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Equipos de medida en Telecomunicaciones

Osciloscopio

osciloscopio

Es un instrumento que ya nos tiene que resultar muy familiar, al igual que el polímetro.

Como hemos trabajado ya haciendo prácticas, quedo el enlace para su repaso. Ver Osciloscopio

 

Medidor de campo

medidor de campo

Vemos este aparato de medida en el enlace Práctica con el medidor de campo

Analizador de espectro

Es un instrumento de medición utilizado por los técnicos  para realizar diversos análisis espectrales, con la idea de  descubrir problemas o mejorar la transmisión de señales. Esto es tarea casi imposible para un  osciloscopio.
 

Analizador de espectro

La palabra analizador se refiere a tomar algo (una señal) y descomponerlo en varias partes simples.

El análisis espectral de una señal está ligado con las matemáticas de la llamada transformada de Fourier.  Por ésta transformada, se hace una descomposición espectral de las componentes de una onda eléctrica  y además,  gracias a  la transformada inversa de Fourier, se puede obtener la señal original.

Por otro lado, la matemática de Fourier nos facilita la fase de cada componente y por tanto, cada armónico puede ser representado por    un vector bidimensional o como un número complejo. Normalmente en las representaciones gráficas sólo se representa el módulo al cuadrado de ese número. Al  gráfico que se obtienen  se conoce como espectro de potencia o densidad espectral de potencia.

Posibles aplicaciones pueden ser la de medir la respuesta en frecuencia de amplificadores, ajustar la frecuencia de emisión de un mando de radio control,  ver la respuesta de filtros, analizar la señal Wifi, 3G, ...

Funciones básicas de un analizador

1º  Frecuencia inicial. Se ajusta un valor para que el aparato empiece su análisis  a esa frecuencia

2º Frecuencia final. Igual que la anterior , utilizada para ajustar la última frecuencia de análisis

3º Frecuencia central es el valor que se ajusta para mostrar e centro de grafica

4º  SPAN  es el valor del ancho de la ventana.

5º  Amplitud: Valor de cada división de la pantalla dado en dBm/división. Si la señal es muy débil, se puede aumentar usando un  pre-amplificador  adecuado.

6º Filtro de resolución: es un filtro que pasa por todas las frecuencias de la señal seleccionadas en el selector de Frecuencia. Según ajustemos este valor, se varia la precisión ,de forma que a más pequeño, mayor resolución de la medida y más tiempo en procesar.
7º Marcador/Búsqueda de pico: Nos muestra el valor de potencia y frecuencia  de la señal en un  punto concreto.

En la siguiente imagen se muestra el equipo básico para analizar una señal ( en este caso GSM ) para comprobar sus parámetros

equipo básico para analizar una señal GSM

Telurómetro

telurometro

El Telurómetro es un diseñado para comprobar la calidad de la toma de tierra.

Es totalmente necesarios en instalaciones como viviendas, determinadas instalación de antenas, sistemas de radio-enlace, pararrayos, etc

 Esta compuesto por:

a) Aparato medidor

b) Piquetas

c) Cables de colores y longitudes diferentes

A la hora de comprobar que una pica ( la que queremos medir ) tiene una buena tierra, se desconecta la instalación de la tierra y se procede a conectar el cable verde a la pica a comprobar. Después se disponen otras dos piquetas en línea recta y a una distancia de 25 y 15 metros ( ver imagen ).

En la imagen de la instalación se muestra +- 1 metro. Esto representa el margen de error que tenemos

Hay que destacar que las medidas donde van situadas las picas del test son orientativas y siempre tenemos que hacer lo que nos indique el manual del fabricante

instalación telurometro

ROE

Antes de ver este parámetro y su medición, veremos que son las ondas estacionarias, reflejadas y emitidas

ondas estacionarias

Como consecuencia de un mal diseño de las líneas de transmisión, las ondas originales ( emitidas por el equipo ) pueden tener reflejos en la misma ( Onda reflejada ) dando lugar a una nueva onda, la Onda estacionaria

Un medidor de ROE es un instrumento de medida imprescindible para un técnico de radio, a menos que otros equipos de radio traiga uno incorporado.

El ROE ( Relación de Onda Estacionaria )  es una valor que se obtiene al considerar los valores máximos y mínimos de la tensión  dentro de una línea transmisión. En inglés se denomina SWR.

Para entenderlo, tenemos que considerar la existencia de una onda reflejada dentro de la línea. Esa señal  reflejada (Vr) en su retorno a la fuente, se acopla a la señal incidente ( Vi) dando valores máximos y mínimos.

El ROE  se define como la relación entre ambos valores extremos

roe

Esta expresión también se suele poner como

vswr

donde  coeficiente reflexion

Si la onda reflejada es cero, no tenemos  máximos o mínimos, con una señal de  amplitud  constante  y un  ROE=1.

Si existe onda reflejada, tendremos  voltajes máximos y mínimos, dando lugar a un  ROE >1.

Por tanto, en una instalación de telecomunicaciones, a menor ROE, mejor respuesta del sistema

Hablar  de ROE  es hablar de adaptación de impedancia relativa de una antena y de su línea de alimentación.

ROE bajo significan  una mayor adaptación de impedancia entre transmisor y  antena. Un ROE de 1:1 significa una adaptación perfecta entre equipo y antena, lo cual  no garantiza que la antena emitirá toda la energía de Radiofrecuencia que el transmisor le envía.

Como la tensión transmitida y reflejada tiene un equivalente a potencia transmitida y reflejada ( para una determinada impedancia de línea ), la expresión anterior se puede dejar como:

roe en potencia

 

 Un  equipo transmite 20 W  y se devuelve 1 W. Calcular el valor de ROE. Solución: 1.576

¿Cómo se hace ?

Muy sencillo. Mostramos un equipo analógico usados en equipos de radioaficionados donde el aparato dispone de dos agujas indicando la potencia incidente y reflejada. La conexión es sencilla, con una al equipo y otra a la antena.

 equipo analógico usados en equipos de radioaficionados

 

Mostramos una gráfica para que comprobéis el valor de ROE del ejercicio anterior.

graficas roe rango swr

Si necesitamos saber el comportamiento de un conjunto equipo-línea para un determinado rango, se obtienen gráficas del tipo.

En la gráfica, se obtiene el comportamiento en el rango 880 -960 MHz

El valor en eje vertical vienen en VSWR, haciendo referencia al valor en tensión.

Manómetrosmanometro analogico y digital

Determinadas instalaciones utilizan guías de ondas en vez de cable coaxiales. Suelen ser instalaciones de gran potencia donde es importante tener bajas pérdidas.

Las guías de onda son apropiadas para esto, pero para evitar alteraciones en las señales, el tubo debe tener el menor aire posible ( recordemos que el aire contiene vapor de agua y el vapor de agua no es buen amigo de las ondas ).

Para tal propósito se usan bombas de vacío y para comprobar que no tenemos perdidas, se suele disponer de manómetros conectados en la instalación.

Las unidades de presión más utilizadas son

La atmósfera y el bar son casi equivalentes. El pascal equivale a 10−5 bar.

Medimos la presión de un neumático y nos da una lectura de pregunta 2,25 bares. Pasar este valor a Pascales. Sol: 225 kPa

Termómetros

termometro digitalEn Instalaciones de potencia, se suele tener muy en cuenta que parte de esa energía se transforma en calor, y el calor es muy dañino para los componentes que forman parte de la misma. Con una simple ventilación o climatización suele bastar, pero siempre tenemos que controlar la temperatura de los componentes. El termómetro de la izquierda usar la radiación infrarroja que emite un cuerpo, para calcular la temperatura que tiene en superficie.

 

Diseño PCB

Ciclo de Grado Medio Instalaciones de Telecomunicaciones. Ies Mare Nostrum. Málaga