El objetivo fundamental de realizar un proceso de calibración, es la obtención de todas las contribuciones en las pérdidas de la señal de interés que son producidas por los distintos equipos de los sistemas de medida y de las conexiones entre ellos. Este parámetro es muy importante ya que, una vez conocido, permite obtener las pérdidas que se producen por la propagación de la señal, restando a las pérdidas totales obtenidas el conjunto de pérdidas derivadas de los equipos de medida, y representada como una constante de calibración(K). Este proceso es de vital importancia para los casos de las medidas de tipo propagación, tanto para el caso LOS, como el NLOS.
Para los otros dos estudios, los casos de las medidas en configuración MIMO y de la penetración de los materiales, no es necesario llevar a cabo el proceso de calibración, debido fundamentalmente a que la información de relevancia para cada caso, tal y como se ha explicado anteriormente en la sección 2, se obtiene mediante la comparación de dos señales que se transmiten a la misma frecuencia, por lo que estas pérdidas producidas por el equipamiento se producen de igual forma en ambos casos.
Para poder realizar esta calibración, es necesario llevar a cabo las medidas en un entorno y situación en la cual la contribución de la señal de interés se realice exclusivamente en forma de rayo directo entre ambas antenas, es decir, que no haya otras contribuciones derivadas de reflexiones en objetos u otros elementos. De esta forma, es posible definir las pérdidas totales como las que se producen por la propagación en espacio libre de la señal de interés, combinada con las contribuciones del equipamiento de medida, quedando referenciada esta última como la constante de calibración (K).
Debido a la imposibilidad de realizar las medidas en un entorno de estas características ideales, se optó por llevar a cabo una serie de mediciones, en un rango de distancia de entre 5 y 15 metros en un entorno de pasillo en el que la contribución proveniente de las reflexiones es la menor posible, pudiendo garantizar unas pérdidas similares a las obtenidas en la propagación en condiciones de espacio libre. La elección de la distancia mínima se ha realizado para que la señal recibida se encuentre en condiciones de campo lejano. Este tipo de medición se utilizará más adelante en el
Para poder obtener la distancia correspondiente al límite en el cual se puede considerar que la señal se encuentra en un estado de campo lejano, se puede obtener con la fórmula 4.1:
d[m] = 2D 2
λ (4.1)
En la cual D representa la máxima apertura de la antena. Para el caso de estudio de este proyecto, la calibración se ha realizado con la antena de tipo bocina, que tal y como puede comprobarse en el apartado 3.2, su máxima apertura es de 36 mm, por lo que el campo lejano para esta situación, y teniendo en cuenta la frecuencia más restrictiva, siendo esta 39 GHz, se obtendría una distancia mínima a la cual se puede medir de 336 mm. Aun teniendo en cuenta este resultado, se decidió dar un gran margen de seguridad en las medidas de distancia, por lo cual la calibración comienza a partir de los 5 metros.
Es necesario destacar que este proceso se ha llevado a cabo para cada una de las frecuencias de estudio y para ambos trayectos en el sistema receptor, de este modo, se pueden aplicar a cada uno de los casos de estudio cuando el objetivo sea la obtención de las pérdidas de propagación. Para realizar esto último, la constante de calibración queda definida en 4.2:
K[dB] =Pr15+F SP L(d)[dB] (4.2)
En la cual P representa la potencia total medida en el osciloscipio y FSPL las pérdidas de propagación que se producen en el espacio libre, de una forma teórica, para la distancia en la cual se realice la medida. El término FSPL se puede obtener con la expresión 4.3:
F SP L(f, d)[dB] = 20·log(d) + 20log(f) + 32.44 (4.3)
Siendodla distancia entre los sistemas transmisor y receptor en km yf la frecuencia de la señal de interés en MHz.
Hay que tener en cuenta que esta constante de calibración puede variar con el tiempo, fundamentalmente por desajustes en los equipos o por desgaste de alguno de los componentes. Por este motivo, es necesario realizar calibraciones de forma regular para comprobar que sigue siendo válida. En el caso de este experimento se llevaron a cabo diferentes calibraciones con un intervalo de dos meses y después de largos periodos de inactividad.
Con todo lo anterior, se pueden obtener las pérdidas de las transmisiones bocina-bocina y bocina-omnidireccional, en este último caso, teniendo en cuenta también la diferencia de las ganancias entre ambas antenas, obtenida con las siguientes expresiones:
P LOmnidireccional(d)[dB] =P LBocina(d)[dB]−∆GBocina-Omnidireccional[dB] (4.5)
donde:
• PL: Representa las pérdidas de propagación.
• K: Es la constante de calibración.
• Pr: Indica la potencia recibida.
• ∆G: Es la variación de la ganancia ente la antena de tipo bocina y la omnidireccional.
Estos últimos cálculos se llevarán a cabo para cada uno de los distintos estudios realizados, teniendo en cuenta las distintas frecuencias utilizadas y la distancia entre ambos sistemas de medición.
El estudio de la constante de calibración ha de hacerse para ambas frecuencias de estudio de las medidas de pérdida de propagación, siendo estas 26 GHz y 39 GHz, debido fundamentalmente a la selectividad en frecuencia de los componentes que forman los equipos de medida.
Una vez realizado todo el proceso anterior, se procede a detallar el proceso de medida de tipo pérdidas de propagación, para ambas configuraciones de medida.