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INTRODUCCION A LAS RADIOCOMUNICACIONES por José Manuel Riera ETSIT (UPM) - Contenido educativo
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Fundamento de las radiocomunicaciones, por el profesor José Manuel Riera, ETSIT (UPM).
Entonces, bueno, esto es un poco, si queréis, he procurado no abusar de las fórmulas tampoco, pero hay conceptos que no son fáciles de presentar sin poner por nos algunas fórmulas elementales.
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Entonces, este es uno de ellos. Uno coloca una antena transmitiendo, es la antena, pues para fijar un poco las ideas, pues imaginar la antena de una estación base, de telefonía móvil, de comunicaciones móviles.
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Entonces esa antena que está a lo mejor en el tejado de nuestras casas o donde sea, pues está emitiendo señales en principio en todas las direcciones, pero normalmente privilegia unas direcciones frente a otras.
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Entonces, esa mayor emisión en unas direcciones frente a otras lo llamamos la directividad y es un parámetro que en principio no tiene dimensiones y lo que nos da es en qué medida la radiación se concentra en algunas direcciones, entonces con una densidad mayor que uno o en otras se resta, entonces es menor que uno.
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Entonces, desde el punto de vista físico, pues tendríamos que a una cierta distancia y si no tenemos obstáculos o cosas que nos perturben en el camino, pues tendríamos en principio los parámetros de la onda electromagnética,
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bien sea la intensidad de campo o la intensidad de flujo de potencia,
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son parámetros que miden la intensidad de esa onda,
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pues dependen, por supuesto, de la potencia transmitida,
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de la distancia, a medida que la distancia crece se va atenuando la señal,
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y luego de esa directividad, en unas direcciones más que en otras.
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Aquí estamos hablando de la potencia que se emite efectivamente,
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pero normalmente es más común hablar de la potencia que se entrega a la antena.
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La antena tiene un rendimiento, no es el 100%, entonces lo que se emite es solo una fracción, digamos, mejor cuanto más alta, pero en un caso es el 100% de lo que se ha transmitido.
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Entonces, bueno, al final hay un parámetro integrado que llamamos la ganancia de potencia de la antena, o ganancias secas, que nos daría la distribución de la intensidad de la radiación o de la potencia transmitida en diferentes direcciones del espacio.
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si radeamos por igual en todas direcciones
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hablaremos de una antena isótropa
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pero lo normal es que las antenas
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pues no sean isótropas, que tengan
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algún grado de directividad
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mayor o menor, luego veremos algunos casos
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entonces
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al final hay
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como un parámetro integrado que
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para, si queremos saber lo que pasa
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en una cierta dirección
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pues hay un parámetro que se llama Blapire
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que nos dice
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en función del producto de potencia
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por ganancia, si nos vamos al final, pues eso nos haría
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si nos vamos aquí otra vez, pues potencia por ganancia para una dirección
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determinada. Estos simbolitos nos dan la dirección
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de espacio a la que estamos radiando, pues nos dan de alguna
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manera cómo se está concentrando la radiación en esa dirección en concreto.
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Eso lo llamamos la pire. Hablamos de la pire máxima o de la ganancia
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máxima de la antena y luego en otras direcciones
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pues lo que tenemos es algo menor o igual, claro, porque es la máxima, por definición, menor o igual.
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Entonces, eso lo caracterizamos con lo que se llaman los diagramas de radiación de la antena.
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Entonces, esto sería un ejemplo de diagramas de radiación donde, bueno, tenéis que hacer el esfuerzo mental, digamos,
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de tumbar la figurita
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de la... estoy viendo que hay una pregunta, pero permíteme un momentito
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y ahora le doy paso al compañero. En el esquema
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de la figura de la izquierda, hacer el esfuerzo de tumbarla en horizontal
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entonces estaríamos radiando, esto sería
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típico de una antena de móviles, de estación base, estaríamos radiando
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en un cierto rango de direcciones, a lo mejor unos 60 grados
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en total 60-70
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es donde estamos radiando con mucha
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intensidad y
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en el resto no
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y luego en el plano
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vertical tendríamos
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esta radiación que dice plano
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vertical principal porque
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es en la dirección principal de
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radiación, pues la
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radiación se concentra alrededor de la
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horizontal, no hacia arriba, hacia el cielo
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ni hacia el suelo, porque
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eso no sería
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muy necesario, sino más bien
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Y es verdad que luego la antena se inclina un poquito normalmente hacia abajo, o sea que no radia exactamente en la horizontal, sino a lo mejor unos pocos grados hacia abajo, pues hacia donde están las personas y la gente.
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Bien, teníamos una pregunta. Adelante. No te lo digo, tienes que abrir el micrófono.
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disculpadme
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soy Mario más también compañero de Teleco
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había una cosa
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dos slides anteriores
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que a mí se me ha escapado por lo menos
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si eres tan amable
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sí
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no he estado en la anterior
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eso, el fi primero
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vatio por metro cuadrado
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es que no viene especificado
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que es, vamos, es obvio
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por las unidades
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pero eso no lo ha definido en ningún momento
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Necesidad de flujo de potencia.
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Entonces, ¿qué es el phi?
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O sea, el phi de la izquierda del igual...
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Ah, perdón, sí, es verdad.
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Es que aquí es verdad que este debería ser la phi mayúscula
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y me ha salido minúscula.
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Te diría de corrección.
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Perdón, esto es...
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Perdón por lo pijotero de las...
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No, no, no, haces muy bien.
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Entonces, estos, los otros dos,
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el ángulo teta y el ángulo phi son ángulos en espacio.
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Correcto.
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y el fit este que debería ser
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mayúscula, bueno, lo corregiré
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y os lo enviaré corregido
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para que lo tengáis
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es que he quedado un poco extraño, aunque si sabía lo que era
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y digo, esto no me cuadra, no pasa
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has hecho muy bien
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muchísimas gracias y perdón
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nada, nada, vamos a continuar
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entonces decíamos
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que estas antenas
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radian en direcciones
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digamos sectorizadas
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esto es lo clásico, una antena
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que llamamos sectorial
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otro tipo de antenas
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a lo mejor en horizontal
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radian en todas las direcciones
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entonces las llamamos omnidireccionales
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que no es lo mismo que la isótopa
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la isótopa es lo mismo
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en todas las direcciones
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pero no solo en el plano horizontal
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sino también en 3D
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bueno, ninguna antena
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es todo isótopa
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pero quizás las que están
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en los terminales móviles
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como no saben de dónde viene la señal
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procuran tener un ángulo
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muy poca selectividad y poder
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recibir de casi cualquier dirección
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y bueno
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hay otras porque son más
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más directivas
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más apuntadas
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entonces esto efectivamente
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sería una antena de
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móviles de estación base, luego veremos
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algún
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ejemplo y si pensamos
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ahora en la
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antena que está al otro extremo
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que en este caso sería el terminal
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como la capacidad que tiene de captar energía
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de la onda electromagnética
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se puede medir de tres maneras distintas
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aunque al final la que más se usa en la práctica es la tercera
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pero bueno, por comentar un poco
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digamos que de alguna manera esa densidad de flujo de potencia
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podemos pensar que la antena actúa como una superficie receptora
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en una superficie que llamamos equivalente
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que se mide en metros cuadrados
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y eso es lo que da la conversión del flujo de potencia
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a la potencia que se capta por la antena
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la potencia que se capta y se entrega a los circuitos
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en antenas lineales como los monopolos, dipolos, etc
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pues es más intuitivo usar otro parámetro
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que es la longitud efectiva
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que es la relación entre una tensión que se genera
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en un modelo de antena, digamos, como si fuera un generador
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de tensión y que sería
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el producto de la intensidad de campo por la longitud
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efectiva o la longitud equivalente
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también como queráis, da lo mismo
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entonces estas
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se medirían
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metros, ¿no?
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Bueno, desde el punto de vista de la
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teoría de antenas, esas dos cosas
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están bien, pero
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en la práctica se usa más la ganancia
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porque la ganancia de la antena, al final
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nos da un poco
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el complementario de lo anterior
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La capacidad que tiene una antena de recibir señales, si vienen de unas direcciones o de otras, pues eso se modela a través de esa ganancia. Además, hay otra ventaja, que es que la ganancia es la misma en transmisión y en recepción, si hablamos de la misma frecuencia.
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Entonces, con un solo parámetro y también con los diagramas de radiación que acabamos de ver, modelamos el efecto del otro extremo, tanto el de transmisión como el de recepción.
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Entonces, bueno, aquí tenéis, digamos, algún caso en que la superficie equivalente, pues, tiene un sentido físico muy claro, que es cuando tenemos una antena parabólica, por ejemplo, que tiene una superficie, ¿no?, que sería pi por el diámetro al cuadrado partido por 4, pues la superficie equivalente sería, pues, eso multiplicado por un factor de eficiencia, puede ser un 0,5, 0,6 o algo así, ¿no?
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y en el caso de los monopolos, dipolos, antenas lineales
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si son muy cortitas, la longitud efectiva suele coincidir
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con la longitud física del terminal, digamos de la antena
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si es un poco más grande, por ejemplo el dipolo de media longitud de onda
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es una antena muy típica, pues en lugar de lambda partido por 2
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es lambda partido por pi, que es un poco menos
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pero bueno, que es también del mismo orden
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De todas formas, en general, lo que más se aplica en sistemas es lo que tenemos abajo, que es que a partir de la intensidad de campo, en unidades logarítmicas, decibelios, con la frecuencia, podemos calcular la potencia recibida también en decibelios y teniendo en cuenta la ganancia de la antena.
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O sea que realmente lo que más os podéis encontrar por ahí sería la ecuación que tenemos aquí debajo.
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bueno, antenas, por ejemplo
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un dipolo
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serían, digamos, dos conductores rectos
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alineados, entonces en este esquema
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estarían en vertical, en el centro
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del donus ese
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y si el dipolo
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típicamente hay dos clases
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lo que se llama el dipolo corto
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que es muy pequeño comparado con
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la longitud de onda
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o también se utiliza
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mucho el dipolo lambda medios
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de media longitud de onda, entonces
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Entonces, los dos tienen una característica de radiación muy parecida a la figura que tenéis aquí en la pantalla ahora mismo. En cuanto a ganancia, también es muy parecida, uno y pico decibel, dos o dos, bueno, pues realmente poca diferencia.
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Lo que pasa es que el dipolo de Holanda-Medios tiene una gran ventaja, que es que presenta una impedancia de radiación bastante grande, bastante, por otra parte, es puramente real.
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Bueno, tiene una serie de ventajas en cuanto a la conexión con las líneas de transmisión.
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también es una antena que se usa mucho de referencia por ese motivo
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y siempre que se pueda utilizar, porque claro, si la longitud de onda es de kilómetros
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no se podría, pero en las frecuencias de móviles, por ejemplo
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pues en las estaciones base normalmente las antenas
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de alguna manera están basadas en el dipolo de media longitud de onda
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en el terminal no, porque en el terminal muchas veces no cabe
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Las que se usan son demasiado bajas para poder meter media longitud de onda en un teléfono móvil.
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Pero en las estaciones base se utiliza muchísimo.
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Esto sería un esquemático del diagrama.
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Como veis, estamos representándolo en 3D.
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En horizontal está radiando en todas las direcciones por igual, o sea, es omnidireccional.
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Y luego en vertical, justo hacia arriba y hacia abajo, no radia nada.
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Pero en todas las direcciones inclinadas radia bastante.
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Si cogemos solo la mitad del dipolo, nos tenemos un monopolo y lo tenemos que poner sobre un plano conductor para que tenga una buena radiación.
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Entonces, aquí tendríamos dos ejemplos. El que está, digamos, aquí abajo del texto es un monopolo lambda cuartos sobre plano conductor, pues formaría el equivalente a un lambda medios.
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¿De acuerdo? Eso para frecuencias, claro, relativamente altas. En frecuencias muy bajas, pues podemos tener algo como el que hay a la derecha, que es una torre de decenas de metros, que a pesar de todo es corta en comparación con la longitud de onda.
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Entonces, eso se llama antena vertical corta y se usa en las frecuencias muy bajas, en onda larga, onda media, bueno, no en aplicaciones de móviles, así que no insisto mucho más.
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A partir del dipolo luego se pueden hacer combinaciones y por ejemplo esto que se llama el dipolo doblado tendríamos una, pues es como, bueno lo vemos aquí, tiene como ida y vuelta vamos a decir.
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Entonces, esto en conjunto tiene una impedancia bastante buena también, mayor todavía que el dipolo, y es un poco la base de la antena Yagi. La antena Yagi es la típica del origen de las antenas de televisión, de recepción de televisión, pero también se utiliza a veces en móviles.
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Por ejemplo, una aplicación muy típica es cuando se quiere dar cobertura dentro de un túnel, pues a veces se pone una antena Yagi que radia hacia el interior del túnel.
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Normalmente la antena no la veis como tal porque suele estar metida en un radomo que es con forma cilíndrica, pero si os fijáis en túneles de carretera a veces lo podéis ver en la entrada.
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se capta señal del exterior
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y luego pues hay como un cilindro
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apuntando hacia adentro
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y muy fácilmente dentro de ese cilindro
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pues hay una antena de este estilo
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que está dando cobertura dentro del túnel
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entonces esta es una antena
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pues también bastante típica
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Mario, adelante
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Sí, no he conseguido
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escuchar o captar
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el nombre que se le da a lo que cubre la llave
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en los túneles, esa especie de plástico
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que la rodea
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y que hace que no se vea
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Sí, eso se llama radomo.
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¿Radomo?
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Sí, es una palabra, no sé si no la conocías,
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siempre que es una antena que tiene una cobertura, digamos, para protegerla,
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también pasa mucho con las parabólicas, en radioenlaces,
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que veis a veces por la ciudad, no se ve la estructura interna,
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está tapado como con un plástico, ese plástico protector se llama radomo.
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en los barcos y también
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también, sí, sí, sí
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correcto, vale, gracias
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nada, nada, a ti
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bueno
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esto es otro tipo de antenas
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que quizás en móviles no se usan tanto
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pero sí en elementos auxiliares
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por ejemplo, radioenlaces
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de microondas
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a veces se utilizan en las instalaciones
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de estaciones base
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y digamos que
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lo típico es la antena parabólica
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muchas veces está cubierta
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con un radomo, vosotros no veis
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esto, esto lo veis en las antenas
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de las refectoras de televisión
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que a cada vez parece que va quedando
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menos, pero bueno, seguro que habéis visto alguna
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eso debe estar
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más a la vista
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lo que hay en el foco
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de la parábola es una
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bocina, como la que tenemos a la izquierda
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bocinitas
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que tienen un diagrama
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pues relativamente
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amplio, 15 grados de apertura
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o algo así, con la
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parábola pues pasamos a una apertura
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de solo 2 o 3 grados o a veces
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menos y eso es para
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aplicaciones que están muy focalizadas
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la recepción o la transmisión
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pues en un punto, aplicaciones punto
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a punto entre los terminales
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o recepción desde un satélite
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que al fin y al cabo es un punto
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en fin, siempre que hay que
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hacer un apuntamiento muy
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estrecho tanto en transmisión como en recepción
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Y ya si tenemos que afinar muchísimo, pues tenemos a lo que hay a la derecha, que es un radiotelescopio con una antena mucho más compleja y que consigue apuntamientos ya de milésimas de grado o algo de ese estilo.
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en muchas ocasiones
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lo que se hace es combinar antenas
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en agrupaciones o arrays
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entonces las antenas de estaciones
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base, que luego veremos alguna
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pues en el fondo son cosas de este estilo
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como lo que tenemos a la izquierda
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donde esta a la izquierda
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pues sería una de FM
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donde hay un montón de
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digamos elementos tipo dipolo
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para entendernos, agrupados
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en vertical
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Entonces, esos elementos que aquí estarían a la vista, en las antenas de la base no están normalmente tapados.
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Pero en el fondo es un poco lo mismo. Hay una serie de elementos y ¿por qué agrupamos en vertical mucho?
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Porque si agrupamos en vertical conseguimos este tipo de cosas que hemos visto antes.
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que es concentrar la radiación, esto no se consigue con un solo dipolo, sino concentrando con un cierto número de dipolos en la misma dirección, se concentra la radiación en un plano más o menos horizontal, no hacia el cielo ni hacia el suelo, como os decía antes.
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entonces eso sería un caso
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y el de la derecha es un poco lo mismo
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en este caso es de tradición de televisión
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pero es la misma filosofía
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y bueno, combinando también antenas tremendas
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como son el conjunto de radiotelescopios
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pues todavía mucho más
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pero bueno, vamos a centrarnos más en los móviles
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entonces esto sería una antena sectorial
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de estación base de móviles
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donde, bueno, no sé si
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qué tal lo veis, pero entiendo que son antenas muy conocidas
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porque las veis por la calle, porque a lo mejor queda un poquito difuminado sobre el fondo
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tiene un aspecto rectangular
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esta es una antena multibanda
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donde tiene frecuencias desde la banda de 700 hasta la banda de
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2600 MHz, o sea, hay muchas bandas
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Entonces, para cada una de esas bandas aquí tenemos una serie de conectores en su base
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que nos dan la conexión para los transmisores de todas esas bandas.
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Y luego, típicamente, a la hora de montarlas, en lo alto de un mástil se montan con un poco de inclinación.
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Esto sería una inclinación mecánica y además pueden llevar en algún caso o muchas veces una inclinación eléctrica también.
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O sea que adicionalmente hay como un elemento de control que permite controlar un poquito el apuntamiento, un poquito hacia abajo, no exactamente en cero grados horizontal, sino un poco, eso se llama a veces inclinación o la palabra en inglés es tilt, para decir, bueno, pues vamos un poquito por debajo de la horizontal, dependiendo, si queremos salir a mucha distancia, pues no podemos inclinar mucho, pero si es una celda más pequeña, pues inclinamos un poco más.
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y también así evitamos interferencias a larga distancia.
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Esto sería una antena más o menos clásica
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y ahora antenas de las que hablaremos en algún momento
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con conformado de haz son mucho más complejas
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de alguna manera pues el número de señales de entrada son mucho mayores
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esto podría ser solo para una banda
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y hay un margen de apuntamiento
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que puede ser solo en horizontal o a veces en los dos ejes
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mucho mayor, con naces mucho más estrechos
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bueno, de esto hablaremos también mañana
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hablaremos bastante, son antenas más complejas
00:20:59
normalmente tienen un aspecto también rectangular
00:21:02
pero suelen ser un poquito más achatadas
00:21:04
que soy seguro que os enseñan en el curso
00:21:07
algunos ejemplos. ¿Y luego qué pasa con los móviles?
00:21:09
Bueno, pues los móviles son pequeños por definición
00:21:13
entonces, fijaros
00:21:16
este es un caso que encontré por ahí
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la cantidad de antenitas que tienen por ahí
00:21:21
las antenas en sí son minúsculas
00:21:25
obviamente no pueden ser
00:21:27
lambda partido por dos, longitud de onda partido por dos
00:21:30
ni nada por el estilo, porque por las frecuencias que son
00:21:33
son antenas necesariamente pequeñas
00:21:36
tienen un rendimiento relativamente pobre
00:21:38
en potencia, pero bueno, es inevitable
00:21:42
y al final pues, bueno, digamos que
00:21:45
nos combinan, nos permiten
00:21:48
bueno, pues combinar eso, un montón de sistemas dentro del mismo terminal.
00:21:51
El que tenemos a la izquierda, pues a lo mejor algunos más mayores lo recordaréis, ¿no?
00:21:58
Los móviles del principio, pues tenían una antenita que a veces se desplegaba y tal,
00:22:03
pero bueno, hace muchos años ya que eso no es así, ¿no?
00:22:08
Que las antenas interiores están integradas y, bueno, pues son, como os digo, muy pequeñitas
00:22:10
y apuntando, sobre todo hacia la cara externa del móvil, pero con un diagrama de radiación bastante ancho en esa dirección.
00:22:17
Bueno, con eso terminamos el primer apartado. No sé si tenéis alguna pregunta en este momento. Mario.
00:22:27
Sí, estoy pesado hoy, lo siento.
00:22:35
Mira, en el anterior no he visto, y es que no lo sé además, la antena NFC, ¿qué es?
00:22:38
Está puesta ahí, pero no veo cuál es la antena. Sé lo que es NFC, por supuesto, pero lo que no sé es cuál es la antena.
00:22:45
Es esto que está aquí en la tapa, porque NFC es una frecuencia muy baja y entonces es como algo que ocupa casi todo lo que hay encima de la batería, más o menos.
00:22:53
Vale, es todo ese cuadrado, ¿verdad?
00:23:03
Sí, eso entiendo yo, sí.
00:23:05
Fenomenal, gracias.
00:23:08
De nada, Adri.
00:23:09
Vale.
00:23:11
Vamos a ver, me vais a perdonar un minutito, que os dejo un minuto, perdonad.
00:23:15
Gracias.
00:24:03
Bueno, disculpad, ya estoy de vuelta.
00:24:33
Entonces, vamos entonces con el segundo apartado, enlaces radio.
00:24:40
Esto sería un balance de potencia, o balance energético, de energía o potencia, lo mismo, como queráis.
00:24:49
Digamos, muy genérico. Esto vale para cualquier sistema de radio.
00:24:57
Entonces, si volvemos un poco al esquema mental de la estación base y el terminal, pues aquí tenemos el transmisor que genera una señal con una cierta potencia, esa señal se lleva a la antena con unos elementos, cables, acopladores, etcétera, que producen una pérdida, la antena tiene su ganancia y al final tenemos la pire de la que hemos hablado antes, que sería el producto de la potencia que llega a la antena por la ganancia en la dirección en la que estamos mirando.
00:25:00
Tenemos entonces la propagación, la propagación produce una pérdida de propagación y en el receptor, por ejemplo, en el terminal, pues teníamos la antena receptora con su ganancia, luego elementos de acoplo a la electrónica y en nuestro receptor.
00:25:30
Entonces, el balance energético nos daría cuál es al final la potencia que se recibe en unas ciertas condiciones y aquí tenemos un elemento que es la pérdida básica de propagación que, bueno, pues eso lo tenemos que obtener de alguna manera de los modelos en la vida real, pues con herramientas como la de Siri Online, pues tendríamos la manera de hacer una estimación.
00:25:50
Entonces, en todos los casos, la pérdida la definimos como relación entre potencia transmitida y recibida.
00:26:17
Por lo tanto, es un valor siempre mayor que 1, mucho mayor normalmente, si hablamos de la propagación de la señal,
00:26:24
o puesto en decibelios es un valor positivo. Ese es el convenio que solemos utilizar, porque hay gente que utiliza otro, pero ese es el que generalmente usamos.
00:26:34
entonces digamos que extremo a extremo
00:26:43
la potencia recibida en unidades de decibelios
00:26:46
logarítmicas que son muy cómodas
00:26:50
como sabéis pues utilizamos sumas y restas
00:26:52
la potencia transmitida menos lo que se pierde en el acuplo
00:26:55
con la antena, ganancia de la antena
00:26:59
menos la pérdida de propagación, ganancia de la antena
00:27:01
y pérdidas de acuplo
00:27:04
y una cosa muy importante a tener en cuenta siempre
00:27:06
es que lo que se pierde en el camino
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prácticamente todo, es decir
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que la pérdida básica de
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propagación, en el mejor de
00:27:15
los casos, son por lo menos
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60 de veces, ya sería
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que lo que se ha captado es una millonésima
00:27:20
parte de lo que se ha transmitido
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pero generalmente son 100 decibelios
00:27:25
150
00:27:27
es decir, lo que se recibe
00:27:28
es una fracción minúscula
00:27:31
de lo que se ha transmitido pero
00:27:33
a pesar de todo suficiente para establecer
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la comunicación
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Bueno, la propagación en general es bastante compleja, pero en el caso de espacio libre, es decir, que no hay absolutamente nada, es un caso un poco idealista, si queréis, pero bueno, por ejemplo, en algunos casos sirve de referencia, en casos, por ejemplo, comunicación con un satélite, pues así,
00:27:39
pues esa pérdida básica en espacio libre
00:28:03
solamente depende de la distancia y de la frecuencia
00:28:08
entonces aquí tenéis varias fórmulas
00:28:11
pero todas dicen lo mismo
00:28:14
en función de la distancia y frecuencia
00:28:15
o en función de la distancia y la longitud de onda
00:28:18
de la señal
00:28:21
pues tendríamos varias maneras de hacer el cálculo
00:28:23
y bueno, pues esto es una referencia
00:28:26
para luego, a veces, pues añadir otros efectos adicionales.
00:28:29
En general, pues tenemos que utilizar modelos de propagación.
00:28:34
Entonces, sí, Mario.
00:28:40
Otra vez, perdón.
00:28:42
Vamos a ver, ¿cómo puede ser que las pérdidas en espacio libre
00:28:44
sean exactamente iguales las dos últimas fórmulas,
00:28:48
pero con un sumando distinto?
00:28:53
Algo me he perdido.
00:28:56
perdón, acabo de verlo
00:28:57
acabo de verlo, perdón
00:29:01
es que he pasado muy deprisa
00:29:02
pero veo que estás muy atento
00:29:04
entonces efectivamente
00:29:06
es que me interesa
00:29:07
me interesa José Manuel, disculpa
00:29:10
encantado de aclarar
00:29:11
cualquier duda
00:29:14
entonces
00:29:16
os decía que en general
00:29:18
habrá que aplicar
00:29:19
modelos
00:29:21
que normalmente
00:29:23
Finalmente, digamos que como concepto general, la propagación entre un transmisor y un receptor, pues depende de la frecuencia de la señal, depende de la polarización y depende de lo que hay en el trayecto.
00:29:26
Entonces, dependiendo de cuál es la frecuencia y cuál es el entorno, habrá modelos que sean más adecuados o menos adecuados.
00:29:41
Y el tipo de herramientas como Siri Online, justamente lo que nos da es eso. Por una parte nos da un catálogo de modelos que podemos aplicar dependiendo de cuál nos interese.
00:29:52
Y además nos permite caracterizar el entorno porque, como veis, maneja mapas digitales del terreno, incluyendo a veces información de edificios y demás.
00:30:10
De manera que, por ejemplo, en este modelo que es muy simplificado, pues, hombre, como mínimo tenemos que saber que el terreno no tiene obstáculos en el trayecto. Este es un modelo muy simple, al mismo tiempo bastante interesante.
00:30:23
ese modelo que se llama de tierra plana
00:30:40
que tiene
00:30:43
digamos, si solo nos fijamos
00:30:45
en el rayo directo que se vea por arriba
00:30:47
pues
00:30:49
sería equivalente a tener espacio libre
00:30:51
prácticamente, ¿no?
00:30:53
podríamos tener el efecto de la atmósfera que ya veríamos
00:30:54
pero en el momento que
00:30:57
metemos
00:30:59
una segunda señal que se refleja en el terreno
00:30:59
ya las cosas
00:31:03
se complican un poco, porque
00:31:05
primero, hay que ver cómo es
00:31:07
el coeficiente de reflexión
00:31:09
que tenemos por aquí, el coeficiente de reflexión
00:31:11
realmente es
00:31:14
un número complejo porque tiene una
00:31:15
la amplitud de la reflexión
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y también un desfase que se puede
00:31:20
producir en la reflexión, que eso se modelaría
00:31:21
con un número complejo
00:31:23
hablamos
00:31:25
de reflexión especular, ángulo de incidencia
00:31:28
igual al ángulo de reflexión
00:31:29
entonces esto hay una geometría
00:31:32
bastante sencilla que nos daría
00:31:33
el punto de reflexión
00:31:35
los ángulos
00:31:38
siempre que estemos hasta 10 kilómetros
00:31:39
porque más allá de 10 kilómetros
00:31:42
hay que empezar a considerar la curvatura
00:31:44
de la Tierra y es un poquito
00:31:46
más complejo también
00:31:48
y en todo caso, pues aquí tenemos
00:31:49
dos señales que al final se combinan
00:31:52
pero
00:31:54
como la segunda llega con un retardo
00:31:54
y un desfase, pues al final
00:31:58
esa combinación, pues puede
00:32:00
que lleguen en oposición de fase
00:32:02
o en la misma fase, entonces
00:32:04
dependiendo de eso
00:32:05
la potencia total es mayor o menor que si solo tenemos el radio directo
00:32:07
entonces es un escenario bastante simple
00:32:11
pero luego pues tiene cosas complicadas
00:32:14
por ejemplo lo que vemos aquí en las decibelios de pérdida
00:32:18
veis que hay como unas oscilaciones muy grandes al principio
00:32:26
porque al principio hay una zona en que la variación entre oposición de fase y coincidencia de fase es rápida
00:32:30
y entonces hay puntos en que hay más señal que en espacio libre y puntos en que hay menos.
00:32:41
Entonces, fijaos que todo esto en distancias cortas es en un escenario aparentemente inofensivo
00:32:46
donde tenemos la señal, digamos, visión
00:32:54
directa entre los terminales
00:32:56
yo no pensaría
00:32:58
que la señal llega perfectamente, pero bueno
00:33:00
a veces no, a veces, por ejemplo
00:33:02
en una ciudad, pues uno tiene una
00:33:04
reflexión en las calles, en edificios
00:33:06
también, en el fondo es lo mismo
00:33:09
y producen
00:33:10
ese tipo de fluctuaciones
00:33:12
grandes de nivel alrededor
00:33:14
del nivel de espacio libre, de la
00:33:16
variación que hay en espacio libre, y luego
00:33:18
cuando nos vamos más lejos
00:33:20
es todavía peor, porque resulta que la señal ya empieza a estar casi siempre en oposición de fase
00:33:22
y entonces empieza a restar siempre y te da una caída más fuerte que en espacio libre.
00:33:29
O sea que, bueno, es un escenario importante.
00:33:36
Entonces, esto al final es algo que aparece en muchos sitios, que es un modelo de doble pendiente.
00:33:40
Al principio hay una pendiente parecida a la de espacio libre, de caída como la distancia al cuadrado, y luego acaba cayendo como la distancia a la cuarta, que es mucho más fuerte.
00:33:46
Entonces, bueno, en fin, a tener en cuenta.
00:33:57
Si tenemos obstáculos, pues además, si la señal no está completamente liberada, como pasa aquí arriba, que sí, está liberada, pero a lo mejor esto no es suficiente,
00:34:02
Y tenemos aquí un poquito de pérdida por ese obstáculo que está, aunque sea por debajo. Y ya si está por encima, no digamos, todavía más. Entonces, eso se llama propagación por difracción y se debe a que, bueno, la propagación de la señal, esto no sé si todo el mundo lo habrá visto alguna vez, algunos sí, otros quizá no, esto es lo que se llama la zona de Fresnel,
00:34:13
es que la energía no viaja entre el transmisor y el interceptor por una línea infinitamente delgada,
00:34:37
porque eso físicamente sería una densidad infinita de potencia, eso no puede ser.
00:34:45
Pero al revés, viaja en un cierto elipsoide con una cierta anchura y todo lo que sea interceptar,
00:34:51
Y aunque sea por debajo, como aquí, interceptar ese elipsoide supone una pérdida.
00:35:03
Entonces, bueno, pues ahí tenemos unas pérdidas que nos las modelará el modelo correspondiente de difracción.
00:35:08
Eso sería para un caso muy puntual, que hay un solo obstáculo que nos está perturbando.
00:35:16
Para escenarios un poco más complejos, como las ciudades, pues no se puede modelar con tanto detalle.
00:35:23
Entonces, hay unos modelos que se llaman empíricos que tienen unos parámetros muy elementales. Este es un modelo muy clásico de comunicaciones móviles que se llama el modelo de Okumura-Ata, que fijaos que tiene unos parámetros muy escasos.
00:35:30
La pérdida básica de propagación se calcula en base a cuatro parámetros, pero que prácticamente son tres. Porque tenemos por una parte la frecuencia, por otra parte la distancia. Luego tenemos dos alturas, pero una es la altura del terminal móvil, que esa altura casi siempre se considera que es metro y medio, porque es más o menos la altura de la persona.
00:35:49
incluso antes cuando había vehículos con la antena en el techo
00:36:12
pues también más o menos metro y medio
00:36:18
entonces ese parámetro prácticamente no cuenta
00:36:21
de hecho este término está sumando
00:36:24
que depende de la altura del móvil
00:36:26
normalmente es cero
00:36:28
y al final tenemos pues como os decía
00:36:29
dos frecuencias de distancia
00:36:32
y un tercero que es la altura de la estación base
00:36:34
la altura de la antena de estación base
00:36:36
sobre el terrenal que da servicio
00:36:38
Entonces, solo en base a esos tres parámetros ya nos da un valor de pérdidas.
00:36:40
Bien, bueno, no esperemos una grandísima precisión porque al final, pues, no es lo mismo en Madrid, sin salir de Madrid,
00:36:47
pues el barrio de los austrias o los barrios más modernos, incluso con las mismas alturas de edificios,
00:36:57
la estructura de las calles es completamente distinta.
00:37:03
bueno, digamos que nos da una primera aproximación
00:37:07
una variación con la distancia
00:37:10
que teníamos este último sumando
00:37:13
más o menos es
00:37:16
en términos de potencial de distancia
00:37:18
elevado a 3,5 o algo de ese estilo
00:37:22
y bueno, variación con frecuencia
00:37:24
y con altura
00:37:28
esto era el modelo original que solo llegaba a 1500 MHz
00:37:29
En algún momento se ha ampliado hasta 2000, con lo que tenemos aquí abajo. Y bueno, hay otras correcciones que quizá en algún momento os comentará. Sí, adelante Mario.
00:37:34
Una pregunta, señor Manuel. ¿Es una función cualquiera? Bueno, cualquiera, la que sea, pero da igual porque nos lo vamos a cargar, ¿no? ¿Se considera cero? Me has dicho. ¿Ah, que es una función?
00:37:48
Sí, es una función que está en la literatura. Si queréis, mañana os puedo comentar alguna referencia. En principio, es una función que, dependiendo de cómo varía esa altura entre metro y medio y un máximo de 10 metros, nos da un número, un resultado.
00:38:02
Fenomenal.
00:38:25
entonces, este es el tipo de cosas que obtenemos
00:38:26
o sea, si tenemos una antena del estilo de la que hemos visto antes, sectorial
00:38:32
pues fijaros que aquí, esto está hecho con Sirio, claro
00:38:37
fijaros que está apuntando la antena al norte
00:38:43
entonces, sin embargo, el resultado no es simétrico hacia el norte
00:38:45
parece que hacia un poco nordeste llega mucho lejos
00:38:51
noroeste un poco menos
00:38:55
¿por qué? porque probablemente
00:38:58
porque el terreno
00:39:00
va hacia arriba
00:39:01
o va hacia abajo, entonces cuando va hacia abajo
00:39:03
llegamos más lejos
00:39:06
porque esa altura sobre el terreno es mayor
00:39:08
y cuando va hacia arriba
00:39:10
pues llegamos menos lejos
00:39:13
en todo caso estamos viendo
00:39:14
siempre en un margen
00:39:16
perdonad, es un margen
00:39:18
de 65 grados
00:39:20
o sea más o menos
00:39:22
32 y medio, o sea que alrededor
00:39:24
del norte, pues la veamos en unas ciertas
00:39:26
direcciones y no mucho más
00:39:28
y luego, pues más o menos
00:39:30
hay una variación, digamos
00:39:32
continua con la distancia
00:39:34
cada color va representando
00:39:36
pues rangos de niveles que vamos
00:39:38
recorriendo
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y a medida que nos alejamos, pues el nivel
00:39:42
de señal va bajando, como se
00:39:44
deduce directamente de esta fórmula
00:39:46
a mayor distancia
00:39:48
pues el nivel de señal va
00:39:49
disminuyendo
00:39:52
cosa que en la realidad pues no siempre es así
00:39:53
porque
00:39:56
imaginar que el terreno baja, luego vuelve a subir
00:39:56
puede haber toneladas de sombra
00:40:00
entonces eso nos lo daría
00:40:01
el estudio de difracción
00:40:04
con obstáculos concretos
00:40:06
y demás, entonces
00:40:08
bueno, ahora enseguida vamos a ver
00:40:10
esto sería
00:40:11
una variante que es
00:40:14
utilizo la forma del modelo
00:40:15
de Arta pero tengo unos coeficientes que
00:40:18
los ajusto, esto lo hacen los
00:40:20
operadores a veces. En base a medidas que toman en una cierta zona, pues ajusto
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esos coeficientes. No pongo los valores por defecto, sino los que
00:40:26
he medido. Y luego a veces añado un término final
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que vemos aquí abajo, que tiene en cuenta los principales obstáculos.
00:40:34
Un efecto de difracción en el obstáculo principal.
00:40:38
Entonces, de alguna manera combino dos
00:40:42
modelos y tengo algo de este estilo.
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La cosa ya no es tan homogénea. Aquí pasamos del verde al amarillo, luego al rojo, luego volvemos al amarillo. En función de los obstáculos que hay en el trayecto, teníamos una variación no tan homogénea.
00:40:48
luego también hasta donde llegamos, a veces hay puntos alejados donde llegamos, a lo mejor porque son más altos o por el motivo que sea, es un poco más parecido a la vida real, sin tener toda la complejidad que sería un modelo que tuviera en cuenta absolutamente todo, que eso no es fácil.
00:41:07
bueno, en interiores
00:41:24
pues un par de modelos
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o de tipos de modelos
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hay unos que son de este estilo
00:41:32
con un valor de referencia
00:41:34
y luego una pérdida con la distancia
00:41:36
en función del coeficiente
00:41:38
donde tenemos
00:41:40
distintas opciones
00:41:41
aquí en función de que sea con línea de vista
00:41:44
o sin línea de vista
00:41:46
lo que significa los en el os
00:41:47
línea de vista y sin línea de vista
00:41:49
y en
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algunos casos, quizá buscando un poco más la realidad, pues se incluyen las pérdidas por
00:41:54
atravesar paredes y suelos. Entonces, esto sería el último son por paredes y el otro es por techo
00:41:59
suelo, ¿no? Digamos, cambiar de un piso a otro, pues añade una pérdida. Bueno, pues esto sería
00:42:08
una manera de ser un poco más realista, entendiendo que los interiores son muy complejos porque hay
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una gran variedad de materiales de construcción
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anchura de las paredes
00:42:23
los forjados, no sé qué
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que es bastante complejo de modelar
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bueno, con eso terminamos este
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apartado, si tenéis
00:42:32
alguna pregunta antes de entrar en el
00:42:34
último, no vamos muy
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mal de tiempo, teniendo en cuenta
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la hora que hemos empezado, o sea que
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yo creo que vamos a
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acabar bien
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bien, pues si no al final
00:42:48
luego si queréis, entonces
00:42:51
aquí un par de ideas, un poco
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genéricas ya de lo que
00:42:55
puede haber ya
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en los sistemas
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móviles. Entonces,
00:43:01
seguramente
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muchos lo conocéis, pero bueno, el concepto
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de celdas o células,
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en inglés se habla de
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cell, y a veces
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lo traducimos como células y otras como celdas, y yo creo
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que lo usamos ya como
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sinónimo.
00:43:16
La idea es que la zona de cobertura, pues
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en un sistema móvil, pues está
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dividida en zonas que llamamos celdas,
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que están atendidas desde una estación base y con un conjunto de frecuencias.
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Entonces, esto sería un ejemplo, digamos, clásico, vamos a decir,
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en el que tendríamos esas celdas modeladas con hexágonos.
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El hexágono tiene una ventaja, que es que con hexágonos colocados contiguos
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puedes cubrir perfectamente el plano sin que se solape,
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cosa que no puedes hacer con círculos o con otras geometrías, de hecho es la más grande con la que lo puedes hacer.
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Lo puedes hacer también con cuadrados y con triángulos, pero ya con polígonos de más lados que les hago no es posible.
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Entonces, digamos que en un sistema clásico, tú tendrías las frecuencias divididas en este caso en cuatro bloques, unos S4, y entonces la agrupación de cuatro celdas con los cuatro bloques de frecuencias, lo llamaríamos una agrupación o clúster,
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y las frecuencias se reutilizarían a una cierta distancia en otras celdas.
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Por ejemplo, la 1, pues así se han señalado los otros 6 hexágonos próximos
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donde se reutilizan las mismas frecuencias exactamente.
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Entonces, digamos que cada celda se interferiría con las otras que usan las mismas frecuencias.
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En este caso, pues con las 6 más próximas, que son las que están señaladas.
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y eso sería el cálculo tradicional, eso sería la reutilización de frecuencias parcial.
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Cuando el terminal se está desplazando, cuando pasa de una celda a la vecina se hace un traspaso,
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es decir, la comunicación que está con la estación base se pasa a la nueva
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y si hablamos de un vehículo, eso hay que hacerlo con mucha frecuencia
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Y si es de alta velocidad, pues todavía más. Entonces, las celdas en carretera o para las vías de ferrocarril se procurará que tengan coberturas de varios kilómetros para que los traspasos tampoco sean tan frecuentes. En cambio, en ciudad, pues pueden ser más pequeñas porque las velocidades, digamos que son más reducidas.
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A ver, perdonadme. Entonces, esto es, digamos, el concepto de red celular clásico. Esto sería una celda, digamos, de, vamos, una estación base en una celda, pues, bastante, de coberturas muy amplias.
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Sí, tengo un par de preguntas, ahora os doy paso, perdonad, voy a completar esto. Entonces, en este caso tendríamos tres antenas apuntando en tres direcciones con 120 grados y eso es lo que se llama una sectorización, o sea que la celda se divide a su vez en tres sectores que se atienden con diferentes antenas.
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bueno, tengo dos preguntas
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entonces creo que la primera era
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Mario
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José Manuel, en la slide anterior
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donde las cerdas
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a ver si lo entiendo, porque es una duda
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de la infancia, diría yo
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eso quiere decir
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el traspaso
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de frecuencia, le estoy hablando
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si yo parto de la célula
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de referencia, la que está en colorcito verde
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¿verdad? y me dirijo
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digamos hacia este
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y eso quiere decir
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que yo voy
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en la frecuencia, en el set de frecuencias
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1, correspondiente al 1
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ahí hay una transferencia
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de canales de frecuencias
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hacia las frecuencias 2
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o el set de frecuencias 2
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y luego vuelvo a entrar en la 1
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quiero decir que reutilizo las frecuencias
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que eran utilizadas en la celda original
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eso es así como funciona
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así es, sí
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vale, o sea, quiere decir
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que el hexágono, o sea, vamos a ver
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está muy mal dicho, pero nos entendemos
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que las frecuencias 1
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no pasan
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aunque sí pasarán, claro
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a la celda, al hexágono 2
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esas ya no pasan
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pasan con una potencia, entiendo que insuficiente
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y por eso se transfiere la frecuencia
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a esa segunda set de frecuencias
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¿sí? Sí, correcto, sí
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Pues lo he entendido bien, por fin
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Venga, muchas gracias
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Bueno, luego os desarrollo un poco más
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pero voy a ver la segunda pregunta
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creo que es Flora, ¿puede ser?
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Sí, soy yo. Una preguntilla
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solo. ¿Esto de la sectorización
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y tal, y la reutilización de frecuencias
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también para 4G y para 5G
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también? Bueno, eso
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ahora iba a ir a eso, porque ahora
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lo que se entiende, digamos que el concepto
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de celda sí, lo que
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pasa es que ahora lo que se hace
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es lo que se llama reutilización universal,
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es decir, que
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cuando uno cambia de celda
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se cambia
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a estar atendido por otra estación base, pero las frecuencias pueden ser las mismas.
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¿Cómo puede ser? Bueno, eso puede ser porque, como vais a ver luego con mi compañero Luis
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y mañana conmigo, en estos sistemas no se usa todo el ancho de banda con cada usuario.
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Cada usuario se asigna solo una parte de los recursos.
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- PEDRO LUIS PRIETO
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- 1 de abril de 2026 - 20:44
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- 49′ 31″
- Relación de aspecto:
- 4:3 Hasta 2009 fue el estándar utilizado en la televisión PAL; muchas pantallas de ordenador y televisores usan este estándar, erróneamente llamado cuadrado, cuando en la realidad es rectangular o wide.
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