8.2.Sistemas radioeléctricos

SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS
Sistemas Radioeléctricos
Un sistema radioeléctrico es el conjunto formado por los equipos e instalaciones que hacen
posible la comunicación vía radio (vía ondas).
Se verá a continuación los conceptos de aquellos elementos (equipos e instalaciones) que
hacen posible este tipo de comunicación.
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Las Ondas
El espectro radioeléctrico
Antenas
Estación radioeléctrica
Canal
Clasificación de los sistemas de radiocomunicaciones
SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS
LAS ONDAS
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Definición R.A.E. de onda electromagnética: forma de propagarse a través del espacio
los campos eléctricos y magnéticos producidos por las cargas eléctricas en
movimiento. Para las ondas comprendidas entre diferentes intervalos de frecuencia se
emplean denominaciones especiales, como ondas radioeléctricas, microondas, ondas
luminosas, rayos X, rayos gamma, etc.
•
Definición R.A.E. de onda radioeléctrica: onda electromagnética empleada en la
radiodifusión, televisión, etc. El medio que usan las ondas radioeléctricas para su
propagación es el aire, entendido éste como espacio generalizado (atmósfera).
•
(λ) Se llama LONGITUD DE ONDA a la distancia que separa dos puntos homólogos de
una onda con la onda siguiente (ciclo).
•
(A) La AMPLITUD indica la altura de la onda respecto de su posición en equilibrio.
•
(T) El PERIODO es el tiempo que tarde en recorrerse un ciclo y (f) la FRECUENCIA es el
número de ciclos por segundo o lo que es lo mismo, el número de veces que se repite,
en un tiempo dado, cualquier fenómeno periódico. La frecuencia está relacionada con
(v) la VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN y con la LONGITUD DE ONDA a través de la
fórmula.
SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS
LAS ONDAS
La frecuencia y la longitud de onda son magnitudes inversamente proporcionales, esto
significa que cuanto mayor sea una menor será la otra.
T Periodo
A Amplitud
T Periodo
λ Longitud de onda
A Amplitud
Tiempo y
Propagación
λ Longitud de onda
SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS
EL ESPECTRO RADIOELÉCTRICO
BANDA
USO
FRECUENCIAS
DESIGNACIÓN
CARACTERÍSTICAS
VLF
Very Low
Radiofaros
Radionavegación
3-30 kHz
Miriamétricas
Gran alcance
LF
Low
Radiofaros
Radiodifusión
30-300 kHz
Kilométricas
Buena penetración sobre
agua >1000km
MF
Medium
Radiodifusión Onda
media
300-3000 kHz
(3 MHz)
Hectométricas
Media distancia 500km
HF
High
Radiodifusión
Radioaficionados
3-30 MHz
Decamétricas
Alcances intercontinentales
VHF
Very High
FM, Aviación,
Policía, SEIS
30-300 MHz
Métricas
Alcance visual sin ruidos.
Necesitan repetidor
UHF
Ultra High
Telefonía móvil,
GPS, Policía, SEIS
300-3000 MHz
(3 GHz)
Decimétricas
Alcance visual sin ruidos.
Necesitan repetidor
SHF
Super High
Enlace microondas
3-30 GHz
Centimétricas
Enlace óptico mediante
antenas parabólicas
EHF
Extremly High
Enlace microondas
30-300 GHz
Milimétricas
Enlace óptico mediante
antenas parabólicas
SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS
EL ESPECTRO RADIOELÉCTRICO
Bandas de uso habitual en seguridad y emergencias:
De forma general, las bandas más utilizadas en seguridad y emergencias (sin especificar
tipicidad) son las de HF, VHF y UHF, no obstante, entrando en el mundo de los incendios
forestales, las más empleada hasta hoy ha sido la banda VHF aunque bien es cierto que la
UHF cada día está cogiendo mayor auge.
•
Banda HF:
– Ventaja: gracias a su gran alcance no necesita repetidores.
– Inconveniente: al propagarse la onda rebotando en las capas de la ionosfera, la
capacidad de comunicación no permanece constante durante las 24 horas.
•
Banda VHF y UHF:
– Ventaja: uso para corta y larga distancia (comunicación satelitaria) y rebotan en
montañas y fachadas de edificios.
– Inconveniente: necesita del uso de repetidores situados en zonas estratégicas
elevadas que den cobertura.
SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS
LAS ANTENAS
•
Es el elemento que permite la transferencia entre la estación emisora y la estación
receptora.
•
Cuando la antena recibe la energía del transmisor, se producen variaciones de voltaje y
corriente a lo largo de ella, dando como resultado la generación de un campo
electromagnético que es radiado por la antena.
•
La dimensión de las antenas de radio tiene una relación directa con la longitud de onda.
Generalizando, si las frecuencias utilizadas son altas, las antenas son generalmente cortas
o pequeñas, por el contrario si las frecuencias son bajas, las antenas son largas o grandes.
•
La antena viene cortada a la frecuencia de trabajo y en ningún caso se debe sustituir por
otra que encaje en el conector existente ya que la relación entre longitud de onda y
longitud de antena es directa y podría dañar el equipo de radiocomunicaciones.
SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS
LAS ANTENAS
Directivas o direccionales
Son aquellas que concentran toda la energía
emitida o radiada y recibida en una sola dirección
concreta con la intención de ser más eficientes en
la emisión y evitar ruidos no deseados en la
recepción.
Imagen:
Haz de señal de antena
directiva. Internet
Antena Parabólica
Antenas muy directivas lo que les hace muy
útiles en las comunicaciones vía satélite y
radioenlaces de microondas de alta capacidad.
Imagen: Izq. Antena directiva de radioenlace.
Der Antena directiva parabólica. Internet
SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS
LAS ANTENAS
Omni direccionales
Este tipo de antena envía energía radioeléctrica
uniforme en todas las direcciones a su alcance,
concentrándose hacia el horizonte y no en el
plano vertical.
Imagen: Haz de señal de antena
omnidireccional . Internet
Antena Vertical
Son las más comunes y tienen un gran
abanico de tipos que se adaptan a las
necesidades de las comunicaciones.
Imágenes: Antenas omnidireccionales
verticales . Internet
SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS
ESTACIONES RADIOELÉCTRICAS I
Se entiende a la combinación de transmisores y receptores, incluyendo todas aquellas
instalaciones necesarias para asegurar correctamente un servicio de radiocomunicación
No obstante, se puede diferenciar entre una estación receptora/emisora y una estación
repetidora:
Estación emisora/receptora:
Estación Base
La Central de Operaciones o Central de
Coordinación debe estar en comunicación
permanente con cada uno de los canales
que tenga la red, o bien contar con un
equipo dotado de “escáner” que le permita
un barrido secuencial de las frecuencias de
recepción de los mismos. Es necesario que
la Central esté enlazada con las estaciones
repetidoras.
SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS
ESTACIONES RADIOELÉCTRICAS I
Estación Móvil
Los vehículos del dispositivo contra
incendios deben ir dotados de un equipo de
radio multicanal que permita el enlace con
los demás elementos de la red.
Estación Portátil
Juegan un papel imprescindible en tareas
de vigilancia a pie y extinción. Estos equipos
son los que encuentran mayores
dificultades para enlazar con los restantes
elementos de la red, debido a su menor
potencia de emisión y a su mayor movilidad
por los diferentes puntos del territorio, por
lo que la red debe ser diseñada pensando
en ellos.
SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS
ESTACIONES RADIOELÉCTRICAS II
Estación repetidora
Estaciones generalmente fijas que retransmiten las señales recibidas, que por sus
características técnicas y situación estratégica, permiten alcanzar una cobertura determinada
del sistema. Suelen funcionar de forma autónoma, siendo su objetivo principal ampliar el
alcance de las comunicaciones.
Generalmente el repetidor recibe por
una frecuencia y transmite por otra
diferente, ambas dentro de la misma
banda de frecuencia y éstas suelen
trabajar en VHF o UHF.
SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS
ESTACIONES RADIOELÉCTRICAS II
Veamos con el ejemplo de la imagen ¿quién se comunica con quién gracias al repetidor?
Se observa como el repetidor trabaja con la frecuencia B para transmitir y con la A para
recibir. Sólo transmite, de forma automática lo que recibe.
Todos los recursos trabajan por el Canal 1 que tiene la frecuencia de transmisión A y la de
recepción B ya que es el canal que se ha asignado al sector del incendio por tal de no
colapsar las comunicaciones.
• La Unidad Terrestre tiene comunicación con la Autobomba, ambos están dentro de la
Cobertura del repetidor (círculo rojo) y el repetidor también está dentro de la
cobertura de ambos (Verde y Azul)
• El Helicóptero, no tiene comunicación con el repetidor, está fuera del círculo rojo y
pese a que Helicóptero y la Autobomba están ambos en sus respectivas zonas de
cobertura, no se pueden comunicar entre ellos por incompatibilidad de frecuencias,
muy a pesar de estar ambos en el Canal 1.
De este ejemplo se desprende que es sumamente importante ser conocedor del mapa de
coberturas de los repetidores de la red, y de los Canales de funcionamiento y que no
depende de la proximidad entre recursos para poder comunicarse sino de la cobertura a la
que se está sometido.
SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS
EL CANAL
El canal corresponde a la programación de frecuencias en pares, una de recepción (Rx), otra
de transmisión (Tx) que en ocasiones, como se verá más adelante, pueden ser las mismas.
Tabla: Asignación de Frecuencias a un Canal determinado. Blanco, J. 2012
Clasificación de los sistemas de radiocomunicaciones
Existen diferentes formas de clasificar los sistemas de radiocomunicaciones, se verán a
continuación tres tipos pese a que el último ya se ha explicado en apartados anteriores: en
función del carácter de la transmisión, del tipo de señal transmitida y de la banda de
frecuencia utilizada
Carácter de la transmisión
Simplex
Se trata del sistema más básico de comunicación, un equipo transmite mientras otro recibe.
No es posible la transmisión y recepción de forma simultánea.
Se utiliza para ello una sola frecuencia tanto para recibir como para transmitir (Rx=Tx)
SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS
ESTACIONES RADIOELÉCTRICAS
Carácter de la transmisión
Simplex
Se trata del sistema más básico
de comunicación, un equipo
transmite mientras otro recibe.
No es posible la transmisión y
recepción de forma simultánea.
Se utiliza para ello una sola
frecuencia tanto para recibir
como para transmitir (Rx=Tx)
El uso del Canal Directo
(comunicación entre 2 equipos
sin necesidad de repetidor) se
trata de un ejemplo claro de
este tipo de transmisión.
Imagen: 11 Ejemplo de cómo funciona un Canal Directo en la cobertura de comunicaciones.
Blanco, J. 2012
SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS
ESTACIONES RADIOELÉCTRICAS
En el ejemplo de la imagen, se observa como la Unidad Terrestre (cobertura en verde) tiene
comunicación por Canal Directo con la Autobomba pero no con el Helicóptero y la
Autobomba puede comunicarse por medio del Canal Directo con la Unidad Terrestre y con el
Helicóptero, así que puede hacer de enlace de comunicación entre los dos recursos que no
tienen comunicación entre sí.
Su ventaja radica en su simplicidad en cuanto a su estructura. Los inconvenientes vienen de
la mano del alcance limitado, éste es directo equipo a equipo y que todos oyen a todos
siempre que estén en el área de cobertura y ésta suele ser muy limitada.
Su uso en incendios se puede ligar a un sector de éste con la intención de no interferir en el
canal de comunicación general del incendio.
SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS
ESTACIONES RADIOELÉCTRICAS I
Semidúplex o half dúplex
Se trata de un sistema intermedio entre el Simplex y el Dúplex. Necesita de 2 frecuencias
diferentes, una para transmitir y otra para recibir (Rx≠Tx)
Se transmite información en ambas direcciones pero no de forma simultánea sino de
forma alternativa. Es necesario el apretar el PTT (Push to talk) de los equipos para
alternar entre la transmisión y la recepción.
Se transmite información en ambas
direcciones pero no de forma
simultánea sino de forma alternativa. Es
necesario el apretar el PTT (Push to talk)
de los equipos para alternar entre la
transmisión y la recepción.
Su ventaja estriba en el aumento
considerable de la cobertura de la red
ya que el repetidor amplifica la señal
con lo que permite la comunicación
entre unidades lejanas entre sí y sin
posibilidad de comunicación directa (en
Simplex).
SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS
ESTACIONES RADIOELÉCTRICAS
Su principal inconveniente es que se necesita mayor número de frecuencias para los
radioenlaces y que si éste cae, la comunicación entre unidades se verá dificultada, siendo
sólo posible por el medio del Canal Inverso o si todos los equipos pasan a Canal Directo.
Red Semidúplex radioenlazados
Son redes formadas por repetidores semidúplex interconectados entre sí mediante otro
equipamiento denominado radioenlace y que realiza las funciones de interconexión entre
repetidores.
Como ventajas se destaca el aumento de la cobertura y la posibilidad de reutilización de las
mismas frecuencias en zonas alejadas geográficamente.
Sus inconvenientes radican en que se necesitan frecuencias adicionales para el/los
radioenlace/s y si cae alguno de los radioenlaces, los equipos entre zonas alejadas dejan de
comunicarse.
SISTEMAS RADIOELÉCTRICOS
ESTACIONES RADIOELÉCTRICAS
Dúplex o full dúplex
Este sistema permite la transmisión y recepción de forma simultánea a través del uso de dos
frecuencias diferentes, se trata de las comunicaciones vía teléfono y dentro de los equipos
PMR (se verá más adelante), sólo algunos sistemas digitales soportan esta posibilidad
(TETRA).
Tipo de señal transmitido
Analógico
Son aquellos que usan señales analógicas, los más tradicionales y su ventaja estriba en su
gran robustez y bajo coste. Como ejemplos tenemos las redes de radio PMR y la red
telefónica básica, etc.
Digital
Son aquellos que usan señales digitales, bien porque ya sean digitales en un principio, bien
porque provengan de señales analógicas y hayan sido digitalizadas. Como ejemplos tenemos
los sistemas de radio más modernos, el fax, internet, trunking digital, etc.
Banda de frecuencia utilizada
Ya se han visto con más detalle en apartados anteriores así que sólo se citarán a modo de
recordatorio:
Sistema HF (Frecuencias altas)
Sistema VHF (Frecuencias muy altas)
Sistema UHF (Frecuencias ultra altas)