CABLE MULTIPAR, lo que necesitas saber.


Indice:

1.-Cable multipar ¿qué es?

2.- Cable multipar , lo que también debes saber.

  • Codificación de los pares
  • Tipos de cable multipar
  • Características de un cable multipar
  • Conexiones en el cable multipar
  • Medidas

3.- Conclusión.

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1.- Cable multipar, ¿qué es?

El cable multipar más conocido como manguera multipar es un conjunto de hilos de cobre de un diámetro entre 0,4 y 0,6 mm,  agrupados por pares y trenzados.

El aislante suele ser de PVC o polietileno, y su uso más extendido es en instalaciones de telefonía.

Tipos de cables multipar - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 1. Mangeras multipar

La unidad básica  habitual es de 25 pares y una manguera puede llevar varias unidades básicas. La ley ICT (Instalaciones Comunes de Telecomunicaciones) contempla cuatro tipos de mangueras: 25, 50, 75 y 100 pares

Elementos de un cable multipar

Constitución de un cable multipar - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICOFig. 2. Elementos de un cable multipar usado en ICT (Televés)

Unidad básica: formada por 25 pares trenzados de cobre de unos 0,5 mm de diámetro y aislamiento de PVC o polietileno.

Lámina de plástico transparente + ligadura : rodea la unidad básica y la separa de otras unidades, está rodeada de un hilo de nylon con doble color llamado ligadura,  que identifica la unidad básica dentro de la manguera.

Hilo de masa: permite conectar la lámina de aluminio a tierra por ambos extremos para poder evacuar los ruidos eléctricos que esta pudiera captar.

Lámina Aluminio + Poliéster: hace de pantalla electromagnética protegiendo a los pares de ruidos externos, evitando también la emisión electromagnética desde el interior del cable hacia el exterior.

Hilo de rasgado: es de nylon y facilita el pelado de la manguera, tirando de el.

Cubierta exterior: protege el cable del exterior, puede ser de PVC (instalaciones de interior), de material libre de halógenos LSFH no propagadores de llama (instalaciones de pública concurrencia) o de Polietileno (instalaciones en intemperie)

2.- Cables multipar, lo que también debes saber

Codificación de un cable multipar

La codificación de los pares en un cable multipar está estandarizado, se asigna a un conductor (1) un color de referencia : blanco, rojo, negro, amarillo violeta y al otro conductor (2) un color de parazul, naranja, verde, marrón o gris, esto permite identificar un grupo de 25 pares (unidad básica).

Identificación de pares en cable multipar - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 3. Código de colores en un cable multipar

Cada grupo de 25 pares se rodea con una cinta (ligadura) bicolor, el primer grupo con una cinta blanco/azul (como en el primer par), el siguiente grupo con una blanco/naranja (como ele el segundo par) y así sucesivamente hasta 600 pares (25×25=625).

Como ejemplo el par 32, estará en el 2º grupo, con ligadura blanco/naranja y sus colores serán rojo/naranja.

Este tipo de cable ha sido ampliamente utilizado por la empresa Telefónica que ha tenido el monopolio de la telefonía fija en España durante muchos años.

Los cables multipar de telefónica son de 26, 51, 76, 101, 202, 303, 404, 606, 909, 1212, 1515, 1818, 2424, con un diámetro de condutor de 0,40, 0,50 0,64 y 0,90 mm. Cada  grupo contiene 101 pares y se compone de 3 unidades básicas de 25 y una de 26, esta última lleva un par blanco/negro denomino “piloto“,  que es usado para comunicaciones entre operarios de la compañía.

En cables de 2424 pares, la codificación se realiza de la siguiente forma:

  • Los primeros 6 grupos (del par 1 al 606 pares), llevan una ligadura de nylon de color blanco.
  • Los grupos del 7 al 12 (pares del 607 al 1212) llevan la ligadura roja.
  • Los grupos del 13 al 18 (pares del 1213 al 1818) llevan ligadura negra.
  • Los grupos del 19 al 24 (pares del 1819 al 2424) llevan ligadura amarilla.

También existen grupos con unidades básicas de 8-8-9, 8-9-9, 12-13 y 12-14 pares.

Tipos de cable multipar

Son muchas las clasificaciones que podríamos hacer de los cables multipar, lo mejor es referirnos al catálogo de un fabricante reconocido.

El fabricante Cervi en su apartado de cable telefónicos ofrece la siguiente clasificación:

Tipos de cables multipar - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 4.Tipos de cable telefónico (cervi.es)

Las mangueras con cubierta tipo EAP (Estanco de Alumnio Polietileno) poseen una cinta de aluminio-polietileno aplicada longitudinalmente por debajo de la cubierta, mientras que las de tipo EAPSP agregan una segunda cubierta con acero corrugado.

Características de un cable multipar

Veamos las características de un cable mutipar, tomando como ejemplo las referencias que nos proporciona el fabricante Televés tanto para cable multipar como para cable de acometida de usuario, todos  normalizados para instalaciones de ICT.

Características de un cable multipar - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 5. Características de diferentes cables multipar (Televés)

Características de un cable de acometida de dos pares - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 6. Características de dos cables de acometida de usuario (Televés)


PVC: Policlururo de Vinilo; PE: Polietileno; LFSH: Aislante no propagador de llama; Al: Aluminio; Vac: Tensión  (voltios) en corriente alterna; Vdc: Tensión (voltios) en corriente continua.

Separación del trenzado (mm): longitud de una vuelta de trenzado, varía de unos pares a otros para minimizar la diafonía (interferencia entre pares). Cuanto menor sea este valor, mejor.

Resistencia óhmica (ohmios/Km): resistencia de bucle en un par de un kilómetro de longitud. Para su medida se puentea el par en uno de sus extremos, colocando un óhmetro en el otro, se desea un valor bajo.

Resistencia de aislamiento (Mega ohmios/Km): Resistencia entre los dos hilos de un par en bucle abierto y resistencia entre cada uno de los hilos del par y la pantalla del cable multipar. La medida se realiza con un Megóhmetro o megger (introduce una tensión de 500 Vdc al realizar la medida) y deseamos que el valor sea lo más alto posible.

Rigidez dieléctrica entre conductores (voltios) : máxima tensión que soporta un par sin perder las propiedades aislantes, cuanto más alta mejor.

Rigidez dieléctrica nucleo pantalla (voltios): máxima tensión que soporta cada hilo del par respecto a la pantalla del cable multipar, cuanto más alta mejor.

Capacidad mutua (nanofaradios/Km): es la capacidad entre los conductores de un mismo par.
La medida se realiza con corriente alterna de 800 Hz y a la temperatura de 20°C, mientras que los demás conductores están unidos entre sí y a tierra, debe ser menor 54 nF/Km en cualquier par.

Conexiones en el cable multipar

Regletas tipo IDC

Se instalan en el registro principal y en los registros secundarios (en edificios). Si están en el registro principal, por la parte superior (donde no lleva número) se insertan los pares que van al PAU de cada vivienda y por la parte de abajo (número), el operador dará alimentación a los pares de los usuarios abonados.

Cuando se instalan en los registros secundarios por la parte superior de la regleta van los pares conectados a los PAUs de la planta y por la parte de abajo se conectan los pares segregados del cable multipar que va por la canalización principal alimentando las diferentes plantas.

Regleta telefónica IDC - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 7. Regleta IDC de 5 pares en registro secundario

 Para conectar  los pares en la regleta IDC se utiliza una herramienta de impacto con inserción y corte.

Herramienta de inserción para regleta IDC - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 8.Herramienta de impacto para reglega IDC

Esta herramienta de impacto también la podemos encontrar sin la tijera, que es más usada para la conexión del cable de pares en las bases de tipo RJ45.

Herramienta de inserción para RJ45 - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 9. Herramienta de impacto para base RJ45

 

 

Registro principal de telefonía con regletas IDC de salida - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 10. Regletero de salida en el registro principal. Se aprecia como el cable que va hacia la canalización principal es de 50 pares, con sus dos unidades básicas de 25 pares una con ligadura blanco/azul y la otra con blanco/naranja.

Conexiones en registros sobre fachada

Aunque la ICT no contempla este tipo de instalación, antes de 2003, la mayoría de instalaciones se hacían llegando con un cable multipar a un registro de fachada y distribuyendo desde este a los PAU (antiguos PTRs) de los usuarios.

Hay que tener en cuenta que si un edificio es anterior a 2003, tendrá este tipo de instalación.

Registro telefónico de planta exterior - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 11. Registro planta exterior de 20 pares sobre fachada

Empalmes de cable multipar 

Para realizar los empalmes en planta exterior se utilizan los conectores UY. Todo queda estanco  gracias a una cubierta denominada coloquialmente  “torpedo”.

Empalme de hilos en cable multipar - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 12. Empalme de cable multipar usando herramienta especial conectores UY.
Colocación de conector UY - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig.13. Detalle de colocación de conector UY usando alicates.
Caja de empalme y derivación telefónica exterior - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 14. Caja de empalme/segregación de exterior  (http://modulotelefonia.blogspot.com.es)

Medidas

Según la ICT (ley de Infraestructuras Comunes de Telecomunicaciones) las medidas que se deben hacer al cable multipar y al de acometida de usuarios son la de resistencia de bucle y la de aislamiento.

Resistencia de bucle de usuario

La ICT especifica que debe medirse el bucle de usuario desde el registro principal hasta el RTR (Registro de Terminación de Red) ubicado en cada vivienda, para ello se utiliza el siguiente procedimiento:

  1. Puenteamos el par central de la roseta del ubicada en el RTR (PAU) a medir, puede usarse un conector macho RJ45 con dicho par punteado (hilos 4 y 5).
  2. Localizamos el par en el registro principal ubicado en el RITI y medirmos la resistencia del bucle con un óhmetro  (polímetro en modo resistencia).
  3. El valor obtenido debe ser menor de 40 ohmios.

Resistencia de aislamiento

  1. Desconectamos los pares a medir en los PAUs ( Punto de Acceso de Usuario)  de todas  las viviendas.
  2. En el RITI, localizamos todos los pares y  con un megger colocado en medición a 500 Vdc medimos par a par. El valor obtenido debe dar mayor de 100 Megaohmios.
  3. También se medirá entre cada hilo y la pantalla del cable multipar. El valor obtenido debe dar mayor de 100 Megaohmios.

Para la realización de estas medidas se suele utilizar un clavija de corte y prueba que se inserta en el regletero del registro principal asegurando la desconexión del par antes de realizar la medida que se realiza en las pinzas o bananas que lleva por el otro extremo.

Clavija de corte y prueba - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 15. Clavija de corte y prueba

3.- Conclusión

Aunque se esté hablando ya de los cables de pares de categoría 8 y de la fibra óptica, los cables multipar aún tienen su campo de aplicación, de hecho la ICT de 2011 los contempla en uno de los tres supuestos para la instalación de telefonía en los edificios. Lo que si es cierto es que van perdiendo terreno con el tiempo cediéndoselo a la fibra óptica.

Un Saludo.

leandrogg68

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CABLE DE PARES, lo que necesitas saber.


 

Indice:

1.-Cable de pares ¿qué es?

2.- Vídeo Práctica. Medida de cables de pares.

3.- Cable de pares , lo que también debes saber.

  • Tipos de cable de pares
  • Categorías de un cable de pares
  • Conectores usados en los cables de pares
  • Características de un cable de pares
  • ¿Cómo medir un cable de pares?

4.- Conclusión.

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1.- Cable de pares, ¿qué es?

Un cable de pares es una maguera formada por cuatro pares hilos de cobre, recubiertos de un plástico aislante. Los dos hilos del par se trenzan entre sí  de forma que el campo magnético generado por cada hilo se cancela con el de su par, lo que lo protege de interferencias exteriores y hace que la emisión de señal a otros pares cercanos (crosstalk) sea menor. La longitud del trenzado depende del tipo de cable y cuanto menor sea mejor.

 

Constitución de un cable de pares - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig 1. Cable de pares UTP – Categoría 6

En bajas frecuencias los pares trenzados absorben la mayor parte de los efectos de la interferencia electromagnética, mientras que en altas frecuencias esos efectos se absorben por el blindaje del cable, en caso de existir.

Cada par se identifica mediante colores:

  • Par 1: Blanco-Azul   /  Azul
  • Par 2: Blanco-Naranja   /   Naranja
  • Par 3: Blanco-Verde   /   Verde
  • Par 4: Blanco-Marrón   /   Marrón

Cable: puede ser un único hilo (sólido) o varios hilos muy finos de cobre, en el primer caso las pérdidas son menores y en el segundo se consigue más flexibilidad, ideal para latiguillos de conexión.

Aislamiento: es de polietileno en la mayoría de los casos.

Guía separadora: Se monta en cables de categoría 6 o superior, mejora la distribución de los pares en el interior del cable.

Hilo de rasgado: se usa para pelar el cable tirando de el. En cables STP y FTP es metálico y se utiliza para unirlo a tierra mediante el conector, que en este caso debe ser de tipo RJ49.

Cubierta: de PVC, polietileno o materiales libres de halógenos (no propagan la llama).

Los cables de pares se usan fundamentalmente en Redes de Área Local (LAN) de tipo Ethernet debido a su facilidad de instalación, flexibilidad y  menor costo respecto a los cables coaxiales.

2.- Vídeo Práctica. Medida de cables de pares

En el siguiente vídeo se muestra como comprobar es estado de varios cables de pares utilizando un certificador de cableado Fluke DSP 2000.

 

3.- Cables de pares, lo que también debes saber

Tipos de cable de pares

Cable UTP: es el más fino y simple, no tiene ningún tipo de pantalla conductora. Su impedancia es de 100 Ω y es muy sensible a las interferencias. Este cable es bastante flexible y económico, siendo el más utilizado. Se usa el conector RJ45 en sus terminaciones.

Cable UTP - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig 2. Cable UTP

Cable STP: cada par se envuelve en una malla o pantalla conductora de aluminio, puede disponer de otra general que recubra  todos los pares. Su impedancia es de 150 Ω y para conseguir un buen apantallamiento,  es necesario la conexión a tierra de la pantalla a través del conector (RJ49). Se consigue reducir el ruido eléctrico dentro del cable (acoplamiento de par a par) así como fuera de el (interferencia electromagnética [EMI] e interferencia de radiofrecuencia [RFI]).

Cable STP - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 3. Conector STP

Cable FTP o ScTP: Posee una única malla  global en contacto con un hilo metálico que se une a tierra por ambos extremos mediante el conector (RJ49), mejorando la protección frente a interferencias respecto al cable UTP. Su impedancia es de 120 Ω y su rigidez es intermedia. El conector utilizado es el RJ49, en caso de utilizar un Rj45 se pierde la posibilidad de conexión de la malla a tierra.

Cable FTP - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 4. Cable FTP

Categorías de un cable de pares

La Alianza de Industrias Electrónicas y la Asociación de la Industria de Telecomunicaciones (EIA/TIA) en su especificación 568  clasifica los cables de pares trenzados en categorías  dependiendo de la velocidad de transmisión que son capaces de soportar.

Los cables de pares también podemos encontrarlos catalogados por “clases“, cada clase hace referencia a la frecuencia máxima a la que es capaz de trabajar.

Categoría Ancho de banda (MHz) Aplicaciones Notas
Cat. 1  

 

Líneas telefónicas y módem de banda ancha. 1 Mbps.
Cat. 2 Conexión de antiguos terminales informáticos 4 Mbps. En desuso.
Cat. 3 16 MHz Clase C 10BASE-T y 100BASE-T4 Ethernet 10 Mbps en 10BASE-T  y 100 Mbps en 100BASE-T4 (usa los 4 pares).
Cat. 4 20 MHz Token Ring y 10BASE-T Ethernet 16 y 10 Mbps. En desuso
Cat. 5 100 MHz Clase D 10BASE-T y 100BASE-TX Ethernet  10 y 100 Mbps
Cat. 5e 100 MHz Clase D 100BASE-TX y 1000BASE-T Ethernet 100 y 1000 Mbps

En 100BASE-TX usa dos pares y en 1000BASE-T usa los cuatro.

Muy usado por su relación prestación/precio

Cat. 6 250 MHz Clase E 1000BASE-T y 1000BASE-TX Ethernet 1000 Mbps

1000BASE-TX usa sólo dos pares.

Está sustituyendo al de Cat. 5e ya que su precio es solo un poco mayor

Cat. 6a  250  o 500 MHz 10GBASE-T Ethernet 10 Gbps a 100 metros

Necesario cables  tipo FTP o STP

Cat. 7 600 MHz Clase F 10 y 40 Gbps

Cable UTP y FTP

Conector  GG-45 (compatible con RJ-45) o conector TERA.

Cat. 7a 1000 MHz Clase FA hasta 100 Gbps, mejora las características del Cat. 7.

Cable STP o FTP.

Conector  GG-45 (compatible con RJ-45) o conector TERA.

Conectores usados en los cables de pares

Conector RJ45

Está definido por los estándares  de cableado comercial TIA/EIA-568-B. Consta de 8 pines y se utiliza en cables UTP de categorías 3,4,5 y 6.

Conector RJ45 - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 5. Conector RJ45

El estándar TIA/EIA-568-B.1-2001 define dos terminaciones en el conector RJ45: T568A y T568B. La más habitual es la T568B.

Terminaciones de Conector RJ45 - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 6. Terminaciones T568A y T568B en un conector RJ45

Se denomina cable directo al que tiene la misma terminación en ambos extremos, se utiliza para conectar equipos con funciones diferentes, por ejemplo un PC a un switch.

Se denomina cable cruzado al que tiene la T568A en un extremo y la T568B en el otro, se utiliza para la conexión de equipos similares como  dos PCs, dos switches, etc. Los equipos actuales (a partir del standard 1000Base-T) implementan la característica MDI/MDI-X” o Auto-MDIX que evita el tener que utilizar cables cruzados para la conexiones de equipos del mismo tipo. Algunos switches antiguos llevan el puerto uplink que permite conectar a otro switch mediante un cable directo.

Conector RJ49

Posee el mismo formato que el RJ45, permitiendo unir la malla o lámina metálica del cable FTP o STP a la carcasa metálica del mismo. Se usa para categoría 6a y para las anteriores que requieran el uso de cable FTP o STP para minimizar ruido electromagnético en las instalaciones.

Conector RJ49 - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 7. Conector RJ49

Conector GG45

Cumple el  standard IEC 60603-7-7, desarrollado por la firma Nexans y  compatibles con el RJ45. Este conector separa los cuatro pares en un cuadrante y los aísla con un apantallamiento, permitiendo  alcanzar 40Gbps (frente a los 10Gbps máximos del RJ45) con frecuencias de 600Mhz. Se usa en categoría 7 y 7a.

Conector GG45 - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 8. Conector GG45

Conector ARJ45

Este conector es compatible con el GG45 y permite conectar un RJ45 aunque sólo se unirán dos de sus pares, hilo 1-2 e hilo 7-8. Es apto para las categorías 7 y 7A.

Conector ARJ45 - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 9. Conector ARJ45

Conector TERA

Cumple  el estándar IEC 61076-3-104 y desarrollado por la firma Siemon, no es compatible con los conectores de tipo RJ. Se fabrica en versiones de 1, 2 y 4 pares, soportando 1000 MHz (clase FA) sobre cables de Cat. 7A.

Conector TERA - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 10. Conector TERA de 4 pares

Características de un cable de pares

Veamos, como ejemplo, las características de cuatro cables de pares que nos proporciona la firma Televés.

Características de un cable de pares cat 5 - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 11. Características cable de pares  categoría 5 (Televés)
Características de un cable de pares cat 6 - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 12. Características cable de pares  categoría 6 (Televés)

¿Cómo medir  un cable de pares?

Para certificar una instalación en una categoría de cable se utiliza  un certificador de cableado.  En el vídeo del apartado 2 se ha utilizado un Fluke DSP 2000, el cual puede certificar hasta Cat. 5e. El equipo mantiene en memoria los valores que establece la norma de la categoría o el standard seleccionado y realiza las mediciones para comprobar si se superan o no.

Un equipo como este nos permite realizar las siguientes medidas:

Mapa de cableado: para detectar abiertos, cortos, pares cruzados, cables invertidos y pares partidos.

Mapa de cableado de un reflectómetro - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 13. Problemas detectables con un mapa de cableado

Aclaraciones:

– A un Par partido también se le llama Par dividido esto genera un valor de NEXT muy bajo.

– La  Prueba de TDX (interferencia en el Dominio del Tiempo) muestra las ubicaciones donde está ocurriendo interferencia en el cable.

– La Prueba de TDR (Reflectometría en el Dominio del Tiempo) ayuda a localizar anomalías de impedancia en un cable al informar las ubicaciones de las reflexiones de la señal causadas por las anomalías.

 

Resistencia: indica la resistencia en ohmios (Ω) de cada par, debe dar lo mismo en todos los pares, cuanto menor sea mejor.

Longitud: indica la longitud de cada par, se acepta una variación entre el 2 y 5%.

Retardo de propagación: Mide el tiempo (nano segundos) que tarda la señal en recorrer cada par. Cuanto menor sea mejor.

Sesgo del retardo: Calcula las diferencias en retardos de propagación entre pares. Cuanto menor sea mejor.

Impedancia: Mide la impedancia de cada par. Si se detectan anomalías de la impedancia, se informa de la anomalía más grande detectada en cada par. El cable a medir debe ser mayor de 5 m.

Atenuación: mide la pérdida de potencia (dB). Cuanto menor sea mejor.

RL (Pérdidas de Retorno): mide la diferencia entre la amplitud de una señal de prueba y la amplitud de la señal reflejada que regresa por el mismo par. Los resultados  indican qué tan bien concuerda la impedancia característica del cable con su impedancia nominal en una gama de frecuencias. Se desea un valor alto en esta medida. También puede medirse las RL del remoto.

PP-NEXT o NEXT ( Diafonía en el extremo cercano): mide la diafonía de un par con cada uno de los demás en el extremo del emisor. Se mide en dB y cuanto mayor sea mejor (PP indica que es de Par a Par).

PS-NEXT  (Suma de Potencia NEXT): es la diferencia de amplitud (dB) entre la interferencia recibida en un par y una señal de prueba transmitida en los demás pares en el extremo del emisor. Cuanto mayor sea mejor.

FEXT  (Diafonía en el extremo remoto): es la diferencia de amplitud (dB) entre la interferencia recibida en un par y la señal de prueba transmitida por otro par tomando como referencia el nivel con el que parte en el extremo del emisor. Su valor es algo menor que el NEXT debido a la atenuación que produce el cable.

PP-ELFEXT : es la diferencia de amplitud (dB) entre la interferencia recibida en un par y la señal de prueba transmitida por otro par tomando como referencia el nivel con el que llega al extremo del receptor.

Se calcula así:   FEXT – Atenuación

PS-ELFEXT:   es la diferencia de amplitud (dB) entre la interferencia recibida en un par y la señal de prueba transmitida por los otros tres pares tomando como referencia el nivel con el que llega al extremo del receptor.

ACR (Razón de atenuación a interferencia):  ACR = NEXT – Atenuación. Un valor alto indica que la calidad de la señal transmitida es buena.

4.- Conclusión

Para decidir qué tipo de cableado instalar, debe tenerse en cuenta que debería soportar 3 cambios de switches, esto es, unos 18 años, por lo que actualmente no se debe optar por una categoría inferior a la 6 o 6A. Cuando se trate de centros de datos debe instalarse categoría 7 o 7A.

Aunque la categoría elegida sea la 6 (o menor), en instalaciones en las que haya ruido electromagnético, no se debe dudar en la instalación de cable FTP e incluso STP si estas interferencias son elevadas.

Actualmente se está desarrollando el estándar 40GBASE-T sobre Cat. 8 con frecuencias de hasta 1800MHz y 40Gbps. Se pretende  conseguir retrocompatibilidad hasta 100BaseTX y 1000BASE-T, usando conectores con formato RJ.

Espero que este artículo te sea útil.

Un Saludo.

leandrogg68

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CABLE COAXIAL, lo que necesitas saber.


Indice:

1.-Cable coaxial ¿qué es?

2.- Vídeo Práctica. Medida de características de un cable coaxial.

3.- Cable coaxial , lo que también debes saber.

4.- Conclusión.

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1.- Cable coaxial, ¿qué es?

El cable coaxial fue inventado en 1929 y usado comercialmente por primera vez en 1941.

Este tipo de cable es el más idóneo para la transmisión de señales de frecuencia elevada o Radio Frecuencia (RF) generalmente por debajo de los 5 Giga Hercios (GHz), aunque hay de hasta de 11 GHz como el M17/75-RG365.

Tiene la ventaja de poder transmitir señales eléctricas a alta velocidad y sin la interferencia de otras , lo que hace que sean muy utilizados tanto para emisión como para recepción.

Constitución de una cable coaxial - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig 1.  Constitución de un Cable coaxial.

Constitución

Vivo, núcleo o conductor central: Transporta la señal transmitida, está compuesto por un único hilo o varios trenzados, de cobre, cobre estañado, cobre plateado (alta calidad) , aluminio cobreado o acero cobrado (alta resistencia).

Dieléctrico o aislante: material de una elevada resistividad que aísla el vivo del blindaje. Puede ser de polietileno, polietileno expandido, polietileno + aire, tefzel y teflón FEP, estos dos últimos se utilizan en cables que soportan altas temperaturas y tienen gran resistencia a los agentes químicos. Las dos características que se persiguen son una constante dieléctrica baja y un rigidez eléctrica alta (kV/mm).

Lámina: Cubierta de cobre o aluminio que junto a la malla conforma el apantallamiento del cable coaxial. En algunos cables esta lámina va unida a una o varias de poliéster que le confiere flexibilidad.

Algunos cables coaxiales que no poseen esta lámina, a los que la poseen se les denomina de “doble apantallamiento” siendo su calidad superior.

Malla: Trenzado realizado con hilos finos (husos) de cobre , cobre estañado, cobre plateado, aluminio cobreado o acero cobreado. Al estar conectada a masa absorbe el ruido electromagnético externo impidiendo que alcance al vivo. Cuanto mayor sea el trenzado de la malla más calidad tendrá el cable, este se mide en %, siendo un 100% una malla que cubra completamente el cable. Proporciona integridad al cable y una buena flexibilidad.

Por otro lado, la malla tiene una menor resistencia en DC (corriente continua) que la lámina , y junto con el conductor central determinan la resistencia eléctrica del cable.

Cubierta: Aislante  que protege al cable de agentes externos (polvo, agua, calor, etc). Los materiales mas usados son el PVC para cables de interior y el Polietileno para los de montaje a intemperie ya que soporta bien los rayos ultravioletas. Para instalaciones como bibliotecas, teatros, etc se usan cubiertas de  materiales libres de halógenos que no propagan la llama. En aplicaciones con elevadas temperaturas se utilizan cubiertas de Tefzel o Telón FEP.

Entre la cubierta y la malla, algunos cables disponen un lámina antimigratoria  que tiene por objeto evitar  que los aditivos de la cubierta y la humedad migren al interior del cable, evitando así el deterioro de sus características.

2.- Vídeo Práctica. Medida de características de un cable coaxial

En el siguiente vídeo se muestra como medir tres características de un cable coaxial: resistencia del vivo, resistencia de la malla y capacidad, posteriormente se realiza la comparación con las medidas dadas por el fabricante.

3.- Cable Coaxial, lo que también debes saber

Características

Impedancia característica (Ω):
Es la oposición del cable al paso de la señal transmitida, se mide en Ω (ohmios). Es constante para cada tipo de cable, no afectándole la longitud del cable ni la frecuencia de la señal transmitida.

Para obtener la máxima eficiencia en la transmisión, la impedancia del transmisor, la del receptor y la del cable deben ser iguales, de no ser así se producirán reflexiones de señal degradando la transmisión.

Los valores  de impedancia habituales en cables coaxiales son: 50Ω para equipos de transmisión, 75Ω para equipos de recepción de RTV, y en deseuso 93Ω para transmisión de señales digitales (redes informáticas antiguas como ARCNET).

Resistencia (Ω).
Es la oposición a paso de la corriente continua. Se suele dar para el vivo y para la malla en Ω x km. El cable será mejor cuanto menor sea este valor.

Capacidad (pF/m)
Es el valor de la capacidad eléctrica medida en picofaradios/metro. Se mide con un capacímetro entre el vivo y la malla. Varia con el tipo de material aislante y con la geometría del cable. Se mide en picofaradios/metro

Velocidad de propagación (%)
Es la relación, expresada porcentualmente, entre la velocidad de propagación de la señal en el cable y la velocidad de propagación de la luz en el vacío. Varía según el tipo de dieléctico que contiene el cable. Un 80 % o superior es un buen valor.

Atenuacion (dB/m)
Es la pérdida de potencia en función de la frecuencia aumento con esta. Su valor disminuye al aumentar el diámetro del cable, la sección del del vivo y la conductividad el vivo y la malla. Se mide en decibelios/metro o decibelios/kilómetro

Potencia transmisible (W):
Es la potencia que se puede transmitir a una determinada frecuencia sin que la temperatura del cable afecte el funcionamiento del mismo. Disminuye al aumentar la frecuencia y se mide en Vatios.

Tensión de trabajo (kV)
Es la máxima tensión a la que puede trabajar constantemente el cable sin que se produzca el “efecto corona” , descargas eléctricas parciales que provocan interferencias eléctricas y, a largo plazo, la degradación irreversible del aislante.

Pérdidas de retorno (S.R.L.)
Son las pérdidas por retorno de señal ocasionadas por falta de uniformidad en la construcción y de los materiales empleados, que producen una variación puntual de impedancia que ocasiona un retorno de parte de la señal hacia el emisor.

Estándares

La especificación más difundida que rige la fabricación de los cables coaxiales es la norma  MIL-C-17 que determina  las características dimensionales y eléctricas.

Normas MIL para cable coaxial - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 2. Ejemplo de especificaciones según Norma MIL-C-17

La norma MIL-C-17 es muy estricta con la respuesta en frecuencia de los cables, por eso en en la columna M17 Test Frequency cuando se especifica “swept” se realiza un barrido entre dos frecuencias extremas comprobando que se mantienen las características en todo el rango de prueba.

En este enlace tenéis un tabla completa de cables con las especificaciones MIL-C-17

Todos los cables coaxiales están definidos con las letras RG (Radiofrecuencia – Gobierno) seguida por un número ( tipo) y de la letra U (Universal) o A/U, B/U, etc. que indican sucesivas modificaciones y sustituciones al tipo original.
Cables coaxiales más usados - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO Cables coaxiales más usados - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Leyenda de cables coaxiales más usados - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 3. Características de cables coaxiales más usados

¿Cómo elegir un cable coaxial?

Los cables coaxiales se eligen en base a los siguientes parámetros, que dependen de la aplicación que le vayamos a dar:

Impedancia característica (50, 75 o 93 Ω): 50 Ω para emisión, 75 Ω para recepción. 93 Ω apenas se utiliza (redes informáticas antiguas).

Frecuencia de trabajo (de 100 kHz a varios GHz): Con esta tabla, se elige el cable que soporte la frecuencia que vamos a transmitir.

Atenuación máxima (de 1 a varios cientos de dB/100 m): dependerá de la frecuencia de la señal transmitida, a más frecuencia más atenuación.

4º Potencia máxima (de unos pocos W hasta algún kW): sólo si es un cable para emisión.

5º Máxima tensión de señal: sólo si es un cable para emisión

Los demás parámetros, aunque tienen su importancia, son secundarios.

En el siguiente enlace os dejo una web con una buena guía para elegir el cable coaxial y su conector que mejor se ajuste a tus necesidades:  digikey.com

Los cables coaxiales mas usados

Algunos fabricantes dan su propio nombre al cable, sin usar la nomenclatura RG, un ejemplo es el famoso T-100 de la firma Televes, realmente este es un RG-6.

También son muy conocidos y utilizados los cables tipo  LRM o de bajas pérdidas,  una marca registrada de Times Microwave System.

De 50 Ohm
Son utilizados en instrumentación de todo tipo: PC, equipos e instrumental de laboratorio y conexión a antenas de emisión. El más conocido es el RG-58 aunque tiene muchas pérdidas, siendo mejor el RG-213 para tiradas largas, aunque su diámetro es el doble del anterior (10,3 mm frente a 4,95 mm), ambos son útiles hasta 1 GHz. Cuando se requiere un cable mas fino que el RG-58,  el más utilizado es el RG-174 (2,8 mm),  soporta hasta también hasta 1GHz.

Si se necesita un cable fino para frecuencias superiores a 1GHz, se utiliza el RG-316 (2,5mm) y si todavía se necesita más fino, el RG-178 (1,83 mm) ambos soportan señales de hasta 3 GHz y si la longitud es corta, unos centímetros, hasta 5 GHz. Estos cables son los que vemos en las antenas de 5,8 Ghz que se utilizan en los drones para enviar a tierra el vídeo de sus cámaras.

Antena con cable coaxial RG 316 - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 4. Antena de 5,8Ghz con CABLE RG-316 usada en drones de carreras.

De 75 Ohm
Usados en Circuito Cerrado de TeleVisión (CCTV), TeleVisión por Cable (CATV) y recepción de señales de Radio y TV. El RG-59 es el coaxial de 75 Ohm de mayor venta en el mercado para señales sin modular (banda base) hasta una frecuencia de 1 GHz debido a sus excelentes características eléctricas y mecánicas combinadas con un bajo costo. Para recepción de señales de RTV se utiliza el RG-6 que permite llegar hasta 3 GHz, lo que lo hace útil para las señales de Frecuencia Intermedia (FI) de recepción satélite.

Para tendidos de gran longitud se utiliza el RG-11 de mayor diámetro y por lo tanto menores perdidas aunque en este la frecuencia máxima es de 1GHz.

4.- Conclusión

Son muchos los tipos de cable coaxial que existen, aquí no hemos hablado de los submarinos y los que se montan en instalaciones de máxima seguridad como cárceles, pero todos tienen el común lo que se ha expuesto en este post.

Aunque la fibra óptica está comiéndole terreno al cable coaxial, hay muchas aplicaciones  distancias cortas en las que se mantendrá el cable coaxial.

Después de la fibra óptica, el cable coaxial es la mejor opción para transportar señales de Radiofrecuencia a grandes distancias, mejor que el cable de pares, el inconveniente es que es más voluminoso y caro que este último.

Un Saludo.

leandrogg68

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Emisores de Radio Frecuencia


Indice:

1.-Emisor de Radio Frecuencia (RF) ¿qué es?

2.- Vídeo Práctica. Emisor de Audio y Video de 5,8 GHz.

3.- Emisor de Radio Frecuencia (RF) , lo que también debes saber

4.- Conclusión

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1.- Emisor de Radio Frecuencia (RF), ¿qué es?

Un Emisor de RF es un dispositivo electrónico que permite generar una señal llamada señal modulada, que aplicada a una antena  se transmitirá a través del espacio de forma electromagnética.

La señal modulada está compuesta por una o varias ondas senoidades llamada(s) portadora(s) a las que se le modifica algún parámetro (amplitud, frecuencia o fase) en función de otra señal llamada moduladora que contiene la información a transmitir.

En la Fig. 1 se aprecia un emisor de TV analógico de apenas 10 gramos, con una potencia de 400 mW en la banda de 5,8 GHz. Puede transmitir Audio y Video en un radio que ronda el Kilómetro. Este tipo de  transmisores se utiliza en aeromodelismo para hacer FPV ( First Person View), es decir pilotar un aeromodelo viendo la imagen que este nos transmite mediante una gafas con monitores.

Emisor de 5.8 Ghz - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 1. Emisor TV de 5.8 GHz usado en drones

Otro ejemplo de un emisor de radio frecuencia, sería el emisor de TDT ( Televisión Digital Terrestre) de la siguiente figura. Es de 5 W y permite transmitir hasta 5 programas de televisión en un canal de UHF de 8 Mhz.

Emisor de TDT comercial - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
           Fig. 2. Emisor de TDT comercial

2.- Vídeo Práctica. Emisor de Audio y Video de 5,8 GHz.

Práctica en la que realizo un enlace analógico a 5,8 GHz con un transmisor de A/V TX5200M de 0,2W y un receptor de A/V RC305.

La señal se visualiza en un monitor incluido en una maleta de FPV que además contiene medidores de nivel de señal de recepción (RSSI) y un sistema diversity para los receptores.
Se utilizan antenas de varilla y de polarización circular, apreciando las pérdidas de señal según la disposición de las mismas.

Este tipo de transmisores se puede obtener por menos de 20 euros, aquí dejo sus características.

3.- Emisor de Radio Frecuencia (RF) , lo que también debes saber

A nivel de funcionamiento,  se distinguen dos los tipos de emisores: los Homodinos y los Heterodinos

Emisor Homodino o de modulación directa

Esta formado por los siguientes bloques:

Oscilador local: Genera la una onda seonidal llamada portadora cuya frecuencia es fija, aunque algunos equipos permite su ajuste manualmente. Definirá la frecuencia del canal transmitido

Modulador: modula la señal portadora con la señal moduladora o información a transmitir. Modular es modificar uno o varios de los siguientes parámetros de la señal portadora: amplitud , frecuencia o fase. La señal moduladora, determinará la cantidad de modulación aplicada.

Amplificador: Amplifica la señal modulada obtenida a la salida del modulador.

Filtro paso banda: filtra la señal modulada, haciendo que se entregue a la antena únicamente las frecuencias del canal que se desea transmitir, de esta forma se asegura el que no se emitan señales en frecuencias  que puedan interferir en canales adyacentes.

Emisor Homodino - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 3. Emisor Homodino

Algunas características del emisor homodino son:

  • Se emplean en frecuencias bajas, especialmente en AM.
  • Suelen ser de frecuencia fija, es decir para un solo canal, ya que en caso contrario el filtro paso banda debe ser variable, lo que los encarece y hace más complejos.
Emisor Heterodino

Es una mejora del emisor homodino, incorpora los siguientes bloques adicionales:

Mezclador: mezcla la señal modulada con otra señal senoidal generada por un segundo oscilador local  de frecuencia superior (f2) a la del primer oscilador local (f1).

Filtro paso banda 1: deja pasar únicamente una de las 4 señales que se obtiene a la salida del mezclador:

 señal del oscilador local (f2)    +     señal modulada

Del mezclador se obtienen cuatro señales:

  • señal modulada aplicada a la entrada del mezclador -> eliminada
  • señal senoidal del 2º oscilador local (f2)  -> eliminada
  • f2  + señal modulada -> pasa a la siguiente etapa
  • f2  –  señal modulada -> eliminada

Realmente lo que se hace es elevar la frecuencia de la señal modulada al rango de frecuencia en la que se va emitir el canal.

Amplificador 2: Amplifica la señal modulada, ya en el rango de frecuencia de emisión.

Filtro paso banda 2: deja pasar las mismas frecuencias que el filtro paso banda 1, solo que soporta más potencia, por tanto se realiza un segundo filtraje para evitar interferencias en canales adyacentes.

Emisor Heterodino - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 4. Emisor Heterodino

Algunas características del emisor heterodino son:

  • La modulación se realiza sobre una frecuencia baja y fija (f1), lo que da estabilidad a este emisor y hace que los componentes electrónicos usados sean más económicos.
  • Con el oscilador local (f2), se eleva la frecuencia de la señal modulada a frecuencia de emisión, los filtros paso banda deben cambiar su frecuencia central a la misma vez que lo hace el oscilador local (f2).
  • Al amplificar la señal modulada a dos frecuencias diferentes, se producen menos interferencias dentro del emisor.

Este tipo de emisor es el mas utilizado actualmente, quedando relegado el homodino únicamente para modulaciones en AM en baja frecuencia.

4.- Conclusión

Hay muchos tipos de Emisores de radio frecuencia, es impresionante la evolución que se ha alcanzado con la reducción de tamaño de los emisores de TV, un ejemplo es el de la fig. 5, que actualmente se monta en drones de menos de 60 gramos que permiten hacer carreras en el interior de cocheras volando en primera persona (FPV).

Micro emisor de 200 mW - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig. 5. Micro emisor analógico de 200 mW con cámara y antena de 4,5 gramos (menos de 30 euros)

Cuando de hablamos de equipos de emisión comercial, tanto de radio como de TV, los equipos y el precio es otra historia (fig. 6).

Equipo de emisión - EL CAJÓN DEL ELECTRÓNICO
Fig, 6. Equipo de emisión profesional en rack

En España a nivel comercial la TV se está emitiendo en Digital y la radio sigue en analógica, la radio digital (DAB) no termina de despegar.

Los emisores de TV que se están montado en los drones de carreras, que tan de moda están actualmente, son analógicos, el  motivo es el reducido peso y precio de los mismos, así como que aunque haya muchas interferencias se sigue viendo la imagen (aunque mal), cosa que no sucede con los equipos digitales que dan pantallazo negro al deteriorarse la recepción.

Os puedo asegurar que estar pilotando un dron de carreras a casi 100 Km/h en FPV y obtener una pantalla negra por deterioro de la señal es un sensación muy desagradable 🙂

Un Saludo.

leandrogg68

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RADIO FM


Indice:

1.-Radio FM, ¿qué es?

2.- Vídeo Práctica: Emisión y recepción en radio FM

3.- Radio FM, lo que también debes saber

4.- Conclusión

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1.- Radio FM, ¿qué es?

Un receptor de radio FM o Frecuencia Modulada es un equipo electrónico que permite sintonizar canales de radiofrecuencia (RF) para posteriormente obtener la información contenida en los mismos (proceso de demodulación¹). El sonido o señal moduladora¹, hace que varíe en frecuencia una señal  llamada  portadora¹, a esta señal portadora que varía en frecuencia al son de la señal moduladora, se le llama señal modulada¹ y es la que se transmite y recibe por la antena.

modulacion fm
Figura 1: Modulación en Frecuencia

Se puede observar en la figura 1 las diferencias entre una señal Modulada en Amplitud (AM) y otra Modulada en Frecuencia (FM), en esta última la amplitud de la portadora se mantiene constante y lo que varía es su frecuencia (ensanchamiento y estrechamiento de la onda).

Al aumentar la amplitud (volumen) de la señal moduladora (sonido), aumenta la frecuencia de la señal portadora. Como la información transmitida (sonido) no depende de la amplitud de la señal portadora hace que este tipo de modulación sea inmune al ruido electromagnético.

En la figura 2   podemos ver el ancho de banda de tres canales de una emisión de FM comercial¹. La portadora está centrada en el dial de la emisora correspondiente, aumentado y disminuyendo su frecuencia 75 KHz respecto a la frecuencia central 91,9 MHz.

Se dejan 25 KHz a ambos lados de la banda como guarda para no invadir el canal adyacente.

Ancho de banda radio FM
Figura 2: Ancho de banda de un canal de radio FM comercial

 

2.- Vídeo Práctica: Emisión y recepción en radio FM

VideoPráctica en la que se utilizan dos emisores de FM: un generador de RF PROMAX AM/FM -213B y un emisor portátil Belkin Tune Cast 3. La señal es captada por un receptor de FM doméstico y un dispositivo de Radio Definida por Software (SDR) conectado al ordenador que nos permite analizar con precisión el espectro de la señal modulada en FM

Mediante un medidor de campo TELEVES H45 se completa el estudio de la señal emitida.

En el siguiente enlace se puede descargar la Ficha de Prácticas que utilizan mis alumnos de Formación Profesional de la rama de Telecomunicaciones. En ella, previo a la práctica, realizan los esquemas de montaje y la resolución de cuestiones preparatorias. Tras su revisión, proceden al montaje de la práctica y toma de medidas y/o datos.

Enlace a  Práctica  Modulación en Frecuencia (FM)  “.

3.-  Radio FM, lo que también debes saber

El esquema de bloques básico de una radio FM dependerá de si es tipo homodino o superheterodino, estas estructuras  se explicaron en este artículo : Receptor AM

Todo lo explicado en el artículo anterior es aplicable a la radio FM con la salvedad de que el funcionamiento del detector es distinto, pues se debe obtener la información de los cambios de frecuencia de la portadora y no de los cambios de amplitud como en AM.

Si quieres profundizar un poco más, en el siguiente vídeo (minuto 5′ 17″), utilizo un medidor de espectro basado en un dispositivo SDR muy económico para analizar la señal modulada en FM emitida por un micrófono inalámbrico profesional.

La modulación en FM tiene el inconveniente frente a la de AM de que consume mucho ancho de banda en su transmisión. Como podemos observar en la siguiente figura si la moduladora es  una onda senoidal de frecuencia fm  y  la portadora  tiene la frecuencia  fc , aparecen infinitas portadoras a ambos lados de la principal ( fc ) cuyo valor de tensión va en decremento conforme se alejan. Estas portadoras serán bandas laterales en el caso de que la moduladora sea un banda de frecuencia, que será lo habitual.

Fig.3 : Espectro de una señal de FM (www.coimbraweb.com)

 

La amplitud de las portadoras Jn(x) depende del índice de modulación1 aplicado y puede conocerse en base a las funciones de Bessel  (fig. 4). Por ejemplo la curva correspondiente a Jrepresenta como varía la amplitud de la portadora central con el índice de modulación. Podemos observar como los dos primeros nulos los tiene para los índices de modulación de 2,4 y 5,5.

Se suelen despreciar las bandas con valores  de amplitud menores a 0.01, lo que hace que generalmente se tengan en cuenta sólo hasta la J5 , es decir, hasta fc – 5fm.

Fig.4 : Funciones de Bessel.

 

En la fig. 5  se exponen  todos los parámetros que intervienen en la formulación de la ecuación de la onda modulada en FM.

Fig. 5: Ecuación de la señal de FM (www.coimbraweb.com)

 

En España, en torno al  año 2000  se apostó por la emisión de radio digital DAB¹, pero no se ha conseguido implantar masivamente, actualmente son pocas las comunidades autónomas  que están emitiendo en DAB.

El problema es que los receptores de radio digital no han bajado de precio frente a los de FM analógica; un receptor DAB portátil cuesta mas de 50 euros, lo que ha llevado a que el consumidor se siga decantando por la radio FM analógica. En España tampoco se ha establecido fecha de apagón para la radio FM, por lo que seguirá estando presente durante bastantes años más.

Glosario

Banda de FM Comercial: es la denominada banda II ( de VHF), cubre  desde 87,5 a 108 MHz y es utilizada para emisoras de radio FM analógica.

Señal moduladora: Es el sonido o información que queremos transmitir. Su frecuencia es baja, de 20 a 20000 Hz.

Señal Portadora: Es una onda de forma senoidal (sinusoide) de frecuencia elevada usada para   variar su frecuencia al son de la señal moduladora.

Señal modulada:  Es es resultado de la mezcla de la señal moduladora y la señal portadora. Es lo que emite y recibe la antena, contiene por tanto la señal portadora modulada en frecuencia por la señal moduladora.

Demodulador: Circuito electrónico encargado de extraer la información (señal moduladora) de la portadora.

DAB:  Son las siglas de Digital Audio Broadcasting, en definitiva una radio digital creada con la intención de sustituir a la radio FM. En España se emite en banda III (VHF) desde 195 a 223 MHz y en banda L (UHF) desde 1450 a 1468 MHz, con canales de 1,536 Mhz, utiliza modulación QPSK (modulación digital en fase) y usa el sistema de transmisión COFDM (sistema multiportadora), el mismo que para TDT.

Sus ventajas principales frente a la emisión radio FM son:

  • transmisión de más canales en el mismo ancho de banda
  • transmisión de datos adicionales (como en el RDS actual de radio FM)
  • sintonizamos una emisora y podemos viajar por todo el país sin cambiar de sintonía
  • menos pérdidas de señal que en la radio FM: con solo 9 dB de relación señal/ruido ya se sintoniza ( en radio FM se necesitan del orden de 50 para que se escuche con calidad). Esto es debido a la robustez de la modulación QPSK sobre el sistema multiportadora COFDM.

Indice de modulación máximo en FM o relación de desviación:

índice de modulación max  =  desviación max frecuencia de  portadora  /  frecuencia max de moduladora

Cuando es menor de π / 2 se dice que la modulación es de banda angosta o estrecha y cuando es mayor de este valor se dice que es una modulación de banda ancha.

Por ejemplo, en FM comercial tenemos un desviación de la portadora de 75 kHz y un frecuencia máxima de la moduladora de 15 kHz.

Índice de modulación  =  75 / 15  = 5  como es mayor que π / 2, este tipo de modulación es FM de banda ancha, por tanto cuando el índice de modulación sea 5 para una emisión en radio FM comercial se dice que el porcentaje de modulación es del 100%

4.- Conclusión

Todas las transmisiones que radio  que requieran calidad utilizarán modulación en FM, un ejemplo lo tenemos en los micrófonos inalámbricos los cuales usan actualmente frecuencias en la banda de UHF, con anchos de banda relativamente estrechos (unos 40 KHz), pensad que el ancho de banda que se usa actualmente en una en una transmisión de FM comercial es de 150 KHz.

Desde la ley de ICT 2003, se están instalando en todos los edificios una antena para FM y otra para DAB con su correspondiente electrónica de amplificación, aunque la verdad es que la instalación de DAB no se está utilizando casi en ningún sitio.

Por último, decir que la modulación en FM genera infinitas bandas laterales equidistantes a ambos lados de la frecuencia de la portadora que van disminuyendo de amplitud según se alejan de esta, lo que obliga a colocar un filtro paso banda a la señal que se envía a la antena para evitar la interferencia en canales adyacentes.

Bueno, este tema da para un libro, me he esforzado por hacerlo accesible a nivel básico a cualquier persona, espero haberlo conseguido :).

Un Saludo.

leandrogg68

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RADIO AM


Indice:

1.-Radio AM, ¿qué es?

2.- Vídeo Práctica: Emisión y recepción en radio AM

3.- Radio AM, lo que también debes saber

4.- Conclusión

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1.- Radio AM, ¿qué es?

Un receptor de radio AM o Amplitud Modulada es un equipo electrónico que permite sintonizar canales de radiofrecuencia (RF) para posteriormente obtener la información contenida en los mismos (proceso de demodulación¹). El sonido o señal moduladora¹, hace que varíe en amplitud una señal de más frecuencia llamada señal portadora¹, a esta señal portadora con amplitud variable se le llama señal modulada¹ y es la que se transmite y recibe por la antena.

Radio Galena
Figura 1: Radio AM de galena

El dibujo anterior muestra cómo construir una radio  AM  muy básica, radio a galena. Veamos su funcionamiento:

  • La señal captada por la antena es introducida en un circuito formado por una bobina y un condensador en paralelo llamado circuito tanque¹.
  • El circuito tanque está sintonizado a una frecuencia que puede ser ajustada con un condensador variable. Esta frecuencia será la del canal de la emisora que deseamos recibir.
  • La señal sintonizada es aplicada a un diodo realizado con una piedra de galena (cristal semiconductor de sulfuro de plomo), esta puede ser sustituida por un diodo semiconductor de germanio como el 1N34A. En esta etapa se elimina media onda de la señal recibida y se obtiene la envolvente de la misma que corresponde al sonido transmitido.
  • Conectamos unos auriculares que tengan una impedancia superior a 2000 ohmios. Como esto es difícil de encontrar, lo que se puede hacer es conectar un transformador pequeño de los de 220 voltios a 9 o 12 voltios. Su primario (el devanado de 220 v) irá al circuito y su secundario ( devanado de 9 o 12 v) irá a unos auriculares normales (de baja impedancia).

2.- Vídeo Práctica: Emisión y recepción en radio AM

VideoPráctica donde se monta una sencilla emisora de radio AM mediante un generador de RF TRIO SG-402 con entrada de modulación de AM. La señal modulada se recibe en un receptor de AM doméstico y en un dispositivo USB SDR conectado a un ordenador en el que podemos analizar el espectro de dicha señal.

En el siguiente enlace se puede descargar la Ficha de Prácticas que utilizan mis alumnos de Formación Profesional de la rama de Telecomunicaciones. En ella, previo a la práctica, realizan los esquemas de montaje y la resolución de cuestiones preparatorias. Tras su revisión, proceden al montaje de la práctica y toma de medidas y/o datos.

Enlace a  Práctica Modulación en Amplitud (AM) “. 

 

 

3.-  Radio AM, lo que también debes saber

Según su constitución interna, hay dos tipos de receptores de radio:

  • Receptores de amplificación directa o homodinos
  • Receptores con Frecuencia Intermedia o heterodinos

Esta clasificación es válida tanto para radio AM como para radio FM.

Receptor Homodino

También se le conoce como receptor sintonizado en radiofrecuencia (RF).

Un ejemplo de este tipo de receptor es el de Galena de la figura 1, sólo que este no está equipado con etapa amplificadora ni filtro, por lo que el nivel de la señal recibida por la antena debe ser alto (del orden de 0,5 voltios).

receptor homodino
Figura 2: Receptor de radio  tipo homodino

Este tipo de receptor es poco usado debido a los siguientes inconvenientes:

  • Se necesita amplificar la señal recibida de la antena desde unos pocos microvoltios hasta el orden de 0,5 voltios (ganancia de casi un millón), por lo que se deben utilizar  varias etapas amplificadoras con su correspondiente filtro sintonizado a la frecuencia de la señal portadora. Es complejo sintonizar todas estas etapas amplificadoras simultáneamente, lo que los hace poco selectivos (dificultad a la hora de sintonizar una emisora).
  • Al requerirse amplificar en tan alto grado la señal de radio frecuencia, hace que el receptor sea propenso a la “oscilación” y se vuelve inestable (pérdida de emisoras sintonizadas).
Receptor Supeheterodino

Es más complejo que el homodino pero es el utilizado mayoritariamente debido a sus ventajas:

  • El filtrado y amplificación de la señal se hace a una frecuencia más baja que la de recepción, denominada frecuencia intermedia¹, con lo que se consigue más sensibilidad y estabilidad.
  • Los filtros están sintonizados a la frecuencia intermedia que se mantiene constante independientemente del canal sintonizado, esto hace que el receptor sea muy selectivo (facilidad para sintonizar emisoras).

En la figura 3 se puede observar el esquema de bloques de un receptor superheterodino.

La señal de antena atraviesa un filtro paso banda ajustado al canal que deseamos recibir y se introduce en un amplificador para mezclarse posteriormente con un tono puro (onda senoidal) generado en un oscilador local.

Tras el mezclador se obtienen 4 señales, dejando pasar, mediante un filtro, únicamente la correspondiente a la frecuencia intermedia (FI o IF) que es amplificada para ser aplicada a un circuito demodulador¹ obteniéndose a la salida de este la señal de audio o en Banda Base1 (BB) que se amplifica para llevarla a un altavoz.

receptor superheterodino
Figura 3: Receptor de radio tipo superheterodino con filtro de rechazo a la banda de frecuencia imagen.

En la figura 4 se observa como se obtiene la señal de frecuencia intermedia (FI), restando  la  señal generada en un oscilador local (OL) a la señal de radio frecuencia sintonizada (RF).

banda imagen
Figura 4: Obtención de la banda de frecuencia intermedia.

Si la antena captara señales de otra emisora de frecuencia igual a OL – FI, estas serían tratadas como la verdadera FI, por lo que en la salida tendríamos doble audio, el original del canal que deseamos y el de la otra emisora no deseada.

Para solucionar el problema de la banda imagen se instala un filtro paso banda más selectivo tras la antena, como se muestra en la figura 5. Este filtro va cambiando de frecuencia central de forma solidaria al cambio en la frecuencia del oscilador local (OL).

banda imagen filtrada
Figura 5: Filtro para eliminar las frecuencias de la banda imagen

Glosario

Circuito tanque: También llamado “circuito resonante paralelo”, es una conexión en paralelo de una bobina y un condensador. Tiene la propiedad de que al ser alimentado entra en resonancia, es decir, genera un señal senoidal de una frecuencia fija. Esta frecuencia (o banda de frecuencia) a la que oscila es la que se hace coincidir con la del canal que deseamos sintonizar.

Se cumple que para la frecuencia de resonancia la impedancia que ofrece dicho circuito es máxima, disminuyendo por encima y por debajo de esta frecuencia. Este es el motivo por el que se comporta como un filtro de tipo pasa banda, que elimina las frecuencias alejadas de la de resonancia y deja pasar las próximas a esta.

Frecuencia Intermedia:  es una frecuencia más baja que la recibida por la antena y se obtiene al mezclar la señal recibida por la antena  con la generada en el oscilador local. Esta mezcla genera cuatro señales:

  1. Señal  de RF: será eliminada
  2. Señal  del oscilador local: será eliminada
  3. Señal  de  RF + oscilador local: será eliminada
  4. Señal  de RF – oscilador local: frecuencia intermedia

Como ejemplo, la Frecuencia Intermedia de la radio AM comercial es de 455 KHz y la de la FM comercial es de 10,7 MHz.

Señal moduladora: Es el sonido o información que queremos transmitir. Su frecuencia es baja, en radio es de 20 a 20000 Hz.

Señal Portadora: Es una onda de forma senoidal (sinusoide) de frecuencia elevada usada para   variar su amplitud al son de la moduladora.

Señal modulada:  Es el resultado de la mezcla de la señal moduladora y la señal portadora. Es lo que emite y recibe la antena, contiene por tanto la señal portadora modulada en amplitud.

Fig. 6: Modulación AM en el dominio del tiempo y ecuaciones. Así se vería en un osciloscopio. www.coimbraweb.com.
Fig. 7: Modulación AM en el dominio de la frecuencia de un tono puro o señal senoidal, así se vería en un analizador de espectro. www.coimbraweb.com.

La fig. 7 muestra la amplitud que tienen las bandas laterales ( Am/2), esto es en el caso de que el índice de modulación sea 1, en caso de otro valor de indice de modulación la amplitud de las bandas laterales vendría dada por:

 m * ( Am/2)

m : índice de modulación

A: amplitud de la señal moduladora

 

Fig. 8: Modulación AM en el dominio de la frecuencia de una banda de frecuencia B= 3,1 kHz (señal de voz). La información de la banda lateral superior (USB) contiene la misma información que la inferior (LSB). El índice de modulación es del 100%. www.coimbraweb.com.

 

Oscilador Local: Es un circuito electrónico que genera un tono puro (onda senoidal) cuya frecuencia es algo menor  (o a veces mayor) que la frecuencia de la portadora del canal que se recibe por la antena (que sintonizamos).

Mezclador: Es el circuito encargado de mezclar el tono generado por el oscilador local con la señal procedente de la antena (señal de Radio Frecuencia o RF), con el fin de obtener la señal de frecuencia intermedia.

Demodulador: Circuito electrónico encargado de extraer la información (señal moduladora) de la portadora. En receptores de AM suele ser un diodo de germanio.

Banda Base : Es la señal que se utiliza como moduladora, en radio sería el audio. Esta señal tiene baja frecuencia, en el caso del audio va desde 20 – 20.000 Hz. En Televisión va desde 0 a 5 Mhz.

Banda de Frecuencia Imagen: Son frecuencias no deseables que pueden ser captadas por la antena y crean interferencias a la señal original.

Frecuencia Imagen     Frecuencia Oscilador Local      Frecuencia Intermedia

Se persigue, mediante un filtro instalado tras la antena, que no entren en el receptor.

Indice de modulación:

Cuando lo que se conoce son las amplitudes de la señal portadora (Ac) y la de la señal moduladora (Am), el índice de modulación (m) será:

m = Am / Ac

 

Si lo que se conoce es la señal modulada, vista en un osciloscopio, entonces:

m  =  Amax – A min / A max + A min

indice-de-modulacion
                            Figura 9 – Indice de modulación

Varía de 0 a 1, un 1 sería 100% de modulación y 0 un 0%, lo ideal es que fuera del 100% ya que de esta forma se obtiene la máxima potencia en la transmisión, pero en la práctica se reduce para asegurar el que no se produzca sobremodulación.

 

 

4.- Conclusión

Aunque la calidad de la emisión en AM no es la de FM, se sigue utilizando con regularidad debido a:

  1. Los equipos de emisión/recepción son más simples que los de FM y más baratos.
  2. El ancho de banda utilizado por canal es más estrecho.
  3. Se optimiza más la potencia, por ejemplo en emisión AM de banda lateral superior (USB), la potencia necesaria en la emisión es 1/4 de la usada en AM standard. Esto se consigue gracias a que no se transmite la portadora (50% de la potencia) ni la banda lateral inferior (25% de la potencia). Estos receptores se utilizan en radioafición y son más complejos que los de AM de la banda comercial (desde 535 a 1605 kHz).

Hay que tener en cuenta que en radio AM la información va codificada en la amplitud de la señal portadora, por lo que un rayo de una tormenta, una chispa de un motor eléctrico o de una bujía de moto, etc, van a modificar la amplitud de esta señal y por tanto introducirán un ruido,  esto no sucede en radio FM.

Por tanto, queda claro que donde busquemos calidad de sonido no se va a usar la modulación AM, pero sí en otras muchas aplicaciones que no sean tan críticas ante los ruidos.

Un Saludo.

leandrogg68

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