Cables coaxiales y ganancia obtenidas en enlaces usando cable coaxial

1. SISTEMAS DE RADIO PROPAGACIÓN Y ANTENAS

2. Términos y definiciones básicas
Radiocomunicaciones: telecomunicación mediante ondas radioeléctricas.
Ondas radioeléctricas: ondas electromagnéticas que se propagan por el espacio sin guía artificial.
Modulación: técnica que consiste en superponer la información a transmitir sobre una onda
electromagnética soporte, denominada portadora, generando de este modo una onda modulada.
Estación transmisora (transmisor): conjunto de equipos para el tratamiento y envío de la información, es
decir, moduladores, amplificadores, filtros, cables, antenas.
Emisión: proceso de radiación de una onda modulada a través de un dispositivo de acoplamiento con el
medio denominado antena.
Canal radioeléctrico: medio de transmisión asociado a las ondas radioeléctricas. Introduce pérdidas
además de diversos tipos de perturbaciones (distorsión, ruido e interferencia).
Estación receptora (receptor): conjunto de equipos para el tratamiento de la señal recibida, es decir,
antenas, cables, amplificadores, demoduladores, filtros.
Cobertura: enlace útil de una emisión radioeléctrica que depende tanto de la potencia, calidad y tipo de
modulación de los equipos transmisores, como el tipo e intensidad de las perturbaciones del canal radio
eléctrico.
Ruido: señales no deseadas que se añaden a la señal útil degradándola. Perturbación eléctrica que
impone un límite a la calidad de funcionamiento de un sistema radio eléctrico y que, por lo tanto, limita
el alcance o la cobertura de dicho sistema. (Ramos Pascual, 2007)

3. Interferencia electromagnética: se define como el conjunto de señales de radiofrecuencia no deseadas captadas
por los receptores de un sistema, y que degradan su sensibilidad. En este mismo entorno, se denomina
compatibilidad electromagnética al conjunto de actuaciones destinadas a controlar la presencia de interferencias
electromagnéticas. (Sendín Escalona, 2004)
Existen dos tipos de interferencias de radiofrecuencias y que debemos controlar:
Interferencia cocanal: es aquella producida por el propio canal de interés. Se puede controlar con el efecto
captura (típico de la modulación FM), que es el hecho de que ante la presencia de dos emisiones, la más fuerte
(cercana) capture a la estación base y la realmente deseada no pueda ser recibida. (Sendín Escalona, 2004)

4. CABLE HELIAX1/2” = Utilizado para comunicaciones móviles y personales, CATV, CCTV, comunicación HF,
VLF, vínculos militares, datos, AM, FM y microondas terrestres. El ancho de banda es grande y es usado
principalmente cuando se requiere bajas perdidas en la señal bajo condiciones de muy alta potencia. Es
de célula cerrada, espuma de PE dieléctrico, ultra alta frecuencia, perdidas bajas. Características de
atenuación se acercan a las de los cables de dieléctrico de aire. También es usado como guía de onda
debido a su construcción hueca.

6. CABLE LMR 400 = Cable coaxial flexible para comunicaciones, ideal para: Reemplazo directo para el cable
RG-8/ 9913 de dieléctrico de aire. Ensambles de cable en sistemas de comunicaciones inalámbricas
Cableados cortos de alimentación de antenas. Cualquier aplicación (WLL, GPS, LMR), que requiera un cable
de fácil enrutador de baja pérdida.

8. CABLE LMR 240 = Cable coaxial flexible para comunicaciones, usado en: Como cable de conexión en
altas frecuencias de la señal de los sistemas sin hilos. Comunicaciones de datos donde se requiera una
atenuación más baja, por ejemplo, celular, las antenas móviles, bucle local, internet sin hilos, datos sin
hilos de banda ancha. Estos cables son de baja perdida pues usan un dieléctrico de alta velocidad de
espuma de celda cerrada inyectada con gas y como conductor exterior usan cinta de aluminio adherida,
la cual evita cualquier interferencia externa.

10. 2- Dos estaciones en tierra transmiten datos a 5.4GHz entre equipos que tienen una sensitividad dada por el fabricante
de -85dBm. La potencia de ambos equipos es de 1W y el fabricante recomienda un margen de desvanecimiento mínimo
de 30dB.
Calcule la ganancia de las antenas a usar. Qué tipo de antena debe ser? Busque en Internet un tipo de antena que
cumpla con ese valor. Anexe la hoja técnica de la antena donde se muestre señalado con resaltador que cumple con la
ganancia.
Información de los sitios: El técnico que inspeccionó ambos
sitios indica que en el sitio A de 18 metros de altura se
requieren 20 metros de cable Heliax de ½” entre la antena y el
protector de descargas y un coaxial LMR240 de 1 metro entre
el protector y el equipo Transmisor. En el sitio B de 10 metros
de altura se presenta una situación similar, pero se requiere en
vez del cable Heliax de ½” un coaxial LMR400 de 12m de
largo. Lo otro igual.

11. Solución
RSL = -85+30 = -55dB
Ahora, calculamos los diferentes elementos de las antenas:
Gtx = 1w a dB
Gtx = P(dB) = 10log(Pw÷1mw) = 30dB
Ppigtail = Según la tabla de pérdidas, en 100m a 5.4 GHz hay 66.8 dB, entonces:
1m * 66.8 ÷ 100m = 0.668 * 2 = 1.336dB
Pprotector = Según en la explicación en clase, un protector tiene normalmente pérdidas de 0.1dB
0.1 * 2 = 0.2 dB
Pconector = los conectores normalmente tienen pérdidas de 0.5dB. El total de conectores son 8; Entonces:
0.5 * 8 = 4dB

12. Pcoaxial Heliax ½”: Según la tabla, en 100m a 5.4 GHz hay 18.0 dB de perdida.
20m * 18 ÷ 100m = 3.6 dB
Pcoaxial LMR 400 = Según la tabla, en 100m a 5.4 GHz hay 35.5 dB de perdida.
35.5dB * 12m ÷ 100m = 4.26dB
FSL: Perdida en el espacio libre:
Datos: D = 40 km y Frec. = 5.4 GHz
FSL = 32.45 + 20 log 40 + 20 log 5400 = 139.14dB
Ahora, formamos la ecuación:
RSL = Gtx – 2 Ppigt – 2Pprotec – Pcoax-Heliax - 8Pconect + Gant1 – FSL + Gant2 – Pcoax-LMR400.
-55dB = 30dB -1.336dB – 0.2dB – 3.6dB - 4dB + Gant1 – 139.14dB + Gant2 – 4.26dB

13. Despejamos Gant1 y Gant2:
2Gant = - 55dB – 30dB + 1.336dBB + 0.2dB + 3.6dB + 4dB + 139.14dB + 4.26dB
2Gant = 67.536dB
Gant = 67.536dB ÷ 2 = 33.768dBi
La ganancia de la antena a escoger debe ser de 33.768dBi.
Debido al resultado obtenido, buscamos una antena que cumpla con esa ganancia

16. 3- Dos estaciones en tierra transmiten datos a 900MHz entre equipos que tienen una sensitividad dada por el fabricante de -104dBm. La
potencia de ambos equipos es de 2W y el fabricante recomienda un margen de desvanecimiento mínimo de 20dB.
Calcule la ganancia de las antenas a usar. Qué tipo de antena debe ser? Busque en Internet un tipo de antena
que cumpla con ese valor. Anexe la hoja técnica de la antena donde se muestre señalado con resaltador que
cumple con la ganancia.
Información de los sitios: El técnico que inspeccionó ambos sitios indica que en el sitio A de 20 metros de
altura se requiere 25 metros de cable Heliax de ½” entre la antena y el protector de descargas y un coaxial
LMR240 de 1 metro entre el protector y el equipo Transmisor. En el sitio B de 15 metros de altura se presenta
una situación similar, pero se requiere en vez del cable Heliax de ½” un coaxial LMR400 de 18m de largo. Lo
otro igual.

17. RSL = - 104dB + 20dB = - 84dB
Ahora, calculamos cada uno de los diferentes elementos de las antenas.
Gtx = Gtx = 2w a dB
Gtx = P (dB) = 10log (P2w÷1mw) = 27dB
Ppigtail = Según la tabla de perdidas, en 100m a 900 GHz hay 24.8 dB, entonces:
1m * 24.8dB ÷ 100m = 0.248 * 2 = 0.496dB
Pprotector = Según la explicación en clase, un protector tiene normalmente pérdidas de 0.1dB
0.1 * 2 = 0.2 dB
Pconector = los conectores normalmente tienen pérdidas de 0.5dB. El total de conectores son 8;
Entonces:
0.5 * 8 = 4dB
Pcoaxial Heliax ½”: Según la tabla, en 100m a 900 MHz – 894 MHz hay 6.85 dB de perdida.
25m * 6.85dB ÷ 100m = 1.7125dB
Pcoaxial LMR 400 = Según la tabla, en 100m a 900 MHz hay 12.8 dB de perdida.
12.8dB * 18m ÷ 100m = 2.304dB

18. FSL: Perdida en el espacio libre:
Datos: D = 100 km y Frec. = 900 MHz
FSL = 32.45 + 20 log 100 + 20 log 900 = 131.5dB
Ahora, formamos la ecuación:
RSL = Gtx – 2 Ppigt – 2Pprotec – Pcoax-Heliax - 8Pconect + Gant1 – FSL + Gant2 – Pcoax-LMR400.
-84dB = 27dB – 0.496dB – 0.2dB – 1.7125dB - 4dB + Gant1 – 131.5dB + Gant2 – 2.304dB
Despejamos Gant1 y Gant2:
2Gant = - 84dB – 27dB + 0.496dBB + 0.2dB + 1.7125dB + 4dB + 131.5dB + 2.304dB
2Gant = 29.2125dBi
Gant = 29.2125dBi ÷ 2 = 14.60625dBi