el típico transmisor de la estación terrena consiste de un modulador de frecuencia IF, un convertidor de microondas de IF a RF, un amplificador de alta potencia (HPA) y algún medio para limitar la banda del último espectro de salida (por ejemplo, un filtro pasa-bandas). Convertidor Ascendente IF RF RF  PCM: Modulación de código de pulsos.  PSK: Transmisión por desplazamiento de fase. 37 Banda Base en FKM o PCM/TDM Modulador (FM, PSK o QAM) BPF Mezclador BPF HPA Generador MW 6 o 14 GHz Al satélite
  • 38. PRINCIPIOS DE LA RADIO  QAM: Modulación de amplitud en cuadratura.  HPA: Amplificador de potencia. El modulador de frecuencia intermedia convierte las señales de banda base de entrada a una frecuencia intermedia modulada en FM, en PSK o en QAM, el convertidor (mezclador y filtro pasa-bandas) convierte la frecuencia intermedia a una frecuencia de portadora de RF apropiada, el HPA proporciona una sensibilidad de entrada adecuada y potencia de salida para propagar la señal al transponder del satélite, los HPA comúnmente usados son klystons y tubos de onda progresiva. 9.11.3 Transponder: Un típico transponder satelital consta de un dispositivo para limitar la banda de entrada (BPF), un amplificador de bajo ruido de entrada (LNA), un traslador de frecuencia, un amplificador de potencia de bajo nivel y un filtro pasa-bandas de salida. Este transponder es un repetidor de RF a RF, otras configuraciones de transponder son los repetidores de IF y de banda base semejantes a los que se usan en los repetidores de microondas. Traslator de frecuencia RF RF RF De la estación de A la estación La tierra 6 o 14 Ghz terrena 4 o 12 Ghz El BPF de entrada limita el ruido total aplicado a la entrada del LNA (un dispositivo normal utilizado como un LNA es un diodo túnel), la salida el LNA alimenta a un traslator de frecuencia (un oscilador de desplazamiento y un BPF) que convierte la frecuencia de subida de banda alta a una frecuencia de bajada de banda baja. El amplificador de potencia de bajo nivel que es comúnmente un tubo de ondas progresivas amplifica la señal de RF para su transmisión por medio de la bajada a los receptores de la estación terrena. Cada canal de RF del satélite requiere de un transponder separado. 9.11.4 Modelo de bajada: Un receptor de estación terrena incluye un BPF de entrada, un LNA y un convertidor de RF a IF 38 BPF Amplificador de bajo ruido LNA Mezclador BPF Amplificador de baja potencia TWT Oscilador de desplazamiento MW de 2 GHz
  • 39. PRINCIPIOS DE LA RADIO Del transponder del satélite Convertidor descendente RF IF RF Nuevamente el BPF limita la potencia del ruido de entrada al LNA, el LNA es un dispositivo altamente sensible, con poco ruido, tal como un amplificador de diodo túnel o un amplificador paramétrico, el convertidor de RF a IF es una combinación de filtro mezclador / pasa-bandas que convierte la señal de RF recibida a una frecuencia de IF. 9.11.5 Enlaces cruzados: Ocasionalmente hay una aplicación en donde es necesario comunicarse entre satélites, esto se realiza usando enlaces cruzados entre satélites o llamado también enlace intersatelital (ISL), una desventaja de usar un ISL es que el transmisor y receptor son enviados ambos al espacio por consiguiente la potencia de salida del transmisor y la sensibilidad de entrada del receptor se limitan. 9.11.6 Potencia de transmisión y energía de BIT: Los amplificadores de alta potencia usados en los transmisores de la estación terrena y los tubos de onda progresiva usados de manera normal, en el transponder de satélite, son dispositivos no lineales; su ganancia (potencia de salida Vs potencia de entrada) depende del nivel de la señal de entrada. Para operar eficientemente, el amplificador de potencia debe trabajar lo más cercano posible a la saturación, la potencia de salida de un transmisor típico de estación terrena del satélite es mayor que la potencia de salida de un amplificador de potencia de microondas terrena, consecuentemente cuando se trata con sistemas satelitales generalmente se expresa en DbW(Decibeles con respecto a un vatio) en vez de Dbm (decibel con respecto a un milivatio). La mayoría de los sistemas satelitales modernos usan transmisión por desplazamiento de fase (PSK) o modulación de amplitud en cuadratura (QAM) en vez de la modulación en frecuencia convencional (FM). Con PSK o QAM, la banda base de entrada generalmente es una señal PCM codificada con multicanalización por división de tiempo la cual es digital por naturaleza, además con PSK o QAM se pueden codificar varios bits en un solo elemento de señalización de transmisión, por consiguiente un parámetro más importante que la potencia de la portadora es la energía por bit. 39 BPF Amplificador de bajo ruido LNA Mezclador BPF Demodulador (FM, PSK o QUAM) Generador MW 4 o 12 Ghz Banda base fuera FDM o PCM / TDM
  • 40. PRINCIPIOS DE LA RADIO Eb = Pt Tb En donde, Eb = Energía de un bit sencillo (joules por bit) Pt = Potencia total de la portadora (wats) Tb = Tiempo de un bit sencillo (segundos) De donde se desprende, Tb = 1/ fb en donde, fb es la razón de bit por segundo. Eb = Pt / fb 9.11.7 Antenas Las estaciones terrenas de comunicaciones por satélite emplean antenas parabólicas de 1.5 a 30 metros de Diámetro, el contorno de una superficie parabólica satisface el requisito de que toda la energía radiada hacia la superficie, desde un alimentador en el punto focal, será reflejada para formar un frente de onda plano en concordancia de fase en toda la abertura el reflector parabólico. Si una onda de radio proveniente de una fuente distante incide sobre la antena esta recoge la potencia contenida con su abertura eficaz (Ae). Ae= ηπ(d/2) 2 η= rendimiento de la antena y η < 1. 9.11.8 Tiempo de propagación La longitud total del trayecto Tierra- Satélite- Tierra puede alcanzar hasta los 84.000 Kilómetros en un tiempo de 250 milisegundos, el efecto de este retardo en las conversaciones telefónicas es de 500 milisegundos. El centelleo en momentos impredecibles, el nivel de las señales recibidas del satélite fluctúa con rapidez por la variación en amplitud y fase que ocurre a través de la atmósfera; esto lo produce la mezcla turbulenta de la masa de aire a diferentes niveles de temperatura y humedad así como la adición aleatoria de partículas de lluvia, hielo o humedad. Bibliografía: Communications Satellite System Martin James Comunicación por satélites, Rosado Carlos Word Satélite Almanac Long Mark Anexo 10 – VOLUMEN V 40
  • 41. PRINCIPIOS DE LA RADIO 41