Fundamentos Clave de Receptores, Redes y Enlaces de Radio

Conceptos Fundamentales en Radiofrecuencia y Telecomunicaciones

Receptor Superheterodino

El receptor superheterodino es un dispositivo de radio que utiliza un proceso de mezcla de frecuencias para convertir la señal de radiofrecuencia (RF) recibida en una frecuencia intermedia (FI) fija. A este proceso se le denomina heterodinar: mezclar dos frecuencias para obtener una tercera señal con resultados útiles.

Un receptor superheterodino se diferencia de un heterodino común gracias a una serie de mejoras, como un amplificador de RF de entrada, un circuito de Control Automático de Ganancia (AGC) y otras etapas que optimizan su funcionamiento.

La señal que llega en su correspondiente frecuencia y que ingresa por la antena de un receptor puede mezclarse con otra señal generada internamente (por un oscilador local), resultando en una tercera frecuencia que conserva la información útil de la señal original.

Con este tipo de receptores se consigue:

• Mayor selectividad.
• Mejoría significativa en la sensibilidad.

Oscilador Electrónico

Un oscilador es un dispositivo electrónico que proporciona una señal de salida repetitiva como consecuencia de la alimentación de una fuente de corriente continua (CC). La señal obtenida puede tener diversas formas, como senoidal, de pulso, cuadrada o triangular, entre otras.

Su funcionamiento se basa en el principio de realimentación o retroalimentación positiva; por lo tanto, parte de la señal de salida debe ser reinyectada a la entrada en fase para mantener la oscilación.

Red de Frecuencia Única (SFN)

Las Redes de Frecuencia Única (SFN) son sistemas que utilizan la misma frecuencia en cada estación base para transmitir la señal. En un receptor de Televisión Digital Terrestre (TDT), especialmente en los límites de cobertura de un transmisor, se capturarán señales procedentes de otros transmisores próximos que emitan el mismo programa en el mismo canal.

Aunque se sincronicen los transmisores, las señales procedentes de cada uno llegarían con distintos retardos debido a las diferencias en las distancias de propagación. Es importante destacar que estas señales no se pueden interpretar simplemente como señales de eco, ya que todas ellas tienen la misma modulación y contienen la misma información, lo que requiere un procesamiento específico en el receptor para combinarlas coherentemente.

Ley de Snell

La Ley de Snell es una fórmula fundamental utilizada para calcular el ángulo de refracción de la luz al atravesar la superficie de separación entre dos medios de propagación con índices de refracción distintos.

La fórmula del Índice de Refracción es:

n₁senθ₁ = n₂senθ₂

Donde:

• n₁: Índice de refracción del primer medio.
• θ₁: Ángulo de incidencia de la luz en el primer medio.
• n₂: Índice de refracción del segundo medio.
• θ₂: Ángulo de refracción de la luz en el segundo medio.

Cálculos Fundamentales en Radioenlaces

Pérdida en el Espacio Libre (FSPL)

La Pérdida en el Espacio Libre (FSPL), también conocida como Free Space Path Loss, representa la atenuación de la potencia de una señal electromagnética a medida que se propaga a través del espacio libre, sin obstáculos ni reflexiones.

La fórmula para calcular la FSPL es:

L = 32.4 + 20 log₁₀(Dist.) + 20 log₁₀(Freq.)

Donde:

• L: Pérdida en el espacio libre en decibelios (dB).
• Dist.: Distancia entre el transmisor y el receptor en kilómetros (KM).
• Freq.: Frecuencia de la señal en MegaHertz (MHz).

Cálculo de la Zona de Fresnel

La Zona de Fresnel es una elipsoide de revolución que define el volumen alrededor de la línea de vista directa entre un transmisor y un receptor, dentro del cual la mayor parte de la energía de la señal se propaga. Es crucial para asegurar una comunicación sin obstáculos y minimizar la difracción.

Radio de la Primera Zona de Fresnel (R₁)

El radio de la primera zona de Fresnel en un punto específico a lo largo del enlace se calcula con la siguiente fórmula:

R₁ = 17.32 * √((d₁ * d₂)/(d * Freq.))

Donde:

• R₁: Radio de la primera zona de Fresnel en metros (m).
• d₁: Distancia desde el transmisor hasta el punto de interés en kilómetros (KM).
• d₂: Distancia desde el punto de interés hasta el receptor en kilómetros (KM).
• d: Distancia total del enlace (d₁ + d₂) en kilómetros (KM).
• Freq.: Frecuencia de la señal en GigaHertz (GHz).

Radio de la Primera Zona de Fresnel para Obstáculos (R₁_obstáculo)

Para calcular el radio de la primera zona de Fresnel en el punto medio de un enlace o en la ubicación de un obstáculo significativo, se puede usar una versión simplificada:

R₁ = 17.32 * √((Dist.) / (4 * Freq.))

Donde:

• R₁: Radio de la primera zona de Fresnel en metros (m).
• Dist.: Distancia total del enlace en kilómetros (KM).
• Freq.: Frecuencia de la señal en GigaHertz (GHz).