Electricidad y mas

TV Analogica


INTRODUCCION A LA RECEPCION

SISTEMAS PARA RECEPCION DE TV

A la hora de llevara cabo el proyecto e instalación de un determinado sistema de recepción de señales de TV es imprescindible el conocimiento de los diversos medios de propagación que recorre la señal de TV, así como las unidades de medida y evaluación de la misma.

En este sentido y antes de introducirnos en los tipos y elementos de una instalación es conveniente dar un breve recorrido por estos puntos.

PROPAGACION EN EL ESPACIO LIBRE

ESPRECTO RADIOELECTRICO

El espectro de frecuencias radioeléctricas es el conjunto de ondas radioeléctricas cuya frecuencia esta comprendida entre 3 KHZ y 3000 GHZ.

El espectro de frecuencias radioeléctricas se divide de acuerdo con el reglamento de radiocomunicaciones de la unión internacional de telecomunicaciones.

Las bandas asignadas para servicios de radiodifusión de radio y TV son las siguientes:

Onda larga 0,15 a 0,285 MHZ
Onda media 0,52 a 1,605 MHZ
Onda corta 2,30 a 26,100 MHZ

VHF

Banda I 47 a 68 MHZ
Banda II 87 a 110 MHZ
Banda III 174 a 230 MHZ

UHF

Banda IV 470 a 606 MHZ
Banda V 606 a 862 MHZ

KU

DBS 11,7 a 12,5 GHZ
FSS banda superior 12,7 a 12,75 GHZ
FSS banda inferior  10,7 a 11,7 GHZ

Las bandas que nos interesan en esta parte son: B I, B II, B III, B IV y B V; posteriormente nos ocuparemos de las bandas FSS y DBS.

Actualmente en España las bandas BI, BIII, BIV y BV, están destinadas al servicio de radiodifusión terrena. No obstante las B I y B III están destinadas a ser abandonadas
para este servicio según recoge el CNAF (Cuadro nacional de asignación de frecuencias).

Los emisores y reemisores con potencias menor de 100 W tenían que abandonar estas bandas en el 1-1-1995 y las de potencias superiores lo tienen que abandonar el 1-1-2000.



En España el estándar de televisión utilizado es el PAL BG, es decir canales de TV de 8 MHZ de ancho de banda en UHF (B IV y B V) y de 7 MHZ en VHF.

Mecanismos de propagación

Las ondas de radio y TV son odas electromagnéticas que transmiten a la velocidad de la luz 300.000 Km. /s.

Cuando una antena radia, crea a su alrededor un campo electromagnético cuya intensidad es función de la corriente, que circula por dicha antena y que se va amortiguando a medida que nos alejamos de la misma.

El valor de la atenuación que la onda sufre cuando se propaga es función directa de su frecuencia, de modo que cuanto mas elevada es la frecuencia, mayor es también su amortiguamiento.

Las ondas radiadas por una antena emisora son de dos tipos:

a)      de tierra o superficie: se propagan por la superficie de la tierra. Son las causantes del efecto “desvanecimiento” cuando se reciben con fase distinta que las ondas de espacio.
b)      De espacio: son las ondas radiadas al espacio y constituyen toda la base de las comunicaciones. El amortiguamiento de las ondas espaciales es menor que en las de superficie.

Dependiendo del tipo de emisión, el mecanismo de propagación se producirá de una u otra forma.

  • Emisiones de onda larga (0.15 a 0.285 MHZ): la propagación se produce generalmente por medio de la onda de superficie.
  • Emisiones de onda media (0.52 a 1.6 MHZ): la propagación de estas señales puede tener lugar por la onda de espacio o por la de superficie. La atenuación en la onda de superficie es mayor que en la de espacio.
  • Emisiones de onda corta (2.3 a 26.1 MHZ): la propagación de estas señales se hae mediante la onda de espacio debido a la atenuación que sufre la onda de superficie.
  • Emisiones de ondas, VHF, UHF y superiores: dentro de las ondas VHF las señales B I participan tanto de las propiedades de las ondas cortas como de las de frecuencias superiores. Esta banda BI puede considerarse como la transición entre las ondas cortas y las de VHF y UHF.

Las señales utilizadas en B III de VHF, UHF y superiores se propagan rectilíneamente y si encuentran en su camino una antena receptora inducen en ella una f.e.m que es aprovechada. Aquí la onda de superficie no tiene ninguna importancia.

Del conjunto de ondas radiadas, en TV solo son aprovechables las que constituyen el rayo óptico o directo. Teóricamente el alcance máximo de una emisora viene dado por el rayo tangente a la superficie de la tierra TD, que constituye el límite de visibilidad entre transmisor y receptor.

Este alcance óptico tiene como valor:


Dado que H suele ser mucho mayor que h, un incremento de igual altura de la antena emisora o receptora, siempre es mas útil en esta ultima por aumentar más el alcance.

Esto nos conduce a una consideración de tipo práctico y es que en las zonas limite o marginales es conveniente aumentar la altura de la antena receptora aunque sean unos pocos metros, pues mejoraremos considerablemente la señal.

En la practica se observa que según el estado del tiempo, la época del año, etc., el alcance dado por la formula anterior se ve multiplicado por un factor variable comprendido entre 1.25 y 2.5.Ello es debido al efecto de difracción troposferita de las ondas.

Efecto doble imagen

La propagación de las ondas de TV se ve muy afectada por los obstáculos interpuestos entre antena emisora y receptora que atenúan mucho la señal (casas, bosques, montañas, etc.) y que además pueden actuar como pantallas reflectantes.

La aparición de imágenes fantasmas o ecos es debido a ello y su explicación es la siguiente: La señal llega al receptor por dos caminos diferentes uno directo y otro debido a la reflexión, como la señal reflectada recorre un espacio mayor que el directo llega al receptor con un tiempo de retraso, lo que da lugar a la aparición de la señal doble o fantasma sobre la pantalla del receptor.

Como un televisor el tiempo que tarda en barrerse una línea es de 64 nanosegundos, resulta que para un televisor de 23 pulgadas, el barrido se hace a razón de 40/54= 0.74 cm/nanosegundos= 74 mm/ nanosegundos.

Así en nuestro caso obtendremos una segunda imagen a la derecha de la autentica y separada de la misma una distancia de 7,4 mm.

Propagación en líneas de transmisión

Una línea es un medio de transmisión de energía.


Dado que las líneas, se utilizan para el envío de señales de diverso tipo y a distintas distancias, es necesario que no radien y que además tengan las menores perdidas posibles.

Un parámetro de gran importancia en toda línea de transmisión es la impedancia característica (Zo).

La impedancia característica de una línea de transmisión podemos definirla como la impedancia que se mediría en un extremo de la línea si esta fuera de longitud infinita. Dicha impedancia depende de la naturaleza de cada línea en particular, y es un parámetro fundamental a la hora de considerar las posibles reflexiones en la misma línea:

  • si una línea de transmisión esta terminada o conectada a una impedancia igual a su impedancia característica no se producirá reflexión de señal en el extremo de dicha línea y toda la energía transmitida será entregada a la misma.
  • Si el extremo de una línea esta abierto o en cortocircuito, se producirá un cien por cien de reflexión de señal en dicho extremo.

Al número que define la parte de energía que se refleja en un punto de la línea de transmisión se le llama coeficiente de reflexión en ese punto. Si Zo es la impedancia característica y Zr es la impedancia de cierre, el coeficiente de reflexión viene dado por:

Así se dirá que una línea de transmisión esta mejor adaptada cuando el valor de su impedancia de cierre (impedancia de carga) se acerque mas al de su impedancia característica.

El cable coaxial

La línea de transmisión utilizada para la distribución de señales de TV en sistemas de antena colectiva es el cable coaxial.

El cable coaxial esta constituido por dos conductores concéntricos. El conductor interior se llama vivo y el conductor exterior que sirve de blindaje, se denomina malla, ambos conductores están separados mediante un material aislante llamado dieléctrico.
La principal ventaja de este cable es que sus perdidas son bajas, independientemente del ambiente exterior; asimismo al estar apantallado ni radia ni recibe parásitos, condición importante tanto para los lugares de señal débil como fuerte.


Existen diversos tipos de cables como son:


1.- Cable coaxial con dieléctrico aire. Se diferencian dos tipos, en unos se utiliza de soporte y separación entre conductores una espiral de polietileno y en otros unos canales o perforaciones a lo largo del cable de modo que el polietileno sea el mínimo imprescindible para la sujeción del conductor central. Son cables que presentan atenuaciones muy bajas.


2.- Cable con dieléctrico de polietileno celular o esponjoso. Este tipo de cable presenta más consistencia que los anteriores pero también sus pérdidas son más elevadas.


3.- cable coaxial con dieléctrico de polietileno macizo. Es el de mayor atenuación y solo es aconsejable para conexiones cortas (10 ó 15 m aproximadamente).


Los datos más importantes del cable desde el punto de vista del instalador de antenas son:


Impedancia característica

Atenuación


La impedancia característica de un cable coaxial si tenemos en cuenta el diámetro de los conductores y el dieléctrico viene dada por:


Para el polietileno K=2.3 y para el aire K= 1, siendo D el diámetro interno del conductor exterior y de d el diámetro externo del conductor interior.


Si tenemos en cuenta la inductancia y capacidad que por unidad de longitud tiene el cable su impedancia característica será:


Siendo: L: inductancia en henrios (H)

             C: capacidad en faradios (F)

            Zo: impedancia característica (Omega)


Típicamente para TV este cable se fabrica con una impedancia característica de Zo=75 ohmios.


La atenuación es la perdida del nivel de señal que se produce en una longitud de cable determinada y para una frecuencia determinada.


El cálculo se realiza mediante la expresión:


Siendo: At (dB), la atenuación expresada en decibelios (dB).

             Vs, la tensión de señal al final del cable

             Ve, la tensión de señal al principio del cable.


Unidades de utilización en sistemas de antena colectiva.


Las unidades mas utilizadas en sistemas de antenas son las que están acontinuacion.


Expresiones en decibelios dB


Las expresiones en decibelios dB, son comparaciones logarítmicas en base 10 entre magnitudes del mismo tipo, por tanto son adimensionales. Se utilizan ampliamente en telecomunicaciones por razones de tipo práctico; pues convierten las multiplicaciones y divisiones en sumas y restas, simplificando por tanto las expresiones numéricas.


Tomando como parámetro la potencia, tendremos que la ganancia en potencia vendrá definida por:


Siendo: Ps, la potencia de salida W      

             Pe, la potencia de entrada  W

             Ap, la ganancia de potencia adimensional


Si expresamos la misma ganancia en dB, tendremos:


Siendo: Ap la ganancia de potencia expresada en dB

             Ps y Pe son iguales que la expresión anterior


Si Ap>0, se denomina ganancia; si Ap< 0 se denomina atenuación.


Por otra parte tenemos que si:


Obtendremos las expresiones para las ganancias en tensión y en corriente expresada en dB.


Y por tanto:


Siendo: Av, la ganancia de tensión en dB

             Ai, la ganancia de corriente en dB

             Is, intensidad de salida A

             Ie, intensidad de entrada A

             Vs, tensión de salida V

             Ve, tensión de entrada V


Cuando nos interese representar un nivel de potencia, tensión o intensidad en dB, siempre ha de compararse con otro nivel tomado como referencia. Así tomaremos como referencia 1W, 1  Mw., 1 V, 1 nanoV, etc. Y tendremos:



Donde dBm, expresa el nivel de potencia existente en un punto respecto a 1 Mw. y dBnanoV, expresa el nivel de tensión en un punto respecto a 1 nanoV, referido a una impedancia determinada.


1.- INTRODUCCION


    * Una instalación de recepción de TV es el conjunto de dispositivos, tanto mecánicos como electrónicos, encargados de recibir la señal de TV y transmitirla al receptor de TV en óptimas condiciones.


                      Onda electromagnética------instalación------Receptor TV


    * La calidad de imagen y sonido en el receptor de TV dependen fundamentalmente de dicha instalación.
    * Cuando no existía más que una cadena de TV la instalación de una antena no requería gran especialización, bastaba con dirigir la antena al emisor y, mediante un cable coaxial, conectarla a la toma de TV.
    * Con el paso de los años se han ido introduciendo nuevas complicaciones:


    * Antena colectiva

    * La TV en color requiere mayores niveles de calidad

    * Los usuarios han adquirido mas de un TV, por lo que es necesario introducir varias tomas en una vivienda
    *

    * Con el aumento del nº de emisores de los cuales se pueden recibir las señales -à puede ser necesario la utilización de varias antenas orientadas en distintas direcciones y como no todas las señales llegan con la misma intensidad, algunas tienen que ser preamplificadas y otras atenuadas.


    * Aumento del nº de canales


    * TV vía satélite


    * Tipos de sistemas: individual y colectivo


Hay dos grandes grupos de instalaciones


    * instalaciones individuales
    * instalaciones colectivas

Con la llegada de la TV cada usuario disponía de su propia antena en el tejado, independientemente de los demás vecinos, constituyendo una instalación individual.


La aparición de la 2ª cadena obligo al uso de una segunda antena para su recepción y la masiva introducción de la TV en los hogares -à superpoblacion de antenas en los tejados.


La superpoblacion presentaba graves problemas de seguridad, estética e interferencias entre antenas.


La problemática origino la ley de antenas colectivas, que fijaba la obligatoriedad para inmuebles de mas de 10 viviendas o con mas de 4 plantas de atenerse a la misma, además de a los limites de calidad.


A partir de la ley empezaron a instalarse los sistemas de antena colectiva.


Actualmente coexisten los dos sistemas de instalación, utilizándose la individual para edificaciones unifamiliares y la colectiva para edificaciones de varios usuarios...


    * Bloques de una instalación:


      Sistema captador de señales


    * conjunto de dispositivos encargados de recibir las señales que, procedentes de los transmisores, emisores y reemisores, se transmiten vía hertziana.
    * Su ubicación en el exterior, generalmente en la azotea o en el tejado del edificio.


Se compone de los siguientes dispositivos:


    * Antenas
    * Preamplificadotes

    * Con el aumento del nº de emisores de los cuales se pueden recibir las señales -à puede ser necesario la utilización de varias antenas orientadas en distintas direcciones y como no todas las señales llegan con la misma intensidad, algunas tienen que ser preamplificadas y otras atenuadas.


    * Aumento del nº de canales


    * TV vía satélite


    * Tipos de sistemas: individual y colectivo


Hay dos grandes grupos de instalaciones


    * instalaciones individuales
    * instalaciones colectivas

Con la llegada de la TV cada usuario disponía de su propia antena en el tejado, independientemente de los demás vecinos, constituyendo una instalación individual.


La aparición de la 2ª cadena obligo al uso de una segunda antena para su recepción y la masiva introducción de la TV en los hogares -à superpoblacion de antenas en los tejados.


La superpoblacion presentaba graves problemas de seguridad, estética e interferencias entre antenas.


La problemática origino la ley de antenas colectivas, que fijaba la obligatoriedad para inmuebles de mas de 10 viviendas o con mas de 4 plantas de atenerse a la misma, además de a los limites de calidad.


A partir de la ley empezaron a instalarse los sistemas de antena colectiva.


Actualmente coexisten los dos sistemas de instalación, utilizándose la individual para edificaciones unifamiliares y la colectiva para edificaciones de varios usuarios...


    * Bloques de una instalación:


      Sistema captador de señales


    * conjunto de dispositivos encargados de recibir las señales que, procedentes de los transmisores, emisores y reemisores, se transmiten vía hertziana.
    * Su ubicación en el exterior, generalmente en la azotea o en el tejado del edificio.


Se compone de los siguientes dispositivos:


    * Antenas
    * Preamplificadotes

    * Con el aumento del nº de emisores de los cuales se pueden recibir las señales -à puede ser necesario la utilización de varias antenas orientadas en distintas direcciones y como no todas las señales llegan con la misma intensidad, algunas tienen que ser preamplificadas y otras atenuadas.


    * Aumento del nº de canales


    * TV vía satélite


    * Tipos de sistemas: individual y colectivo


Hay dos grandes grupos de instalaciones


    * instalaciones individuales
    * instalaciones colectivas

Con la llegada de la TV cada usuario disponía de su propia antena en el tejado, independientemente de los demás vecinos, constituyendo una instalación individual.


La aparición de la 2ª cadena obligo al uso de una segunda antena para su recepción y la masiva introducción de la TV en los hogares -à superpoblacion de antenas en los tejados.


La superpoblacion presentaba graves problemas de seguridad, estética e interferencias entre antenas.


La problemática origino la ley de antenas colectivas, que fijaba la obligatoriedad para inmuebles de mas de 10 viviendas o con mas de 4 plantas de atenerse a la misma, además de a los limites de calidad.


A partir de la ley empezaron a instalarse los sistemas de antena colectiva.


Actualmente coexisten los dos sistemas de instalación, utilizándose la individual para edificaciones unifamiliares y la colectiva para edificaciones de varios usuarios...


    * Bloques de una instalación:


      Sistema captador de señales


    * conjunto de dispositivos encargados de recibir las señales que, procedentes de los transmisores, emisores y reemisores, se transmiten vía hertziana.
    * Su ubicación en el exterior, generalmente en la azotea o en el tejado del edificio.


Se compone de los siguientes dispositivos:


    * Antenas
    * Preamplificadotes


Equipo de cabecera

Responsable de recibir las señales procedentes del sistema captador y adecuarlas para su distribución al usuario en las condiciones de calidad requeridas.

Generalmente se ubica dentro del edificio en una zona comunitaria, próxima al sistema captador de señales.

Es el núcleo de la instalación y esta constituido por la casi totalidad de los dispositivos activos que la componen.

  • Amplificadores de banda ancha
  • Amplificadores monocanal
  • Conversores de frecuencias
  • Filtros
  • Mezcladores
  • Ecualizadores
  • Atenuadores

Red de distribución

Se encarga de recoger las señales a la salida del equipo de cabecera y distribuirlas a las tomas de usuario de la instalación.

Su ubicación se distribuye a lo largo de todo el edificio, desde el equipo de cabecera hasta la última toma de usuario.

Esta compuesta además de por el cable coaxial y los conectores, por los siguientes dispositivos:

  • Repartidores
  • Derivadores
  • Tomas y cajas de paso

Hay que tener en cuenta que en la distribución de las señales a las diversas tomas de usuario, se producen numerosas perdidas lo cual obliga a tener una red de distribución perfectamente calculada para llegar a estas tomas con niveles de señal adecuados.


2.- Antenas de TV terrestre

Son varias las definiciones de antena que se pueden utilizar en el estudio de este dispositivo, ya que depende en muchos casos del aspecto de la antena que se este tratando.

Una posible definición:

Estructura formada por conductores que constituye la zona de transición entre la potencia radiada y la potencia guiada.

Potencia radiada AntenaPotencia guiada

A diferencia de lo que ocurre en radiodifusión sonora, debido:

•    Niveles de energía radiada
•    Bandas de frecuencias utilizadas
•    Alcance de la emisión

En la teledifusión el tipo de antena empleado en la recepción condiciona en gran manera la calidad de la señal recibida.

Principales tipos de antenas utilizadas en la recepción:

•    Antena dipolo

Antena formada por dos conductores rectos, de la misma longitud, situados el uno al lado del otro.

La máxima eficiencia se obtiene a la frecuencia para la cual la longitud total del dipolo es igual a la mitad de la longitud de onda.

•    Dipolo doblado

Se obtiene doblando la antena dipolo (uniendo los extremos)

•    Antena Yagui

Antena que consta de:

•    Dipolo doblado
•    Elementos pasivos: directores y reflectores

Los reflectores pueden ser sencillos, dobles, o incluso una especie de pantalla para aumentar su eficacia.

Reflejan hacia delante (dipolo) la señal que interesa

Bloquean las señales que eventualmente lleguen por detrás.

Los elementos directores aumentan la directividad de la antena y la ganancia en la dirección de la emisora, disminuyéndola en otras direcciones.

Focalizan la señal principal sobre el dipolo.

Los reflectores y directores generan un diagrama polar fuertemente asimétrico, con un predominio del lóbulo anterior.

Antena más común para la recepción de TV

•    Antena cónica

Constituida por diversos elementos, de distintas longitudes, dispuesto en cierta forma muy semejante a las varillas de un paraguas

•    Antena interior en V

Consiste en dos conductores dispuestos en un plano vertical que adoptan la forma de la letra V

•    Antena Rómbica

Situada en un plano horizontal y ocupa un gran espacio

Tiene forma de rombo

•    parámetros mas importantes de una antena:

•    Impedancia característica

Impedancia que presenta la antena a una frecuencia determinada

También se llama resistencia de radiación

Para una antena dipolo esta impedancia se sitúa sobre los 73 ohmios, valor que se cuadruplica para un dipolo doblado.

Una antena se puede modelar mediante un generador de tensión del cual hemos de extraer la máxima potencia,


La máxima transferencia de potencia se obtiene cuando: Zl=Z*a

La máxima transferencia de potencia entre un dispositivo generador y un dispositivo receptor se tiene cuando:

Rsalida generador= Rentrada receptor

     Dado que la impedancia característica de los cables coaxiales empleados en la distribución de señales de TV es de 75 ohmios es conveniente incorporar un dispositivo adaptador de impedancias entre una antena Yagi o un dipolo doblado y el cable coaxial

Generalmente este dispositivo permite también la transición entre una estructura simétrica como el dipolo y una estructura asimétrica como el cable coaxial - balun



La función básica de una antena es la de extraer parte de la potencia asociada a una onda electromagnética que se propaga en el espacio y transferirla a un sistema de ondas guiadas.

Los siguientes parámetros definen el comportamiento de una antena en relación a las distintas direcciones del espacio:

•    Directividad:

Capacidad de una antena de concentrar la potencia radiada en una determinada dirección del espacio o, inversamente, la capacidad de absorber la potencia incidente en esa dirección.

Aptitud de una antena para recibir la señal procedente de una dirección determinada con una intensidad superior a la que se obtiene en las demás direcciones.

Debe apuntarse convenientemente la antena en la dirección en la que la directividad sea máxima implica máxima captación de potencia que viaja asociada a la onda electromagnética.

Con una elevada directividad de la antena se obtiene la ventaja de atenuar las reflexiones, perturbaciones o señales indeseables procedentes de otras direcciones.

•    Ganancia

La ganancia de una antena cuantifica la relación entre la energía radiada o emitida por una antena directiva en la dirección de la máxima transmisión y la energía que radiaría o recibiría una antena de referencia orientada en la misma forma en ese punto.

•    Diagrama de radiación:

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