Conceptos Fundamentales y Fórmulas Clave en Telecomunicaciones RF

Fórmulas Clave en RF

• Relación de Potencia (dB): 10 * log10(P2 / P1)
• Relación de Voltaje (dB): 20 * log10(V2 / V1)
• Potencia en dBm: 10 * log10(P(W) / 10^-3)
• Potencia en dBuV: 20 * log10(V(V) / 10^-6)
• Ganancia de Antena Parabólica: G = 10 * log10(η * (π * D / λ)^2) (donde η es eficiencia, D es diámetro, λ es longitud de onda)
• Ruido Térmico (Potencia): N = k * T * B (donde k es la constante de Boltzmann, T es temperatura en Kelvin, B es ancho de banda)
• Cálculo del Factor de Ruido Total (Fórmula de Friis): F_total = F1 + (F2 - 1)/G1 + (F3 - 1)/(G1 * G2) + ...
• Potencia de Ruido Total del Sistema: N_sistema = k * T_sistema * B (donde T_sistema es la temperatura de ruido equivalente del sistema)
• Nivel de Portadora en Antena (a partir de Intensidad de Campo): Nivel_Antena (dBµV) = E (dBµV/m) - 20 * log10(f_MHz) + G_antena (dB) + 31.54
• Atenuación (dB): A = 10 * log10(P_in / P_out)
• Ganancia (dB): G = 10 * log10(P_out / P_in)
• Ganancia de Voltaje (dB): G_V = 20 * log10(V_out / V_in)

Rizado y Elementos Pasivos en Redes de Distribución

En redes de distribución, como las de TV/SAT, es importante considerar el rizado (variación de la atenuación con la frecuencia) y la tolerancia de los componentes pasivos.

• Mejor toma (ejemplo): 33,01 dB – 31,86 dB = 1,15 dB
• Peor toma (ejemplo): 38,46 dB – 36,38 dB = 2,08 dB

Para obtener el rizado total, al resultado obtenido habría que sumarle las tolerancias de los valores de atenuación de los elementos pasivos:

Rizado total ≤ 2 x tolerancia componentes + rizado red

En el ejemplo:

16 ≤ 2 x tolerancia componentes + 2,08

La tolerancia de los elementos pasivos no debe superar ± 6,96 dB en este caso.

Consideraciones de Ruido en Emisiones Terrestres y Satélite

El tratamiento del ruido varía significativamente entre sistemas terrestres y satelitales:

• En el caso de emisiones terrestres, para calcular la portadora se utiliza el factor de ruido. La temperatura de ruido es la de la cabecera, que es la temperatura ambiente. Para emisiones terrestres, el factor de ruido del sistema lo determina principalmente el preamplificador de la antena y debe ser bajo.
• En el caso de emisiones satélite, la señal recibida es muy baja y el factor de ruido del LNB debe ser muy bajo. Por lo tanto, el factor de ruido de todo el sistema, aplicando la fórmula de Friis, resulta prácticamente el del LNB. Para emisiones satélite, hay que tener en cuenta la temperatura de la antena, que será muy baja.

Tanto para terrestre como para satélite, la ganancia en el primer elemento tiene que ser alta; este será el preamplificador en terrestre y el LNB en satélite. La relación Portadora/Ruido (C/N) mejorará cuando aumenta la ganancia de la antena y, al mismo tiempo, baja la señal de ruido.

Digitalización de Señales

La digitalización de señales analógicas comprende varios apartados:

1. Muestreo: Toma de la señal analógica en intervalos de tiempo, con una frecuencia de muestreo de al menos el doble del ancho de banda de la señal original (Teorema de Nyquist).
2. Cuantificación: Asignación de valores discretos (decimales) a las muestras tomadas.
3. Codificación: Conversión de los valores cuantificados a un formato digital (binario).
4. Paquete de Transporte: Los bits resultantes se procesan y se convierten en una señal modulada (como QPSK, QAM, COFDM) para su transmisión.

Conversiones de Unidades y Reglas de Combinación en dB

• dBµV ---> dBmV: restar 60
• dBmV ---> dBm: restar 48,75
• dBm ---> dBµV: sumar 108,75
• Para convertir dBm ---> dBW: restar 30
• Para convertir dBW ---> dBm: sumar 30

Reglas de Combinación (solo válidas para potencias o voltajes no correlacionados):

• dBm + dBm = dB (Incorrecto, la suma de potencias en dBm requiere convertir a mW, sumar, y reconvertir a dBm. La suma de dos potencias iguales P en dBm es P + 10*log10(2) dBm ≈ P + 3 dBm. La expresión original parece referirse a la suma de una potencia en dBm y una ganancia/atenuación en dB).
• dBm + dB = dBm (Correcto, sumar una ganancia en dB o restar una atenuación en dB a una potencia en dBm da como resultado una potencia en dBm).

Tipos de Modulación y Sistemas Asociados

• AM: Televisión Analógica (histórico)
• FM: Radiodifusión Analógica
• COFDM: Radiodifusión Digital Terrestre (TDT)
• QPSK / 8PSK: Televisión Satélite Digital
• 64QAM: Televisión Digital por Cable