microondas.

MICROONDAS
CONCEPTO DE MICROONDAS.
Se denomina microondas a
las ondas
electromagnéticas;
generalmente de entre
300 MHz y 300 GHz, que
supone un período de
oscilación de 3 ns (3×10−9 s)
a 3 ps(3×10−12 s) y
una longitud de onda en el
rango de 1 m a 1 mm.

MICROONDAS
HISTORIA DE LA MICROONDAS.
1873: James Clerk Maxwell , planteó
la hipótesis , de la propagación de
ondas electromagnéticas a partir de
consideraciones matemáticas y la idea
de que la luz era una forma de energía
electromagnética.

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1887-1891:Heinrich Hertz, profesor alemán
de física estudio la teoría publicada por
Maxwell, llevó a cabo una serie de
experimentos en los que demostró la
generación, propagación y recepción de
ondas de radiofrecuencia.

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1893: validan la teoría de las ondas
electromagnéticas de Maxwell. Gracias a las
investigaciones de Heinrich Hertz.
1894-1901: Guillermo Marconi creo el primer
sistema práctico de radio, culmino su trabajo
con la transmisión de señales telegráficas a
través del Atlántico (entre Irlanda y Canadá).

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1900: El crecimiento de la radio se produjo
especialmente en la gama de HF por debajo
de 25 MHz, debido a la falta de fuentes de
microondas confiables y otros componentes.
1940: Se desarrolla radar durante la Segunda
Guerra Mundial . La teoría y la tecnología de
microondas recibidos un nuevo interés.

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Científicos talentosos se reúnen en el
Instituto de Tecnología de Massachusetts
para desarrollar la teoría y práctica del
sistema de radar. Su trabajo incluyó el
tratamiento teórico y experimental de los
componentes de guía de ondas, antenas de
microondas, la teoría de acoplamiento de
abertura, y los comienzos de la teoría de
redes de microondas.

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1930: Comienza la verdadera historia de las
microondas y de la teoría de los campos de
microondas.
Enorme impulso fue dado durante la Segunda
Guerra Mundial debido a la necesidad de
desarrollar el radar en un apuro, y se hizo un
gran progreso durante ese corto período de
tiempo. Para el final de la Segunda Guerra
Mundial, ya se habían establecido las bases
de la teoría de campo de microondas.

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.
El desarrollo del magnetrón en Gran
Bretaña fue la primera fuente fiable
de ondas de centimétrica y sirvió
como generador de frecuencias en el
sistema de radar. Fue el tremendo
empuje por mejorar el
funcionamiento del radar durante la
Segunda Guerra Mundial, que dio
lugar a avances notables en poco
tiempo en la teoría de las microondas
en su conjunto

MICROONDAS
En la década de 1950, la gente buscó
componentes que podrían proporcionar
mayor ancho de banda, y por lo tanto
examinaron otras líneas de transmisión. El
cable coaxial fue ampliamente estudiado, ya
que poseía un modo de transmisión
dominante sin frecuencia de corte, dando dos
virtudes importantes:

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un gran ancho de banda y la capacidad de
miniaturización, pero la falta componente de
estructura circular hizo más difícil la creación
de componentes y fue descartado.
La tecnología de microondas de la década de
1950 ha visto cambios dramáticos en
comparación con la tecnología de hoy.

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Esto se debe para promover la teoría,
evolucionar los nuevos conceptos, optimizar el
hardware, y emplear nuevas técnicas de
fabricación, los factores externos también
contribuyeron, por ejemplo el desarrollo de
satélites y, en particular, los satélites de
comunicaciones, utilizan ampliamente la
tecnología de microondas, otro ejemplo, fue la
competencia armamentista, la defensa contra

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misiles balísticos llevo al desarrollo del radar
de microondas y el diseño de antenas con
arreglos de fase para la guía de misiles, lo que
llevo al desarrollo de los radares de múltiple
orientación y de los sistemas de
comunicación de microondas.
Aparecen dispositivos de Ferrita en el
microondas y se desarrollan dispositivos

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tales como aisladores de ferrita entre otros.
1960 microstrip introduce en la circuitería de
microondas los circuitos integrados.
En la actualidad con la inclusión de las
computadoras en el campo de las microondas
se ha logrado un gran avance porque se ha
logrado obtener los valores numéricos de los
problemas que tiempo atrás eran imposibles.

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Igualmente se ha avanzado en la actualidad
con componentes y dispositivos en el campo
de la microonda tal es el caso del transistor
de potencia que prometen dar un mayor
rendimiento y fiabilidad.

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UTILIZACION DE LAS MICROONDAS.
- Se utiliza en programas informativos de
televisión para transmitir una señal desde
una localidad remota a la estación de
televisión.
- En la televisión por cable.
- Acceso a internet.
- Telefonía Celular.

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- Enlace con los satélites artificiales.
- Armas con tecnología de microondas.
- En radares para detectar el rango de
Velocidad y ubicación.
- Para informaciones meteorológicas.
- Hornos de microondas.

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En lo que respecta la utilización de las ondas
de microondas en la Aeronáutica :
a. Navegación aérea.
b. Radar de meteorología.
c. Trafico Aéreo

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BANDA DE MICROONDAS.
Se denomina microondas a las ondas
electromagnéticas; generalmente de entre
300 MHz y 300 GHz, que supone un período
de oscilación de 3 ns (3×10−9 s) a
3 ps(3×10−12 s) y una longitud de onda en el
rango de 1 m a 1 mm.

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ENLACES DE MICROONDAS.
Primero debemos aclarar que es un
radioenlaces y es cualquier interconexión
entre los terminales de telecomunicaciones
efectuados por ondas electromagnéticas. Si
los terminales son fijos, el servicio se lo
denomina como tal y si algún terminal es
móvil, se lo denomina dentro de los servicios
de esas características.

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Se puede definir al radio enlace del servicio
fijo, como sistemas de comunicaciones entre
puntos fijos situados sobre la superficie
terrestre, que proporcionan una capacidad de
información, con características de calidad y
disponibilidad determinadas. Típicamente
estos enlaces se explotan entre los 800 MHz y
42 GHz.

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Los radio enlaces, establecen un concepto de
comunicación del tipo dúplex, de donde se
deben transmitir dos portadoras moduladas:
una para la Transmisión y otra para la
recepción. Al par de frecuencia asignadas
para la transmisión y recepción de las señales,
se lo denomina radio canal.

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Los enlaces se hacen básicamente entre puntos
visibles, es decir, puntos altos de la topografía.
Cualquiera que sea la magnitud del sistema de
microondas, para un correcto funcionamiento es
necesario que los recorridos entre enlaces
tengan una altura libre adecuada para la
propagación en toda época del año, tomando en
cuenta las variaciones de las condiciones
atmosféricas de la región.

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Para poder calcular las alturas libres debe
conocerse la topografía del terreno, así como
la altura y ubicación de los obstáculos que
puedan existir en el trayecto.
Concepto de diseño.
Los radio enlaces de microondas se realizan
sólo si existe una vista del receptor.

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El diseño de un radio enlace de microondas LOS
involucra cuatro pasos básicos:
1· Elección del sitio de instalación.
2· Relevamiento del perfil del terreno y cálculo de la
altura del mástil para la antena
3· Cálculo completo del radio enlace, estudio de la
trayectoria del mismo y los efectos a los que se
encuentra expuesto.

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4· Prueba posterior a la instalación del radio
enlace, y su posterior puesta en servicio con
tráfico real.
Estructura de un radio enlace.
Un radio enlace esta constituido por
estaciones terminales y repetidoras
intermedias, con equipos transceptores,
antenas y elementos de supervisión y reserva.

sten 4 conceptos relevantes en
cuencias de microondas.

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ZONA DE FRESNEL SIN OBSTACULO.
Donde:
d= Distancia entre el trasmisor y el receptor
(Kms).
F= Frecuencia de trabajo en GHz
r= Altura que deben tener las antenas (Metros)

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 Ejemplos con frecuencia de 2,4 GHz
 Para una distancia de 7 kilometros =
17,32*raiz((7/(4*2,4))) = 14,7 metros.
17,32*raiz((10/(4*2,4))) = 17,6 metros.
17,32*raiz((38/(4*2,4))) = 34,4 metros.

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Si se pide calcular el 80% u otro porcentaje de
la primer zona de fresnel, se debe calcular al
resultado de la formula.
 Ejemplo del 80% para los ejemplos anteriores:
 14,7 metros * 80% = 11,76 metros
 17,6 metros * 80% = 14,08 metros
 34,4 metros * 80% = 27,52 metros

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DESVANECIMIENTO.
El término desvanecimiento se refiere a que dicha
señal es atenuada debido a la pérdida en el
espacio, los obstáculos y resistencia que debe
traspasar durante toda su trayectoria hasta su
destino. También lo podemos definir como una
variación temporal de la amplitud, fase y
polarización de la señal recibida con relación a la
señal nominal debido al trayecto de Propagación:

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multitrayecto, conductos, reflexión, difracción y
dispersión.
DESVANECIMIENTO DE UNA SEÑAL.
El desvanecimiento de la señal es cuando una
señal se atenúa debido a la pérdida en el espacio,
los obstáculos y resistencia que debe traspasar
durante toda su trayectoria hasta que llega a su
destino. Dicho desvanecimiento se refleja como
baja o mal potencia recibida en el terminal
receptor.

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El desvanecimiento tiene carácter
probabilístico.
El desvanecimiento se debe normalmente a los
cambios atmosféricos y a las reflexiones del
trayecto de propagación al encontrar superficies
terrestres o acuáticas.

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MARGEN DE DESVANECIMIENTO
Si definimos la señal puesta sobre los
bordes de receptor y la sensibilidad del
mismo. Entonces podemos definir el
margen de desvanecimiento como la
diferencia entre ambos valores. Todo esto
se cumple en caso ideal, donde no hay
obstrucciones, donde la atmosfera se
mantienen los valores ideales previsto,

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donde no hay lluvia ni granizo, polvo,
arena, donde no hay tormentas
eléctricas ni otros factores climáticos
que perturben el enlace. Pero realmente
esto no se da y además existen otro tipo
de estaciones que nos producen
interferencia, tanto en nuestro canal,
como en los canales adyacentes y que
tienden a enmascar nuestra señal.

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Es por esto que una señal nunca llega
igual a como la enviamos por todo estos
factores que nombramos, por eso es
necesario establecer un margen de
desvanecimiento que permita hacer
frente a estos factores.
Matemáticamente se define como:

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Donde:
 Fm = margen de desvanecimiento (dB).
 D = distancia (Km.).
 f = frecuencia (GHz).

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 r = confiabilidad expresada como decimal
 1-r = objetivo de confiabilidad para una trayectoria de
400 Km. en un solo sentido.
 A = factor de rugosidad.
4= sobre agua o un terreno muy parejo.
1= Sobre un terreno normal.
0,25= sobre un terreno montañoso muy disparejo.

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 B =factor para convertir una probabilidad
del peor mes a una probabilidad anual.
- 1 para pasar una disponibilidad anual
a La peor base mensual.
- 0.5 para áreas calientes y húmedas
- 0.25 para áreas continentales promedios.
- 0.125 para áreas muy secas y montañosas

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Ejemplo:
Calcular el margen de desvanecimiento para las
siguientes condiciones:
 Distancia entre sitio D= 40 Km.
 F= 1.8 Ghz.
 Terreno liso
 Clima húmedo
 Objetivo de confiabilidad 99,99 %

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Repuesta:
Fm= 30 Log 40 + 10 log [(6)(4)(0.5)(1.8)]-10 log(1-
0.9999)- 70
 48.06+13.34-(-40)-70= 31.4 Db

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ETAPA DE TRANSMISION.
Transmisor de microondas
FM

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Una etapa de pre-amplificación (pre-énfasis)
antecede al modulador de frecuencia
(desviador de FM). Esta pre-amplificación
aumenta la amplitud de las señales de la
banda base superior. Permitiendo que las
frecuencias de la banda base inferior
modulen la frecuencia de la portadora de FI, y
que la frecuencia de la banda base superior
modulen la fase de esa portadora.

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La etapa del desviador de FM entrega la
modulación de la portadora de FI que al
finalizar se convierte en la principal portadora
de microondas gracias al mezclador, el
oscilador de microondas y filtro pasa banda.

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Los generadores de microondas está
constituido por un oscilador de cristal seguido
por una serie de multiplicadores de
frecuencia. Por ejemplo un oscilador de cristal
de 125 MHz seguido por una serie de
multiplicadores, con factor combinado de
multiplicación igual a 48, se podría usar para
una frecuencia de portadora de microondas
de 6 GHz.

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La red combinadora de canales proporciona
un medio de conectar más de un transmisor
de microondas de una sola línea de
transmisión que alimente a la antena.

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El bloque de la red separadora de canales
proporciona el aislamiento y el filtrado
necesario para separar canales de microondas
individuales, y dirigidos hacia sus respectivos
receptores. El filtro pasa banda, el mezclador
AM y el oscilador de microondas bajan las
frecuencias desde RF de microondas hasta las
F1, y las pasan al demodulador FM.

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Donde este demodulador es un detector
convencional.
A la salida del detector de FM, una red de de-
énfasis restaura la señal de banda base a sus
características originales de amplitud en
función de la frecuencia.

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MULTIPLEXIÓN Y DEMULTIPLEXIÓN.
Los multiplexores son circuitos
combinacionales con varias entradas y una
única salida de datos, están dotados de
entradas de control capaces de seleccionar
una, y sólo una, de las entradas de datos para
permitir su transmisión desde la entrada
seleccionada hacia dicha salida.

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Un demultiplexor es un circuito
combinacional que tiene una entrada de
información de datos d y n entradas de
control que sirven para seleccionar una de las
2n salidas, por la que ha de salir el dato que
presente en la entrada. ..

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En telecomunicación, la multiplexión es la
combinación de dos o más canales de
información en un solo medio de transmisión
usando un dispositivo llamado multiplexor. El
proceso inverso se conoce
como demultiplexión. Un concepto muy
similar es el de control de acceso al medio.

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Existen muchas estrategias de multiplexión
según el protocolo de comunicación
empleado, que puede combinarlas para
alcanzar el uso más eficiente; los más
utilizados son:
1. Multiplexión por división de Tiempo (TDM)
2. Multiplexión por división de Frecuencia (FDM) .
3. Multiplexión por división de código ( CDM)

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MULTIPLEXIÓN POR DIVISIÓN DE TIEMPO (TDM)
Es el tipo de multiplexación más utilizado en
la actualidad, especialmente en los sistemas
de transmisión digitales. En ella, el ancho de
banda total del medio de transmisión es
asignado a cada canal durante una fracción
del tiempo total (intervalo de tiempo).

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En este circuito, las entradas de seis canales
llegan a los denominados interruptores de
canal, los cuales se cierran de forma
secuencial, controlados por una señal de
reloj, de manera que cada canal es conectado
al medio de transmisión durante un tiempo
determinado por la duración de los impulsos
de reloj.

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En el otro extremo, el demultiplexor realiza la
función inversa, esto es, conecta el medio de
transmisión, secuencialmente, con la salida de
cada uno de los seis canales mediante
interruptores controlados por el reloj del
demultiplexor. Este reloj del extremo receptor
funciona de forma sincronizada con el del
multiplexor del extremo emisor mediante
señales de temporización que son transmitidas a
través del propio medio de transmisión o por
otro camino.

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MULTIPLEXIÓN POR DIVISIÓN DE FRECUENCIA (FDM)
Esta técnica emplea determinadas características
de la señal y el medio por el que se transmite. Si
se utilizan señales eléctricas o
electromagnéticas, a cada comunicación se le
asigna una frecuencia diferente, de forma que
éstas no se mezclan ni se interfieren. Si se utiliza
la luz como señal de transmisión, a cada
comunicación se le puede asignar una longitud
de onda distinta.

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MULTIPLEXIÓN POR DIVISIÓN DE CÓDIGO (CDM)
Emplea una tecnología de espectro expandido y
un esquema especial de codificación, por el que
a cada transmisor se le asigna un código único,
escogido de forma que sea ortogonal respecto al
del resto; el receptor capta las señales emitidas
por todos los transmisores al mismo tiempo,
pero gracias al esquema de codificación puede
seleccionar la señal de interés si conoce el código
empleado.

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BANDA BASE.
Se denomina banda base al conjunto de
señales que no sufren ningún proceso de
modulación a la salida de la fuente que las
origina, es decir son señales que son
transmitidas en su frecuencia original.
Dichas señales se pueden codificar y ello da
lugar a los códigos de banda base.

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Las señales empleadas en banda base se
pueden clasificar de la siguiente forma:
1. Unipolares: En este caso un 1 siempre toma
una polaridad, positiva o negativa, mientras
que un 0 vale siempre 0.

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2. Polares: En este caso la señal tomara
valores positivos para un 1 lógico y negativos
para un 0 lógico pero nunca toma el valor 0.

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3. Bipolares: En este caso un dígito toma valor
con polaridad alternada mientras que el otro
permanece siempre en 0.

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También se puede definir como la banda
de frecuencias producida por
un transductor, tal como un micrófono u
otro dispositivo generador de señales
que no es necesario adaptarlo al medio
por el que se va a trasmitir.
Banda base es la señal de una sola
transmisión en un canal.

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En los sistemas de transmisión, la banda base
es generalmente utilizada para modular
una portadora.

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MODEM (MODULADOR Y DEMODULADOR).
Modulador: Es el dispositivo electrónico que
varía la forma de onda de una señal (modula)
de acuerdo a una técnica específica, para
poder ser enviada por un canal de
transmisión hasta el dispositivo o los
dispositivos que incorporen
un demodulador apto para dicha técnica.

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Algunos tipos de modulación
 AM: Modulación de amplitud
 QAM: Modulación de amplitud en cuadratura
 PM: Modulación de fase
 FM: Modulación de frecuencia
 SSB: Modulación en banda lateral única (BLU)
 DSB: Modulación en doble banda lateral

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 VSB, VSB-AM: Modulación de banda lateral
vestigial (BLV)
 PAM: Modulación por amplitud de impulsos
 PWM: Modulación por anchura de impulsos
 OFDM: Modulación por división ortogonal de
frecuencia, también conocida como DMT

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 PCM: Modulación por impulsos codificados
 Modulación por longitud de onda
 DMT: Modulación por multitono discreto
 PPM: Modulación por posición de pulso.

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Demodulador: El termino
demodulador engloba el conjunto de técnicas
utilizadas para recuperar la información
transportada por una onda portadora, que en
el extremo transmisor fue modulada con
dicha información.

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En telecomunicaciones, este término es el
opuesto a modulación. Así, en
cualquier telecomunicación normalmente
existirá al menos una pareja modulador-
demodulador (módem), uno en cada extremo
de la comunicación.

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FRECUENCIA INTERMEDIA (FI).
Se denomina Frecuencia intermedia (FI) a
la Frecuencia que en los aparatos
de radio que emplean el principio
superheterodino se obtiene de la mezcla de la
señal sintonizada en antena con una
frecuencia variable generada localmente en el

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propio aparato mediante un oscilador local
(OL) y que guarda con ella una diferencia
constante. Esta diferencia entre las dos
frecuencias es precisamente la frecuencia
intermedia.

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RADIOFRECUENCIA (RF).
El término radiofrecuencia (abreviado RF),
también denominado espectro de
radiofrecuencia, se aplica al espectro
electromagnético, situada entre 3 Hz y
300 GHz.
El hercio (Hz) es la unidad de medida de la
frecuencia de las ondas, y corresponde a un
ciclo por segundo.

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.
Las luces parpadean a una
frecuencia de f = 0.5 Hz, 1.0 Hz y
2.0 Hz.

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REPETIDORES DE MICROONDAS.
Un repetidor es un dispositivo electrónico que
recibe una señal débil o de bajo nivel y la
retransmite a una potencia o nivel más alto, de tal
modo que se puedan cubrir distancias más largas
sin degradación o con una degradación tolerable.

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Ahora bien, un repetidor de microonda es un
trasmisor y un receptor colocado espalda con
espalda.
Típicamente, la distancia esta entre 24 y 64 Km

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Repetidores Activos.
En este tipo de repetidores se recibe la señal
de la frecuencia portadora y se baja a una
frecuencia intermedia (FI) para amplificarla y
retransmitirla en la frecuencia de salida.

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REPETIDORES PASIVOS.
En los repetidores pasivos o reflectores
pasivos no hay ganancia y se limitan a
cambiar de dirección del haz radioeléctrico.

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OSCILADORES DE MICROONDAS.
Es un sistema electrónico que genera una
señal de RF sin necesidad de que exista una
excitación alterna a la entrada.
Idealmente un oscilador generará una
corriente de la siguiente forma:
i(t) = A . Cos (Wo . t) = A . Cos ( 2π . Fo . t)

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En la práctica tanto la amplitud A como la
frecuencia Fo varían alrededor de sus valores
medios.
Los criterios para hacer el diseño del oscilador
serán:
- Fijar los niveles de A y Fo.
-Minimización del ruido de fase.
-En las circunstancias anteriores, se ajusta la
frecuencia de oscilación.

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AMPLIFICADORES.
Un amplificador es todo dispositivo que,
mediante la utilización de energía,
magnifica la amplitud de un fenómeno.
Hablemos primeramente de los dispositivos
activos y son aquellos que necesitan de
alimentación DC exterior para poder realizar
su función.

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El circuito más común, el amplificador, tiene en
frecuencias de Microondas descripciones que
comienzan por los propios dispositivos
utilizados. Los típicos transistores bipolares, e
incluso los habituales encapsulados, dejan paso
a componentes especiales, con tecnología y
encapsulados que permitan el trabajar en
frecuencias por encima de los 10, 20, 30, 40GHz.

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El rango frecuencial máximo de los
transistores bipolares convencionales está, en
la actualidad, en los 10GHz.
Una primera clasificación de los
amplificadores los divide en aquellos que
manejan:
1. Grandes señales (de potencia para
transmisores) (Klistrón, Tubo de Onda
Progresiva TWT y transistorizados)

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2. Pequeñas señales (amplificadores de bajo
ruido) tales como los amplificadores
paramétricos y los transistorizados.

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EL KRYSTRON.
El klistrón o klystron Es una válvula de
vacío de electrones en la cual se produce una
modulación inicial de velocidad impartida a
los electrones. En la última etapa se genera
un campo eléctrico que es función de la
velocidad modulada del haz de electrones y
que finalmente genera una corriente de
microondas. Se utiliza como amplificador en
la banda de microondas o como oscilador.

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Se distinguen dos tipos de klistrones:
 Klistrón de dos cavidades.
 Klistrón reflex.
Los klystron pueden trabajar a frecuencias
que superan los 200 GHz. Los de varias
cavidades se utilizan como amplificadores de
alta potencia. Con mayor número de
cavidades se consigue mayor ganancia.
Algunos tienen hasta siete cavidades.

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,
Klistrón réflex con salida en
guía. Modelo K166b, de
procedencia soviética.
Klistrón réflex de
cavidad externa.
Modelo RK5836.
Klistrón utilizado en un
centro de investigación de
comunicaciones espaciales
en Camberra Australia.

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EL TUBO DE ONDAS PROGRESIVA.
Un tubo de onda progresiva (TWT por
Traveling-Wave Tube) es un dispositivo
electrónico usado para amplificar señales de
radio frecuencia (RF) mediante un montaje
electrónico llamado amplificador de tubo de
onda progresiva (TWTA).

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Los TWT pueden ser de banda estrecha o de
banda ancha, siendo estos últimos los más
comunes. El rango de frecuencias se
encuentra comprendido entre los 300 MHz
hasta los 50 GHz. La ganancia de tensión del
tubo puede llegar hasta los 70 decibelios.

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,
Tubo de onda progresiva
de carga superior 8.4 - 11.8
GHz
Tubo de onda progresiva de
carga superior - 2.7 - 3.5 GHz

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DIODO JUNTURA.
Es un componente electrónico que permite el
paso de la corriente en un solo sentido. Los
diodos más empleados en los circuitos
electrónicos actuales son los diodos
fabricados con material semiconductor.

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