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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”

VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

SECCIÓN DE COMUNICACIONES

Especialización en Telecomunicaciones Digitales / Cohorte Nº4

Taller Nº3 Radio enlace

Profesor

Charlo Gonzalez

Integrantes:

Bruno GonnetIvan Diaz

Jonathan Calderon



Puerto Ordaz, Julio de 2011.

PLOBLEMA Nro. 1:

Un sistema de microondas con diversidad de frecuencia funciona conuna RF de 7,4 GHz. La IF es una sub-portadora de bajo índice, confrecuencia modulada. La señal de banda base es un sistema de FDMde un solo grupo maestro. Las antenas son platos parabólicos de 2,4m de diámetro. Las longitudes de alimentadores son 120 m en unaestación, y 80 en la otra. El objetivo de confiabilidad es de 99,995%.El sistema se propaga sobre un terreno promedio, que tiene climamuy seco. La distancia entre estaciones es 40 km. La relación mínimade portadora a ruido en la entrada del receptor es 28 dB. Calcule lo

siguiente:a) Margen de desvanecimiento.

b) Ganancia de cada antena y la ganancia total de antenas.

c) Perdidas en la trayectoria del espacio libre.

d) Pérdidas totales en ramificaciones y alimentadores.

e) Potencia de entrada al receptor (Cmin).

f) Potencia mínima de transmisión y ganancia del sistema.

a) Margen de desvanecimiento

Fm (dB) = 30log D + 10log (6 x A x B x F) - 10log (1 - R) -70

Datos:Fm: Margen de desvanecimiento: ?.

D: Distancia del transmisor al objetivo, en Km: 40.F: Frecuencia de la portadora en GHz: 7,4.



A: Factor de Aspereza: 1.B: Factor de Análisis climático anual: 0,125.R: Objetivo de confiabilidad de la transmisión, en formato decimal:99,995%: 0,99995.

Fm (dB) = 30log (40) + 10log (6 x 1x 0,125 x 7,4) - 10log(1 - 0,99995) - 70

Fm (dB)= 30log (40) + 10log (5,55) - 10log (0,00005) - 70

Fm (dB)= 48,06179 + 7,4429 - (- 43,01029) - 70

Fm (dB)= 48,06179 + 7,4429 + 43,01029 – 70

b) Ganancia de cada antena y la ganancia total de antenas

De acuerdo a la tabla de parámetros de ganancias del sistema de latabla 17-3 del libro tomasi, la ganancia para una antena transmisorade 7,4 GHZ y de Diámetro de 2,4 es de:

Ganancia cada antena,

Ganancia Total de antennas,

Frecuencia(GHz)

Perdida delalimentador, Lf

Perdida porRamificación (dB) Ganancia de la

antena, At o ArDiversidad

TipoPerdida

(dB/100m)Frecuencia Espacio

Tamaño(m)

Ganancia(dB)

1.8Cable coaxiallleno de aire

5.4 5 2

1.2 25.2

2.4 31.2

3.0 33.2

3.7 34.77.4 Guía de onda

elíptica4.7 3 2 1.5 38.8

2.4 43.1

Fm (dB)=28,5 dB

Atx(dB)=43,1 dB

Arx(dB)=43,1 dB

Arx(dB)=

86,2 dB



3.0 44.8

3.7 46.5

8.0

Guía deondaselípticas EWP

69

6.5 3 2

2.4 43.8

3.0 45.6

3.7 47.3

4.8 49.8c) Perdidas en la trayectoria del espacio libre

Estas perdidas son incurridas por una onda electromagnética alpropagarse en línea recta a través del vació, son también conocidascomo perdidas por dispersión.

Lp (dB) = 92,4 + 20log F (ghz) + 20log D (km)

En donde:

Lp = pérdida de trayectoria de espacio libreD = distanciaf = frecuencia

Lp (dB) = 92,4 + 20log (7,4) + 20log (40)

Lp (dB) = 92,4 + 17,3846 + 32,04119

d) Pérdidas totales en ramificaciones y alimentadores

Según la tabla 17-3 del tomasi para una distancia de 100 mts a 7,4ghz, existe una perdida Lf perdida por alimentadores de 4,7dB. Por lotanto si las longitudes de alimentadores son 120 en una y 80 en laotra, tendremos una distancia total de 200 mts, la pérdida asociadaserá equivalente a:

4,7 dB ---------> 100 mts

Lf <---------- 200 mts

Lf = ( 4,7 x 200 ) / 100

Para las perdidas por ramificadores seria:

Lb = ( 2 + 2 )

Lp (dB) =141,825 dB

Lf (dB) =9,4 dB

Lb(dB) = 2dB



e) Potencia de entrada al receptor (Cmin)

N (dBm) = 10log (KTB)/ 0,001

En Donde:N = Potencia del ruido (watts)K = constante de Boltzman = (1.38 x 10-23 J/K)T = temperatura equivalente del ruido del receptor = (290 Kelvins)

B = ancho de banda del ruido (hertz) = 30 MHZ.

N (dBm) = 10log ((KTB)/ 0,001) = 10log (KT)/0,001 +10log(B)

N (dBm) = 10log (((1,38x10^-23)x290)/0,001) +10log(30x10^6)

N (dBm) = -174 dBm + 74,7712 dB

Cmin = C/N + N

En donde:Cmin = potencia minima de portadora de ancho de banda a laentrada de un receptor de microondas (dBm).C/N = relacion de portadora a ruido (dBm) = 28 dB.

N = Potencia del ruido (dBm) = -99 dBm

Sustituyendo valores encontrados anteriormente, se tiene:

Cmin = 28 dB + (-99 dBm) = 28 dB – 99 dBm

f) Potencia mínima de transmisión y ganancia del sistema.

Gs = Fm + Lp + Lf + Lb - Atx - Arx

N (dBm) = - 99 dB

Cmin (dB) = - 71dB



En donde:Pt = potencia de salida del transmisor (dBm).

Fm = Margen de desvanecimiento (dB).Lp = Perdida en la trayectoria por el espacio libre (dB)Lf = Perdida en alimentador (dB).

Lb = Perdida en ramificador (dB).Atx = Ganancia antena transmisora (dB).Arx = Ganancia antena receptora (dB).


Gs = 28,5 + 141,8 + 9,4 + 4 – 43,1 – 43,1

Pt = Gs + Cmin

En donde:Pt = potencia de salida del transmisor (dBm).Gs = ganancia del sistema (dB).

Cmin = potencia minima de portadora de ancho de banda a laentrada de un receptor de microondas (dBm).


Pt = 97,5 dB + (-71 dBm) = 97,5 dB - 71 dBm

Gs (dB) = 97,5dB

Pt (dB) = 26,5

dBm



PLOBLEMA Nro. 2

Implemente un sistema de microondas entre los puntos cuyascoordenadas son

Estación 1

821’14,01”

N

6250’38,12”

Estación 2

816’46,66”

N

6243’52,47”

Frecuencia 8 GHz. Realice un completo análisis del enlace empleandoel Radiomobile. No se conoce cuál es el valor de potencia mínima enel transmisor. Determine el despeje de la 1ra zona de fresnel,distancia entre Tx y Rx, muestre perfil del sistema, determine tipos deantenas.

Para el enlace dato se tiene una distancia de 14,89 Km entre eltransmisor y receptor, debido a las irregularidades del relieve delterreno, existe un obstrucción para un peor Fresnel de 2,1F1 a11,73 Km del transmisor, el cual evita la línea de vista entre launidad transmisora y la receptora. Para evitar esta obstrucción se

recomienda reubicar la antena o aumentar el tamaño de la torre, perohay que considerar que para esta última opción requeriríamos unatorre cercana a los 90 metros de altura. Sin embargo el enlaceentre la estación 1 y 2, es posible atreves de los método depropagación por difracción.

• Despeje de la 1ra zona de fresnel: 2,1F1 a 11,73 Km deltransmisor.

• Distancia entre Tx y Rx: 14,9Km

• Tipo de antenas: Debido a que la frecuencia del sistema esde 8Ghz, y esta se encuentra dentro de las frecuenciasde tipo SHF y estas son frecuencias con una longitud deonda en el orden de los milímetros, sus señales son muydireccionales y por ende las antenas a usar deben serdireccionales, Como una antena tipo Yagi (Seleccionadapara la simulación) o Corner

A continuación se muestra los datos de la simulación para el valor depotencia minia.

Considerando los parámetros establecidos para el sistema comomuestra la Imagen 1, donde el Umbral de recepción se estableció en-107dBm, la altura para la estación 1 a 30 metros y la estación 2 a



45 metros (Ver Imagen 2), antenas tipo Yagi, de ganancia de 25dBi, se determinó mediante la simulación que la potencia mínima detransmisión requerida para establecer el enlace era de 2 Watt. En laImagen 2 se puede apreciar el perfil del enlace y como para el valorde potencia de transmisión de 2 Watt, la señal recibida por la

estación 2 apena es un poco mayor en 0,3dBm al umbral derecepción de -107dBm. Para Garantizar la señal recibida debe sermayor o igual a -107dBm. En las Imágenes 3 y 4, se aprecia elmargen de éxitos de recepción de 0,3dB para este valore de potencia(2 Watt) y la gráfica la de señal, comparada con el umbral derecepción, donde la señal cae exponencialmente al umbral derecepción en las cercanías de la estación 2, luego de que la señal sedifracta en la obstrucción, la cual permite el enlace entre ambosequipos.

Imagen 1. Configuración del Sistema a Potencia Mínima.



Imagen 2. Perfil de la Simulación a la Potencia Mínima del Transmisor.

Imagen 3. Margen de Éxito a Potencia Mínima del Transmisor.

Imagen 4. Umbral de Recepción a Potencia Mínima del Transmisor.

Otros datos importantes que podemos mencionar de la simulación son: las pérdidasde propagación de 179,6dB (Ver Imagen 5) y el tipo de propagación por difracción.



Imagen 5. Detalles del Enlace a Potencia Mínima del Transmisor.Posteriormente con el fin de Garantizar un comunicación con un margen de éxito derecepción de aproximadamente 10 dB, se varió la potencia de transmisión a 15Watt en la simulación y se obtuvo lo siguiente (Ver Imagen 6).

Imagen 6. Perfil de la simulación a Potencia de 15 Watt.Para la simulación con una potencia de transmisión de 15 watt, se aprecia como el

margen de éxito aumento a 9,05 dB (Ver Imagen 7) y el la señal transmitida semantuvo en todo momento sobre el umbral de recepción, a pesar de existir unacaída abrupta en las cercanías de la estación 2, la cual se mantuvo siempre sobreel umbral de recepción (Ver Imagen 8). Cabe destacar que para este caso (VerImagen 6) el nivel de recepción logrado fue de -97,9dBm, estando por encima delos -107dBm que se establecieron como umbral de recepción.





Otros datos importantes que podemos mencionar de la simulación son: se

mantienen las pérdidas de propagación y el tipo de propagación por difracción (VerImagen 9).



Imagen 9. Detalles del Enlace a Potencia Mínima del Transmisor.

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