Monthly Archive for julio, 2008

El método de las tres antenas: calibración y medida de equipos de radiocomuniación

Comienzo con ésta entrada una serie de entradas dedicadas a curiosidades aprendidas en la carrera. No son temas de teoría muy densa, ni cosas imprescindibles para estudiar teleco, sino pequeñas cosas, ideas felices para resolver problemas, métodos únicos y bellos que he tenido que sufrir a lo largo del tiempo, pero que se le quedan a uno en la memoria. En principio sirven para desahogarme, pero quizá con el tiempo alguien encuentre esto en google y le ayude a resolver algún apartado en una práctica de laboratorio.

Como los (pocos) lectores de este blog son de ámbitos tan diversos, intentaré hacer una explicación para tontitos, no entrando en mucho detalle ni jerga técnica, pero dejando claros los conceptos. En algunas entradas será más fácil qeu en otras hacerlo, pero se intentará.

“Calibración y medida de equipos de radiocomunicación: El método de las tres antenas”.

Joder, que mal suena, no? Empezamos definiendo las palabrejas importantes:

Antena: Elemento que radia potencia y/o es capaz de recibir la radiación. Es lo qeu tienes en la azotea para ver la tele o escondido en el móvil para poder transmitir lo que hablas.

Radiar: Emitir potencia en forma de información.

Calibración: 5. tr. Fís. Ajustar, con la mayor exactitud posible, las indicaciones de un instrumento de medida con los valores de la magnitud que ha de medir.

Una vez puestos en escena, ¿que cojones se hace con el método este de las tres antenas? Pues se mide la ganancia de una antena.

La ganancia, por decirlo de alguna forma simple, es un parámetro o propiedad de las antenas que nos indica como de buena o mala es la antena para aprovechar la potencia que le llega. Pero ojo! La ganancia está reñida con la directividad, esto es, cuanta más ganancia, más directiva es la antena, y por tanto, mejor tenemos qeu apuntar la antena. Por ejemplo, las antenas de televisión que tenemos en el tejado son de tipo Yagi-Uda y suelen tener ganancias en torno a 10-12-15 dB (sí, se mide en decibelios entendido sde la siguiente manera: G= 10 * log g, estando G en dB y g en unidades lineales). Como sabrá el lector, es necesario apuntar la antena de la tele y es qeu esa ganancia es el máximo, que lo presenta en una dirección del espacio, no en todas.

Bueno, creo que ya se, más o menos, de qeu va eso de la ganancia. ¿Y para que sirve saberla?

La ecuación básica que nos dice la potencia que se recibe en función de la distancia es la fórmula de Friis de propagación en espacio libre:

Friis equation

Luego hay ecuaciones mucho más complejas, modelos infinitamente más tediosos, pero ésta es la primera que uno ve en su vida. Te da la relación entre la potencia recibida en la antena de tu casa (Pr) y potencia transmitida por el repetidor (Pt) si sólo hubiera estás dos antenas en el vacío y no hubiera nada más en el universo conocido (ni tu azotea, ni tu viendo la tele, nada).

Ésta relación depende de varios factores:

R : Distancia entre antenas en línea recta.
λ : Longitud de onda. Se saca a partir de la velocidad de la luz (c) y la frecuencia de trabajo (ƒ): λ·ƒ = c
Gt, Gr : Ganancia de las antenas transmisora y receptora.
π : Pi : 3,141592… (si esta no la has pillado, mejor no sigas leyendo)
4 : cuatro. (¿no te he dicho qeu no sigas leyendo?)

¿Y que nos indica ésta formuleja?

Pues te indica que cuanto más lejos estés del repetidor, mayor ganancia necesitará tener la antena de tu casa para tener la misma potencia recibida. Si te fijas, cuando veas la TDT, observarás dos indicadores: la potencia recibida y la calidad del canal que estás viendo. La potencia recibida se establece por ley (si, sí, los tochos esos qeu aprueban los gobiernos) que ha de estar entre un máximo y un mínimo para poder garantizar que se vea. Estos máximos y mínimos se usan entre otras cosas para repartir lso repetidores de TV y para las ICTs (de ésto último ya hablaré más adelante).

Las antenas típicamente usadas en instalaciones caseras tienen los siguiente valores de ganancia:

Dipolo corto: 1.76 dB
Dipolo de media longitud de onda (el del router wifi): 2.15 dB
Array de dipolos (Antena Yagi-Uda, la de la TV): Entre 10 y 15 dB
Antena de bocina: 20-30 dB
Antena parabólica (para ver el Canal Satélite): Hasta 40 ó 50 dB

Bien, ya sabemos que es la ganancia, porqué es importante y que valores suelen tener las antenas más normales. Y ahora, ¿me vas a contar de una puta vez el maldito método este de las tres antenas?

Bueno, vale, si. Resulta qeu en medidas de laboratorio a veces tienes qeu medir la ganancia de una antena por diversos motivos:

– Porque te lo pide el guión de la práctica.
– Porque te dice el profesor qeu la midas.
– Porque no tienes ni idea de cuanto es y has perdido la hoja de características.
– Porque tienes la potra de trabajar midiendo la ganancia de antenas.

En cualquiera de éstos casos, hay tres formas de medir la ganancia de una antena, dependiendo de lo qeu tengas a mano.

Si tienes otra antena de la cual sabes la ganancia:

– Simplemente mides la potencia qeu transmites, la que recibes, la distancia y aplicas la formuleja de Friis de antes.

Problema: Tienes qeu tener uan antena de la cual conozcas su ganancia.

Si tienes dos antenas iguales:
-Mides la potencia qeu transmites, mides la qeu recibes, y supones que al ser las dos antenas iguales la ganancia en transmisión y recepción de las dos antenas es la misma (lo cual es cierto).

Problema: Tienes qeu tener dos antenas iguales.

Si no tienes nada de lo anterior.
Aplicas el método de las tres antenas

Te las apañas para encontrar dos antenas más: Ya sean de verdad o muy malas (cortas un hilo de cobre que mida unos 10 cm), en teoría da lo mismo.

Haces las tres configuraciones posibles en las que mides las diferentes distancias y potencias transmitidas y recibidas (y las vas apuntando en un papel):

A transmite y B recibe; A transmite y C recibe; C transmite y B recibe.

Ahora cojes y escribes tres veces la ecuación de Friis y cada una la particularizas para cada configuración. Sorprendentemente te qeudará un sistema de 3 ecuaciones (las tres de Friis) y 3 incognitas (las tres ganancias) en el cual no aparecen más de dos en cada ecuación. Lo resuelves y ya lo tienes. Has calculado, no una, sino la ganancia de tres antenas, con lo cual ya tienes para rellenar página y media en la memoria de la práctica o te has ganado el sueldo de esa mañana.

Problema: Necesitas memoria para acordarte de apuntar los valores en un papel y saber sumar, restar y multiplicar. Además, es posible qeu te lo pregunten en un examen.

Si despues de todo esto, no te ha quedado claro porqeu parece que estoy hablando para estudiantes de magisterio que en su vida han oido hablar de los logaritmos, aquí explicado en formato artículo ingenieril con acento argentino.

Ni un examen más en la carrera!

Han sido casi dos meses sin escribir nada (o más, ya no sé), pero es qeuestaba liado con los últimos exámenes de la carrera. Eran sólo tres y me bastaba uno y un curso de verano, pero había que dedicarles tiempo, un par de días las clases eran hasta las 21:30, y además tenía luego qeu hacer cosillas del PFC.

Y nada, aquí estamos, a 10 de Julio de 2008 casi las 5 de la mañana, sin poder dormir, con un calor de la hostia. Pero puedo decirlo de una puta vez. Después de 2116 días, me he quitado de enmedio todas las asignaturas de la carrera. Si cojones sí. 73 asignaturas con 88 exámenes finales (sólo en 2 necesité llegar al tercer examen, en 10 al segundo y una optativa suspensa que por lo idiota del profesor, me niego a volver a presentarme). Más luego unso cuantos créditos de libre: Deportes, instructor de laboratorio, participación en conferencias tanto de oyente como de ayudante de la organización, consejos de departamento.

Podría decir que en todas y cada una de las asignaturas he aprendido algo interesante y bla bla bla. NO. No ha sido así. De las 73 asignaturas guardo un grato recuerdo de unas 30, de otras 30 un recuerdo normalucho (asignaturas de tarnsición o de base sin apenas posibilidad de aplicar conocimientos o trabajar en equipo), pero las otras, unas 10, me parecieron todo un fiasco, un sinsentido, mal planificadas o impartidas por un profesorado inepto y/o inapto, muchas veces directamente con un temario sin pies ni cabeza.

Ya solo queda el PFC, que por ahora va por buen camino.

Ha sido casi 6 años de mi vida que ahora mismo no cambiaba por nada en el mundo, aunque eso sí, si me dieran la posibilidad de viajar 6 años atrás en el tiempo, me diría a mi mismo:

Insensato, no te metas a una ingeniería. Vete a hacer un módulo interesante como el de mecánica aeronaútica o el de electrónica, por ejemplo, y en 18 meses andas trabajando. Luego si quieres, haces la ingeniería técnica

Y es que las salidas laborales están hechas una mierda. Yo cada vez lo tengo más claro, me veo lejos de aquí, muy lejos. Tan lejos como un sitio donde hablen diferente y no se les entienda a la primera. O eso, o tener una potra impresionante