Pruebas de Campo para la industria de las Telecomunicaciones - Caracterización de cables y antenas
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Ningún producto, servicio o mejora significativa en redes de telecomunicación puede decirse completo si no cuenta con un sistema de instrumentación para pruebas que lo respalde. Sin embargo, no fue hasta la primera década del siglo XXI cuando la instrumentación se volvió una ventaja estratégica para los operadores de redes de telecomunicaciones. En nuestro webinar, se dieron a conocer varias de las mediciones necesarias en campo y la manera óptima de realizarlas.
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Pruebas de Campo para la industria de las Telecomunicaciones - Caracterización de cables y antenas
- 1. ** Pruebas en campo para la industria de telecomunicaciones Caracterización de cables y antenas Ing. Víctor Hugo Gómez Ramos German Molina Lucio
- 2. **
- 3. * – Introducción – Fundamentos de pruebas en campo para caracterización de cables y antenas – Identificando los problemas • Return Loss • Cable Loss • Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) • Distance to Fault (DTF) – Demostración – Conclusiones Agenda German Molina Lucio
- 4. * Introducción Ningún producto, servicio o mejora significativa en redes de telecomunicación puede decirse completo si no cuenta con un sistema de instrumentación para pruebas que lo respalde. Sin embargo, no fue hasta la primera década del siglo XXI cuando la instrumentación se volvió una ventaja estratégica para los operadores de redes de telecomunicaciones. Instrumentos de Laboratorio / Banco: Para pruebas de elementos o configuraciones, así como pruebas de conformidad Pruebas de carga y protocolos, permite detectar errores que pueden tener alto impacto económico Instrumentos Portables: Utilizado por especialistas en campo como parte de diagnostico y reparación Permite corroborar los problemas encontrados en laboratorio directamente en campo German Molina Lucio
- 5. * El estudio de desempeño de un sistema de cables y antenas se vuelve crucial para el desempeño correcto de un sistema de comunicación inalámbrico, y debe dársele constante mantenimiento. Sistemas inalámbricos de comunicación
- 6. * Factores de falla en los sistemas Onda Reflejada Onda Transmitida Onda Incidente Baja Impedancia Agua Retornada (Return Loss( Alta Impedancia Amplitude: 1 Vp-p Frequency: 2.5 GHz Amplitude: 0.682 Vp-p Frequency: 2.5 GHz Amplitude: 0.842 Vp-p Frequency: 2.5 GHz Amplitude: 0.811 Vp-p Frequency: 2.5 GHz
- 7. * Identificación de Problemas Los factores que influyen o bien pueden ocasionar fallas en los sistemas pueden deberse a cualquiera de los siguientes problemas (entre otros): Calibración (mala calibración de equipo de medición) Conectores dañados o con mal contacto Daños en el cable Fallas con antenas
- 8. * Calibración de Instrumentos Un punto sumamente importante en cualquier medición es la calibración de los instrumentos de medición. Normalmente una re-calibración es necesaria cuando se exceden valores de temperatura de calibración, cambia el rango de frecuencias a utilizar, o algún puerto de interconexión es colocado o retirado del camino. Estas calibraciones pueden hacerse utilizando calibradores mecánicos/electrónicos. Asegura la repetitividad de las mediciones de transmisión Permite tener una mejor exactitud en las mediciones Establece una referencia base para mediciones futuras
- 9. ** Cables Coaxiales El cable coaxial es uno de los principales componentes de un sistema de telecomunicación, y nos sirve para transmitir señales eléctricas de alta frecuencia. Este tipo de cables cuentan con un par de conductores concéntricos separados por un dieléctrico; por esta misma razón, es sumamente sencillo el dañar este tipo de conductores dado que una falla en cualquier de estos puntos ocasiona un problema de conducción.
- 10. * Barrido de línea – Cable and Antenna Test (CAT)
- 11. * ¿Cable and Antenna Test & Vector Network Analyzer? Ambas herramientas permiten al usuario el caracterizar una línea de transmisión de una señal RF; sin embargo, existen importantes diferencias entre una y otra. CAT: Medición escalar o de magnitud en dependencia de frecuencia. Mide cambios de impedancia a lo largo de la línea. Útil en instalación y mantenimiento, y arranque de proyectos • Perdida por Retorno “Return Loss” / Un puerto • Insercion de perdidas “Insertion Loss” / Dos puertos VNA: Permiten modelar la línea en magnitud y fase. Agregar la medición de fase, permite realizar mayor cantidad de análisis. Útil para diseño y desarrollo o validación • Un puerto: S11, S21 • Dos puertos: S11, S21, S12, S22
- 12. * Return Loss German Molina Lucio La medición de Return Loss es un fenómeno generado por la inserción de elementos en la línea de transmisión, y mide la potencia reflejada comparada contra la potencia de entrada; normalmente se expresa como el radio en dB relativo al poder transmitido. Este valor es ocasionado debido a que existen desequilibrios de impedancia entre dos o mas circuitos. Alto valor de Return Loss = Mejor calidad del sistema El mas claro ejemplo es la reflexión cuando se colocan adaptadores o conectores en el cable
- 13. * Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) La medición de Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), es el radio entre el máximo y mínimo voltaje encontrado en la línea de transmisión. Como ejemplo, un VSWR con valor 1.2:1 quiere decir que el voltaje mas alto tiene un valor 1.2 veces mas alto que el mínimo valor; una alta reflexión ocasionara un alta variación entre voltajes mínimos y máximos. El valor ideal de esta medición es 1:1 Cualquier numero superior a 1.45 se considera una perdida alta por reflexión German Molina Lucio
- 14. * Cable Loss Es la medición de la cantidad de energía que es absorbida por la línea de transmisión al viajar una señal a través del cable. La perdida se debe a la resistencia del cable y es medida en decibles (dB). Esta medición incluye también las perdidas debido a los conectores. Algunos factores que afectan esta perdida son: Calibre del cable Largo del cable Tipo de cable Frecuencia de trabajo German Molina Lucio
- 15. ** Distance to Fault (DTF) Distancia a la falla (DTF), es una medición que permite medir la distancia del origen a un punto con excesivos valores de reflexión. Esto permite identificar y solucionar el problema, o bien dar mantenimiento preventivo a la red en cuestión. German Molina Lucio
- 16. ** Insertion Loss Permite caracterizar componentes del sistema a dos puertos. Tales como: filtros, amplificadores (TMA, LNB, LNA), duplexores, combinadores, etc. En sistemas con diversidad de espacio (RX-TX-RX/TX-RX-TX) nos permite verificar que la separación entre antenas es suficiente para no interferir por intermodulación o por canal adyacente. German Molina Lucio
- 17. * Demostración: Quick Cal & Cal Ready
- 18. * Demostración: Prueba de DTF
- 19. * Demostración: Prueba de Cable Loss
- 20. * Demostración: Prueba de Insertion Loss (2-Ports) German Molina Lucio
- 21. * Demostración: Prueba de Return Loss German Molina Lucio
- 22. * Demostración: Prueba de VSWR German Molina Lucio
- 23. * Conclusiones Como hemos visto hasta el momento, el sistema de cable y antena es crucial para el desempeño de un sistema de comunicación inalámbrica y por ende debe tener un mantenimiento correcto. Barrido de línea es un método para medir la calidad y características de la línea de transmisión Return Loss, VSWR y Cable Loss son mediciones que pueden determinar si existe una perdida excesiva en el sistema DTF ayuda a localizar el punto exacto de la falla German Molina Lucio
- 24. * Preguntas y Respuestas German Molina Lucio
- 25. * Caracterización de cables y antenas ¡GRACIAS! Contacto E-mail: supp.tmc@interlatin.com.mx InterLatin S de RL de CV; Guadalajara, JAL Pruebas en campo para la Industria de Telecomunicaciones Mexico DF – 29 de Octubre 2015 German Molina Lucio
Notes de l'éditeur
- http://searchtelecom.techtarget.com/tip/Telecom-network-test-equipment-takes-on-strategic-role
- Todo sistema de comunicación descansa en una buena integración de componentes y el desempeño adecuado de las antenas en las estaciones base, repetidores y torres. En sitio, las antenas están conectadas a recibidores/transmisores a través de cable coaxial. Cuando existe un problema (rompimiento, cable aplastado, humedad, o una mala conexión en la línea de transmisión, etc.), la potencia de la señal se compromete, resultando en perdida de llamadas, perdida de información o fallas de conexiones. El sistema de cable y antena es por lo tanto crucial en el estudio de desempeño de un sistema de comunicación inalámbrico y debe estar en constante mantenimiento. Dado que el sistema de cable y antena no puede ser simplemente reemplazado en su totalidad cuando un problema ocurre, el determinar su funcionamiento para asegurar su correcto desempeño es una tarea critica para todo ingeniero de soporte en campo. El barrido de línea, un método técnico de medición de calidad de una línea de transmisión y/o un sistema de antenas, ofrece los medios ideales para alcanzar este objetivo
- Dos factores que afectan la calidad del sistema son reflexiones excesivas, causadas por impedancias mal equilibradas, y excesiva perdida por disipación de la energía inyectada a la línea de transmisión. Para entender mejor la problemática con la reflexión considere que en un sistema de comunicación inalámbrico las antenas están conectadas al transmisor/receptor por mediciones físicos (cable coaxial). Idealmente, cada uno de los componentes de este sistema debe tener una impedancia de exactamente 50Ohms, permitiendo transferencia máxima de energía. Pero, si alguno de los componentes no esta propiamente empatado, la reflexión ocurre. Si el nivel es excesivo, la calidad y el desempeño del sistema se ve ampliamente degradado. La disipación es debido a las características dieléctricas de cada componente. Además puede verse afectada por un numero de características que pueden afectar la calidad de la señal (frecuencia de señal, tipo de línea de transmisión, largo de la línea de transmisión, tipo de cable, tamaño del cable, y calidad de la instalación).
- En un Sistema de cables y antenas, existen muchos tipos de problema que pueden ocurrir. En el cable, estos problemas incluyen: Discontinuidades del cable, daños o modidas a la malla conductor, humedad, corrosion o golpes/presion ejercidos sobre el cable. En las antenas los problemas pueden incluir: comportanmiento fuera de especificación, daños debido a transporte o medio ambiente. Aun cuando es sencillo comprender los problemas, se vuelve complicado el identificarlos específicamente en el sistema.
- Calibrations are a vital part of ensuring accurate, repeatable transmission measurements, or any measurement for that matter, and are critical to establishing a reference baseline.
- Una medición de alto impacto para caracterizar el sistema es el barrido de línea, una técnica que nos permite analizar con rapidez las características de los sistemas. Aplicado correctamente un barrido de línea (un valor de voltaje en un span de frecuencia) puede medir con exactitud las perdidas en una línea a cualquier frecuencia y localizar cualquier falla en la línea. En un sistema de cable, una barrido de línea permite revisar la parte coaxial del sistema. El desarrollo de un una prueba de barrido de línea posterior a la instalación es altamente recomendado dado que puede ayudar a identificar futuros problemas de una forma mas rápida. Algunos de los casos que podemos analizar si revisan a continuación:
- Imaginen un sistema con un return loss de 20 dB es considerado muy eficiente, siendo que solo el 1% de la potencia esta regresando y el 99% del poder esta siendo transmitido. Si el return loss es 10dB, 10% de la potencia esta regresando. La energía extra que regresa no solo distorsiono la señal, si no que además afecta la eficiencia del poder transmitido y por ende el área de cobertura.
- TheCable Loss measurement includes losses of mated connectors from reference cables to both connectors on the cable under test, plus the loss of the fiber in the cable under test. En general, un cable con un diámetro mas pequeño, tiene una perdida mayor que un cable con un diámetro grande. Para un cable en especifico, entre mas largo el cable… es mayor la cantidad de energía que el cable absorbe. Para cada tipo de cable existe un perfil único de perdida. De igual forma, la perdida es especifica al rango bajo el cual se esta trabajando; altas frecuencias normalmente significan mayores perdidas.
- e.g., propagation velocity variation, insertion loss inaccuracies of the complete system, stray signals, temperature variations, and mathematical discontinuities) La forma en que presenta la información es en dB contra distancia. Utilizar DTF como sustituto a un estudio de return loss o como una prueba de falla/pasa no es recomendable, dado que existen muchos factores que afectan la medición de DTF.
- e.g., propagation velocity variation, insertion loss inaccuracies of the complete system, stray signals, temperature variations, and mathematical discontinuities) La forma en que presenta la información es en dB contra distancia. Utilizar DTF como sustituto a un estudio de return loss o como una prueba de falla/pasa no es recomendable, dado que existen muchos factores que afectan la medición de DTF.
- Falta colocar una imagen de Quick Cal y Cal Ready. Especificacion de prueba viene en N9912A FIeldFox Demo Guide. Existen tres tipos de calibración disponibles para el usuario para medir con exactitude las caracteristicas de reflexion de transmission de los sistemas de cables y antenas. La calibracion por parte del usuario mejorara los resultados para todas las mediciones previamente comentadas. Los tipos de calibración disponibles para mediciones de reflexion son: CalReady, QuickCal y Mechanical Cal. CalReady La primera y mas sencilla de las calibraciones de implementar es CalReady, tambien conocida como Calibracion Preestablecida. CalReady esta automaticamente disponible cuando se enciende el equipo o se preestablece el equipo a estado de fabrica. Esta calibración se lleva a cabo en fabrica a traves de totodo el rango de frecuancia del equipo y aplica directamente al Puerto RF OUT del FieldFox. CalReady asume que el element bajo prueba (DUT) estara conectado directamente al Puerto hembra Tipo-N o el conector de 3.5mm para los modelos de alta frecuencia. Cuando se utiliza esta cablibración, cualquier cable o adaptador conectado entre el FieldFox y el DUT será parte de la respuesta medida. QuickCal El Segundo tipo de calibración disponible para mediciones de reflection es QuickCal. QuickCal es util cuando existen cables o adaptadores entre el FieldFox y el DUT, y el usuario no quiere que incluir el efecto de los mismos en los datos de la medición. QuickCal corrije los efectos de desfase y perdida de cables y adaptadores y reconfigure el plano electric al final de los components. QuickCal require un barrido de frecuencia de los elementos antes de hacer la conexion del DUT. Una vez que se ha llevado a cabo el barrido, puede hacerse el analisis del DUT sin considerer los valores de conectores y cables. Hablar de Mechanical Cal y Simple Response Calibration.
- Falta colocar una imagen de DTF. Especificacion de prueba viene en N9912A FIeldFox Demo Guide DTF CABLE SPECIFICATION IS : RG213U JUMPER: 1.46m RG58 LINEA BNC: 3.67m Start: 88 MHz Stop: 3 GHz Stop distance: 7m
- Falta colocar una imagen de Cable Loss: Especificacion de prueba viene en N9912A FIeldFox Demo Guide DTF CABLE SPECIFICATION IS : RG213U JUMPER: 1.46m RG58 LINEA BNC: 3.67m Start: 88 MHz Stop: 3 GHz
- Falta colocar una imagen de una prueba de Insertion Loss. Especificacion de prueba viene en N9912A FIeldFox Demo Guide… de alguna manera Return Loss es una manera mucho mas exacta de medir las perdidas en un cable. Start frecuency: 300 MHZ Stop: 800 o 1GHz Antena NO desplegada
- Falta colocar una imagen de una prueba de Insertion Loss. Especificacion de prueba viene en N9912A FIeldFox Demo Guide… de alguna manera Return Loss es una manera mucho mas exacta de medir las perdidas en un cable. Start frecuency: 300 MHZ Stop: 800 o 1GHz Antena NO desplegada
- Falta colocar una imagen de una prueba de Insertion Loss. Especificacion de prueba viene en N9912A FIeldFox Demo Guide… de alguna manera Return Loss es una manera mucho mas exacta de medir las perdidas en un cable. Start frecuency: 300 MHZ Stop: 800 o 1GHz Antena NO desplegada