Unidad 2:
Instalaciones de antenas
Técnicas y procesos de instalaciones
singulares en edificios
Gregorio Morales Santiago
Noviembre 2009
Unidad 2:
Instalaciones de antenas
Las ondas electromagnéticas
Una onda electromagnética se genera cuando una carga eléctrica se pone en movimiento.
Características de las ondas
electromagnéticas
-No necesitan ningún medio de propagación -> pueden viajar en el vacío.
- Su velocidad de propagación en el vacío es de 300000 km/s (c) - En el resto de medios, la velocidad dependerá del medio de transmisión.
Características de las ondas
electromagnéticas
Están compuestas por un campo eléctrico y otro magnético, perpendiculares entre sí:
Características de las ondas
electromagnéticas
Se definen por:
- Amplitud (A)
- Frecuencia (f)
- Longitud de onda (λ)
- Velocidad de propagación (v)
v
f
El espectro radioeléctrico
Nombre Banda
ITU Frecuencias Longitud de onda
Extra baja frecuenciaExtremely low frequency ELF 1 3-30 Hz 100.000 km – 10.000 km
Super baja frecuenciaSuper low frequency SLF 2 30-300 Hz 10.000 km – 1000 km
Ultra baja frecuenciaUltra low frequency ULF 3 300–3000 Hz 1000 km – 100 km
Muy baja frecuenciaVery low frequency VLF 4 3–30 kHz 100 km – 10 km
Baja frecuenciaLow frequency LF 5 30–300 kHz 10 km – 1 km
Media frecuenciaMedium frequency MF 6 300–3000 kHz 1 km – 100 m
Alta frecuenciaHigh frequency HF 7 3–30 MHz 100 m – 10 m
Muy alta frecuenciaVery high frequency VHF 8 30–300 MHz 10 m – 1 m
Ultra alta frecuenciaUltra high frequency UHF 9 300–3000 MHz 1 m – 100 mm Super alta frecuenciaSuper high frequency SHF 10 3-30 GHz 100 mm – 10 mm
Extra alta frecuenciaExtremely high frequency EHF 11 30-300 GHz 10 mm – 1 mm
ITU: Unión Internacional de Telecomunicaciones (Naciones Unidas)
Polarización
La
polarización
electromagnética
es
un
fenómeno que puede producirse en las
ondas
electromagnéticas
, como la
luz
, por el cual el
campo
eléctrico
oscila
sólo
en
un
plano
determinado, denominado
plano de polarización
.
Propagación
La propagación es la forma en la que la onda viaja por
el espacio.
- Ondas terrestres: la onda viaja a través de la
superficie de la Tierra, bien directamente o a través de
rebotes. Tanto el emisor como el receptor están en la
superficie de la Tierra. Por ejemplo: radio AM, FM,
TV…
- Ondas espaciales: la onda se envía hacia el espacio
(satélites
o
comunicación
con
transbordadores
espaciales).
Unidad 2:
Instalaciones de antenas
Introducción a la
televisión analógica
La televisión analógica
1884 — El estudiante alemán Paul Nipkow diseña y patenta el que es considerado como primer aparato de televisión de la historia: el disco de Nipkow.
1897 — Karl Ferdinand Braun construye el primer tubo catódico.
1900 — Perskyi acuña la palabra ―televisión‖ en la Exposición Universal de París.
1907 — El diseño de Nipkow puede llevarse a cabo.
1911 — Rosing y Zworykin crean un sistema de televisión, con imágenes muy crudas y sin movimiento.
1923 — Vladimir Zworykin desarrolla el iconoscopio, el primer tubo de cámara práctico.
1926 — El japonés Kenjito Takayanagi realiza la primera transmisión de televisión
usando un tubo de rayos catódicos.
1927 — Philo Farnsworth realiza en San Francisco la primera demostración pública
de su disector de imagen, un sistema similar al iconoscopio.
1927 — John Logie Baird transmite una señal 438 millas a través de una línea de teléfono entre Londres y Glasgow.
1928 — Baird Television Development Company consigue la primera señal de
televisión transatlántica entre Londres y Nueva York.
La televisión analógica
1932 — Vendidos en Inglaterra 10.000 receptores de televisión con disco
Nipkow de 30 líneas.
1937 — Marconi-EMI comercializan un sistema de 405 líneas totalmente eléctrico.
1956 — La casa norteamericana AMPEX diseña el primer magnetoscopio, el cuadruplex.
1985 — Sony desarrolla el sistema de grabación betacam. Ampex desarrolla el ADO Ampex Digital Óptica el primer efectos digitales.
1980 — 1982 — Desarrollo de conversores de normas y de croma-keys
digitales.
1995 — Se aprueban las normativas para las emisiones digitales, por
satélite la DVB-S, por cable la DVB-C basadas en la compresión MPEG-2.
1997 — Nacen las plataformas digitales por satélite. Se aprueba la norma
Modulación
La modulación consiste en modificar las características
de una onda de radiofrecuencia
de acuerdo con las
variaciones de la
―onda moduladora‖, que es la señal que
queremos transmitir.
Modulación
Onda portadora es la onda de alta frecuencia que
utilizaremos como
―vehículo‖ para transmitir la onda
moduladora.
A
t
e
cos
f
2
Tipos de modulación
-Modulación de amplitud (AM).
- Modulación de frecuencia (FM)
Modulación AM
Es la que se usará
para
transmitir
la
señal
de
video
en
televisión
analógica
terrestre.
Modulación AM
m x t
t
A t y t A t y t A t y p n p p p p s s s cos ) ( 1 ) ( cos cos Señal del mensajeSeñal portadora Señal modulada p s A A m m : Índice de modulación 0<m<1
Modulación FM
Es la que se usará
para
transmitir
la
señal
de
audio
en
televisión
analógica
terrestre.
Modulación FM
Ancho de banda de una señal FM:Regla de Carson:
B
T
= 2(f
Δ
+ f
m
)
fm : ancho de banda de la señal moduladora
Señal de TV analógica
Cro min an cia So n id o F M NICAM V id eo Lu min an ciaSeñal de TV analógica
En España se utiliza el sistema PAL B/G:-Canales de 8 MHz en UHF y 7 MHz en VHF (fin emisiones 2005) - 625 líneas. - Líneas activas: 576 - Columnas activas: 712 - Relación 4:3 - Luminancia: Y (R,G,B) = 0,299R + 0,587G + 0,114B -Crominancia: U (B, Y) = 0,493 (B-Y) V (R, Y) = 0,887 (R-Y) Ancho de banda total: 5 MHz
Señal de TV analógica
En España se utiliza el sistema PAL B/G:-Canales de 8 MHz en UHF y 7 MHz en VHF (fin emisiones 2005) - 625 líneas. - Líneas activas: 576 - Columnas activas: 712 - Relación 4:3 - Luminancia: Y (R,G,B) = 0,299R + 0,587G + 0,114B -Crominancia: U (B, Y) = 0,493 (B-Y) V (R, Y) = 0,887 (R-Y) Ancho de banda total: 5 MHz
Señal de TV analógica
En España se utiliza el sistema PAL B/G:-Canales de 8 MHz en UHF y 7 MHz en VHF (fin emisiones 2005) - 625 líneas. - Líneas activas: 576 - Columnas activas: 712 - Relación 4:3 - Luminancia: Y (R,G,B) = 0,299R + 0,587G + 0,114B -Crominancia: U (B, Y) = 0,493 (B-Y) V (R, Y) = 0,887 (R-Y) Ancho de banda total: 5 MHz
Señal de TV analógica
Número de líneas 625 (576 activas)
Cuadros / segundo 50
Sistema de color PAL (PAL B/G)
Ancho de banda de vídeo 5 MHz
Frecuencia de líneas 15625
Ancho de banda del canal 7 (B) , 8 (G)
Duración de línea 64 μs
Unidad 2:
Instalaciones de antenas
Introducción a la
televisión digital
Señal analógica vs Señal digital
Una señal analógica puede tomar infinitos valores a lo largo del tiempo.
Una señal digital puede tomar solamente un número limitado de valores.
Muestreo
El muestreo consiste en tomar el nivel de la señal
analógica en unos instantes determinados.
Para poder reconstruir la señal, la frecuencia mínima de
muestreo debe ser del doble del ancho de banda.
P.ej: ¿a qué frecuencia se suelen muestrear los ficheros mp3? ¿qué pasa si se muestrea a menos frecuencia? -> aliasing
Aliasing
Codificación de la señal
La señal muestreada que hemos visto sigue siendo una señal analógica.
Para convertirla en una señal digital hay que codificar el valor de cada muestra a algún formato digital -> 0 y 1
El circuito que se usará es el conversor analógico digital (ADC). Número de bits por muestra número de niveles que podemos cuantificar
Número de niveles = 2n
Tasa binaria
Una vez codificadas las muestras, se forma con ellas una trama de bits que tendremos que transmitir.
La cantidad de bits por segundo que transmitimos es a lo que llamaremos tasa binaria.
Bit: es la unidad más pequeña de información en la transmisión
digital.
Símbolo: es cada una de las combinaciones que usará la
modulación.
Baudio: unidad de medida de transmisión que expresa el número de
Tasa binaria
Una vez codificadas las muestras, se forma con ellas una trama de bits que tendremos que transmitir.
La cantidad de bits por segundo que transmitimos es a lo que llamaremos tasa binaria.
Bit: es la unidad más pequeña de información en la transmisión
digital.
Símbolo: es cada una de las combinaciones que usará la
modulación.
Baudio: unidad de medida de transmisión que expresa el número de
Codificación MPEG
MPEG : Moving Pictures Expert Group
MPEG
comprime
las
señales
de
audio
y
vídeo,
eliminando información redundante para consumir menos
ancho de banda (o espacio en disco) manteniendo la
calidad.
El formato más usado en TV es MPEG-2:
- Buena calidad para tasas de 1,5 a 6 Mbps.
- Soporta relaciones de aspecto 4:3 y 16:9
- Soporta distintos formatos de vídeo
Codificación MPEG2
Distintos tipos de MPEG 2:
-4:4:4 Se toman el mismo número de muestras de las componentes Y, U y V.
- 4:2:2 Por cada 4 muestras de luminancia, se toman 2 de U y 2 de V. Aprovecha que el ojo humano tiene menor sensibilidad al color que a la luz.
- 4:2:0 -> Es el submuestreo que se ha elegido para el formato DVB-T, ya que el ojo humano no es capaz de percibir una resolución mayor de color.
Codificación MPEG2
¿Qué tasa binaria tendríamos que transmitir con MPEG 2
4:2:0?
720 píxeles por línea
576 líneas activas 720 x 576
Duración de línea activa: 64 μs – 12 μs = 52 μs Frecuencia de muestreo = 720 / 52μs = 13,8 MHz
Se redondeará a 13,5 MHz porque es múltiplo de 2,25 MHz (que es el mínimo común múltiplo de las frecuencias de línea de NTSC y PAL).
13,5 MHz * 8 bits = 108 Mbps
Codificación MPEG2
¿Qué ancho de banda necesitaríamos?
Con una tasa binaria de 162 Mbps, según el criterio de
Nyquist necesitaríamos al menos 81 MHz
INVIABLE
¿Cómo funciona MPEG-2?
COMPRESIÓN ESPACIAL:
-Eliminación de la información no perceptible:
- Aprovecha las limitaciones del ojo (p.ej. no distinguimos el color de alta frecuencia, ya que el ojo es más sensible a la luz que al color).
-Eliminación de la información redundante:
- Se agrupan los píxels en bloques y, estos a su vez, en macrobloques que se procesan (transformada del coseno) para reducir su información eliminando los componentes menos significativos.
¿Cómo funciona MPEG-2?
COMPRESIÓN ESPACIAL:
-Eliminación de la información redundante:
- Se agrupan los píxels en bloques y, estos a su vez, en macrobloques que se procesan (transformada del coseno) para reducir su información eliminando los componentes menos significativos.
¿Cómo funciona MPEG-2?
COMPRESIÓN TEMPORAL:
En TV y vídeo, entre un fotograma y otro, hay muchas zonas que no cambian.
Se aprovecha este fenómeno para transmitir estos bloques solo una vez.
COMPRESIÓN DE MOVIMIENTO:
Se basa en que los movimientos en la naturaleza suelen ser uniformes (sin cambios bruscos de dirección).
A cada bloque se le asigna un vector de movimiento y se predice ese bloque para fotogramas sucesivos.
Codificación de audio MPEG2
El estándar MPEG 2 se utiliza también para sonido. De hecho, MP3 : MPEG-2 Layer 3.
Aprovecha las limitaciones del oído:
- Algunas frecuencias pueden enmascarar a otras. Elimina la información que el oído no puede distinguir.
Múltiplex de MPEG2
Dentro de cada canal de 8 MHz se agruparán, siguiendo el estándar MPEG-2, los datos de varios canales de audio y vídeo, de forma que puedan separarse en el receptor.
También se añadirá otra información, como el reloj, EPG (guía electrónica de programación), datos de acceso condicional (Gol TV).
Multiplex
Servicio Cobertura Centros / Canal de
emisión TVE 1
Disponible JEREZ DE LA FRONTERA
Canal 64 TVE 2
24H TVE Clan TVE Teledeporte
Disponible JEREZ DE LA FRONTERA
Canal 66 Veo
SET en Veo Intereconomía Cuatro
Disponible JEREZ DE LA FRONTERA
Canal 67 CNN+
40 Latino La Sexta Telecinco
Disponible JEREZ DE LA FRONTERA
Canal 68 Telecinco 2
Telecinco FDF Disney Channel Antena 3
Disponible JEREZ DE LA FRONTERA
Canal 69 Antena.Nova
Antena.Neox Hogar 10
Formatos de TV digital en el
mundo
Señal DVB-T
Modulación COFDM
COFDM: Coded Orthogonal Frecuency Division Multiplexing Es el tipo de modulación digital que se usa en la TDT.En lugar de usar 1 portadora (como pasa en AM, FM,…) se utilizan muchas entre las que se reparten los datos a transmitir. En DVB-T se utilizan 2000 u 8000 portadoras.
Ventajas:
-Protección frente a ecos -> Posibilita SFN (Single
Frequency Network, redes con la misma frecuencia para todo el país)
Modulación COFDM
En DVB-T, entre todas las portadoras ocuparán
un ancho de banda de 8 MHz (similar al que
ocupaba un canal de TV analógica en formato
PAL B/G), pero no hay 1 MHz de guarda como
ocurría en PAL.
En DVB-T, cada
―canal‖ de 8 MHz se llamará
múltiplex y puede contener varios canales de TV
y radio (habitualmente 4 canales de TV y varios
de radio).
Televisión digital por cable
Seguirá el estándar DVB-C y la modulación QAM, que transporta la información tanto en la amplitud como en la fase de la señal.16QAM 4 bits / símbolo 32QAM 5 bits / símbolo 256QAM 8 bits / símbolo
Televisión digital por satélite
Seguirá el estándar DVB-S y la modulación QPSK (Quadrature Phase Shift Keying).
La información viaja en la fase de la señal, que mantiene su amplitud constante Robusta frente a ruido e interferencias.
Necesita menos potencia que si se usara la amplitud útil para satélites. 2 bits por cada símbolo.
INFRAESTRUCTURAS
COMUNES DE
Infraestructuras comunes de
Telecomunicación
NORMATIVA:
Real Decreto-ley 1/1998, de 27 de febrero, que estableció el marco jurídico de las ICT. RD 1-1998 BOE.pdf
La Ley 8/1999, de 6 de abril, de reforma de la Ley 49/1960, de 21 de julio, de Propiedad Horizontal, estableció las condiciones en que las Juntas de
Propietarios pueden acordar la instalación de una ICT, en los edificios que no dispongan de ella y las definió como elementos comunes. ley_8_1999.pdf
La Ley 38/1999, de 5 de noviembre, modificó la definición del ámbito de
aplicación del Real Decreto-ley 1/1998 y estableció, como requisito básico de funcionalidad, de todos los edificios, el acceso a los servicios de
telecomunicación, audiovisuales y de información. ley381999.pdf
Infraestructuras comunes de
Telecomunicación
NORMATIVA:
El Real Decreto 401/2003, de 4 de abril, que aprueba el Reglamento
regulador de las Infraestructuras Comunes de Telecomunicaciones y la actividad de instalación de equipos y sistemas de telecomunicaciones
actualizó las disposiciones que regulaban y desarrollaban los aspectos
legales y técnicos correspondientes al proyecto, instalación y certificación de dichas infraestructuras y definió al Ingeniero de Telecomunicación como
técnico titulado competente en esta materia. RD 401-2003 BOE.pdf
La Orden CTE/1296/2003, de 14 de mayo, que desarrolla el anterior Real Decreto, estableció las condiciones para la ejecución y tramitación de los Proyectos, Boletines de Instalación, Protocolos de Pruebas y Certificaciones de Fin de Obra de las ICT. ORDEN 1296-2003 BOE.pdf
Infraestructuras comunes de
Telecomunicación
NORMATIVA:
La Ley 10/2005, de 14 de junio, de Medidas Urgentes para el Impulso de la Televisión Digital Terrestre, de Liberalización de la Televisión por Cable y de Fomento del Pluralismo, modificó el Real Decreto-ley 1/1998, de 27 de
febrero, estableció la definición de las ICT, las funciones que debe cumplir y la condición de que los proyectos y certificaciones de fin de obra deben estar firmados por un Ingeniero de Telecomunicación. LEY 10-2005 TDT BOE.pdf
La Orden ITC/1077/2006, de 6 de abril, por la que se establece el
procedimiento a seguir en las instalaciones colectivas de recepción de
televisión en el proceso de su adecuación para la recepción de la televisión digital terrestre y se modifican determinados aspectos administrativos y técnicos de las infraestructuras comunes de telecomunicación en el interior de los edificios. ORDEN ITC-1077-2006 TDT BOE.pdf
Infraestructuras comunes de
Telecomunicación
Llamaremos
sistema de antena a todas aquellas
instalaciones dedicadas a captar, adecuar y distribuir
señales
de
radiodifusión
sonora
y
de
televisión
procedentes de emisiones terrenales o de satélite.
Les será de aplicación el Anexo I del Real Decreto
401/2003, de 4 de abril.
Posiblemente en 2010 se apruebe un nuevo reglamento
de ICT que obligue también a instalar fibra óptica.
Infraestructuras comunes de
Telecomunicación
Todo sistema de antena debe estar formado por:
-Conjunto de elementos de captación.
-Equipamiento de cabecera.
Infraestructuras comunes de
Telecomunicación
CAPTACIÓN
CABECERA
Infraestructuras comunes de
Telecomunicación
CONJUNTO DE ELEMENTOS DE CAPTACIÓN DE SEÑALES
Es el conjunto de elementos encargados de recibir las señales de radiodifusión sonora y televisión procedentes de emisiones terrenales y de satélite.
Los conjuntos captadores de señales, estarán compuestos por las antenas, mástiles, torretas y demás sistemas de sujeción necesarios.
Asimismo, formarán parte del conjunto captador de señales, todos aquellos elementos activos o pasivos encargados de adecuar las señales para ser
Infraestructuras comunes de
Telecomunicación
EQUIPAMIENTO DE CABECERA
Es el conjunto de dispositivos encargados de recibir las señales
provenientes de los diferentes conjuntos captadores de señales
de radiodifusión sonora y televisión y adecuarlas para su
distribución al usuario en las condiciones de calidad y cantidad
deseadas; se encargará de entregar el conjunto de señales a la
red de distribución.
Infraestructuras comunes de
Telecomunicación
EQUIPAMIENTO DE CABECERA
Es el conjunto de dispositivos encargados de recibir las señales
provenientes de los diferentes conjuntos captadores de señales
de radiodifusión sonora y televisión y adecuarlas para su
distribución al usuario en las condiciones de calidad y cantidad
deseadas; se encargará de entregar el conjunto de señales a la
red de distribución.
Infraestructuras comunes de
Telecomunicación
RED
Es el conjunto de elementos necesarios para asegurar la distribución de las señales desde el equipo de cabecera hasta las tomas de usuario.
Esta red se estructura en tres tramos RED DE DISTRIBUCIÓN, RED DE DISPERSIÓN y RED INTERIOR, con dos puntos de referencia PUNTO DE ACCESO AL USUARIO y TOMA DE USUARIO.
Red de distribución: Parte de la red que enlaza el equipo de cabecera con la
red de dispersión. Comienza a la salida del dispositivo de mezcla que agrupa las señales procedentes de los diferentes conjuntos de elementos de captación y adaptación de emisiones de radiodifusión sonora y televisión, y finaliza en los elementos que permiten la segregación de las señales a la red de dispersión (derivadores).
Infraestructuras comunes de
Telecomunicación
Red de dispersión: Parte de la red que enlaza la red de distribución con la
red interior de usuario. Comienza en los derivadores que proporcionan la señal procedente de la red de distribución, y finaliza en los puntos de acceso al usuario.
Red interior de usuario: Parte de la red que, enlazando con la red de
dispersión en el punto de acceso al usuario, permite la distribución de las señales en el interior de los domicilios o locales de los usuarios.
Punto de acceso al usuario (PAU): Es el elemento en el que comienza la red
interior del domicilio del usuario, permitiendo la delimitación de responsabilidades en cuanto al origen, localización y reparación de averías. Se ubicará en el interior del domicilio del usuario y permitirá a este, la selección del cable de la red de dispersión que desee.
Toma de usuario: Es el dispositivo que permite la conexión a la red de los
equipos de usuario para acceder a los diferentes servicios que esta proporciona.
Captación de señales
Captación de señales
También se incluyen en este apartado los elementos mecánicos y los preamplificadores.
Captación de señales
Intensidad de campo: esta magnitud indica la variación del potencial electromagnético de la señal difundida por la antena emisora,
detectada en el lugar de recepción.
Es decir, es la cantidad de señal que tenemos en el aire.
El reglamento de ICT exige los siguientes valores mínimos:
Tipo de señal Banda de frecuencias Intensidad de campo en dBV/m Analógica 470 – 582 MHz 65 dB Analógica 582 – 830 MHz 70 dB Digital 470 – 862 MHz 11 + 20 log f (MHz)
Captación de señales
Se deberán distribuir en la ICT, al menos, aquellas señales correspondientes a servicios que, como regla general, correspondan a entidades que dispongan del correspondiente título habilitante en el ámbito territorial del receptor y que se reciban con, al menos, los niveles de señal de la tabla anterior.
Captación de señales
NIVEL NACIONAL:
-La Corporación de Radio y Televisión Española, S.A., a través de la Sociedad Mercantil Estatal Televisión Española (TVE).
Las sociedades anónimas mediante concesión administrativa
otorgada por el Estado para la explotación en gestión indirecta en una red de cobertura estatal:
•Antena 3 de Televisión, S.A. (A3) •Sogecable, S.A. (C4)
•Gestevisión-Telecinco, S.A. (T5)
•Gestora de Inversiones Audiovisuales La Sexta (L6) •Gestora de Televisión Net TV, S.A.
Captación de señales
NIVEL AUTONÓMICO:
- Canal Sur
Captación de señales
NIVEL LOCAL:
Referencia: TL03CA Denominación: CADIZ
Canal múltiple: 54 (5 programas por Orden 07.03.2006) Potencia radiada aparente máxima: 2 kW
Ámbito: Cádiz, San Fernando, Puerto de Santa María (El), y Puerto Real.
Superficie total: 398,25 km2
Densidad de población: 873 habitantes/km2
Fuente: Secretaría de Estado de Telecomunicaciones y para la Sociedad de la
Antenas
La función principal de una antena receptora es convertir la energía electromagnética procedente de la emisora de televisión en una energía eléctrica que se pueda usar en los receptores de TV.
Características:
- Buena captación de la señal. - Evitar ondas reflejadas.
- Impedir reflexiones en el propio sistema. - Captar el mínimo posible de interferencias.
Antenas
Antena Yagi
Dipolo Directores
Antenas
Dipolo: es el elemento fundamental de la antena. Suele estar
doblado a la mitad de la longitud de onda (λ/2) y tiene una
impedancia característica de 300 Ω. Es el elemento de la antena al que está conectado el coaxial de bajada.
Directores: Son elementos parásitos que se colocan delante del dipolo. Su
función es dar mayor ganancia y directividad a la antean.
Reflectores: son elementos parásitos que se colocan detrás del dipolo,
aproximadamente a ¼ de la longitud de onda. Su función es reflejar las señales no deseadas y aumentar la ganancia de la antena.
Antenas
PROBLEMA:
Sabemos que la longitud del dipolo de una antena será la mitad de la longitud de onda para la que esté diseñado.
Determina la longitud de un dipolo para una antena que funcione en la banda de 470 a 862 MHz.
