Introducción
Un nodo es un elemento de la
red capaz de iniciar o terminar una comunicación. La comunicación entre ambas
terminales es posible solo si existe un medio de transmisión capaz de llevar la
información desde un nodo inicial hasta
un nodo terminal.
Se pueden usar tres
configuraciones de la red para alimentar la antena: alimentación colectiva
(corporate feed), alimentación en paralelo (parallel feed) y alimentación en
serie (series feed). La alimentación colectiva tiene una estructura de tipo
árbol .
La topología
La
topología de una red es el diseño de las comunicaciones entre los nodos de la
red. Las topologías principales son tipo de bus compartido (o simplemente bus),
estrella o anillo aunque existen más topologías.
Hay
que diferenciar entre la topología física, que define como están conectados
físicamente los nodos y la topología lógica que es como tratan los nodos de las
conexiones.
Una red es un proceso que permite la conexión de equipo
para:
- Compartir recursos.
- Comunicación remota.
- Optimiza el uso del equipo.
Toda red está formada por:
- Nodo o terminal.
- Medio de transmisión.
Un nodo es un elemento de la
red capaz de iniciar o terminar una comunicación. La comunicación entre ambas
terminales es posible solo si existe un medio de transmisión capaz de llevar la
información desde un nodo inicial hasta
un nodo terminal.
Un nodo físicamente puede
ser una PC, una súper computadora (frame), una impresora, un puente (gate) o un
ruteador.
Por otra parte un medio
puede ser un cable o una onda electromagnética que viaja a través del aire.
La clasificación de redes
- La red en bus: se caracteriza por tener un único canal de comunicaciones (denominado bus, troncal o backbone) al cual se conectan los diferentes dispositivos.
- En una red en anillo: cada estación está conectada a la siguiente y la última está conectada a la primera.
- En una red en malla: cada nodo está conectado a todos los otros.
- En una red en árbol: los nodos están colocados en forma de árbol. Desde una visión topológica, la conexión en árbol es parecida a una serie de redes en estrella interconectadas salvo en que no tiene un nodo central.
- En una red mixta: se da cualquier combinación de las anteriores.
- En una red en estrella: las estaciones están conectadas directamente a un punto central y todas las comunicaciones se han de hacer necesariamente a través de éste.
COMFIGURACION DE LA RED
Se pueden usar tres
configuraciones de la red para alimentar la antena: alimentación colectiva
(corporate feed), alimentación en paralelo (parallel feed) y alimentación en
serie (series feed). La alimentación colectiva tiene una estructura de tipo
árbol y se muestra a continuación:
Se desea alcanzar una amplitud y
una fase determinadas a la salida de la red. Para conseguir lo primero se varía
la relación de división de potencia de los divisores. Si se cambia la longitud
de los caminos, se puede obtener la distribución de fase deseada. La red de
modelado colectiva puede trabajar en un ancho de banda amplio si se igualan las
longitudes de los caminos desde el puerto de entrada a cada elemento radiante.
Además, se deben usar uniones híbridas (un híbrido es un acoplador direccional
de 3 dB) como divisores de potencia bidireccionales para suprimir el acoplo
entre los puertos de salida.
La unión
híbrida tiene cuatro puertos:
una entrada, dos salidas y otro
aislado. El puerto aislado se termina con una carga adaptada para evitar el
acoplo entre los dos puertos de salida. A continuación se muestran las
configuraciones de los divisores de potencia en tecnología stripline
típicamente usados en satélites:
El anillo híbrido (hybrid ring),
acoplador rectangular (branch coupler) y el divisor de potencia en T (split-tee
power divider) son los indicados para valores de acoplamiento de 3 a 9 dB. El
acoplador direccional formado por líneas acopladas (coupled-line directional
coupler) está indicado para un acoplamiento menor que 10 dB. Las señales en los
dos puertos de salida del anillo híbrido y del divisor en T se encuentran en
fase. Para en el acoplador rectangular y para el de líneas acopladas, las
señales se encuentran desfasadas 90º. Se seleccionará uno de estos acopladores
en función de los requerimientos del sistema de alimentación. Así, se prefiere
el acoplador en anillo al rectangular por su mayor capacidad de control de
longitudes de línea y menor número de discontinuidades geométricas, que siempre
suponen efectos indeseados.
La alimentación en paralelo distribuye la potencia entre los
accesos de salida a través de un divisor de potencia de salida múltiple
(multiway power divider).
Al existir un único divisor, éste condiciona el
funcionamiento de la alimentación. En la siguiente figura se muestra la implementación
de un divisor de potencia de salida múltiple sectorial en forma plana:
El número de puertos de salida
está limitado por el modo de mayor orden en la zona sectorial: si la frecuencia
aumenta, el número de puertos de salida disminuye. A continuación se muestra un
divisor de seis salidas que trabaja a 10 GHz:
La potencia en los elementos
radiantes puede ser ajustada por la posición o por la anchura de las líneas de
salida. Se colocan resistencias entre las líneas de salida y se practica una
ranura de longitud l/2 con una resistencia en la zona sectorial para conseguir
que el acoplo entre las salidas sea mínimo.
En la alimentación en serie, los elementos radiantes están
conectados a un divisor de potencia a través de una línea de transmisión, tal
como se muestra en la siguiente figura:
La distribución en amplitud
deseada para las salidas se consigue mediante la variación de la relación de
división en potencia en los divisores y la distribución en fase se logra con el
ajuste de las longitudes de los caminos. Al tener un elevado número de
elementos radiantes, es difícil conseguir que esas longitudes sean todas
iguales. El tener longitudes diferentes se traduce en una disminución del ancho
de banda de trabajo. Por otro lado, las interferencias en los divisores de
potencia degradan la relación de onda estacionaria (voltage standing wave ratio
-VSWR). Ello se puede corregir si las longitudes de los caminos entre divisores
adyacentes son aleatorias. Las antenas en array (array antennas) utilizan esta
configuración.
Líneas de transmisión utilizadas en la red.
Las líneas stripline, como las
stripline tricapa y las stripline suspendidas, son las más usadas en las redes
de modelado del haz; las línea microtira (microstrip), la coaxial y las guías
de onda se usan en casos especiales. La figura siguiente muestra la forma de
todas estas líneas.
La stripline triplaca consiste en
una tira conductora (strip conductor) colocada entre dos planos de masa e
inmersa en un sustrato dieléctrico. La stripline sostenida tiene tiras
conductoras sobre ambos lados de una tira de dieléctrico. La stripline
sostenida posee menores pérdidas de inserción y se utiliza habitualmente en
redes que trabajan a frecuencias menores que 10 GHz.
línea microstrip tiene las
ventajas de la geometría plana y de su dimensión vertical menor (se necesita la
mitad de dieléctrico), pero las pérdidas de inserción son mayores y, además,
aparecen ondas de superficie no deseadas a altas frecuencias. Están, por tanto,
limitadas a frecuencias inferiores a 3 GHz.
Las guías de onda, por
el contrario, poseen pérdidas de inserción bajas y se usan para redes a
frecuencias mayores que 10 GHz debido a que sus dimensiones empiezan a ser
razonablemente pequeñas desde ese punto.
conclusión
Para en el acoplador rectangular y
para el de líneas acopladas, las señales se encuentran desfasadas 90º. Se
seleccionará uno de estos acopladores en función de los requerimientos del
sistema de alimentación. Así, se prefiere el acoplador en anillo al rectangular
por su mayor capacidad de control de longitudes de línea y menor número de
discontinuidades geométricas, que siempre suponen efectos indeseados.
Bibliografía.
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