Componentes de RF – Divisor de Potencia de RF y Combinador de Potencia de RF.
Conocer todos los equipos utilizados en su área y el trabajo, es una necesidad básica de cualquier profesional. Y entender sus características y funciones (aplicaciones) representa a menudo la diferencia al conseguir un nuevo empleo o encontrar soluciones a los problemas.
En el área de las Telecomunicaciones e IT tenemos una amplia gama de equipos (o componentes), que varían según el área específica de conocimientos. Para cada uno de estos equipos usted puede encontrar una enorme documentación disponible en forma de catálogos, cursos, White papers, presentaciones, etc…
Muchas veces sin embargo los fundamentos – el más importante – no se entiende por todos, incluso por aquellos que los utilizan en la práctica.
Con el objetivo de explicar de una manera sencilla las principales características de componentes de RF.
Sin embargo vamos a no ahondar en detalles como los cálculos y definiciones – más extensas o complejas. Sigamos con el principal objetivo: conocer la parte básica y esencial de cada equipo. Con esta base, cualquier profundización en los estudios puede hacerse más fácilmente, si quieres.
Y para empezar, conozcamos a dos de estos elementos: el divisor de potencia de RF (o ‘Splitter’) y el combinador de potencia de RF.
Meta
Presente los componentes de RF de una manera sencilla: divisor y combinador.
Divisor de Potencia de RF
Vamos a empezar con uno de los más simple e intuitiva de estos componentes: divisor.
Divisor, como su nombre lo indica, divide.
En la naturaleza podemos ver un ejemplo de divisor en un río que tiene un obstáculo y se divide en dos. En este caso, parte del agua continúa por un camino y otra parte por otro camino.
En el caso de divisores de RF, en lugar de agua, es la señal de RF que se divide – en ese caso la señal de entrada es ‘dividida’: la forma permanece inalterada, pero el ‘potencia’ está dividido. Por esta razón, los divisores de RF son conocidos como Splitters de ‘Potencia’ de RF.
En la siguiente figura, vemos un ejemplo simple de un divisor. La señal (representada por grandes círculos rojos) entra a través de un lado (A) y sale los otros lados (B) y (C).
Tenga en cuenta que el señal de salida es el mismo (tiene la misma forma), pero cada salida tiene ‘media’ de la potencia de la señal original (pequeños círculos rojos).
Básicamente, eso es lo que hace el divisor. Y sería entonces la siguiente pregunta: ‘¿Por qué ni dónde utilizo el separador?’.
Imagina la siguiente situación: una pequeña comunidad rural fue contemplada por la RF planificación de su empresa con la instalación de un nuevo BTS. El punto de la instalación de la torre ya se ha adquirido: su en una pequeña colina en el centro de 3 pequeñas regiones, con buena línea de vista a todos, como se ve en la figura siguiente.
Lamentablemente, por razones de ‘reducción de costes’, el BTS tiene sólo 2 células.
Pero hay 3 regiones ser servido (cubierto). Y entonces, ¿qué hacer?
Bueno, sabemos que en el caso que se muestra arriba la solución ideal sería la instalación de 3 células – pero no tenemos esta configuración disponible! Ante este escenario, las alternativas estaría yendo uno de las pequeñas comunidades sin cobertura o instalación un divisor (splitter).
Podemos minimizar el problema presentado por simplemente utilizando un divisor (splitter) – dividir una célula en 2 células, atendiendo todas las 3 regiones de interés y logrando la satisfacción de un mayor número de personas (nuevos clientes potenciales).
Una observación importante en el caso anterior es que la célula que ‘No’ es dividida (amarillo en la figura) debe cubrir la región más densa, porque eso es lo que tendrá el mayor tráfico. Y la célula que se divide cubrirá simultáneamente las otras 2 regiones más pequeñas (en azul en la figura).
Además, cada una de las dos células en azul tiene la mitad de la potencia del sector amarillo (considerando la misma potencia del transmisor para cada uno). Esta diferencia de 3 dB debe tenerse en cuenta, así que no hay pérdida de calidad, principalmente en las regiones ‘indoor’. De todos modos, esto se puede solucionar a través de ajustes, si por ejemplo es posible aumentar la potencia del transmisor. Dependerá de cómo es la calidad en las regiones cubiertas – generalmente en casos como éste, no tenemos muchas pérdidas en la práctica.
Y como ya se mencionó, esta no es la ‘solución final’, pero es la mejor acción a tomar, teniendo en cuenta el escenario arriba – cubierta de todas las regiones pequeñas. En el futuro, con el desarrollo y el progreso de cada una de estas regiones (y en consecuencia una mayor utilización de los servicios de telecomunicaciones) tendremos entonces las justificaciones para la expansión de la tercera celda de BTS.
Bien, hemos visto cómo un divisor de potencia de RF trabaja y también un buen ejemplo de su aplicación.
Pero los divisores no sólo dividen por 2 salidas. Por ejemplo tenemos un divisor con 4 salidas. En este caso, cada salida será 1/4 de intensidad de la señal original (Recuerde que separadores siempre dividen ‘igualmente’ el señal de entrada entre todas las salidas).
Nota: uno de los puntos más importantes cuando se trata de divisores de RF es la pérdida de inserción, es decir, la pérdida que hemos añadido al sistema cuando insertamos tales elementos. Cuanto mayor sea la pérdida entrada en el sistema, menor parte de la señal llegará a su destino, lo cual es malo.
Así que cuando hablamos que splitter un 4 salidas tendrá 1/4 de intensidad de la señal original en cada salida nos estamos ‘desconociendo’ la pérdida insertando el componente de sí mismo, y teniendo en cuenta solamente la pérdida resultante de la división de la señal (cuya magnitud es mucho más grande).
¿Así que en la práctica lo que son las pérdidas que tengo usando el divisor de RF (divisor)?
Asumiendo la pérdida nula insertando el elemento (es decir, mantenido la impedancia característica del sistema) y teniendo en cuenta solamente la pérdida al dividir la señal en más salidas, tenemos la siguiente tabla de correspondencia de ‘Número de Puertas de Salida’ x ‘Reducción de nivel de Potencia’ en un divisor (splitter).
Por ejemplo, si en la entrada de un divisor 4 salidas tenemos una señal de -84 dBm, habrá una señal de -90 dBm en cada una de sus salidas.
Otra información importante sobre divisores de potencia de RF (divisores) trata de aislamiento, es decir, una señal no debe interferir con el otro. Para ello, es importante conocer las características de la construcción.
Su construcción puede ser mediante el uso de resistencias o transformadores, siendo esto último usado en ejemplos como el de arriba. Pero más allá de nuestro alcance hoy y más tarde explicaremos de forma sencilla su construcción y operación, explicando con más detalle cómo funciona este aislamiento.
Por ahora, sólo sé que todo divisor de RF son elementos pasivos, es decir, no necesita alimentación.
Sin embargo también no analizamos otros aspectos tales como diferentes frecuencias o tecnologías. Entendamos primero los aspectos más importantes (principal) en su forma más simple. En la siguiente serie de tutoriales vamos asimilando gradualmente las innumerables posibilidades de combinación y uso de dichos equipos.
En este punto ya sabemos el divisor de potencia de RF, entendemos su funcionamiento básico y por lo que sirve y también vio un ejemplo práctico de uso.
Vamos a continuar y aprender de un ‘nuevo’ componente de RF.
¿Qué crees que pasaría si invierte el uso del equipo que mostramos al principio de este tutorial?
Combinador de Potencia de RF.
Si invertimos el uso del equipo del principio del tutorial, con la introducción de dos señales diferentes en las puertas (B) y (C), tenemos la suma, o ‘combinación’ de estas señales en la salida (A).
Habrán notado que, en realidad, el combinador no es más que un divisor, sino que se utiliza de manera inversa, ¿no?
Y eso es exactamente lo que es: un combinador de potencia de RF simplemente combina diversas señales (suma) en una sola salida. En el caso anterior, las señales se transmiten sobre Puerta B y C salen a través de la salida (A).
De la misma manera como el divisor, el nombre es sugerente: el combinador combina! Al principio usted puede creer muy simple… y es realmente, pero es muy importante para todos los sistemas donde necesitamos grupales (y desagrupar) señales con características iguales o similares.
El combinador de Potencia RF entonces se utiliza en aplicaciones donde es necesario transmitir y enviar múltiples señales sobre un solo medio.
Utilizaremos el mismo ejemplo anterior, para ver cómo se hace. Un usuario (en amarillo en la figura) transmite su conversación, que llega vía antena (1) a la BTS (2). Otro usuario (rojo) también emite su conversación, sólo a través de antena (3) hasta el mismo BTS. En BTS entonces estas señales están presentes (suma o combinados) y el BTS puede continuar el proceso de cada una de las llamadas.
Ver que los diferentes señales de cada uno de los usuarios (amarillos y rojos) fueron entonces suman (o combinadas) en un combinador, y ambos señal seguido de un único cable de antenas al BTS.
El combinador no hacer ningún tipo de transformación o cambio del señal. Simplemente combina en una sola salida.
Y también es fácil de entender que todas las funciones como pérdida y aislamiento de potencia de combinador de RF son las mismas que hemos visto previamente por el divisor. Como el divisor, el combinador es también un elemento pasivo.
Bien, ahora sabes lo que es un combinador de potencia de RF.