2. Les comunicacions sense cable
2. Les comunicacions sense cable
|
A. Les ones electromagnètiques
Les comunicacions sense cables es basen en l’ús de les ones electromagnètiques que es propaguen a través de l’aire i de l’espai. Aquesta propietat dóna la llibertat d’ubicació de l’emissor i del receptor, amb les restriccions de distància i de propagació pròpies d’aquesta tecnologia. Les ones electromagnètiques estan formades per un camp elèctric i un camp magnètic que varien periòdicament en el temps. Les ones es representen com oscil·lacions en què es distingeixen dos paràmetres , un per eix, l’amplitud i el període, i un paràmetre derivat, la freqüència: Amplitud: intensitat del senyal Període (T): és el temps que tarda el senyal a fer un cicle complet. Freqüència (f): nombre de cicles que completa el senyal en un segon. Es mesura en hertz (Hz), que equival a un cicle per segon. Hi ha diferents múltiples de l’hertz: kHz, MHz, GHz, THz. Freqüència i període estan relacionats:
F=1/T
La freqüència d’1 hertz equival a un període d’1 segon. En les comunicacions per ones electromagnètiques, la freqüència de l’ona determina el canal de transmissió i les propietats de propagació. L’ona actua de portadora de la informació, per això se la considera el canal de transmissió. La informació s’incorpora a l’ona portadora codificada amb una tècnica de modulació, el resultat de la qual és un senyal complex. Hi ha diferents tècniques, segons sigui el tipus d’informació, analògica o digital, i la forma de codificació de l’ona portadora.
B. La modulació
Les dues modulacions analògiques més conegudes són la modulació d’amplitud (AM) i la modulació de freqüència (FM). La radiodifusió comercial emet en aquestes dues modulacions, especialment en FM. La modulació digital és la tècnica de modulació més complexa que aprofita millor el canal de comunicació. Un sistema molt simple de codificar els dos valors binaris, 0 i 1, és no emetre ka portadora per transmetre un o, i emetre la portadora per transmetre un 1. Aquets modulació rep el nom d’ASK (amplitude shift keying). La TDT empra una codificació digital molt complexa anomenada COFDM( coded orthogonal frequency division multiplexing) que es caracteritza per disposar d’una amplada de banda molt elevada i incorpora un sistema de correcció d’errors en el receptor. Globalment, proporciona una qualitat de transmissió molt elevada i permet disposar de més canals simultàniament.
|
|
C. L’espectre radioelèctric
L’espectre radioelèctric o de radiofreqüència (RF) és una part de l’espectre electromagnètic que ordena, tècnicament i legal, les diferents freqüències per a usos específics.
|
Radiofreqüència |
Microones |
Infraroja |
Visible |
|
0,1-300 MHz |
0,3-300 GHz |
0,3-385 THz |
385-750 THz |
La International Telecommunication Union (ITU) ha establert una ordenació de l’espectre radioelèctric internacionalment.
|
Banda |
Sigles |
Freqüències |
Aplicacions |
|
Freqüència ultrabaixa |
ULF |
300-3000 Hz |
Comunicacions amb submarins. Balises per allaus. |
|
Freqüència molt baixa |
VLF |
3-30 kHz |
Telegrafia. Telefonia. |
|
Freqüència baixa |
LF |
30-300 kHz |
Navegació. Radiodifusió AM d’ona llarga. |
|
Freqüència mitjana |
MF |
300-3000 kHz |
Navegació. Radiodifusió AM d’ona mitjana. |
|
Freqüència alta |
HF |
3-30 MHz |
Radiodifusió AM d’ona curta. Radioaficionats. |
|
Freqüència molt alta |
VHF |
30-300 MHz |
Radiodifusió FM i televisió. Aeronàutica. Radioaficionats. Comunicacions mòbils. |
|
Freqüència ultraalta |
UHF |
300-3000 MHz |
Radiodifusió FM i televisió. Aeronàutica. Comunicacions mòbils. GPS |
|
Freqüència superalta |
SHF |
3-30 GHz |
Comunicacions satèl·lits. Telefonia mòbil per satèl·lit. |
|
Freqüència extremadament alta |
EHF |
30-300 GHz |
Radioastronomia. |
D.La propagació i les antenes
Les ones poden emetre’s a nivell de superfície terrestre (ona de superfície), però els obstacles físics limiten la seva propagació, especialment les ones de baixa freqüència. Les ones d’alta freqüència tenen més facilitat per superar-los.
Si les ones s’orienten cap a l’atmosfera , a la part alta , entre 70 km i 800 km, es troben amb la ionosfera, que actua de barrera per les ones de freqüència inferior a 30 MHz i les reflecteix amb el mateix angle que incideixen. Aquesta propietat permet establir comunicacions entre punts distants més enllà del que deixa la curvatura terrestre. Per aquest motiu, en receptors d’ona curta es poden rebre emissions molt llunyanes.
Les antenes són una part fonamentalment en qualsevol equip de radiocomunicació, atès que d’aquestes depèn una bona propagació i una bona sensibilitat de recepció. Les antenes estan dissenyades amb materials conductors, com l’alumini, i tenen com a objectiu radiar o captar la màxima quantitat d’energia electromagnètica.
La direccionalitat és una de les característiques que determinen el seu comportament i la seva aplicació.
Les antenes direccionals emprades en emissions emeten cap a una regió delimitada de manera molt eficaç. En recepció, permeten tenir una elevada sensibilitat i guany quan s’orienten directament cap a l’antena emissora. Per obtenir la millor recepció sempre han d’orientar-se en dos eixos, el vertical i l’horitzontal, buscant el punt de màxima intensitat.
En una antena parabòlica, l’element que transforma l’ona electromagnètica en una tensió elèctrica està situat en el punt geomètric del focus de la paràbola, just on es concentren les ones reflectides.
|
Les antenes omnidireccionals estan destinades a aplicacions en què l’emissor i/o el receptor poden variar de posició. Això fa que la propagació s’hagi de fer en totes les direccions i que l’aparell receptor hagi de tenir molta sensibilitat. Aquest sistema demana que l’antena emeti amb més potència per poder abastar més territori. També es poden posar diverses antenes orientades de manera que cobreixin tots els punts cardinals. Empren antenes omnidireccionals els receptors de radio, els telèfons mòbils, els walkie-talkie, els encaminadors i dispositius que es connecten per Wi-Fi.
|
|
Activitats
9. Determina quines són les freqüències límit que es poden explorar en les bandes d’FM i d’AM d’un receptor de ràdio convencional.
10. Esbrina pe què l’aplicació de ràdio d’un telèfon mòbil només pot funcionar amb els auriculars connectats.
11. Explica per què convé situar les antenes en punts elevats.
12. Esbrina en quines freqüències operen els telèfons mòbils GSM i 3G/UMTS i ubic-les a les bandes de la taula de l’espectre radioelèctrics, segons la ITU . Explica per què no utilitzen freqüències més baixes.
13. Explica quin tipus d’antena equipen els walkie-talkie i per què han de ser d’aquest tipus.
14. Un veí ens ha comentat que la seva Wi-Fi no li arriba al menjador. Té l’encaminador (router) amb un punt d’accés instal·lat a l’altra part del pis. Que li recomanaries per millorar la cobertura a tot el pis sense fer una despesa considerable?
15. Per resoldre la situació esmentada a l’activitat anterior, una solució pot ser la instal·lació d’un repetidor Wi-Fi domèstic. Esbrina com funciona, com s’instal·la i quin preu pot tenir. Addicionalment cerca què és un repetidor PLC.