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PÉRDIDA POR INSERCIÓN

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PÉRDIDA POR INSERCIÓN JORGE ARTEMIO MOLINA SHULLCA - 15190119 [email protected] Dichos parámetros son: resistencia, inductancia, capacidad y conductancia y, en los circuitos eléctricos convencionales. Se considera que, en un circuito, los parámetros son concentrados cuando las dimensiones físicas de sus componentes, incluyendo los hilos de conexión, son mucho menores que la longitud de onda de la energía manejada por el circuito. Si las dimensiones del circuito y sus componentes son comparables a la longitud de onda o menores que ésta, el circuito debe considerarse como de parámetros distribuidos y su tratamiento requiere de la teoría de líneas de transmisión, derivada de la teoría del campo electromagnético. Así en una línea de transmisión, la resistencia, inductancia, capacidad o conductancia no pueden considerarse concentradas en un punto determinado de la línea, sino distribuidos uniformemente a lo largo de ella.

RESUMEN: Las pérdidas por inserción en telecomunicaciones son las pérdidas de potencia de señal debido a la inserción de un dispositivo en una línea de transmisión o fibra óptica y se expresa normalmente en decibelios (dB). Las pérdidas por inserción son una medida de atenuación debida a la inserción de un dispositivo en el "camino" de la señal. La atenuación es un concepto más general que puede tener como causas malas adaptaciones entre fuente de señal, línea de transmisión y carga. Si la potencia transmitida a la carga antes de la inserción es PT y la potencia recibida por la carga después de la inserción es PR, entonces las pérdidas de inserción en dB se calculan como, 𝑃𝑡 10 log10 𝑃𝑟 La potencia es atenuada en sistemas con conductores metálicos en forma de pérdidas por radiación y pérdidas resistivas en el conductor, así como pérdidas en los dieléctricos. Las terminaciones de las líneas tienen un papel muy importante en las pérdidas de inserción, ya que de lo bien adaptada que esté la carga, se producirán mayor o menor número de reflexiones de la señal. Todos estos efectos pueden ser modelados conceptualmente. PALABRAS CLAVES: Decibelios, Atenuación, Fibra óptica .

Figura 1. Línea de transmisión.

1. INTRODUCCIÓN

2. PERDIDAS POR INSERCIÓN

Las líneas de transmisión confinan la energía electromagnética a una región del espacio limitada por el medio físico que constituye la propia línea, a diferencia de las ondas que se propagan en el aire, sin otra barrera que los obstáculos que encuentran en su camino. La línea está formada por conductores eléctricos con una disposición geométrica determinada que condiciona las características de las ondas electromagnéticas en ella.

Es la disminución de la potencia de la señal transmitida como consecuencia de la inserción de un dispositivo en una línea de transmisión. Por lo general es expresado en relación con la potencia de la señal entregada a la misma parte antes de la inserción. Generalmente expresada en decibelios (dB). Éste tipo de pérdidas afectan a la potencia y consiste en la atenuación que se presenta debido la inserción de componentes pasivos necesarios, adicionales a la línea de transmisión, para conducir la señal de radiofrecuencia desde el transmisor hacia la antena

En los sistemas de comunicaciones, las líneas de transmisión encuentran numerosas aplicaciones no sólo en el transporte de señales entre una fuente y una carga, sino también como circuitos resonantes, filtros y acopladores de impedancia. Algunas de las aplicaciones más comunes incluyen el transporte de señales telefónicas, datos y televisión, así como la conexión entre transmisores y antenas y entre éstas y receptores.

La pérdida por inserción (IL) es la relación que existe entre la potencia de salida Pout y la potencia de entrada Pin en un componente.

El análisis de las líneas de transmisión requiere de las ecuaciones del campo electromagnético, sujetas a las condiciones de frontera impuestas por la geometría de la línea y, en general, no puede aplicarse la teoría clásica de circuitos, ya que ésta se ocupa de circuitos con parámetros.

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PÉRDIDA POR INSERCIÓN

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Figura 2. Componente pasivo.

Pout  relacion Pin

(1) Figura 3. Medición de una línea de transmisión.

Como se trata de una relación de potencias, la unidad de medida es el decibel, por lo que su relación matemática es la siguiente:

 Pout  IL  10 log   Pin 

4. PARÁMETROS RADIACIÓN

BÁSICOS

DE

Los parámetros de una antena son los que permiten especificar el funcionamiento de las mismas, y por lo tanto son susceptibles de ser medidos. Las definiciones que se recogen están en consonancia con el estándar y van a permitir tratar la antena como una caja negra, para ser insertada en un sistema de radiocomunicaciones.

(2)

Un valor bajo en la especificación de la Pérdida por Inserción es lo más deseable.

4.1 CARACTERÍSTICAS DE PROPAGACIÓN

3. MEDICIÓN DE LA PÉRDIDA POR INSERCIÓN

Tipos de ondas según la frecuencia: 

Se realiza conectando el cable bajo prueba a buenos cables de referencia con una potencia de lanzamiento calibrada que se convierte en la referencia de pérdida "0 dB". La prueba con cables de referencia en cada extremo estimula la red de cables con cables de conexión que se conectan a un equipo de transmisión. Necesita un cable para medir la potencia de salida de la fuente para la calibración de la referencia de pérdida "0 dB". Además, a fin de medir la pérdida de los conectores en el extremo de un cable, debe unirlos a un conector similar, este es un punto importante que a menudo no se comprende en su totalidad. Cuando hablamos de pérdida del conector, en realidad queremos decir pérdida de conexión, es decir, la pérdida de un par de conectores unidos. Por lo tanto, para medir los conectores, éstos deben ser unidos a conectores de referencia, que deben ser conectores de alta calidad para no afectar negativamente la pérdida.

  

Onda de superficie: para frecuencias inferiores a 30 MHz. Alcances largos y estable. Onda ionosférica: entre 3 y 30 MHz. Grandes alcances, inestabilidad. Onda espacial frec superiores a 30 MHz. Onda por dispersión troposférica: reflexiones en turbulencias de capas de la troposfera.

Figura 3. Efectos de la troposfera.

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a.

CONCEPTO DE BALANCE DE ENLACE

Balance de enlace es la relación que existe entre la potencia disponible en el receptor con la entregada en el transmisor a través de las pérdidas y ganancias en el trayecto.

Figura 5. Propagación en espacio libre.

Figura 4. Balance de enlace.

En general, definimos las radioenlace, en decibelios como:

En el lado de transmisión:

pérdidas

de

un

 Ltt: pérdida en los circuitos terminales del transmisor (asociadas a la desadaptación antena).  Lat: pérdida asociada al rendimiento de la antena.  Gt: ganancia directiva para el transmisor. (3)

En el lado de recepción: parámetros equivalentes a los de transmisión. Pérdidas básicas de propagación Lb, función de la frecuencia, distancia, medio, altura de antenas y modo de propagación. Además hay que considerar las pérdidas por desacoplo de polarización

5. DISPOSITIVOS Y SUS PERDIDAS POR INSERCIÓN

4.3 FÓRMULA DE FRIIS: PROPAGACIÓN EN ESPACIO LIBRE

Cada vez que insertamos en el circuito algún dispositivo, sea este un diseqc, un diplexor, un switch, multiswitch, un splitter, provocamos una reducción atenuación de la potencia de la señal entrante. Esto se denomina "perdidas por inserción" y es bueno conocerlas, especialmente si tenemos largos tramos de cable coaxial. Cada elemento del circuito agrega su atenuación y así podremos calcular básicamente la atenuación total del circuito, en casos donde la misma es crítica debido generalmente a la extensión del cable.

En todo sistema de radiocomunicaciones se necesita establecer un balance de potencia entre el transmisor y el receptor para poder calcular la potencia necesaria en el transmisor que permite alcanzar un nivel mínimo de señal en el receptor, que esté por encima del ruido. La Fórmula de Friis permite calcular las pérdidas de inserción de un radioenlace en función de parámetros de transmisión de ambas antenas, asociados a las direcciones en que cada una de ellas ve a la otra.



DISEQC

La perdida por inserción es de 2 a 3 dB, según la calidad del mismo, algunos tienen baja perdida por inserción, pero resisten 300 mA de carga y otros tienen una pérdida un poco más alta pero resisten 500 mA de carga atravesando su circuitería.

Estas pérdidas de inserción se definen como el cociente entre la potencia entregada al receptor (PER) y la potencia disponible en el transmisor (PDT).

Una excepción son los diseqc v.1.1 x 8 son muy buenos, pero su perdida por inserción es de 5 dB, así que el cable debe ser preferentemente de menos de 20 metros. (3)

3

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Figura 8. Multi-switch x 4. Figura 6. DISEQCs x 2 / x 4 / x 8.



. 

SPLITTER

Los divisores son sistemas que dividen una señal de R.F. en dos o más señales de aproximadamente de la misma amplitud. El método más común para dividir potencia en R.F, es utilizar divisores resistivos, reactivos o híbridos.

DIPLEXOR

La pérdida por inserción es de 1.5 dB tanto para la salida vhf/ufh como para la salida Satelital.

Por lo general, aunque no siempre, estos divisores de potencia presentan salidas simétricas; es decir la potencia se reparte en partes iguales en cada una de sus salidas y no proporcionan mayor aislamiento que el de las pérdidas de inserción entre la entrada y la salida.

Figura 7. Diplexor.



Figura 8. Splitter de 1 vía. Perdida de inserción: Perdidas entre entrada salida tanto para forward como para retorno.

MULTI-SWITCH

La perdida por inserción es de 3 dB pero son muy sensibles ante cortocircuitos en el cable.

La pérdida por inserción es de 1 dB a 1.5 dB caso especial: un splitter x 8 tiene una pérdida por inserción de 4.5 dB.

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TABLA DE PÉRDIDAS DE LOS SPLITERS 

Cuando se hacen cálculos de coaxial, a los spliter se le sacan las pérdidas por inserción, dependiendo el tipo de frecuencias que manejen.

SWITCH TONE BURST

La perdida por inserción es de 1.5 dB a más.

TAP de 2 loss nom. 5

10

50

450 550 750 870 1000

(dB) tap

Mhz Mhz Mhz Mhz Mhz Mhz Mhz Mhz

4 TP 4.3

0

7 TP 7.5

0

0

0

0

0

0

0

3.6 3.5 3.5 4.1

4.4

4.5

4.7

5.0

10 P 10.5 2.0 1.5 1.5 2.0

2.0

2.4

2.7

3.5

12 P 21.0 1.6 1.3 1.2 1.7

1.8

1.8

2.6

2.9

14 P 14.0 1.4 1.1 1.1 1.5

1.5

1.7

2.1

2.9

17 P 17.0 1.2 1.1 1.0 1.3

1.4

1.5

2.0

2.2

20 P 20.0 0.9 0.7 0.7 1.1

1.3

1.4

1.8

2.1

23 P 23.0 0.6 0.5 0.5 1.0

1.1

1.4

1.0

2.0

26 P 26.0 0.6 0.5 0.5 1.0

1.1

1.4

1.0

2.0

29 P 29.0 0.6 0.5 0.5 1.0

1.1

1.4

1.0

2.0

Figura 8. Switch tone burst (22 KHZ).



La pérdida por inserción es de 0.5 dB, para cables bien armados. Una unión de 2 "F" con un barrilito tiene 1.5 dB de perdida por inserción en el circuito.

TAP de 4

Loss nom. 5 10 50 450 550 750 870 1000 (dB) tap Mhz Mhz Mhz Mhz Mhz Mhz Mhz MHZ 7 TP 6.8 0

0

0

0

0

0

0

CONECTORES Y ADAPTADORES

0

10 P 10.3 3.6 3.5 3.5 4.2 4.3 4.5 4.7 4.5 14 P 14.4 1.9 1.5 1.2 2.1 2.1 2.6 2.5 3.5 15 P 15.5 1.6 1.3 1.2 1.7 1.7 2.1 2.4 3.1 17 P 17.0 1.4 1.1 1.0 1.6 1.5 1.9 2.3 2.8 20 P 20.0 1.1 0.9 0.7 1.5 1.4 1.8 2.0 2.4 23P 23.0 0.8 0.7 0.5 1.2 1.2 1.4 1.8 2.2 26P 26.0 0.6 0.5 0.5 1.0 1.1 1.4 1.6 2.1 29 P 29.0 0.6 0.5 0.5 1.0 1.1 1.4 1.6 2.1 TAP de 8

Loss nom. 5 10 50 450 550 750 870 1000 (dB) tap Mhz Mhz Mhz Mhz Mhz Mhz Mhz MHZ 10 P 10.3 0

0

0

0

0

0

0

0 

14 P 14.4 4.2 3.5 3.5 3.5 4.1 4.6 4.8 5.3 17 P 17.0 2.1 2.0 2.0 1.8 2.3 2.9 3.0 3.8 20 P 20.0 1.3 1.2 1.2 1.0 1.5 2.1 2.3 2.9 23P 23.0 1.3 1.1 1.1 1.0 1.4 1.7 1.9 2.4 26P 26.0 0.9 0.9 0.7 0.6 1.1 1.4 1.7 2.2 29 P 29.0 0.6 0.5 0.5 0.5 1.1 1.4 1.6 2.2

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Figura 9. Conectores "f" comunes y adaptadores h-h (barrilitos).

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6. APLICACIONES DEL DIVISOR DE POTENCIA REACTIVO La aplicación más común del divisor de potencia reactivo es la de dividir una señal de media o alta potencia en dos o más salidas. En el caso del ejemplo, el splitter reactivo se convierte en un elemento fundamental para bifurcar las señales a través de los distintos caminos que siguen los túneles. Su característica principal para este tipo de aplicación es que admite potencias altas y que presenta bajas pérdidas de inserción (de hecho, en el caso de un divisor con dos salidas, las pérdidas de inserción por cada una de las salidas con relación a la entrada pueden ser de 3.2 dB, muy próximos a los 3 dB que se presentarían en un caso ideal).

Figura 9. Instalación de cable radiante para comunicación tren tierra.

7. REFERENCIAS [1] Sistemas de ondas guiadas-Aldo Bianchi. [2] Teoría de la señal y comunicaciones/radiación y propagación/contenidos/apuntes-2004. [3]http://www.cartagena99.com/recursos/electronica/apu ntes/CH9ST_Web.pdf [4] http://ftapinamar.blogspot.pe/2011/08/perdidas-porinsercion.html [5]http://www.redislogar.com/media/multimedia/ficheros/ 49.pdf

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