ANTENAS Y PROPAGACIÓN FASE 4- DISEÑAR RADIOENLACE, CARACTERIZANDO LAS ANTENAS
GRUPO No. (17) DANIEL ALFREDO CASTILLO - 1.075.656.579 FABIÁN SÁNCHEZ CERÓN – 12265941 12265941
TUTOR: PAOLA ANDREA BUITRAGO
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA PITALITO HUILA 29/11/2017
INTRODUCCIÓN Independientemente del buen equipamiento de red inalámbrica que tengamos y del despeje de la línea de vista, necesitamos calcular el presupuesto de potencia de enlace. Sobrecargar un radio enlace no hará necesariamente, que las cosas mejoren para su implementación y causará problemas a otros usuarios del espectro. Para cualquier posible solución que satisfaga las necesidades requeridas por un usuario o cliente debemos tener en cuenta ciertas limitantes debido a las condiciones físicas o topográficas que nos presente el terreno donde se va a llevar a cabo el proyecto. En nuestro caso utilizaremos herramientas dotadamente tecnológicas que nos proporcionan resultados en tiempo real como son el software de simulaciones para este tipo de proyectos.
OBJETIVOS
Interactuar con nuestro Tutor y compañeros. Establecer, planear e implementar una escritura de datos que este verificando los métodos en tiempo real de un sistema computarizado desde El edificio Telecom y el corregimiento Las Palmitas. Obtener un conocimiento claro acerca de los resultados obtenidos por el software. Con el desarrollo de este trabajo colaborativo, se busca profundizar las temáticas y conceptos más importantes expuestos en esta fase, acerca de los fundamentos de las telecomunicaciones, los cuales serán la base para el desarrollo de los siguientes trabajos.
3. De acuerdo a la selección de la “situación” que realizaron en el desarrollo de la Fase Tres; haga una caracterización donde describa, el tipo de Antena a utilizar, la PIRE, las bandas de frecuencia y las posibles pérdidas del enlace.
Solución: Caracterización: Antena HyperGain, modelo HG5158-28D:
Este tipo de antena tiene un diseño de plato parabólico sólido que le permite operar en todo el rango 5.1-5.8 GHz, por lo cual reemplaza a varios modelos de antena que solo cubren partes de esta banda. Debido a esto, es posible ser usada en varias posibles aplicaciones inalámbricas. Esta antena cuenta con ganancia de 28dBi y un haz de 6 grados. Puede ser instalada en polarización horizontal y vertical. El plato reflector de la antena está hecho de aluminio de alta calidad, y este a su vez está recubierto con un polímero gris inhibidor de rayos UV para incrementar su durabilidad y estética. Pequeños agujeros
en
la
superficie
del
plato
ayudan
a
minimizar
la
carga
de
viento.
Estas antenas están provistas de un kit de montaje que permite varios grados de inclinación desde 0 hasta 30 grados para facilitar su alineación en campo.
PIRE (Potencia Isotrópica Radiada Equivalente): Es la cantidad de poder que una antena isotrópica emite para producir la densidad del punto de potencia observado en la dirección de la máxima ganancia de la antena. La PIRE y la tensión se encuentran en dBm (decibelios en milivatios), también conocidos como dBmW, o dBW (decibelios en vatios); la pérdida de cable se indica en dB (decibelios) y la ganancia de la an tena se indica en dBi (decibelios con referencia a una antena isotrópica).
Se realiza el cálculo así: 1. Se determina los valores que utilizarás para la salida del transmisor, la ganancia de la antena y la pérdida de línea. 2. Escribe los valores en la siguiente fórmula. PIRE = Pout (potencia de transmisión de salida) + G (ganancia de la antena) - L (pérdida de línea). 3. Realiza los cálculos: Potencia del transmisor = 33 dBm Ganancia de la antena = 28 dBi Pérdida de la línea = 5.72 dB PIRE (dBm o dBW) = P (dBm o dBW) + G (dBi) - L (dB)
PIRE = 33 + 28 – 28 – 5.72 5.72 PIRE = 55.28 dB Frecuencia de Operación Ancho de Banda Ganancia Polarización Ancho de Haz Horizontal Ancho de Haz Vertical Relación Front to Back Aislamiento Impedancia Potencia Max. Entrada VSWR
Especificaciones Mecánicas:
Peso: 5 kg.
Diámetro: 60 cm.
Temperatura de operación: -40° C a 85°C
5150-5850 MHz 700 MHz 28 dBi Horizontal or Vertical 6° 6° ? 35 dB ? 28 dB 50 Ohm 100 Watts < 1.5:1 avg
Ficha de datos
http://www.wni.mx/images/stories/media/hyperlink/pdfs/DS_HG5158-28D.PDF
Presupuesto de Potencia Edificio Telecom a Cerro repetidor
Prx= Ptx – Ptx – Abtx – Abtx – Al Al tx + Gtx – Gtx – Ls Ls +Grx – +Grx – Al Al rx – rx – Abrx Abrx Prx= Potencia en la entrada de los terminales del equipo receptor. Ptx= Potencia entregada por el transmisor. Abtx= Abrx = Atenuación por Branching. Altx= Alrx Atenuación en el cable de bajada. Gtx= Grx= Ganancia de la antena. Ls= Pérdidas por trayectoria en el espacio libre. Ur= Potencia umbral o sensibilidad del equipo receptor. Mu= Margen de umbral. Pérdidas en el espacio libre Telecom – Telecom – Cerro Cerro Repetidor Ls= 32,4+20log (5800MHz)+20log (11,5km) Ls= 32,4+75,26+21,16 Ls= 128,8 dB Con la obtención de las características necesarias de los equipos que utilizaremos, podremos realizar los cálculos de potencia en el receptor y en base a los resultados de dichos cálculos que obtengamos. Potencia en el receptor Prx= Ptx – Ptx – Abtx – Abtx – Altx Altx + Gtx – Gtx – Ls Ls + Grx – Grx – Alrx Alrx - Abrx Potencia del transmisor = 33 dBm Ganancia de la antena = 28 dBi Pérdida de la línea = 5.72 dB PIRE (dBm o dBW) = P (dBm o dBW) + G (dBi) - L (dB) 28 – 5.72 5.72 PIRE = 55.28 dB PIRE = 33 + 28 – Al concluir los cálculos matemáticos para el enlace microonda, se pue de verificar, que los resultados son favorables en cuanto se refiere a los niveles de potencia en el receptor calculado anteriormente, permitiéndonos corroborar que los enlaces son posibles de realizar con estos equipos de comunicación. Con estos cálculos se ha tratado de constatar que el presupuesto p resupuesto
de potencia obtenido a través de resultados teóricos y matemáticos se Simplifican Simplifican con el uso de un software de simulación el mismo que además de realizar los cálculos necesarios. Toma en cuenta otras consideraciones adicionales que hacen más real la obtención de los resultados para realizar el estudio del enlace. Además las pérdidas por branching que corresponden a elementos o guías de onda que se encuentran entre la salida del equipo y la entrada de la antena (y vice versa en sentido recepción) son mínimas, ya que los radios no están conectados a través de ninguno de estos elementos a la antena, pues los radios se montan directamente en la antena reduciendo reduciendo considerablemente las llamadas pérdidas por branching y en el caso caso de los equipos que si usan guías guías de onda las perdidas siguen siendo mínimas. Como hemos calculado matemáticamente el mayor valor obtenido para la potencia de recepción, fue con una antena HyperGain, modelo HG5158-28D cuya ganancia es de 28 dBi y la potencia de transmisión de 33 dBm, es por estas razones que escogimos este modelo de antena para nuestro enlace, y además el clima en este departamento es muy variante durante los 365 días del año, en el cual hay días de sol, lluvia y niebla.
Así mismo mismo sitio donde se van a instalar las antenas en cerro repetidor es muy común observar una espesa neblina más aun en la temporada de invierno, lo cual puede ocasionar que la potencia de transmisión que hemos calculado teóricamente, empiece a descender, Por tal motivo, es recomendable que mientras se tenga un margen de umbral mayor, el enlace estará funcionando a pesar de los factores climáticos como lluvia y neblina que pued e afectar su rendimiento.
Propagación: Se deriva del término latín propagatĭo propagatĭo que significa acción y efecto de propagar. Se puede hacer referencia al hecho de realizar o generar algún evento y el mismo llegue a diferentes lugares o sitios. La propagación se vincula al hecho de generar y dirigir ondas de radio, llamadas llamadas también ondas electromagnéticas, las cuales viajan desde un transmisor, el cual generó en un principio la onda de radio, la misma que viaja hacia un receptor el cual será capaz de capturar esa onda de radio. La propagación de ondas de radio o también llamadas ondas electromagnéticas general mente se la considera en el vacío y se lo conoce como propagación por el espacio espa cio libre, en el cual no se consideran pérdidas como las que introduce la propagación por la atmósfera de la tierra la misma que no presenta buenas características para que las ondas electromagnéticas pue dan desplazarse con la facilidad que se desearía, por tal motivo , se han des arrollado varias estrategias de solución para para poder revertir revertir el efecto efecto dañino que causa la tierra sobre la propagación de las ondas electromagnéticas, las cuales son las encargadas de llevar
la información de un lugar a otro , dándonos como resultado el poder comunicar nos con sitios lejanos por medio de las telecomunicaciones.
SIMULACIÓN Podemos usar esta aplicación sin ningún problema y esto es de mucha ayuda ya que evita el tedioso trabajo de hacerlo manualmente, además el trabajo de conseguir cartas topográficas e ir relevando todas las curvas de nivel que atraviesa nuestro nuestro enlace, par a luego poder empezar a considerar los demás aspectos operativos para un correcto funcionamiento del mismo. Una de las características características más importantes de este programa es que usa cartografía cartografía y mapas obtenidos de los satélites, adicionalmente a esto, este software nos entrega información muy útil como pérdidas de propagación, despeje de la zona de Fresnel que se visualiza en el perfil de ruta entre los sitios indicando que se tiene 100% de la primera primera zona de Fresnel Fresnel despejada o bien indicando que el 60% de la primera zona de Fresnel está despejada, también información sobre la distancia entre los dos sitios a enlazar, enlazar, información sobre el ángulo de inclinación, el ángulo medido desde el norte magnético o más conocido como Azimut h, esta información es muy útil al momento de instalar las antenas ya que con la ayuda de una brújula tomamos como referencia el norte magnético, que es la dirección a donde siempre está apuntando la aguja magnética, y con la información proporcionada por este Software es mucho más fácil conocer en qué dirección se debe apuntar la antena, para nuestro caso las antenas usadas son antenas directivas que necesitan línea de vista y deben estar bien alineadas, alineadas, permitiendo enfocar toda la la potencia irradiada hacia la la otra antena, al encontrar encontrar la dirección a la que debemos apuntar apuntar se puede empezar a realizar las las pruebas respectivas respectivas hasta lograr conectividad. Este Software Software además nos permite variar las alturas alturas de las torres torres logrando obtener una altura idónea para cada sitio, permitiéndonos despejar la primera zona de Fresnel, la cual es muy importante para poder obtener un enlace estable, estable, al obtener la información acerca de las alturas alturas de las torres, podremos escoger y cotizar las torres adecuadas que se van a instalar En el punto Tx y Rx A continuación se se muestra los cálculos cálculos que se obtuvieron con este este software, software, los cálculos son pérdidas de propagación y pérdidas por obstrucción, además en el Software se puede apreciar
información de la frecuencia de trabajo, distancia entre los dos sitios y algo muy
importante como es determinar si el enlace tiene línea de vista.
Podemos apreciar el perfil geográfico desde el Tx hasta el Rx, permitiéndonos comprobar si existe o no algún obstáculo que impida la línea de vista vista directa, también nos permite variar la altura de las torres y conocer cómo podemos p odemos mejorar o afectar al rendimiento del enlace
Cabe destacar que las coordenadas de cada sitio fueron tomadas directamente de Google Earth, es por eso que los perfiles mostrados tanto en Google Earth como Software son similares:
Estación
Base(Edificio
Teleco Telecom-M m-Medel edellín lín Latitud 6°14'54.40"N Longitud 75°34'4.95"O
Repetidor (cerca de Medellín). Latitud Longitud
6°17'23.45"N 75°40'20.30"O
Simulación Telecom – Cerro Cerro Repetidor
Simulación Cerro Repetidor - Palmitas
CONCLUSIONES
Después de haber hecho la actividad correspondiente a la fase 4 del trabajo colaborativo se concluye que: Se revisaron y reconocieron los tipos de antenas. Se reconocieron y explicaron los aspectos básicos de las antenas así mismo como el presupuesto
para el enlace Se determinaron las características esenciales de las antenas. Como resultado de la aplicación de este conocimiento, se pudo proponer y justificar un enlace de comunicación entre el Edificio Telecom y el corregimiento Las Palmitas. Se pudo hacer la caracterización del enlace en la que se describen, el tipo de antena que se utilizará, la potencia isotrópica radiada equivalente (PIRE), las bandas de frecuencia y las posibles pérdidas del enlace. Se pudo construir el diagrama completo de los patrones de radiación de las antenas utilizadas en el enlace propuesto y el esquema general del sistema. Se pudo practicar la simulación del enlace de comunicación.
BIBLIOGRAFÍA bibliotecavirtual.unad.edu.co. (s.f.). bibliotecavirtual.unad.edu.co . Obtenido de bibliotecavirtual.unad.edu.co: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2081/ps/i.do?p=GVRL&sw=w&u=unad&v=2.1&it=r&id= GALE%7CCX4061500126&asid=408fa5d27f1e4a545d8cacee452e19cb bibliotecavirtual.unad.edu.co. (s.f.). bibliotecavirtual.unad.edu.co . Obtenido de bibliotecavirtual.unad.edu.co: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2081/ps/i.do?p=GVRL&sw=w&u=unad&v=2.1&it=r&id= GALE%7CCX4061500128&asid=dbd9345027566c1d7b874392ef7155dc bibliotecavirtual.unad.edu.co. (s.f.). bibliotecavirtual.unad.edu.co . Obtenido de bibliotecavirtual.unad.edu.co: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2081/ps/i.do?p=GVRL&sw=w&u=unad&v=2.1&it=r&id= GALE%7CCX4061500130&asid=23dace99ede5072c81fee615e2c6fde9 bibliotecavirtual.unad.edu.co. (s.f.). bibliotecavirtual.unad.edu.co . Obtenido de bibliotecavirtual.unad.edu.co: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2081/ps/i.do?p=GVRL&sw=w&u=unad&v=2.1&it=r&id= GALE%7CCX4061500140&asid=1ece22a9a02d0b69864c729da333949f bibliotecavirtual.unad.edu.co. (s.f.). bibliotecavirtual.unad.edu.co . Obtenido de bibliotecavirtual.unad.edu.co: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?ppg=67&docID=11201608& tm=1480023632484 bibliotecavirtual.unad.edu.co. (s.f.). bibliotecavirtual.unad.edu.co . Obtenido de bibliotecavirtual.unad.edu.co: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2081/ps/i.do?p=GVRL&sw=w&u=unad&v=2.1&it=r&id= GALE%7CCX4061500127&asid=04fa6ac40367f0800557b64cf75d2a3d bibliotecavirtual.unad.edu.co. (s.f.). bibliotecavirtual.unad.edu.co . Obtenido de bibliotecavirtual.unad.edu.co: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2081/ps/i.do?p=GVRL&sw=w&u=unad&v=2.1&it=r&id= GALE%7CCX4061500127&asid=04fa6ac40367f0800557b64cf75d2a3d bibliotecavirtual.unad.edu.co. (s.f.). bibliotecavirtual.unad.edu.co . Obtenido de bibliotecavirtual.unad.edu.co: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2081/ps/i.do?p=GVRL&sw=w&u=unad&v=2.1&it=r&id= GALE%7CCX4061500131&asid=1b27465540fe894dd76e95eabbad974b bibliotecavirtual.unad.edu.co. (s.f.). bibliotecavirtual.unad.edu.co . Obtenido de bibliotecavirtual.unad.edu.co: http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2081/ps/i.do?p=GVRL&sw=w&u=unad&v=2.1&it=r&id= GALE%7CCX4061500132&asid=b1f28449edf1f3605c02dac025650595
