Infraestructures comunes de telecomunicacions en habitatges i edificis

a) Anàlisi de la instal·lació. Analitzeu la instal·lació interior de la figura i contesteu les qüestions següents.

• Amb les antenes instal·lades, quins serveis es poden rebre en la instal·lació? Resumiu les principals característiques de les antenes utilitzades.

Hi ha dues antenes: una d'FM i una altra d'UHF per al servei de TDT.

L'antena d'FM no té guany i rep almenys la banda de freqüències de 87,7 a 108 MHz. L'antena d'UHF té un guany de 12 dB i cobreix almenys la banda de freqüències de 470 a 862 MHz.

• Quina funció té el mesclador en aquesta instal·lació?

L'amplificador interior només té una entrada. Cal mesclar els senyals provinents de les dues antenes per tal de poder-los amplificar de manera simultània.

• S'utilitza cap mena de sistema d'amplificació per distribuir el senyal a la xarxa de distribució? Quin tipus d'amplificador creieu que és?

Sí, l'amplificador utilitzat, pel nombre d'entrades i sortides, sembla un amplificador d'interior.

• Quin tipus de xarxa interior d'usuari segons la disposició de preses creieu que s'utilitza en aquesta instal·lació?

S'utilitza una configuració en estrella amb repartidor. Només hi ha dues preses d'usuari.

• Quina funció té el repartidor en aquesta instal·lació?

El repartidor s'utilitza per configurar la xarxa interior d'usuari en estrella. D'aquesta manera les dues preses d'usuari han de ser finals.

b) Càlcul de les pèrdues per al senyal de TV (UHF). Necessitem calcular el nivell de senyal en la presa d'usuari per a la banda de TV. Per a això feu els càlculs següents.

• Quines pèrdues introdueix el cable de baixada de l’antena a la freqüència de 800 MHz?

Pèrdues cable = longitud x atenuació (800 MHz) = 8 x 0,16 dB = 1,28 dB

• Quin nivell de senyal hi ha a la sortida de l’antena de TV (UHF)?

Nivell de senyal a la sortida d'antena = nivell de senyal d'entrada + guany d'antena (UHF) = 55 dBµV + 12 dB = 67 dBµV

• Quin nivell de senyal hi ha a l’entrada de l’amplificador (UHF)?

Cal considerar les pèrdues del cable i l’atenuació d’inserció del mesclador:

Nivell de senyal a l'entrada de l'amplificador = nivell de senyal a la sortida d'antena - pèrdues d'inserció del mesclador (UHF) - pèrdues de cable = 67 dBµV – 1,28 dB - 3 dB = 62,72 dBµV

• Si l’amplificador s’ajusta a un guany de 25 dB, quin és el nivell de sortida de l’amplificador?

Nivell de sortida de l'amplificador = nivell d'entrada de l'amplificador + guany = 62,72 dBµV + 25 dB = 87,72 dBµV

• Calculeu les pèrdues que introdueix la xarxa de distribució a la freqüència de 800 MHz:

La xarxa és formada pel repartidor, pel cable coaxial i per la presa d’usuari. Les pèrdues són determinades per l’expressió següent:

Pèrdues de la xarxa = pèrdues d'inserció del repartidor + pèrdues del cable + pèrdues de derivació de la presa d'usuari

Presa 1:

Pèrdues de la xarxa = 4 dB + 15 m x 0,16 dB + 12 dB = 4 dB + 2,4 dB + 12 dB = 18,4 dB

Presa 2:

Pèrdues de la xarxa = 4 dB + 8 m x 0,16 dB + 12 dB = 4 dB + 1,28 dB + 12 dB = 17,28 dB

• Quin nivell de senyal hi haurà en la presa d’usuari a aquesta freqüència?

Nivell de la presa = nivell de sortida de l'amplificador – pèrdues de la xarxa

Presa 1:

Nivell de la presa = 87,72 dBµV – 18,4 dB = 64, 32 dBµV

Presa 2:

Nivell de la presa = 87,72 dBµV – 17,28 dB = 65, 44 dBµV

c) Repetiu els apartats anteriors per al senyal d'FM. Feu els càlculs a la freqüència de 100 MHz.

Pèrdues que introdueix el cable de baixada de l’antena a la freqüència de 100 MHz.

Pèrdues del cable = longitud x atenuació (100 MHz)= 7 m x 0,06 dB = 0,56 dB

Nivell de senyal que hi ha a la sortida de l’antena d’FM:

Nivell de senyal que hi ha a la sortida d'antena FM = nivell de senyal d'entrada + guany (FM) = 45 dBµV + 0 dB = 45 dBµV

Nivell de senyal que hi ha a l’entrada de l’amplificador.

Cal considerar les pèrdues del cable i l’atenuació d’inserció del mesclador per a la banda d'FM:

Nivell de senyal de l'entrada de l'amplificador = nivell de senyal de la sortida d'antena - pèrdues d'inserció del mesclador (FM) - pèrdues del cable (100 MHz) = 45 dBµV - 1 dB – 0,56 dB = 43,44 dBµV

Nivell de sortida de l’amplificador:

Nivell de sortida de l'amplificador = nivell d'entrada de l'amplificador + guany = 43,44 dBµV + 25 dB = 68,44 dBµV

Pèrdues que introdueix la xarxa de distribució a la freqüència de 100 MHz:

La xarxa és formada pel repartidor, pel cable coaxial i per la presa d’usuari. Les pèrdues són determinades per l’expressió següent:

Pèrdues de la xarxa = pèrdues de la inserció del repartidor + pèrdues del cable + pèrdues de la derivació de la presa d'usuari

Presa 1:

Pèrdues de la xarxa = 4 dB + 15 m x 0,06 dB + 12 dB = 4+0,9 + 12 = 16,9 dB

Presa 2:

Pèrdues de la xarxa = 4 dB + 8 m x 0,06 dB + 12 dB = 4+0,48 + 12 = 16,48 dB

Nivell de senyal en la presa d’usuari a 100 MHz

Nivell de senyal en la presa = nivell de sortida de l'amplificador – pèrdues de la xarxa

Presa 1:

Nivell de senyal en la presa = 68,44 dBµV – 16,9 dB = 51,54 dBµV

Presa 2:

Nivell de senyal en la presa = 68,44 dBµV – 16,48 dB = 51,96 dBµV

d) Compareu els nivell de senyal en la presa d'usuari amb el que especifica la normativa. A la vista dels resultats, creieu que la instal·lació està correctament dissenyada?

Els nivells de senyal establerts per la normativa són:

FM-ràdio: 40-70 dBµV

51,54 dBµV < nivell de senyal en presa (FM) < 51,96 dBµV

COFDM-TV (TDT): 45-70 dBµV

64,32 dBµV < nivell de senyal en presa (UHF) < 65,44 dBµV

Podem comprovar que tant en FM com en TV el nivell de senyal està en el marge especificat per la normativa; per tant, la instal·lació està ben dissenyada.

A l'esquerra de la figura es mostra un esquema que compleix els requisits de la instal·lació.

S'utilitza una antena per a cada servei. En instal·lacions individuals és recomanable utilitzar un amplificador de banda ampla, com és el cas dels amplificadors d'interior. Aquest amplificador disposa de tres entrades i una sortida. En el cas d'instal·lacions de nova construcció, es recomana una instal·lació interior amb repartidor (configuració en estrella).

Si s'utilitza un amplificador d'interior i només hi ha una entrada, com la solució proposada a la dreta de la figura, cal utilitzar un mesclador per tal d'afegir a l'amplificador el senyal de totes les antenes. En aquest cas, l'amplificador d'interior té tres sortides, que s'aprofiten per subministrar el senyal directament a cada presa.

Les solucions correctes per a aquesta instal·lació poden ser molt variades i poden utilitzar diferents components: amb amplificador de pal i font d'alimentació, instal·lació de la xarxa de distribució per preses passant, etc.

a) Coordenades geogràfiques de la ciutat de Barcelona i declinació magnètica d'aquesta ciutat.

Aquesta ciutat té unes coordenades geogràfiques aproximades de latitud 41ºN i longitud 2ºE. La seva declinació magnètica és de 2,5ºO.

b) Posició orbital del satèl·lit ASTRA 1BCEFGH/2C.

La posició orbital del satèl·lit ASTRA 1BCEFGH/2C és de 19,2 ºE.

c) Si el mapa de cobertura del satèl·lit és el que es mostra en la figura, quin diàmetre mínim de l'antena cal utilitzar en aquesta instal·lació?

A la ciutat de Barcelona cal utilitzar una antena amb un diàmetre mínim de 90 cm.

d) Les característiques de les antenes disponibles al taller i que podem utilitzar són les que es mostren en la taula següent. Quina de les antenes utilitzaríeu per rebre amb condicions el senyal d'aquest satèl·lit?

La de referència 1, que té un diàmetre de 1.000 mm = 100 cm. La resta d'antenes no tenen el guany suficient, ja que són massa petites.

e) Calculeu els paràmetres d'orientació de l'antena: azimut, elevació i angle de polarització.

Per calcular els paràmetres d'orientació, us recomanem utilitzar una eina informàtica o qualsevol recurs web que us ajudi.

Els paràmetres d'orientació obtinguts, utilitzant alguna d'aquestes eines i el resultat dels quals es mostra en la figura, són els següents:

• Azimut: 155º
• Elevació: 39,5º
• Angle de polarització: -18,6º

Encara que s'utilitzin valors aproximats en el càlcul el resultat és força bo: per exemple, el programari utilitzat no deixa utilitzar decimals.

f) Feu les correccions oportunes d'aquests paràmetres en funció de la declinació magnètica del lloc de recepció, l'angle de descentrament de l'antena i la posició de l'inclinòmetre.

Correcció de l'azimut

L'angle d'orientació de l'azimut calculat és de 155º. La declinació magnètica a la ciutat de Barcelona és de 2,5ºO. Com que la coordenada està referida a l'oest, la correcció que s'ha d'aplicar és negativa: 2,5ºO = -2,5º.

En fer l'orientació de la paràbola, la mesura de la brúixola ha d'incloure la correcció azimut a causa de la declinació magnètica: 155º - (-2,5º). Per tant, la mesura de la brúixola ha de ser de 157,5º.

Correcció de l'elevació

L'elevació calculada durant la fase de disseny és de 39,05º, però com que l'antena utilitzada és de tipus de descentrament, cal aplicar una correcció:

• Elevació real que cal aplicar = elevació - angle de descentrament de la paràbola = 39,05º - 26,0º = 13,05º

Depenent d'on recolzem l'inclinòmetre per fer la mesura, a més caldrà corregir l'elevació real:

• Mesura de l’inclinòmetre: 90º - elevació real = 90º - 13,05º = 76,95º

Cal recordar que aquests paràmetres d’orientació són aproximats, i com a tècnics ens han de permetre acarar i ajustar de manera aproximada la paràbola. Amb l’ajuda d’un mesurador de camp, per exemple, hem de fer l’ajustament més precís de la paràbola.