SISTEMAS DE MICROONDAS

EQUIPAMIENTO UTILIZADO EN MICROONDASNociones Previas :

La radiocomunicación por microondas se refiere a la transmisión de datos o energía a través de radiofrecuencias con longitudes de onda del tipo microondas.

Se describe como microondas a aquellas ondas electromagnéticas cuyas frecuencias van desde los 500 MHz hasta los 300 GHz o aún más. Por consiguiente, las señales de microondas, a causa de sus altas frecuencias, tienen longitudes de onda relativamente pequeñas, de ahí el nombre de “micro” ondas. Así por ejemplo la longitud de onda de una señal de microondas de 100 GHz es de 0.3 cm., mientras que la señal de 100 MHz, como las de banda comercial de FM, tiene una longitud de 3 metros. Las longitudes de las frecuencias de microondas van de 1 a 60 cm., un poco mayores a la energía infrarroja.

Ventajas de las radiocomunicaciones por microondas :

Los radios de microondas emiten señales usando como medio la atmósfera terrestre, entre transmisores y receptores, para una mejor emisión y recepción, estos se encuentran en la cima de torres a distancias de 15 a 30 millas. Así los sistemas de radio de microondas tienen la ventaja obvia de contar con capacidad de llevar miles de canales individuales de información entre dos puntos, dejando a un lado la necesidad de instalaciones físicas, tales como los cables coaxiales o fibras ópticas. Así claro esta, se evita la necesidad de adquirir derechos de vías a través de propiedades privadas, además las ondas de radio se adaptan mejor para salvar grandes extensiones de agua, montañas altas o terrenos muy boscosos que constituyes formidables obstáculos para los sistemas de cable.

Entre las ventajas de radio de microondas están las siguientes:

Los sistemas de radio no necesitan adquisiciones de derecho de vía entre estaciones.

Cada estación requiere la compra o alquiler de solo una pequeña extensión de terreno.

Por sus grandes frecuencias de operación, los sistemas de radio de microondas pueden llevar grandes cantidades de información.

Las frecuencias altas equivalen longitudes cortas de onda, que requieren antenas relativamente pequeñas.

Las señales de radio se propagan con más facilidad en torno a obstáculos físicos, como por ejemplo, a través del agua o las montañas altas.

Para la amplificación se requieren menos repetidores.

Las distancias entre los centros de conmutación son menores.

Se reducen al mínimo las instalaciones subterráneas.

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Se introducen tiempos mínimos de retardos.

Entre los canales de voz existe un mínimo de diafonía.

Son factores importantes la mayor confiabilidad y menores tiempos de mantenimiento.

DESARROLLO DEL TEMA:

Equipamiento utilizado en microondas:

Enlaces de MicroondasEquipos de microondas para transmisión de datos, en distintas bandas y catalogados por familias y prestaciones.

1. BANDA ISM

ISM (Industrial, Scientific and Medical) son bandas reservadas internacionalmente para uso no

comercial de radiofrecuencia electromagnética en áreas industrial, científica y médica. En la

actualidad estas bandas han sido popularizadas por su uso en comunicaciones WLAN (e.g. Wi-Fi)

o WPAN (e.g. Bluetooth).

Las bandas ISM fueron definidas por la ITU en el artículo 5 de las Regulaciones Radio

(RR),1 concretamente puntos 5.138 y 5.150.

El uso de estas bandas de frecuencia está abierto a todo el mundo sin necesidad de licencia,

respetando las regulaciones que limitan los niveles de potencia transmitida. Este hecho fuerza a

que este tipo de comunicaciones tengan cierta tolerancia frente a errores y que utilicen

mecanismos de protección contra interferencias, como técnicas de ensanchado de espectro.

A. Wi-Fi (/ˈwaɪfaɪ/; en algunos países hispanoparlantes /ˈwifi/) es un mecanismo de conexión

de dispositivos electrónicos de forma inalámbrica. Los dispositivos habilitados con Wi-Fi,

tales como: un ordenador personal, una consola de videojuegos, un smartphone o un

reproductor de audio digital, pueden conectarse a Internet a través de un punto de acceso

de red inalámbrica. Dicho punto de acceso (o hotspot) tiene un alcance de unos 20 metros

en interiores y al aire libre una distancia mayor. Pueden cubrir grandes áreas la

superposición de múltiples puntos de acceso.

Existen diversos tipos de Wi-Fi, basado cada uno de ellos en un .Los estándares IEEE 802.11b, IEEE 802.11g e IEEE 802.11n disfrutan de una aceptación internacional debido a que la banda de 2.4 GHz está disponible casi universalmente, con una velocidad de hasta 11 Mbit/s, 54 Mbit/s y 300 Mbit/s, respectivamente.

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En la actualidad ya se maneja también el estándar IEEE 802.11a, conocido como WIFI 5, que opera en la banda de 5 GHz y que disfruta de una operatividad con canales relativamente limpios. La banda de 5 GHz ha sido recientemente habilitada y, además, no existen otras tecnologías (Bluetooth, microondas, ZigBee, WUSB) que la estén utilizando, por lo tanto existen muy pocas interferencias. Su alcance es algo menor que el de los estándares que trabajan a 2.4 GHz (aproximadamente un 10%), debido a que la frecuencia es mayor (a mayor frecuencia, menor alcance).

Existe un primer borrador del estándar IEEE 802.11n que trabaja a 2.4 GHz y a una velocidad de 108 Mbit/s. Sin embargo, el estándar 802.11g es capaz de alcanzar ya transferencias a 108 Mbit/s, gracias a diversas técnicas de aceleramiento. Actualmente existen ciertos dispositivos que permiten utilizar esta tecnología, denominados Pre-N.

Existen otras tecnologías inalámbricas como Bluetooth que también funcionan a una frecuencia de 2.4 GHz, por lo que puede presentar interferencias con Wi-Fi. Debido a esto, en la versión 1.2 del estándar Bluetooth por ejemplo se actualizó su especificación para que no existieran interferencias con la utilización simultánea de ambas tecnologías, además se necesita tener 40 000 k de velocidad.

SEGURIDAD Y FIABILIDAD :

Uno de los problemas a los cuales se enfrenta actualmente la tecnología Wi-Fi es la progresiva saturación del espectro radioeléctrico, debido a la masificación de usuarios, esto afecta especialmente en las conexiones de larga distancia (mayor de 100 metros). En realidad Wi-Fi está diseñado para conectar ordenadores a la red a distancias reducidas, cualquier uso de mayor alcance está expuesto a un excesivo riesgo de interferencias.

Un muy elevado porcentaje de redes son instalados sin tener en consideración la seguridad convirtiendo así sus redes en redes abiertas (o completamente vulnerables ante el intento de acceder a ellas por terceras personas), sin proteger la información que por ellas circulan. De hecho, la configuración por defecto de muchos dispositivos Wi-Fi es muy insegura (routers, por ejemplo) dado que a partir del identificador del dispositivo se puede conocer la clave de éste; y por tanto acceder y controlar el dispositivo se puede conseguir en sólo unos segundos.

El acceso no autorizado a un dispositivo Wi-Fi es muy peligroso para el propietario por varios motivos. El más obvio es que pueden utilizar la conexión. Pero además, accediendo al Wi-Fi se puede monitorizar y registrar toda la información que se transmite a través de él (incluyendo información personal, contraseñas....). La forma de hacerlo seguro es seguir algunos consejos:1 2

Cambios frecuentes de la contraseña de acceso, utilizando diversos caracteres, minúsculas, mayúsculas y números.

Se debe modificar el SSID que viene predeterminado. Realizar la desactivación del broadcasting SSID y DHCP. Configurar los dispositivos conectados con su IP (indicar específicamente qué dispositivos

están autorizados para conectarse). Utilización de cifrado: WPA2.

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Existen varias alternativas para garantizar la seguridad de estas redes. Las más comunes son la utilización de protocolos de cifrado de datos para los estándares Wi-Fi como el WEP, el WPA, o el WPA2 que se encargan de codificar la información transmitida para proteger su confidencialidad, proporcionados por los propios dispositivos inalámbricos. La mayoría de las formas son las siguientes:

WEP, cifra los datos en su red de forma que sólo el destinatario deseado pueda acceder a ellos. Los cifrados de 64 y 128 bits son dos niveles de seguridad WEP. WEP codifica los datos mediante una “clave” de cifrado antes de enviarlo al aire. Este tipo de cifrado no está muy recomendado debido a las grandes vulnerabilidades que presenta ya que cualquier cracker puede conseguir sacar la clave, incluso aunque esté bien configurado y la clave utilizada sea compleja.

WPA: presenta mejoras como generación dinámica de la clave de acceso. Las claves se insertan como dígitos alfanuméricos.

IPSEC (túneles IP) en el caso de las VPN y el conjunto de estándares IEEE 802.1X, que permite la autenticación y autorización de usuarios.

Filtrado de MAC, de manera que sólo se permite acceso a la red a aquellos dispositivos autorizados. Es lo más recomendable si solo se va a usar con los mismos equipos, y si son pocos.

Ocultación del punto de acceso: se puede ocultar el punto de acceso (Router) de manera que sea invisible a otros usuarios.

El protocolo de seguridad llamado WPA2 (estándar 802.11i), que es una mejora relativa a WPA. En principio es el protocolo de seguridad más seguro para Wi-Fi en este momento. Sin embargo requieren hardware y software compatibles, ya que los antiguos no lo son.

Sin embargo, no existe ninguna alternativa totalmente fiable, ya que todas ellas son susceptibles de ser vulneradas.

DISPOSITIVOS :

Existen varios dispositivos Wi-Fi, los cuales se pueden dividir en dos grupos: Dispositivos de Distribución o Red, entre los que destacan los routers, puntos de acceso y Repetidores; y Dispositivos Terminales que en general son las tarjetas receptoras para conectar a la computadora personal, ya sean internas (tarjetas PCI) o bien USB.

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Dispositivos de Distribución o Red:

Los puntos de acceso son dispositivos que generan un "set de servicio", que podría

definirse como una "Red Wi-Fi" a la que se pueden conectar otros dispositivos. Los puntos

de acceso permiten, en resumen, conectar dispositivos en forma inalámbrica a una red

existente. Pueden agregarse más puntos de acceso a una red para generar redes de

cobertura más amplia, o conectar antenas más grandes que amplifiquen la señal.

Los repetidores inalámbricos son equipos que se utilizan para extender la cobertura de

una red inalámbrica, éstos se conectan a una red existente que tiene señal más débil y

crean una señal limpia a la que se pueden conectar los equipos dentro de su alcance.

Algunos de ellos funcionan también como punto de acceso.3

Los router inalámbricos son dispositivos compuestos, especialmente diseñados para redes

pequeñas (hogar o pequeña oficina). Estos dispositivos incluyen, un Router (encargado de

interconectar redes, por ejemplo, nuestra red del hogar con internet), un punto de acceso

(explicado más arriba) y generalmente un switch que permite conectar algunos equipos

vía cable (Ethernet y USB). Su tarea es tomar la conexión a internet, y brindar a través de

ella acceso a todos los equipos que conectemos, sea por cable o en forma inalámbrica.

Los dispositivos terminales abarcan tres tipos mayoritarios: tarjetas PCI, tarjetas PCMCIA y tarjetas USB:

El wifi puede ser desactivado por un terminal del dispositivo.

Las tarjetas PCI para Wi-Fi se agregan (o vienen de fábrica) a los ordenadores de

sobremesa. Hoy en día están perdiendo terreno debido a las tarjetas USB. Dentro de este

grupo también pueden agregarse las tarjetas MiniPCI que vienen integradas en casi

cualquier computador portátil disponible hoy en el mercado.

Las tarjetas PCMCIA son un modelo que se utilizó mucho en los primeros ordenadores

portátiles, aunque están cayendo en desuso, debido a la integración de tarjeta

inalámbricas internas en estos ordenadores. La mayor parte de estas tarjetas solo son

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capaces de llegar hasta la tecnología B de Wi-Fi, no permitiendo por tanto disfrutar de

una velocidad de transmisión demasiado elevada

Las tarjetas USB para Wi-Fi son el tipo de tarjeta más común que existe en las tiendas y

más sencillo de conectar a un pc, ya sea de sobremesa o portátil, haciendo uso de todas

las ventajas que tiene la tecnología USB. Hoy en día puede encontrarse incluso tarjetas

USB con el estándar 802.11N (Wireless-N) que es el último estándar liberado para redes

inalámbricas.

También existen impresoras, cámaras Web y otros periféricos que funcionan con la

tecnología Wi-Fi, permitiendo un ahorro de mucho cableado en las instalaciones de redes

y especialmente, gran movilidad.

En relación con los drivers, existen directorios de "Chipsets de adaptadores Wireless".4

WiMAX :

WiMAX, siglas de Worldwide Interoperability for Microwave Access (interoperabilidad mundial

para acceso por microondas), es una norma de transmisión de datos que utiliza las ondas de radio

en las frecuencias de 2,3 a 3,5 GHz y puede tener una cobertura de hasta 60 km. 1

Es una tecnología dentro de las conocidas como tecnologías de última milla, también conocidas

como bucle local que permite la recepción de datos por microondas y retransmisión por ondas de

radio. El estándar que define esta tecnología es el IEEE 802.16. Una de sus ventajas es dar servicios

de banda ancha en zonas donde el despliegue de cable o fibra por la baja densidad de población

presenta unos costos por usuario muy elevados (zonas rurales).

El único organismo habilitado para certificar el cumplimiento del estándar y la interoperabilidad

entre equipamiento de distintos fabricantes es el Wimax Forum: todo equipamiento que no

cuente con esta certificación, no puede garantizar su interoperabilidad con otros productos.

Existe otro tipo de equipamiento (no estándar) que utiliza frecuencia libre de licencia de 5,4 GHz,

todos ellos para acceso fijo. Si bien en este caso se trata de equipamiento que en algunos casos

también es interoperativo, entre distintos fabricantes (Pre Wimax, incluso 802.11a).

Existen planes para desarrollar perfiles de certificación y de interoperabilidad para equipos que

cumplan el estándar IEEE 802.16e (lo que posibilitará movilidad), así como una solución

completa para la estructura de red que integre tanto el acceso fijo como el móvil. Se prevé el

desarrollo de perfiles para entorno móvil en las frecuencias con licencia en 2,3 y 2,5 GHz.

Actualmente se recogen dentro del estándar 802.16. Existen dos variantes:

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Uno de acceso fijo (802.16d), en el que se establece un enlace radio entre la estación base y

un equipo de usuario situado en el domicilio del usuario. Para el entorno fijo, las velocidades

teóricas máximas que se pueden obtener son de 70 Mbit/s con un ancho de banda de 20 MHz.

Sin embargo, en entornos reales se han conseguido velocidades de 20 Mbit/s con radios de

célula de hasta 6 km, ancho de banda que es compartido por todos los usuarios de la célula.

Otro de movilidad completa (802.16e), que permite el desplazamiento del usuario de un

modo similar al que se puede dar en GSM/UMTS, el móvil, aun no se encuentra desarrollado y

actualmente compite con las tecnologías LTE(basadas en femtocélulas, conectadas mediante

cable), por ser la alternativa para las operadoras de telecomunicaciones que apuestan por los

servicios en movilidad, este estándar, en su variante «no licenciado», compite con el WiFi IEEE

802.11n, ya que la mayoría de los portátiles y dispositivos móviles, empiezan a estar dotados

de este tipo de conectividad (principalmente de la firma Intel).

Conexiones :

Los dispositivos que proporcionan conectividad a una red WiMAX se conocen como estaciones de abonado (subscriber stations o SS).

Las unidades portátiles incluyen teléfonos móviles (similares a los smartphones), periféricos de PC (tarjetas de PC o dispositivos USB) y los dispositivos integrados en los ordenadores portátiles, que ahora están disponibles para Wi-Fi. Además, se pone mucho énfasis por los operadores en dispositivos electrónicos de consumo tales como consolas de juego, reproductores de MP3 y dispositivos similares. WiMAX es más similar a Wi-Fi que a otras tecnologías celulares 3Gs.

El sitio web del Foro WiMAX proporciona una lista de dispositivos certificados. Sin embargo, esta no es una lista completa de módulos certificados, ya que hay dispositivos integrados en ordenadores portátiles, MID (mobile internet devices: dispositivos móviles para internet) y otros dispositivos etiquetados privados.

Gateways

Los dispositivos gateway (puerta de enlace) WiMAX están disponibles tanto en versiones de interior como de exterior de varios fabricantes. Muchas de las puertas de enlace WiMAX que se ofrecen por fabricantes como Vecima Networks, Alvarion, Albentia Systems, Airspan, ZyXEL, Huawei y Motorola, son unidades interiores (indoor, en inglés) autoinstalables. Estos dispositivos suelen situarse cerca de la ventana del cliente con la mejor señal y proporcionan:

Un sistema integrado de punto de acceso Wi-Fi para proporcionar la conectividad a Internet WiMAX a los múltiples dispositivos de toda la casa o negocio.

Puertos Ethernet para conectar directamente a un ordenador o DVR. Una o dos tomas para teléfonos analógicos de línea fija y así aprovechar VoIP.

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Las pasarelas interiores son convenientes, pero las pérdidas de radio significan que el abonado deba estar significativamente más cerca de la estación base WiMAX que con las unidades externas instaladas profesionalmente.

Las unidades exteriores (outdoor) son aproximadamente del tamaño de un ordenador portátil, y su instalación es comparable a la instalación de una antena de televisión. Una unidad exterior direccional de alta ganancia de generalmente resultará en un gran incremento de la distancia y del rendimiento, pero con la obvia pérdida de movilidad práctica de la unidad. La antena exterior es de fácil instalación (indicando al cliente con LEDs la fuerza de la señal recibida), no existe la necesidad de llamar a un instalador para el montaje en la fachada o techo del edificio.

Los dispositivos Lightning Protection Unit (PTP-LPU) son unas defensas para los PTP de radio, para protegerlos de los efectos perjudiciales de los aumentos repentinos en la electricidad inducidos por la actividad electromagnética(rayo).

Enlaces de MicroondasEquipos de microondas para transmisión de datos, en distintas bandas y catalogados por familias y prestaciones.

Banda Libre (ISM)- WIFI: Equipos profesionales del tipo Carrier Classs en normativa 802.11 a/b/g/n en bandas libres 2,4/5,4/5,8GHz configurados con uno, dos, tres y cuatro módulos de radio simultaneo. Los módulos pueden funcionar como monobandas o multibandas y potencias que van desde 25 mW hasta 400 mW. Velocidades reales "over the air throughput" de hasta 400 Mbps y codificación OFDM. Opciones de exterior e interior, configuración punto a punto y punto multipunto, además es posible añadir modulos para interfaces E1. Pueden ser configurados como puntos de acceso, clientes, Hotspot, bridge punto a punto y bridge punto a multipunto. Entre las aplicaciones más comunes están aquellas dirigidas a crear redes de datos de alta capacidad para comunicar elementos distantes (unión de edificios), creación de redes de acceso WIFI para usuarios remotos (WIFI para Ayuntamientos), videovigilancia inalámbrica (CCTV) y creacion de redes para la medida y el control de instalaciones (telecontrol para empresas de aguas, empresas de electricidad, etc.)

- WIMAX: Equipos profesionales del tipo Carrier Class basados en el estandar 802.16d en banda libre de 5,4/5,8 GHz. Potencias hasta 21dBm y velocidades hasta 150 Mbps.

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- 60GHz: Equipos profesionales Carrier Class en la banda de 60 GHz. Velocidades de 100Mbps e interface de comunicación ethernet 10/100 BaseT. Equipos para aplicaciones de corta distancia (Last Mile).

Bandas Licenciadas

La actual saturación de las bandas libres del espectro electromagnético, y el continuo crecimiento de las demandas de soluciones de radiofrecuencia en el mercado de comunicaciones inalámbricas de banda ancha, incitan a los clientes a escoger soluciones en banda licenciada, permitiendo así enlaces sin interferencia alguna, y una mayor seguridad.

Estas frecuencias requieren de permisos de instalación, operación y asignación del espectro radioeléctrico por parte del regulador nacional. En España estos permisos se solicitan a la Comisión del Mercado de las Telecomunicaciones (CMT). Además del permiso, se requiere también un pago por concepto de canon por el uso del espectro.

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Wimax: Equipos profesionales del tipo Carrier Class en banda licenciada de 3GHz. Potencias hasta 10W y velocidades hasta 70 Mb. Estaciones base y estaciones cliente rugerizadas preparadas para condiciones extremas.

7/38GHz: Equipos profesionales multiprotocolo (802.3 10/100/1000 BaseT - E1 - STM4/OC12 - STM1/OC3 - E3 - DVB-ASI) en bandas licenciadas desde 7 a 38 GHz. Velocidades de 34Mbps a 1.600 Mbps. Capacidad máxima de hasta 84 E1. Opción de integrar interfaces para transmisión directa de varias señales simultaneas DVB mediante DVB-ASI en alta definición (HD) y alta definición 3D (HD-3D). Equipos con baja latencia 100us típico en modo Gigabit.

CONOCIMIENTOS COMPLEMENTARIOS :

Estructura general de un radioenlace por microondas

Equipos Un radioenlace está constituido por equipos terminales y repetidores intermedios. La función de los repetidores es salvar la falta de visibilidad impuesta por la curvatura terrestre y conseguir así enlaces superiores al horizonte óptico. La distancia entre repetidores se llama Vano.

Los repetidores pueden ser:

Activos Pasivos

En los repetidores pasivos o reflectores.

No hay ganancia Se limitan a cambiar la dirección del haz radielectrónico.

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ANTENAS DE MICROONDAS:

La antena utilizada generalmente en las microondas es la de tipo parabólico. El tamaño típico es de un diámetro de unos 3 metros. La antena es fijada rígidamente, y transmite un haz estrecho que debe estar perfectamente enfocado hacia la antena receptora.

Estas antenas de microondas se deben ubicar a una altura considerable sobre el nivel del suelo, con el fin de conseguir mayores separaciones posibles entre ellas y poder superar posibles obstáculos. Sin obstáculos intermedios la distancia máxima entre antenas es de aproximadamente 150 km, con antenas repetidoras , claro está que esta distancia se puede extender, si se aprovecha la característica de curvatura de la tierra, por medio de la cual las microondas se desvían o refractan en la atmósfera terrestre.

Por ejemplo dos antenas de microondas situadas a una altura de 100 m pueden separarse una distancia total de 82 km, esto se da bajo ciertas condiciones, como terreno y topografía. Es por ello que esta distancia puede variar de acuerdo a las condiciones que se manejen.

La distancia cubierta por enlaces microondas puede ser incrementada por el uso de repetidoras, las cuales amplifican y redireccionan la señal, es importante destacar que los obstáculos de la señal pueden ser salvados a través de reflectores pasivos.

La señal de microondas transmitidas es distorsionada y atenuada mientras viaja desde el transmisor hasta el receptor, estas atenuaciones y distorsiones son causadas por una pérdida de potencia dependiente a la distancia, reflexión y refracción debido a obstáculos y superficies reflectoras, y a pérdidas atmosféricas.

Reflector parabólico: se construye de fibra de vidrio o aluminio. El caso de fibra de vidrio se construye con un laminado reforzado con resina poliester; la superficie se metaliza con Zinc.

Eficiencia: en una antena se ve reducida la ganancia por las siguientes causas:

Spill over: la potencia incidente es irradiada en todas las direcciones por el borde de la parábola (rendimiento 90%).

El iluminador tiene un diagrama de emisión que abarca más que la superficie de la antena (rendimiento de 70%).

El iluminador absorbe parte de la energía reflejada en la parábola por que obstruye el camino (rendimiento de 95%).

La rugosidad del reflector produce una diferencia de fase en las ondas reflejadas (rendimiento de 93%).

Se genera una diferencia de fase cuando el iluminador no está exactamente en el foco de la parábola (rend. 98%).

Como el reflector no es un conductor ideal parte de la energía penetra en el material y es absorbida (rendimiento 99%).

Consideraciones en un radioenlace

El clima y el terreno son los mayores factores a considerar antes de instalar un sistema de microondas.

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En resumen, en un radioenlace se dan pérdidas por:

Espacio libre Difracción Reflexión Refracción Absorción Desvanecimientos Desajustes de ángulos Lluvias Gases y vapores Difracción por zonas de Fresnel (atenuación por obstáculo) Desvanecimiento por múltiple trayectoria (formación de ductos)

EJEMPLO DE TECNOLOGIA DE MICROONDAS:

SISTEMA DIDÁCTICO EN TECNOLOGÍA DE LAS MICROONDAS, MODELO 8090

El Sistema didáctico en tecnología de las microondas, modelo 8090, forma parte de los sistemas de capacitación en telecomunicaciones de Lab-Volt. Este modelo completo cuenta con el equipamiento y el material pedagógico necesario para que los estudiantes realicen el estudio experimental de los principios de base de las microondas. El conjunto incluye las alimentaciones, la instrumentación y los componentes de microondas de primera calidad, así como los accesorios indispensables para llevar a cabo las experiencias en este campo. También se necesita un Osciloscopio de doble trazo que no está incluido (consulte la sección Equipamiento opcional para obtener la información necesaria para su compra).

Características principales

Las principales características del Sistema didáctico en tecnología de las microondas son:

- Resultados que se repiten.- Componentes robustos y de alta calidad, diseñados con fines educativos.- Cada componente está identificado por medio de un símbolo normalizado y un

número de pieza.- El Sistema didáctico en tecnología de las microondas estándar, modelo 8090,

incluye:- Componentes y accesorios para microondas fabricados a partir de latón

plaqueado químicamente, con las dimensiones normalizadas para las guías de ondas que operan en la banda X.

- Sistema patentado de fijación rápido y preciso para acoplar las bridas de las guías de ondas que permite montar y desmontar rápidamente las distintas configuraciones del sistema.

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- Un oscilador de diodos Gunn que puede funcionar a 10,525 GHz en modo ondas continuas (CW) o modulado en amplitud por una onda cuadrada de 1 kHz. C Un Detector de cristal, un Termistor y una Linea ranurada de medida utilizados con la Alimentación para oscilador de Gunn, un Vatímetro y un Medidor de ROE para detectar las señales microondas, medir la potencia y tomar medidas de la relación de onda continua (ROE). El módulo Alimentación para oscilador de Gunn alimenta el Vatímetro y el Medidor de ROE a través de los conectores correspondientes. Cuando esos medidores se colocan encima de dicho módulo,los conectores quedan alineados.

- Un indicador de acimut de antena para el trazadopreciso de los diagramas de radiación de la misma.

- Un diafragma inductivo y otro capacitivo para medir la impedancia reactiva.- Tres lentes, una placa metálica y otra dieléctrica para hacer experiencias prácticas

de óptica en el campo de las microondas.Una Bandeja de almacenamiento para guardar todos los componentes de microondas. El interior de la bandeja es de gomaespuma y tiene la forma de cada uno de los componentes para que éstos queden ordenados y protegidos.

Es posible adicionar al modelo estándar un kit opcional compuesto de un Diodo PIN, una Te híbrida, un Amplificador vídeo y un Módulo de comando Diodo PIN/Oscilador RF, para formar el

El Sistema didáctico en tecnología de las microondas se puede encargar sin la instrumentación estándar de microondas (es decir, sin el Medidor de ROE, el Vatímetro y el Soporte de termistor de Lab-Volt). Este sistema, modelo 8090-A, incluye el resto de los componentes del sistema estándar, modelo 8090. También cuenta con el manual del estudiante Fundamentos de las microondas. Sin embargo, el usuario debe utilizar sus propios instrumentos de medición de microondas y adaptar las experiencias prácticas en consecuencia.

SISTEMA DIDÁCTICO EN TECNOLOGÍA DE LAS MICROONDAS

MODELO 8090

Se requiere el Amplificador sumador, modelo 28469 de Lab-Volt, para poder realizar la experiencia práctica sobre el Sistema inalámbrico de transmisión video utilizando un diodo PIN, incluida en el manual.

Los números de modelos presentados se aplican a la versión inglesa de 120 V. Otras versiones están disponibles. Consulte la sección Números para los pedidos.

LISTA DE EQUIPOS

La lista de equipos para cada sistema también está disponible en forma de tabla (consulte la sección Componentes de los sistemas).

SISTEMA DIDÁCTICO EN TECNOLOGÍA DE LAS MICROONDAS ESTÁNDAR, MODELO 8090-03

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SISTEMA DIDÁCTICO EN TECNOLOGÍA DE LAS MICROONDAS COMPLETO, CON T HÍBRIDA Y DIODO PIN,MODELO 8090-2

SISTEMA DIDÁCTICO EN TECNOLOGÍA DE LAS MICROONDAS COMPLETO, CON T HÍBRIDA Y DIODO PIN,MODELO 8090-2 (cont.)

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MEDICIONES DE MICROONDAS CON FRECUENCIA VARIABLE Y APLICACIONES, COMPLEMENTARIO DEL 8090-2, MODELO 8090-37

SISTEMA DIDÁCTICO EN TECNOLOGÍA DE LAS MICROONDAS ESTÁNDAR, SIN INSTRUMENTACIÓN DE MICROONDAS, MODELO 8090-A

EQUIPAMIENTO OPCIONAL

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Oscilador Gun :

El oscilador Gunn sirve para generar potencia de microondas para propósitos didácticos.

Es una forma de diodo usado en la electrónica de alta frecuencia. A diferencia de los diodos ordinarios construidos con regiones de dopaje P o N, solamente tiene regiones del tipo N, razón por lo que impropiamente se le conoce como diodo. Existen en este dispositivo tres regiones; dos de ellas tienen regiones tipo N fuertemente dopadas y una delgada región intermedia de material ligeramente dopado. Cuando se aplica un voltaje determinado a través de sus terminales, en la zona intermedia el gradiente eléctrico es mayor que en los extremos. Finalmente esta zona empieza a conducir esto significa que este diodo presenta una zona de resistencia negativa.

La frecuencia de la oscilación obtenida a partir de este efecto, es determinada parcialmente por las propiedades de la capa o zona intermedia del diodo, pero también puede ser ajustada exteriormente. Los diodos Gunn son usados para construir osciladores en el rango de frecuencias comprendido entre los 10 Gigahertz y frecuencias aún más altas (hasta Terahertz). Este diodo se usa en combinación con circuitos resonantes construidos con guías de ondas, cavidades coaxiales y resonadores YIG (monocristal de granate Itrio y hierro, Yttrium Iron Garnet por sus siglas en inglés) y la sintonización es realizada mediante ajustes mecánicos, excepto en el caso de los resonadores YIG en los cuales los ajustes son eléctricos.

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El circuito recorre el interior del conductor del conector coxial BCN hembra , el interior del conductor del filtro de paso bajo coaxial y la parte superior de la barra metlica hacia el diodo Gunn y desde allí a través de la aprte inferior de la barra metalica hacia la estructura de la cavidad . La disipación del calor del diodo Gunn se lleva a cabo mediante la parte interior de la barra metalica hacia la carcasa.

La estructura del filtro pasabajo impide que una parte de la potencia de microondas generada en el diodo Gunn fluya a través del circuito . Esta compuesto de dos segmentos de línea en cascada m las cuales poseen imperdancias características y son aproximadamente igual a l/4 de la frecuencia de operación .

MEDIDOR ROE :

Un medidor de ROE es usado para medir cuán bien tu antena y tu línea de transmisión coinciden con tu transmisor. ROE es una abreviación de razón de onda estacionaria. Un medidor de ROE trabaja midiendo la radio con el poder del transmisor que es enviado a tu antena a través de la cantidad de poder que es reflejado nuevamente al transmisor. Es importante asegurarse que tu ROE este dentro de las especificaciones establecidas para el transmisor. Ten en cuenta que un medidor ROE sólo te informa la relación de onda estacionaria. No corrige ni ajusta el ROE.

Como instalarlo :

1. Apaga tu transmisor.

2. Conecta la resistencia de la línea de transmisión a su medidor de ROE. El medidor de ROE tiene dos lugares en donde un cable se puede conectar. Conecta el cable en el conector que se llama "transmisor". En algunos, puede ser abreviado como "XMTR" o "Radio".

3. Conecta el otro extremo de la resistencia en el conector del transmisor que se conecta a la antena. Ten en cuenta que si la antena está conectada, necesitarás desconectarla antes.

4. Conecta la línea de transmisión de la antena al otro punto de conección en el medidor de ROE. Esta conección será llamada "Antena" o "Ant".

5. Ajusta el interruptor en el medidor de ROE a la posición de "adelante".

6. Encienda su transmisor.

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7. Activa el transmisor pulsando el botón de código o el botón para hablar por micrófono. Podrás ver la aguja en el medidor de ROE desviar hacia adelante, siempre y cuando el transmisor esté activado.

8. Ajustar el mando sobre el medidor ROE de manera que la aguja esté a gran escala y esté posicionada sobre el " 0" en la escala. Ten en cuenta que el transmisor tiene que estar activado mientras estás ajustando el mando.

9. Cambiar la posición del interruptor en el medidor ROE a la posición "refleja" o "ref". La aguja del medidor cambiará posiciones.

10. Leer el número en la escala del medidor que está por debajo de la aguja. Ese número es la relación de onda estacionaria, expresada como una relación contra la unidad. Por ejemplo, si la aguja está por encima de "1,5 ", su relación contra la unidad es 1,5 :1. Es decir, es 1,5 a 1.

11. Apaga el transmisor.

12. Desconecta el cable de puente del transmisor y reconecta la antena al transmisor.

TERMISTOR :

Un termistor es un sensor resistivo de temperatura. Su funcionamiento se basa en la variación de la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura. El término termistor proviene deThermally Sensitive Resistor. Existen dos tipos de termistor:

NTC (Negative Temperature Coefficient) – coeficiente de temperatura negativo PTC (Positive Temperature Coefficient) – coeficiente de temperatura positivo

Cuando la temperatura aumenta, los tipo PTC aumentan su resistencia y los NTC la disminuyen.

El funcionamiento se basa en la variación de la resistencia del semiconductor debido al cambio de la temperatura ambiente, creando una variación en la concentración de portadores. Para los termistores NTC, al aumentar la temperatura, aumentará también la concentración de portadores, por lo que la resistencia será menor, de ahí que el coeficiente sea negativo. Para los termistores PTC, en el caso de un semiconductor con un dopado muy intenso, éste adquirirá propiedades metálicas, tomando un coeficiente positivo en un margen de temperatura limitado. Usualmente,

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los termistores se fabrican a partir de óxidos semiconductores, tales como el óxido férrico, el óxido de níquel, o el óxido de cobalto.

ACOPLADOR DIRECCIONAL :

Divisores de potencia y acopladores direccionales

Divisores de potencia y acopladores direccionales son dispositivos pasivos usados en el campo de la radio tecnología. Estos dispositivos acoplan parte de la potencia transmitida a través de una línea de transmisión hacia otro puerto, a menudo usando dos líneas de transmisión dispuestas lo suficientemente cerca para que la energía que circula por una de las líneas se acople a la otra.

Lineas de transmisión del acoplador

Como se muestra en la figura 1, un acoplador tiene 4 puertos: entrada, salida, acoplado y aislado. El término “línea principal” se refiere a la línea entre los puertos 1 y 2. En algunos acopladores direccionales, la línea principal está diseñada para operar en alta potencia (grandes conectores), mientras que el puerto acoplado puede usar un conector pequeño SMA. A menudo el puerto aislado está conectado a una carga adaptada, interna o externa (normalmente 50 ohms). Debería tenerse en cuenta que el acoplador direccional, al ser un dispositivo linear, la notación de la Figura 1 es arbitraria. Cualquier puerto puede ser la entrada, de este modo la salida seria el puerto al que está conectado directamente la entrada, el puerto acoplado seria el puerto adyacente al de entrada, y el aislado seria el puerto en diagonal.

El puerto acoplado es usado para obtener la información (por ejemplo frecuencia y nivel de potencia) de la señal sin interrumpir el flujo de principal en el sistema ( a excepción de la reducción de potencia – ver Figura 2). Cuando la potencia del puerto 3 es la mitad de la de entrada (por ejemplo 3 dB inferior a la entrada), la potencia en la línea de transmisión principal está también 3 dB por debajo de la de entrada y es igual a la potencia acoplada. Este tipo de acopladores son los llamados híbridos de 90 grados, híbridos o acopladores 3 dB.

Las propiedades comunes deseadas para todos los acopladores direccionales son un ancho de banda amplio, alta directividad y una buena impedancia de adaptación en todos los puertos cuando los otros puertos están conectados a cargas adaptadas. Estas características de los acopladores direccionales híbridos y no híbridos se explican por sí mismas. Otras características generales serán discutidas a continuación.

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TORNILLO DE SINTONIA MOVIL :

El objetivo a conseguir mediante este sistema es el ajuste de la frecuencia central de un resonador de microondas de forma totalmente autónoma y automática. Para conseguir tal fin y actuar sobre los tornillos de ajuste, se utilizan motores a pasos ya que son baratos y actualmente ofrecen pasos inferiores a los 1,8º por paso. Las medidas se realizan con un analizador de redes vectorial, y el control de ajuste se realiza en un software desarrollado específicamente [9] y ubicado en un ordenador externo.

ATENUADORES :

Los atenuadores permiten controlar la potencia final de nuestro amplificador a válvulas. En muchas situaciones se hacen imprescindibles. Para el ‘home-recording’ son básicos.Prácticamente todos los que utilizamos amplificadores a válvulas sabemos que hay que tocar a volúmenes altos para que empiecen a sonar bien.Hay amplificadores de potencias altas, porencima de los 100 vatios, que cuestan mucho de controlar en directo e incluso en el local de ensayo.Si los subes de volumen para que suenen bien te quedas sordo o sólo se oye tu amplificador y si bajas el volumen y lo equilibras con el resto de la banda el sonido ya no es el mismo.Este problema todavía es más evidente en amplificadores antiguos y vintage donde nohay ningún control de volumen final o master y es más difícil que puedan llegar a saturar a volúmenes aceptables.Un atenuador es un aparato que se coloca entre el amplificador (cabezal o combo) y los altavoces. Suelen disponer de una entrada que se conecta a la salida del amplificador y de una salida que se conecta a la pantalla de altavoces. A partir de este momento el amplificador se entiende directamente con el atenuador. Es básico que la respuesta del atenuador sea lo más parecida posible a la de un altavoz y que de forma dinámica se comporte como tal.

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ANTENA BOCINA :

Una antena de bocina es una antena que consiste en

una guía de onda en la cual el área de la sección se va

incrementando progresivamente hasta un extremo abierto,

que se comporta como una apertura.

Tipos de bocinas

Una guía de onda rectangular, que propaga el modo

fundamental TE10, si se abre en el plano horizontal se

denominará bocinas de plano H, si se abre en el plano

vertical se denominará bocinas de plano E, y si se abre

simultáneamente en ambos planos se denomina bocina

piramidal.

La bocina cónica está formada por una guía de

onda circular, que propaga el modo fundamental TE11, que

se abre en forma de cono y termina en forma de apertura

circular.

Aplicaciones de las bocinas

Las bocinas se suelen utilizar para iluminar un reflector,

formando lo que se denomina una antena parabólica.

También se pueden utilizar de forma aislada, como antenas de cobertura global en satélites o bien

formando agrupaciones, para conformar un determinado diagrama de radiación, para conseguir

una cobertura de un continente o un país.

Las bocinas pueden utilizarse para transmitir o recibir ondas una determinada polarización. Para

transmitir o recibir simultáneamente en más de una polarización es necesario utilizar un

dispositivo en guía de onda denominado ortomodo.

GUIAS DE ONDA :

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

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Principios de operación

Dependiendo de la frecuencia, se pueden construir con materiales conductores o dieléctricos. Generalmente, cuanto más baja es la frecuencia, mayor es la guía de onda. Por ejemplo, el espacio entre la superficie terrestre y laionosfera, la atmósfera, actúa como una guía de onda. Las dimensiones limitadas de la Tierra provocan que esta guía de onda actúe como cavidad resonante para las ondas electromagnéticas en la banda ELF. (véase Resonancia Schumann).

Las guías de onda también puede tener dimensiones de pocos centímetros. Un ejemplo puede ser aquellas utilizadas por los satélites de EHF y por los radares.

Análisis

Las guías de onda electromagnéticas se analizan resolviendo las ecuaciones de Maxwell. Estas ecuaciones tienen soluciones múltiples, o modos, que son los autofunciones del sistema de ecuaciones. Cada modo es pues caracterizado por un autovalor, que corresponde a la velocidad de propagación axial de la onda en la guía.

Los modos de propagación dependen de la longitud de onda, de la polarización y de las dimensiones de la guía. El modo longitudinal de una guía de onda es un tipo particular de onda estacionaria formado por ondas confinadas en la cavidad. Los modos transversales se clasifican en tipos distintos:

Modo TE (Transversal eléctrico), la componente del campo eléctrico en la dirección de propagación es nula.

Modo TM (Transversal magnético), la componente del campo magnético en la dirección de propagación es nula.

Modo TEM (Transversal electromagnético), la componente tanto del campo eléctrico como del magnético en la dirección de propagación es nula.

Modo híbrido, son los que sí tienen componente en la dirección de propagación tanto en el campo eléctrico como en el magnético.

En guías de onda rectangulares el modo fundamental es el TE1,0 y en guías de onda circulares es el TE.

El ancho de banda de una guía de onda viene limitado por la aparición de modos superiores. En una guía rectangular, sería el TE0,1. Para aumentar dicho ancho de banda se utilizan otros tipos de guía, como la llamada "Double Ridge", con sección en forma de "H".

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