{"id":1466,"date":"2019-07-16T15:14:24","date_gmt":"2019-07-16T13:14:24","guid":{"rendered":"https:\/\/192.243.16.62\/?page_id=1466"},"modified":"2023-11-28T11:36:47","modified_gmt":"2023-11-28T10:36:47","slug":"receptores","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.mdscc.nasa.gov\/index.php\/receptores\/","title":{"rendered":"Receptores"},"content":{"rendered":"\n

Se\u00f1ales d\u00e9biles<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Uno de los problemas que surgen en la recepci\u00f3n de se\u00f1ales procedentes de veh\u00edculos espaciales no tripulados es la baja potencia de los transmisores de a bordo, del orden de 20 watios, que es la que corresponde a la bombilla del interior de un frigor\u00edfico dom\u00e9stico, y que adem\u00e1s resulta atenuada progresivamente con el cuadrado de la distancia entre transmisor y receptor.<\/p>\n\n\n\n

Cuando esta se\u00f1al llega a la Tierra desde, por ejemplo, un veh\u00edculo en las proximidades de Saturno, el concentrado haz de microondas se ha extendido sobre un \u00e1rea cuyo di\u00e1metro es igual a unos 1000 di\u00e1metros terrestres. Por ello, la energ\u00eda captada por las antenas de los complejos de comunicaciones es s\u00f3lo una peque\u00f1\u00edsima parte de la emitida por el veh\u00edculo, mezclada con un ruido de fondo al que hay que a\u00f1adir el producido por cada uno de los elementos del canal de comunicaciones.<\/p>\n\n\n\n

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Este enlace espacio-tierra est\u00e1 formado por el transmisor del veh\u00edculo con su antena, la regi\u00f3n del espacio entre el veh\u00edculo y la estaci\u00f3n de tierra, y la antena de la estaci\u00f3n terrena con el receptor de la misma.<\/p>\n\n\n\n

El concepto Ruido<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Vamos a detenernos un momento en el concepto de ruido, que es fundamental en la caracterizaci\u00f3n de los sensibles dispositivos \u00fanicos de esta red, que no se encuentran en otro tipo de instalaciones que procesan se\u00f1ales m\u00e1s potentes.<\/p>\n\n\n\n

Para centrar la discusi\u00f3n sobre el ruido nos fijaremos en el de tipo t\u00e9rmico. Un elemento conductor met\u00e1lico, o una resistencia, contiene un n\u00famero indeterminado de electrones libres. Debido a la agitaci\u00f3n t\u00e9rmica los electrones libres se mueven de manera desordenada provocando colisiones con los \u00e1tomos y produci\u00e9ndose un intercambio de energ\u00eda. \u00c9ste es el fundamento de la resistencia del conductor, por lo que aun sin circular corriente en la resistencia se origina un voltaje de ruido producido por el movimiento err\u00e1tico de los electrones.<\/p>\n\n\n\n

Temperatura efectiva de ruido<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Resultados experimentales han confirmado que la potencia debida al voltaje de ruido es proporcional a la temperatura absoluta, siendo la constante de proporcionalidad la que lleva el nombre del f\u00edsico austr\u00edaco Boltzmann.<\/p>\n\n\n\n

Aparece as\u00ed un concepto alternativo asociado con la potencia de ruido, que es el de temperatura efectiva de ruido. No debe confundirse con el de la figura de ruido que tradicionalmente mide la calidad de los sistemas de microondas, y que cuando tiene un valor pr\u00f3ximo a la unidad pierde la finura deseada para caracterizar la contribuci\u00f3n de ruido propia del sistema.<\/p>\n\n\n\n

El concepto de temperatura de ruido puede aplicarse a cualquier fuente, no necesariamente relacionada con una temperatura f\u00edsica. Por ejemplo, una antena que capta una potencia de ruido gal\u00e1ctico, solar, etc. puede ser asociada con una temperatura efectiva de ruido. De igual manera, este concepto se aplica a los ruidos generados por elementos activos tales como amplificadores.<\/p>\n\n\n\n

En sistemas de radiocomunicaciones muy sensibles, como los existentes en nuestro complejo, el concepto de temperatura de ruido proporciona una herramienta de gran utilidad para conocer con precisi\u00f3n las capacidades de los mismos.<\/p>\n\n\n\n

Recu\u00e9rdese que en la escala cent\u00edgrada o Celsius los cero grados (temperatura en la que coexisten el agua y el hielo) equivalen a los 273 grados en la escala absoluta o Kelvin, y que el cero absoluto est\u00e1 fijado en los -273 grados cent\u00edgrados.<\/p>\n\n\n\n

Receptores de bajo nivel de ruido<\/strong><\/p>\n\n\n\n

En la cadena de escucha de las se\u00f1ales provinientes de los veh\u00edculos espaciales, hay que reducir la contribuci\u00f3n de ruido de todos y cada uno de sus elementos, empezando por la antena y continuando por los receptores de radiofrecuencia, consigui\u00e9ndose en la actualidad sistemas con temperaturas efectivas de ruido inferiores a los 20 grados Kelvin. <\/p>\n\n\n\n

Un elemento clave en esta cadena es el conjunto receptor, que est\u00e1 formado por un amplificador montado en el punto focal de la antena, y un receptor propiamente dicho, instalado en la sala de control junto al resto de los equipos electr\u00f3nicos.<\/p>\n\n\n\n

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El amplificador tiene por objeto aumentar la d\u00e9bil se\u00f1al captada por la antena, tanto como sea posible, sin a\u00f1adir ruido propio apreciable. La relaci\u00f3n de amplificaci\u00f3n conseguida se sit\u00faa entre las 100.000 y las 700.000 veces, despu\u00e9s de lo cual la se\u00f1al ya es susceptible de ser transmitida desde la antena hasta los receptores.<\/p>\n\n\n\n

Este amplificador est\u00e1 formado por un dispositivo especial de muy bajo nivel de ruido, del orden de los 2 grados Kelvin, basado en el efecto \u201cmaser\u201d, palabra formada por las siglas de la descripci\u00f3n en ingl\u00e9s del proceso amplificador: \u201cMicrowave Amplification by Stimulated Emission of Radiation\u201d, cuya traducci\u00f3n es \u201cAmplificaci\u00f3n de microondas por la emisi\u00f3n estimulada de radiaci\u00f3n\u201d. El proceso ha dado, a su vez, nombre al propio amplificador.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

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Amplificador y Reflector



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El maser est\u00e1 formado por un cristal sint\u00e9tico de rub\u00ed (\u00f3xido de aluminio con impurezas de cromo), situado en un fuerte campo magn\u00e9tico y superenfriado con helio l\u00edquido hasta cerca del cero absoluto. El proceso necesita t\u00e9cnicas avanzadas de criogenia para lograr la temperatura de -269 grados cent\u00edgrados.<\/p><\/blockquote><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

El efecto Doppler<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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El problema provocado por las se\u00f1ales d\u00e9biles se resuelve normalmente empleando grandes antenas y receptores con amplificadores de muy bajo nivel de ruido. Cuando esto no es suficiente, se puede mejorar la relaci\u00f3n se\u00f1al\/ruido combinando las se\u00f1ales recibidas por varias estaciones que est\u00e9n en contacto simult\u00e1neamente con el mismo veh\u00edculo espacial. <\/p>\n\n\n\n

Ahora bien, en la comunicaci\u00f3n con un veh\u00edculo en movimiento se presenta otro fen\u00f3meno conocido en el mundo de la F\u00edsica como efecto Doppler, y que consiste en la variaci\u00f3n que experimenta la frecuencia generada por un transmisor m\u00f3vil, en funci\u00f3n de la velocidad de desplazamiento del veh\u00edculo que lo transporta.<\/p>\n\n\n\n

Si, como en el caso de una base terrestre, el receptor tambi\u00e9n se mueve, hay que tener en cuenta la composici\u00f3n de velocidades de transmisor y receptor.<\/p>\n\n\n\n

Este efecto se traduce en que la frecuencia de la se\u00f1al recibida aumenta cuando se acercan transmisor y receptor, y disminuye si se alejan. Un ejemplo con frecuencias audibles es el de un observador situado en una estaci\u00f3n de ferrocarril, a la que se acerca a toda velocidad un tren que pasa de largo sin detenerse. Al acercarse, la frecuencia del silbato de la locomotora aumenta (su sonido se hace m\u00e1s agudo), y al alejarse disminuye. <\/p>\n\n\n\n

Para compensar el efecto Doppler en las comunicaciones con veh\u00edculos espaciales, el Jet Propulsion Laboratory, JPL, dise\u00f1\u00f3 a principios de los a\u00f1os 60 un receptor equipado con un dispositivo denominado en ingl\u00e9s \u201cPhase Locked Loop\u201d, y que es conocido a partir de entonces internacionalmente por sus iniciales PLL, habi\u00e9ndose convertido en un standard adoptado por la industria electr\u00f3nica.<\/p>\n\n\n\n

Gracias a estos dispositivos se consigue mantener la comunicaci\u00f3n con el veh\u00edculo, adaptando continuamente y de forma autom\u00e1tica la sinton\u00eda del receptor correspondiente. El PLL permite, asimismo, evaluar la velocidad del veh\u00edculo y el sentido del movimiento relativo entre emisor y receptor.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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