Recepción y distribución de señales de radiodifusión. ELES0108

ic editorial

Recepción y distribución de señales de radiodifusión. ELES0108

Autor: Eduardo Jáuregui Cantón

1ª Edición

© IC Editorial, 2012

Editado por: IC Editorial

C.I.F.: B-92.041.839

c/ Cueva de Viera, 2, Local 3 Centro Negocios CADI

29200 ANTEQUERA, Málaga

Teléfono: 952 70 60 04

Fax: 952 84 55 03

Correo electrónico: iceditorial@iceditorial.com

Internet: www.iceditorial.com

IC Editorial ha puesto el máximo empeño en ofrecer una información completa y precisa. Sin embargo, no asume ninguna responsabilidad derivada de su uso, ni tampoco la violación de patentes ni otros derechos de terceras partes que pudieran ocurrir. Mediante esta publicación se pretende proporcionar unos conocimientos precisos y acreditados sobre el tema tratado. Su venta no supone para IC Editorial ninguna forma de asistencia legal, administrativa ni de ningún otro tipo.

Reservados todos los derechos de publicación en cualquier idioma.

Según el Código Penal vigente ninguna parte de este o cualquier otro libro puede ser reproducida, grabada en alguno de los sistemas de almacenamiento existentes o transmitida por cualquier procedimiento, ya sea electrónico, mecánico, reprográfico, magnético o cualquier otro, sin autorización previa y por escrito de IC EDITORIAL;

su contenido está protegido por la Ley vigente que establece penas de prisión y/o multas a quienes intencionadamente reprodujeren o plagiaren, en todo o en parte, una obra literaria, artística o científica.

ISBN: 978-84-16207-39-8

Nota de la editorial: IC Editorial pertenece a Innovación y Cualificación S. L.

Presentación del manual

El Certificado de Profesionalidad es el instrumento de acreditación, en el ámbito de la Administración laboral, de las cualificaciones profesionales del Catálogo Nacional de Cualificaciones Profesionales adquiridas a través de procesos formativos o del proceso de reconocimiento de la experiencia laboral y de vías no formales de formación.

El elemento mínimo acreditable es la Unidad de Competencia. La suma de las acreditaciones de las unidades de competencia conforma la acreditación de la competencia general.

Una Unidad de Competencia se define como una agrupación de tareas productivas específica que realiza el profesional. Las diferentes unidades de competencia de un certificado de profesionalidad conforman la Competencia General, definiendo el conjunto de conocimientos y capacidades que permiten el ejercicio de una actividad profesional determinada.

Cada Unidad de Competencia lleva asociado un Módulo Formativo, donde se describe la formación necesaria para adquirir esa Unidad de Competencia, pudiendo dividirse en Unidades Formativas.

El presente manual desarrolla la Unidad Formativa UF0423: Recepción y distribución de señales de radiodifusión,

perteneciente al Módulo Formativo MF0120_2: Montaje y mantenimiento de instalaciones de antenas colectivas e individuales,

asociado a la unidad de competencia UC0120_2: Montar y mantener instalaciones de captación de señales de radiodifusión sonora y TV en edificios o conjuntos de edificaciones (antenas y vía cable),

del Certificado de Profesionalidad Montaje y mantenimiento de infraestructuras de telecomunicaciones en edificios.

Índice

Portada

Título

Copyright

Presentación del manual

Índice

Capítulo 1 Comprobación de los parámetros de las señales de televisión analógica y digital

1. Introducción

2. Características de las señales electromagnéticas

3. Magnitudes y unidades de las señales electromagnéticas de radiodifusión

4. Medición de señales analógicas y digitales

5. Identificación de banda, canal y portadora

6. La televisión analógica

7. La televisión digital

8. Modulación. Tipos y características

9. Utilización del medidor de campo en las señales de televisión analógica y digital

10. Resumen

Ejercicios de repaso y autoevaluación

Capítulo 2 Selección de los equipos de captación

1. Introducción

2. Antenas

3. Elementos de una antena

4. Tipos de antena

5. Elección de una antena y accesorios de montaje

6. Resumen

Ejercicios de repaso y autoevaluación

Capítulo 3 Identificación de las líneas de transmisión

1. Introducción

2. Conductores utilizados en las líneas de transmisión

3. Elementos de interconexión de conductores

4. Características de las líneas de transmisión

5. Televisión por cable

6. Resumen

Ejercicios de repaso y autoevaluación

Capítulo 4 Identificación de los elementos del equipo de cabecera

1. Introducción

2. Generalidades

3. Fuentes de alimentación

4. Amplificadores

5. Sistema de control de cabecera

6. Transmoduladores digitales

7. Procesadores de canal

8. Conversores

9. Moduladores

10. Mezcladores

11. Filtros

12. Atenuadores

13. Ecualizadores

14. Accesorios de montaje

15. Accesorios de conexión y programación

16. Resumen

Ejercicios de repaso y autoevaluación

Capítulo 5 Clasificación de los elementos de distribución

1. Introducción

2. Red de reparto

3. Repartidores

4. Derivadores

5. Conmutadores. Conmutadores DiSEqC

6. Multiconmutadores

7. Amplificadores de línea

8. PAU (punto de acceso al usuario)

9. Tomas

10. Cargas

11. Atenuadores

12. Adaptadores

13. Normas durante la instalación de la red de distribución

14. Resumen

Ejercicios de repaso y autoevaluación

Capítulo 6 Instalaciones de antena de TV y radio individuales y en ICT

1. Introducción

2. Elementos y partes

3. Tipología

4. Características

5. Simbología

6. Elaboración de presupuestos

7. Elaboración de manuales de utilización

8. Pasos a seguir para diseñar una instalación en ICT

9. Resumen

Ejercicios de repaso y autoevaluación

Bibliografía

Capítulo 1

Comprobación de los parámetros de las señales de televisión analógica y digital

1. Introducción

Este capítulo está dedicado a conocer conceptos básicos de las ondas electromagnéticas que se utilizan en sistemas de radiodifusión, así como a analizar conceptos fundamentales en esta materia.

En primer lugar, se hará una introducción a las ondas electromagnéticas, de las que se verán sus principales características.

A continuación, se comentarán conceptos sobre la televisión analógica y la digital, así como mediciones básicas en las señales de radiodifusión, y, para terminar, se describirán los tipos de modulación utilizados en radiodifusión.

2. Características de las señales electromagnéticas

Las ondas electromagnéticas se pueden definir como una perturbación de energía que se propaga en un medio, teniendo una característica fundamental que las diferencia del resto de ondas, esto es, que se propagan a lo largo del espacio con dos niveles energéticos perpendiculares entre sí. Estos niveles son el vector campo eléctrico (E) y el vector campo magnético (B). Se dice que son vectores porque tienen módulo, dirección y sentido.

El módulo de esos vectores (su longitud) en ese punto del espacio es el que va a indicar el nivel o valor del campo eléctrico o magnético. Se denomina intensidad de campo al nivel o intensidad de señal que adoptan los campos eléctrico y magnético. En transmisiones de radiodifusión, interesa el nivel de campo eléctrico, que, normalmente, va a venir dado por dBμV.

Onda electromagnética

Las ondas electromagnéticas se pueden clasificar según su frecuencia, cubriendo una amplia gama de frecuencias o longitudes de onda. Esta clasificación no tiene límites precisos y puede verse en el conocido espectro electromagnético.

Las características principales de las ondas electromagnéticas son:

1 No necesitan ningún medio de transmisión y pueden, por tanto, viajar en el vacío.

2 Su velocidad de propagación depende del medio físico; en el vacío viajan a la velocidad de la luz (300.000 km/s).

3 Se componen de campo eléctrico E y campo magnético B, campos definidos por vectores ortogonales.

4 Se caracterizan por su amplitud (A), frecuencia (f), longitud de onda (λ) y velocidad de propagación (v).

5 El sentido de propagación se corresponde con la perpendicular al plano definido por el campo eléctrico y magnético.

6 Están sujetas a interferencias y ruido.

7 En función de la trayectoria del vector campo eléctrico, tienen una polarización u otra.

Sabía que...

En el Primer Congreso Internacional de Electricidad, celebrado en París en 1900, se aplicó por primera vez el término “televisión” para definir la transmisión de imágenes animadas mediante un sistema de comunicación.

3. Magnitudes y unidades de las señales electromagnéticas de radiodifusión

Las magnitudes que determinan las características de las ondas electromagnéticas en los equipos de telecomunicaciones son:

1 Periodo (T): tiempo que tarda la onda en completar un ciclo. En una onda senoidal, el periodo es un ciclo, 360 grados o 2p radianes. La unidad de medida es el segundo (s).

2 Frecuencia (f) y pulsación (ω): la frecuencia es el número de ciclos que completa la onda en un intervalo de tiempo. Depende del periodo de la señal (tiempo que la señal comienza a repetirse de nuevo) según la siguiente expresión:

La unidad de medida es el hercio (Hz), que es el número de ciclos o periodos en un segundo.

Otras unidades de frecuencias muy utilizadas (en otros ámbitos) son las revoluciones por minuto (rpm) y los radianes por segundo (rad/s).

La pulsación viene expresada como:

ω = 2Πf

La unidad de medida de la pulsación viene dada en (rad/s).

1 Longitud de onda (λ): mínima distancia entre dos puntos de una onda que están en fase, es decir, longitud de un periodo de la señal. Su símbolo es λ y está relacionada con la velocidad de transmisión de la onda (V) y la frecuencia de la misma (f), de acuerdo con la siguiente expresión:

λ = V / f

La unidad de medida es el metro (m). En el vacío, V = c = 300.000 km/s.

1 Fase (θ): ángulo de adelanto o retraso de una señal respecto a otra. Se considera el periodo 360 grados. La unidad de medida es el grado (°).

2 Impedancia (Z): resistencia que presenta un circuito al paso de una corriente eléctrica variable. Su expresión es la siguiente:

Z = R + jX

Donde R es la parte real y X es la imaginaria. La parte imaginaria se puede descomponer a su vez en parte inductiva (XL) y parte capacitiva (XC), existiendo la siguiente relación entre ambas:

X = XL + XC

La unidad de medida es el Ω (ohmio).

1 Nivel de señal (V): dos valores pueden definir el nivel de señal, el valor medio y el valor eficaz:Valor medio de tensión: suma de los valores instantáneos de la tensión durante un periodo T de tiempo dividido entre el número de muestras.Valor eficaz de tensión: su definición la da la siguiente fórmula matemática. Su expresión matemática en el caso de una señal sinusoidal quedaría como:

La unidad de medida es el voltio (V).

Nota

El valor eficaz es el que expresan los aparatos de medida como el polímetro cuando se miden magnitudes alternas y no se debe confundir nunca con el valor medio de una señal.

4. Medición de señales analógicas y digitales

Se define señal como la variación de una magnitud de la onda electromagnética, como pueden ser la intensidad, la frecuencia, etc., que se utiliza para transmitir información.

La transmisión de una señal supone el paso de la misma a través de un determinado medio, (aire, cables, etc.).

Nota

Debido a diferentes fenómenos físicos (ruido, interferencia, distorsión), la señal que llega al receptor difiere de la emitida por el transmisor, es decir, que la señal que llega al receptor se degrada.

La propia naturaleza de las señales analógicas y digitales hace que no se puedan utilizar los mismos parámetros para medir la calidad de las señales digitales:

1 Una señal analógica es una magnitud física variable en el tiempo, que, dentro de un mismo rango, puede tomar valores infinitos de amplitud.

2 Una señal digital es una magnitud física variable en el tiempo que, dentro de un mismo rango, puede tomar un conjunto finito de valores de amplitud. En el espectro de frecuencia de una señal digital, no se revelan directamente las características de la señal, ni muchos de los problemas que puede presentar.

Para poder determinar cuantitativamente la importancia del nivel de ruido en un medio de transmisión, se podría manejar el cociente entre el nivel medio de las señales y el ruido. Sin embargo, esta medida tendría un rango de variación muy elevado, debido a las grandes diferencias que se pueden encontrar entre unos medios y otros.

Resultará más conveniente emplear unidades que no supongan el empleo de grandes magnitudes. Por estas razones, la unidad empleada para expresar relaciones de potencia entre dos señales es el decibelio (dB) y sus submúltiplos.

Como se indicó anteriormente, en transmisiones de radiodifusión, para valorar la calidad de la señal, tanto analógica como digital, interesa el nivel de campo eléctrico, que, normalmente, va a venir dado por dBμV.

Para valorar la calidad de las señales digitales, también es necesaria la medida de BER (bit error rate), que se calcula como el resultado de dividir el número de bits erróneos recibidos entre el total de bits transmitidos.

Esta variable concreta la calidad de la señal demodulada y cuantifica el número de errores de bit de una trama. Solo se puede medir con medidores digitales y tiene que ser lo más alta posible, pues define la calidad de la imagen.

Definición

Trama

Unidad de envío de datos.

5. Identificación de banda, canal y portadora

El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Para su estudio, el espectro electromagnético se divide en segmentos o bandas.

Espectro electromagnético

El espectro de frecuencias radioeléctricas es el conjunto de ondas radioeléctricas cuya frecuencia está comprendida entre 3 kHz y 3.000 GHz. De acuerdo con el Reglamento de Radiocomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), Anejo al Convenio Internacional de Telecomunicaciones, R. 1986\1259, el espectro de frecuencias radioeléctricas se divide en las siguientes bandas:

El dominio público se define como el espacio por el que pueden propagarse las ondas radioeléctricas. Las bandas asignadas para los servicios de radiodifusión de radio y televisión en España van desde la frecuencia de 0,15 MHz hasta 12,75 GHz.

Nota

La banda KU es una porción del espectro electromagnético de microondas que se usa principalmente para la difusión de señales de televisión por satélite, en el rango de frecuencias que van desde 10.700 GHz hasta 12.750 GHz. Esta banda se divide en diferentes segmentos que cambian por regiones geográficas, según lo que establezca la UTI (Unión Internacional de Telecomunicaciones).

Las bandas están divididas en canales y las frecuencias de cada canal dependen del estándar de difusión y del país. En España, las frecuencias desde 0,15 MHz a 26,1 MHz y de 195-223 MHz (DAB) están destinadas a servicios de radiodifusión sonora y las frecuencias desde 47 a 12,75 MHz están destinadas a servicios de TV (satélite y terrestre).

5.1. Canal

Un canal radioeléctrico es una porción del espectro radioeléctrico que se utiliza para la difusión de una señal de televisión (analógica o digital) desde una estación radioeléctrica. Es decir, es el intervalo de frecuencias dentro de una misma banda en la que se transmite la información utilizada para lograr ver imágenes o escuchar sonidos en el aparato de TV o radio. Se suele llamar también frecuencia radioeléctrica.

Nota

El Cuadro Nacional de Atribución de Frecuencias (CNAF) fue editado por primera vez en 1990 y ha tenido varias ediciones. La última edición fue en 2010, según la orden ITC/332/2010 de 12 de febrero, BOE n° 44, 19-Feb-2010.

5.2. Portadoras

Se define así a las ondas electromagnéticas de alta frecuencia que se pueden radiar y propagar a distancia y que, mediante su modulación, pueden transmitir señales de baja frecuencia, como las del sonido, vídeo, etc. La función principal de un transmisor es la de generar una onda portadora, que es la encargada de transportar la información hasta el receptor. Esta onda portadora es modulada por la señal que se quiere transmitir y es transportada hasta la antena, donde se irradia al medio exterior en forma de campos magnéticos y eléctricos oscilantes perpendiculares entre sí y, a su vez, perpendiculares a la dirección de propagación de estos, por la línea de transmisión.

Onda portadora en AM

Las ondas portadoras se clasifican en portadora de vídeo Pv, de color Pc y de sonido Ps.

Estas ondas portadoras viajan en el ancho de banda de cada canal separadas entre sí una distancia según el estándar que se esté utilizando.

Existen diferentes estándares, como pueden ser el B, el G o el I.

Los estándares que se utilizan en España son el estándar B para VHF (tendencia a desaparecer) y el G para UHF.

Como ejemplo, se pueden ver en la tabla las características del estándar G.