Radiocomunicaciones en largas distancias: La TV satélite

Buenas tardes, 

A continuación voy a hablaros sobre la televisión satélite. La cual es capaz de enviar la información a través de ondas electromagnéticas usando satélites artificiales que orbitan alrededor de nuestro planeta. Su función es repetir una señal de vuelta a la superficie terrestre y así conseguimos salvar la curvatura de nuestro planeta con líneas rectas (que son las trayectorias de las ondas electromagnéticas).

Os muestro un vídeo muy descriptivo y luego comentaré las partes más importantes:

En primer lugar, es importante señalar que el satélite debe girar a la misma velocidad angular que la tierra. En el vídeo no dice el por qué, pero es muy sencillo: De esta forma la antena puede ser fijada apuntando al satélite. Si este girase más rápido o más lento, la antena no podría enfocarlo.

En segundo lugar, Para que el satélite no se vea atraído por la Fgravitatoria, esta tiene que igualarse a la Fcentrífuga debida a la velocidad de giro, por tanto:

Fg = Fc -> GMm/r2= mw2r 

Donde: M tierra, M satélite son conocidas y la w (velocidad angular del satélite, también: w = 1vuelta/24 h).

Por tanto, podemos despejar la única incógnita que es r satélite (distancia del centro de la tierra al satélite). A este radio en el que los satélites giran a wtierra se le conoce como la órbita geoestacionaria y todos los satélites para tv están a esta distancia.  

Demostración:

GMm/r2= mw2r  -> GM/w2=r3  -> r= ∛ (GM/w2) = 

Donde G= 6,67392×10^-11 m3/s2kg

M = Mtierra = 5,972 × 10^24 kg

w = 2π/(24*3600) rad/sg

Sustituyendo y operando -> r = 42164 km

Modulación de las señales electromagnéticas

 Hola a todos,

Hoy os voy a hablar de un tema fundamental en las radiocomunicaciones: La modulación. Es la forma más general de transmisión de las señales inalámbricas. Consiste en mezclar dos ondas electromagnéticas, una onda para el transporte (onda portadora) y otra con la señal de información (onda moduladora). Su mezcla produce una onda que se transporta fácilmente llevando la información (onda modulada). 

Las razones para la modulación son:

• La señal de información es muy difícil de transportar por si sola, puesto que requerirían de antenas con distintos tamaños y mucha potencia de emisión.
• Facilidad para dividir en rangos de frecuencias del espectro de radiocomunicaciones, gracias a la asignación de ondas portadoras para cada tipo de emisión de radiocomunicación (TDT, TV satélite, Telefonía móvil, WiFi,... cada emisión dispone de un ancho de banda para  sus ondas portadoras).
• Mejora la calidad de las señales recibidas, puesto que la modulación encapsula y protege la información de ruidos e interferencias externas.

Antes de explicaros los tipos de modulación, os voy a mostrar un vídeo introductorio:

En primer lugar debemos tener muy claro las dos ondas que forman la modulación:

• La señal moduladora es el mensaje, la información que queremos transportar.
• La señal portadora es la onda que utilizamos para transportar la información.

Modulaciones analógicas: Cuando la señal de información es analógica. Puede ser de tres tipos:

• Modulada en amplitud: AM -> Se mantiene constante la frecuencia, variando uniformemente la altura de la onda, o amplitud.
• Modulada en frecuencia: FM -> la Amplitud es constante y, en cambio varía la frecuencia según varía la onda Moduladora con la información.
• Modulada en fase: PM -> La amplitud también es constante, pero el ángulo o fase de la onda portadora cambia con las variaciones de la onda moduladora.

Modulación digital: Se da cuando la señal de información(onda moduladora) es digital. Puede ser de tres tipos:

• Modulada en amplitud: ASK -> Cuando la amplitud no existe es un 0 y cuando tiene una amplitud constante distinta de 0 es un 1. 
• Modulada en frecuencia: FSK -> Para frecuencias altas es un 1 y frecuencias bajas es un 0.
• Modulada en fase: PSK ->  Comienzo con fases negativas en un 0 y variaciones con comienzo con fases positivas es un 1.

Representación gráfica de las tres modulaciones digitales:

Tipos de antenas

Hola a todos,

Hoy voy desarrollar la tercera entrada sobre las antenas, explicando principalmente los 3 tipos de antena que existen en las ICTs.

Primero os presento un vídeo que explica los tipos de antenas:






1. Antena Yagi (TDT TV y Radio Digital):



Como se puede observar, todas se basan en un dipolo para la recepción de las ondas, al finalizar la entrada os mostraré un vídeo que habla también de las antenas emisoras, pero que no voy a desarrollar puesto que no son las que presentan las instalaciones ICT.


Los deflectores se encargaran de concentrar las radiaciones que provienen de la parte delantera y minimizar las interferencias de las zonas posterior y laterales.
Los directores y el eje horizontal concentraran las radiaciones de la antena emisora más próxima, por lo que el eje deberá estar orientado hacia ella.
El dipolo, como sabemos, será el encargado de la conversión onda/corriente eléctrica.





2. Antena de Radio analógica FM



En este caso solo consiste en un dipolo curvo, cuya parte abierta será orientado hacia la antena de radio más cercana.


3. Antena de TV Satélite





Las antenas para captación de la señal proveniente de los satélites ASTRA e Hispasat, poseen un Reflector parabólico capaz de concentrar las ondas en un foco compuesto de un dipolo, un amplificador y un reductor de ruido. Todo ello en pos de conseguir que las ondas electromagnéticas débiles provenientes de dos lejanos satélites puedan ser reproducidas en los televisores.


Vídeo sobre otros tipos de antenas (no solo para ICTs)

Parámetros básicos de una antena

Hola a todos,

En un post anterior vimos el funcionamiento de un antena. En mi opinión el elemento fundamental de las radiocomunicaciones, pues es el instrumento capaz de transformar la corriente eléctrica de información digital o analógica, en ondas de fotones y viceversa, es decir transformar las ondas en la señal eléctrica original.

A continuación voy a definir los parámetros característicos que determinan el modo de funcionamiento de una antena: 

1. Frecuencia de resonancia (o de trabajo): La transformación de energía eléctrica a ondas, y viceversa, es recíproca en frecuencia, por lo que la frecuencia a la que emite una antena de unas dimensiones determinadas, es exacta a la frecuencia capaz de recibir una antena receptora de las mismas dimensiones. Como hemos visto en anteriores entradas, la frecuencia a la que la antena trabaja (se produce resonancia) depende del tamaño. En casi todas las áreas de la ingeniería, la resonancia es perjudicial para los elementos, pero en las antenas definirá el área de trabajo de la antena, es decir, en telecomunicaciones la resonancia indica el funcionamiento de la antena, y va desde la frecuencia central hasta un pequeño margen de frecuencias superior e inferior. 

Ejercicio 1: El margen de frecuencias o ancho de banda de una antena TDT es: 790-862 MHz. ¿Cuál será la frecuencia central para la antena? 

862 - 790 = 72 MHz

72/2 = 36 MHz

Fc= 790 + 36 = 826 MHz

En un post anterior habíamos visto que Ldipolo = λ/2, es decir, la mitad de la longitud de onda. A este dipolo se le considera el de longitud ideal para reproducir, pero como ocurría con la onda, hay un pequeño margen inferior y superior de frecuencias que pueden ser emitidas/reproducidas para una antenta. 
Ejercicio 2: ¿Cuál será la longitud del dipolo para una antena de TDT? 

Pistas v= e/t -> c=λ/T, por otro lado f= 1/T,  ¿Ld? = λ/2, fc = 826.000.000 Hz (calculada en ejercicio 1)
c= 300.000.000 m/s

λ=c*T = c/f = 300.000.000/826.000.000 = 0,36 m

Por tanto la longitud del dipolo TDT es: Ld = λ/2 = 0,36/2 = 0,18m

2. Ancho de banda: Margen de frecuencias que una antena puede recibir/emitir.

3. Impedancia:   Todos los materiales (incluso los muy conductores), ofrecen cierta resistencia al paso de la corriente eléctrica. Las antenas también sufren esta resistencia y es importante tenerla en cuenta puesto que al generar una corriente débil, a partir de fotones, su resistencia debe ser muy pequeña. Se mide en Ohmios.

4. Directividad: En ocasiones nos interesa que la antena no reaccione igual en todas las direcciones para evitar interferencias (TDT), también puede interesarnos concentrar la dirección en un punto (TV Satélite), o, en cambio, emitir en todas las direcciones (antena emisora). Los diagramas de directividad marcan la dirección efectiva de emisión o recepción de las antenas. Ejemplos:

Directividad Antena Yagi (TDT)

Directividad Antena Parabólica, (TVsatélite)

Directividad Antenas emisoras.

Como consultar los estados de un servidor IoT

 Hola a todos,

En mis dos últimos post os había hablado de IoT. Primero explicando como subir datos digitales a un servidor IoT mediante URLs y luego creando una App que inscribiera estos datos pulsando botones de On y Off en lugar de escribiendo una URL en la barra de direcciones.Pero, para poder utilizar los datos inscritos en el servidor IoT debemos de saber buscarlos. Esto se realiza mediante URLs de lectura, es decir, parecidas a las de inscribir datos, que eran URLs de escritura.

Las URLs de lectura de un canal, las encontramos en nuestro servidor IoT-> Login en thingspeak.com -> Channels -> My Channels ->  Persiana - DLM -> API Keys -> Read a Channel Feed: 

https://api.thingspeak.com/channels/1932606/feeds.json?results=2

Enviando esta URL, nos aparece la siguiente web:

{"channel":{"id":1932606,"name":"Persiana - DLM","description":"Ennvío de acticación de persiana  remoto (1) o de cierre (0)","latitude":"0.0","longitude":"0.0","field1":"Field Label 1","created_at":"2022-11-11T20:57:21Z","updated_at":"2022-11-14T17:14:15Z","last_entry_id":8},"feeds":[{"created_at":"2022-11-18T19:43:06Z","entry_id":7,"field1":"1"},{"created_at":"2022-11-18T20:00:55Z","entry_id":8,"field1":"0"}]}

Esta consulta, es capaz de realizarla el actuador WiFi programable de la persiana cada x segundos y está programado para leer la web resultante, quedarse con el último dato de field1 y si es 1 abrir la persiana y si es 0 cerrar la persiana. En el caso de arriba, la persiana habría sido cerrada por buscar y encontrar un 0.

App para abrir y cerrar dos canales IoT

Hola a todos, a continuación os muestro el desarrollo que he consierado para realizar una app capaz de abrir y cerrar una periana y de activar y desactivar un riego. Para ello he utilizado los canales del servidor IoT que os mostré en mi último post

La pantalla de diseño será la siguiente:

La programación, teniendo en cuenta las URL de escritura que vimos en mi última entrada, será:

Pulsad para descargar la app. Solo para dispositivos Android y aceptando permisos para Apps que no se encuentran en Play Store.

Vídeo de funcionamiento:

Última aplicación de las telecomunicaciones: Internet de las cosas (IoT)

Hola a todos,

Hoy os voy a hablar del Internet de las cosas. Algo que está de moda. IoT (Internet of Things), permite que cualquier aparato conectado a Internet pueda realizar infinitas tareas. Por ejemplo: Un sensor de humedad, envíe continuamente sus datos. Una cámara conectada, envíe su captura en tiempo real a cualquier persona que se conecte a una URL. Podamos activar una Freidora Xiaomi conectada presionando una tecla de nuestro móvil (también conectado a internet por supuesto) ,etc.

El boom de Internet de las cosas ha venido de la mano de la conexión de fibra óptica, del desarrollo de los routers WiFi y la universalización de los smartphones.

Como ejemplo práctico hemos creado 2 canales en un servidor de Internet (Thingspeak): uno para abrir/cerrar una persiana y otro para activar/desactivar un riego.

La URL para escritura/envio de un dato al canal persiana es la siguiente:

• Envío de un 0: https://api.thingspeak.com/update?api_key=ZS2FM7E2JT4L62T1&field1=0
• Envío de un 1: https://api.thingspeak.com/update?api_key=ZS2FM7E2JT4L62T1&field1=1

Después de tres envíos (0-1-1), nuestro canal persiana ha quedado de la siguiente forma:

Aquí tenéis el gráfico de actividad de mi canal persiana:

Igualmente, La URL para escritura/envio de un dato al canal de riego es la siguiente:

Envío de un 0: https://api.thingspeak.com/update?api_key=60TDBL56H4IS5X7H&field1=0

Envío de un 1: https://api.thingspeak.com/update?api_key=60TDBL56H4IS5X7H&field1=1

Aquí podéis observar el histórico de mi canal Riego:

Vídeo para registrarse en el servidor thingspeak:

Vídeo para crear un canal, hacerlo público y conseguir las URL de escritura y lectura:

Introducción a las antenas

 Hoy os voy a hablar de la base de las radiocomunicaciones: las antenas; puesto que son las que emiten las señales eléctricas (corrientes de electrones) en forma de ondas electromagnéticas (corrientes de fotones). Así mismo, luego captan estas ondas y las vuelven a transformar en las señales eléctricas iniciales.

¿Cómo son capaces las antenas de transformar las señales eléctricas a ondas? 

Por medio de las propiedades electromagnéticas de los electrones. Pero no todas las corrientes eléctricas son capaces de emitir ondas. Por ejemplo los motores están formados por bobinas con corrientes que generan campos magnéticos esctacionarios, sin emisión de ondas. Para emitirlas, se necesita un dipolo fluctuante de positivo a negativo y viceversa de forma acelerada, es decir que no varie a velocidad constante su carga, para entedenderlo mejor, vemos el siguiente esquema de una antena y después un vídeo.

Nuevo ejercicio ICT con referencias de los elementos

 Hoy vamos a realizar los cálculos de otra ICT con el siguiente esquema:

Debemos hallar el cálculo de pérdidas en la red de reparto del edificio de cuatro plantas y cuatro viviendas por planta que estamos diseñando hasta las tomas.

Primero se diseña la red, con un derivador por planta con cuatro salidas, en la red de distribución y un PAU-Repartidor de 5 salidas en el registro de terminación de red, de las que inicialmente se conectan tres, alimentando cada una de las tomas previstas. Las otras dos se cierran con cargas de 75 Ω. En cuanto a las tomas se han seleccionado tomas separadoras con dos salidas Radio y Televisión.

Seguidamente se realiza la selección de componentes, poniendo especial cuidado en las referencias de los derivadores, colocando en cada nivel o planta el dispositivo adecuado. Para el coaxial se ha seleccionado un tipo estándar, con malla y vivo de cobre.

Ahora, consultando las atenuaciones que presentan los dispositivos seleccionados en sus características y aplicándolas correctamente se calculan las pérdidas.

Con todos los datos de distancias, referencias de los elementos, considerando que la frecuencia de señal es entre 450 y 850 MHz y que las pérdidas de inserción son sinónimas a las pérdidas de paso, calculamos en una hoja de cálculo las atenuaciones en todas las tomas del edificio. El resultado podéis conseguirlo a partir de la sigiente tabla como plantilla.

La tabla calculada con fórmulas es la siguiente: https://docs.google.com/spreadsheets/d/1gBK6XAh4eOr7hVPbTT3_zbXhEAbR6-mDfabSPDUzJgc/edit?usp=sharing

El resulado de las atenuaciones en cada planta es el siguiente:

Planta	At. TOTAL
Tomas 4	35,8
Tomas 3	35,3
Tomas 2	38,5
Tomas 1	37,7

Para calcular la amplificación que debemos realizar en el equipo de cabecera, debemos tener en cuenta la siguiente fórmula:

dB de toma de Tv = Nivel de cabecera - At en la toma

Es decir, para nuestro ejercicio:

50 = Nc - 38,5 (Toma + desfavorable, con mayor At.)

Despejando:

Nc = 50 + 38,5 = 88,5 dB

Pulsa para ver el informe del cálculo de la atenuación y nivel de amplificación en la ICT del ejercicio.

Informe de cálculos de una ICT con buen formato

 Hola a todos,

Cuando presentamos los cálculos, presupuestos, informes,... no solo tenemos que se exacto, también es muy conveniente realizarlos con un formato agradable y vistoso, algo que es muy sencillo con las herramientas de ofimática Google. Hoy os voy a presentar un informe de los cálculos de pérdidas en una ICT a partir de la hoja de cálculos que realizamos en el post anterior

Usando una plantilla de Google Documentos, hemos realizado el siguiente ingorme:

Pulsa para descargar el informe en formato pdf