ES2709893T3 - Sistema de detección de fallos de antenas transmisoras - Google Patents
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Abstract
Sistema de detección de fallos (1) de una pluralidad de antenas transmisoras de señales de radiodifusión de televisión y/o radio conectadas a una estación transmisora (20) por medio de líneas de transmisión y divisores de potencia (15), incluyendo el sistema una pluralidad de dispositivos de medición (10a) acoplados a las líneas de transmisión en correspondencia con las antenas y/o los divisores de potencia, con capacidad de medir una relación de onda estacionaria (VSWR), y unos enlaces (95) que conectan dichos dispositivos de medición (10a) a una unidad de concentrador de señales (21), por lo menos uno de dichos sistemas de medición genera una o más señales representativas de parámetros ambientales, estando posicionados dichos dispositivos de medición (10a) y dicha unidad de concentrador (21) en una torre de radiodifusión junto con las antenas transmisoras.
Description
DESCRIPCION
Sistema de deteccion de fallos de antenas transmisoras.
Campo tecnico de la invencion
La presente invencion se refiere, en general, al campo de las antenas. Mas particularmente, la presente invencion se refiere a un sistema de deteccion de fallos de antenas que transmiten senales de television y radio.
Comentario tecnico
Las torres usadas para la distribucion de senales de television y radio estan formadas por una pluralidad de antenas que tienen la funcion de transmitir las senales de television y radio en una cierta area geografica.
Cabe la posibilidad de que aparezcan fallos que pueden comprometer, en su totalidad o parcialmente, el funcionamiento de la torre, tales como:
• rayos que impacten en la torre;
• deterioro del rendimiento, provocado por el envejecimiento de componentes de la torre;
• funcionamiento defectuoso provocado por manipulaciones indebidas.
Con el fin de reparar la torre, es necesario enviar un equipo de tecnicos a la propia torre, los cuales deben analizar el fallo, identificar el componente que ha fallado y arreglarlo: esto requiere un espacio de tiempo prolongado y, por lo tanto, los costes de la reparacion son tambien altos.
Cabe, ademas, la posibilidad de que una antena no funcione, pero esto no sea detectado debido a que el fallo quede enmascarado por otras antenas posicionadas cerca de la que ha fallado: en este caso, la senal de television no se difunde de manera optima.
Los antecedentes de la tecnica incluyen los documentos GB 2346292 y US 2005/124304.
Breve sumario de la invencion
La presente invencion se refiere a un sistema de deteccion de fallos de antenas que transmiten senales de television y/o radio segun se define en la reivindicacion adjunta 1 y por medio de sus formas de realizacion preferidas descritas en las reivindicaciones dependientes 2 a 8.
El solicitante ha observado que el sistema destinado a detectar fallos de acuerdo con la presente invencion puede reducir el tiempo requerido para llevar a cabo la reparacion, reduciendo, asf, los costes de esta ultima. Ademas, tiene la ventaja de permitir el mantenimiento de una buena emision de radiodifusion de la senal de television.
El solicitante tambien ha observado que un sistema de monitorizacion extendido a otras variables, tales como la temperatura, la humedad, el campo electromagnetico y la fase electrica de la senal en diversos puntos de una torre de telecomunicaciones, permite un diagnostico temprano y preciso del funcionamiento defectuoso. Los trabajos de reparacion se pueden sustituir adecuadamente por un mantenimiento preventivo, con un efecto positivo evidente sobre los costes y la fiabilidad. Ademas, las intervenciones se pueden efectuar en condiciones de seguridad.
El objetivo de la presente invencion incluye, tambien, una torre de radiodifusion de television y/o radio segun se define en la reivindicacion adjunta 9.
Breve descripcion de los dibujos
Se pondran de manifiesto otras caractensticas y ventajas de la invencion a partir de la descripcion de una forma de realizacion preferida y de sus variantes proporcionadas a tttulo de ejemplo, en referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
- la figura 1 muestra esquematicamente un sistema de deteccion de fallos de antenas que transmiten senales de television y/o radio de acuerdo con una forma de realizacion de la invencion;
- las figuras 2A-2B muestran esquematicamente un acoplador direccional usado en la forma de realizacion de la invencion;
- la figura 3 muestra mas detalladamente dos sensores de potencia posicionados en el acoplador direccional de las figuras 2A-2B.
- la figura 4 es un esquema conceptual de una variante de la presente invencion que incluye la capacidad de medir la fase electrica de la senal as ^como de los parametros ambientales.
Descripcion detallada de la invencion
En referencia a la figura 1, se muestra un sistema de deteccion de fallos 1 de antenas que transmiten senales de television y/o radio de acuerdo con una forma de realizacion de la invencion.
El sistema de deteccion incluye:
• una fuente 20 de senales de television y/o radio;
• un divisor de potencia 15;
• cuatro acopladores direccionales 10, 11, 12, 13;
• cuatro antenas transmisoras 5, 6, 7, 8;
• un concentrador de senales 21;
• un modulo de procesado 22.
El sistema de deteccion 1 se posiciona parcialmente en una torre de radiodifusion de senales de television a una altura elevada, por ejemplo, a por lo menos 80 metros; la torre de radiodifusion de senales de television se posiciona, ventajosamente, en emplazamientos geograficos seleccionados (tfpicamente, en una montana), para cubrir un area geografica lo mas amplia posible y prestar servicio, por lo tanto, al mayor numero de usuarios. En particular, el modulo de procesado 22 y la fuente 20 se posicionan en una estructura cerrada posicionada en tierra junto a la torre de radiodifusion de senales de television, mientras que el divisor de potencia 15, los acopladores direccionales 10, 11, 12, 13, las antenas transmisoras 5, 6, 7, 8 y el concentrador de senales 21 se posicionan en la torre de radiodifusion de senales de television, a una altura como mmimo igual a 80 metros. La fuente 20 es tal que genera una senal de STV, de tipo television y/o radio. Por ejemplo, la senal de television es de tipo digital terrestre y ocupa las bandas de frecuencia de tipo VHF (170 Mhz y 250 Mhz) o de tipo UHF (entre 250 Mhz y 900 Mhz), mientras que la senal de radio ocupa la banda de frecuencia de tipo fM (en el intervalo de 87.5 Mhz y 108 Mhz). Para simplificar, en lo sucesivo se hara referencia unicamente a la senal de television, pero pueden aplicarse consideraciones similares en el caso de senales de radio y en el caso de senales de television y radio.
El divisor de potencia 15 es un dispositivo pasivo que incluye un puerto de entrada y cuatro puertos de salida. El puerto de entrada del divisor de potencia 15 esta conectado con la fuente de senales 20, y los cuatro puertos de salida estan conectados, respectivamente, con los cuatro acopladores direccionales 10, 11, 12, 13. En particular, el divisor de potencia es tal que recibe la senal de radiodifusion de STV y es tal que genera, en funcion de esto, una primera senal de entrada de television Si1, una segunda senal de entrada de television Si2, una tercera senal de entrada de television Si3, y una cuarta senal de entrada de television Si4. Cada una de las cuatro senales de entrada de television Si1, Si2, Si3, Si4 es tambien una senal de tipo television que es igual a la senal de television de STV, pero tiene un nivel de potencia inferior, en particular una fraccion de la potencia de la senal de television de STV. Los niveles de potencia de las cuatro senales de entrada de television Si1, Si2, Si3, Si4 pueden ser iguales entre sf o diferentes; por ejemplo, en el primer caso, cada una de las senales de entrada de television Si1, Si2, Si3, Si4 tiene un nivel de potencia que es una cuarta parte del nivel de potencia de la senal de television de STV.
Cada uno de los acopladores direccionales 10, 11, 12, 13 tiene un puerto de entrada conectado con el divisor de potencia 15, un puerto de entrada/salida conectado con una antena respectiva 5, 6, 7, 8 y dos puertos de salida asociados al concentrador de senales 21. Cada uno de los acopladores direccionales 10, 11, 12, 13 tiene la funcion de tomar una parte de la potencia recibida en el puerto de entrada y una parte de la potencia recibida en el puerto de entrada/salida: esto permite monitorizar la potencia en sentido de avance y reflejada presente en las lmeas de alimentacion coaxial respectivas conectadas a las antenas 5, 6, 7, 8, con el fin de detectar e identificar un deterioro o un fallo de las antenas 5, 6, 7, 8, un fallo de los cables de conexion entre las antenas 5, 6, 7, 8 y los acopladores direccionales respectivos 10, 11, 12, 13, o un fallo del divisor de potencia 15, segun se explicara de forma mas detallada posteriormente en la presente memoria. Mas particularmente, cada uno de los acopladores direccionales 10, 11, 12, 13 es tal que acopla la senal recibida en el puerto de entrada con la senal transmitida en el puerto de entrada/salida y transmitida en el primer puerto de salida. Ademas, cada uno de los acopladores direccionales 10, 11, 12, 13 es tal que acopla la senal recibida en el puerto de entrada/salida con la senal transmitida en el segundo puerto de salida.
En referencia al primer acoplador direccional 10, el mismo incluye el puerto de entrada PI1 para recibir en la entrada la primera senal de entrada de television Si1 e incluye un puerto de entrada/salida PIO1 para generar como salida una primera senal de salida de television So1 igual a la primera senal de entrada de television Si1, con un nivel de potencia ligeramente inferior debido a una pequena atenuacion que experimenta la senal de television entre el puerto de entrada PI1 y el puerto de entrada/salida PIO1. Por otra parte, el puerto de
entrada/salida PIO1 es tal que recibe la senal reflejada de la primera antena 5, tal como se explicara de forma mas detallada posteriormente en la presente memoria. El primer acoplador direccional 10 incluye, ademas, un primer sensor de potencia 40 para medir la primera potencia directa Pd1 transmitida hacia la antena 5, y generar una primera senal de voltaje analogica Spdi indicativa del valor de la primera potencia directa Pd1: en caso de que el primer sensor de potencia 40 detecte que el valor de la primera potencia directa Pd1 es inferior a un primer valor de referencia, esto significa que se ha producido un fallo en un punto anterior al primer sensor de potencia 40, tal como un fallo del divisor de potencia 15 o del cable de conexion entre el divisor de potencia 15 y el primer acoplador direccional 10 o la fuente 20, por ejemplo, en caso de ausencia de fallo el valor de la primera potencia directa Pd1 es igual a 3000 W.
El primer acoplador direccional 10 incluye, ademas, un segundo sensor de potencia 41 para medir la primera potencia reflejada Pr1 que es reflejada por la antena 5, y generar una segunda senal de voltaje analogica Spri indicativa del valor de la primera potencia reflejada Pr1: en el caso en el que el segundo sensor de potencia 41 detecte que el valor de la primera potencia reflejada Pr1 es mayor que un segundo valor de referencia, esto significa que se ha producido un fallo en un punto junto al segundo sensor de potencia 41, tal como un fallo de la antena 5 o del cable de conexion entre el primer acoplador direccional 10 y la antena 5. Por ejemplo, en caso de ausencia de fallo, el valor de la primera potencia reflejada Pr1 es igual a 200 W. Es bien sabido que una parte de la potencia asociada a la primera senal de entrada de television Si1 es irradiada realmente por la antena 5 en forma de campo electromagnetico transmitido que es portador de una primera senal de television de entrada Sd1: la potencia asociada a la primera senal de television de entrada Si1 se indicara posteriormente con “potencia directa Pd1”. Una parte (menor) de la potencia transmitida de la primera senal de television de entrada Si1 es reflejada, en cambio, de vuelta desde la antena debido a la desadaptacion entre la impedancia de la lmea de alimentacion a la antena 5 y la impedancia de la antena 5: esta parte se senalara posteriormente con “potencia reflejada Pr1”.
Las consideraciones anteriores en relacion con el primer acoplador direccional 10 se pueden realizar de una manera similar sobre el segundo acoplador direccional 11, el tercer acoplador direccional 12 y el cuarto acoplador direccional 13. En particular, el segundo acoplador direccional 11 es tal que recibe en la entrada la segunda entrada de senal de television Si2, y es tal que genera, como salida, una segunda senal de television de salida So2 obtenida a partir de la segunda senal de entrada de television Si2; ademas, el segundo acoplador direccional 11 incluye un primer sensor de potencia para medir la segunda potencia directa Pd2 transmitida hacia la antena 6, e incluye un segundo sensor de potencia para medir la segunda potencia reflejada Pr2 que se refleja desde la antena 6. El tercer acoplador direccional 12 es tal que recibe en la entrada la tercera senal de television de entrada Si3, y es tal que genera, como salida, una tercera senal de television de salida So3 obtenida a partir de la tercera senal de television de entrada Si3; ademas, el tercer acoplador direccional 12 incluye un primer sensor de potencia para medir la tercera potencia directa Pd3 transmitida hacia la antena 7, e incluye un segundo sensor de potencia para medir la tercera potencia reflejada Pr3 que se refleja desde la antena 7. El cuarto acoplador direccional 13 es tal que recibe en la entrada la cuarta senal de television de entrada Si4, y es tal que genera, como salida, una cuarta senal de television de salida So4 obtenida a partir de la cuarta senal de entrada de television Si4; ademas, el cuarto acoplador direccional incluye un primer sensor de potencia para medir la cuarta potencia directa Pd4 transmitida hacia la antena 8, e incluye un segundo sensor de potencia para medir la cuarta potencia reflejada Pr4 que se refleja desde la antena 8.
La primera antena transmisora 5 esta conectada con el primer acoplador direccional 10, es tal que recibe la primera senal de television de salida So1 y, en funcion de ella, es tal que irradia una onda electromagnetica que es portadora de una primera senal de television de radiodifusion Sd1.
De manera similar, la segunda antena transmisora 6 esta conectada con el segundo acoplador direccional 11, es tal que recibe la segunda senal de television de salida So2 y, en funcion de ella es tal que irradia una onda electromagnetica que es portadora de una segunda senal de television de radiodifusion Sd2. La tercera antena transmisora 7 esta conectada con el tercer acoplador direccional 12, es tal que recibe la tercera senal de salida de television So3 y, en funcion de ella, es tal que irradia una onda electromagnetica que es portadora de una tercera senal de television de radiodifusion Sd3. La cuarta antena transmisora 8 esta conectada con el cuarto acoplador direccional 13, es tal que recibe la cuarta senal de television de salida So4 y, en funcion de ella, es tal que irradia una onda electromagnetica que es portadora de una cuarta senal de television de radiodifusion Sd4. El concentrador de senales 21 esta conectado con los cuatro acopladores direccionales 10, 11, 12, 13 y tiene la funcion de captar las senales de voltaje analogicas generadas por los sensores de potencia colocados en el interior de los cuatro acopladores direccionales 10, 11, 12, 13. El concentrador de senales 21 tiene tambien la funcion de llevar a cabo una conversion de las senales de voltaje analogicas de analogico a digital. En particular, el concentrador de senales 21 es tal que recibe las senales de voltaje analogicas indicativas de los valores de las potencias directas Pd1, Pd2, Pd3, Pd4 y de las potencias reflejadas Pr1, Pr2, Pr3, Pr4 y, en funcion de ellos, esta dispuesto para generar una senal digital multiplexada Smx que es portadora de valores digitales indicativos de la potencia directa Pd1, Pd2, Pd3, Pd4 y de las potencias reflejadas Pr1, Pr2, Pr3, Pr4.
El modulo de procesado 22 es tal que recibe la senal digital multiplexada Smx que es portadora de los valores digitales indicativos de las potencias directas Pd1, Pd2, Pd3, Pd4 y de las potencias reflejadas Pr1, Pr2, Pr3, Pr4,
esta dispuesto para comparer los valores digitales indicativos de las potencias directas Pd1, Pd2, Pd3, Pd4, y de las potencias reflejadas Pr1, Pr2, Pr3, Pr4 con valores de referencia respectivos. Cuando uno o mas valores digitales indicativos de las potencias directas Pd1, Pd2, Pd3, PD4 son inferiores a los valores de referencia respectivos, o en el caso de que uno o mas valores digitales indicativos de las potencias reflejadas Pr1, Pr2, Pr3, Pr4 sean mayores que sus valores de referencia respectivos, el modulo de procesado 22 esta dispuesto para generar una senal de alarma Ps indicativa de un fallo de una o mas entre las antenas 5, 6, 7, 8 o un fallo de uno o mas cables de conexion entre las antenas 5, 6, 7, 8 y los sensores respectivos 5, 6, 8, o un fallo de la fuente 20 o un fallo del divisor de potencia 15. El modulo de procesado 22 incluye una memoria para almacenar los valores de referencia de las potencias directas Pd1, Pd2, Pd3, Pd4 y de las potencias reflejadas Pr1, Pr2, Pr3, Pr4. Preferentemente, el modulo de procesado esta conectado con una pantalla local que representa las antenas 5, 6, 7, 8 y los valores medidos por los sensores en los acopladores direccionales 10, 11, 12, 13.
En referencia a las figuras 2A-2B, se muestra mas detalladamente el acoplador direccional 10 usado en el sistema de deteccion 1. El cuerpo del acoplador direccional 10 esta realizado con material metalico: esto permite obtener un blindaje contra la interferencia de ondas electromagneticas, que pueden deteriorar la medicion de la primera potencia directa Pd1 llevada a cabo por el sensor de potencia 40 y la medicion de la potencia reflejada Pr1 en primer lugar llevada a cabo por el sensor de potencia 41. El acoplador direccional 10 incluye un conductor exterior 31 de forma esencialmente cilrndrica y un conducto interior 32 de forma esencialmente cilrndrica (no mostrados en las figuras 2A-2B, y mostrados esquematicamente en la figura 3), siendo el conductor interior 32 coaxial con respecto al conductor exterior 31. El acoplador direccional 10 incluye el puerto de entrada PI1 que se materializa con una abertura de forma esencialmente circular a la cual esta conectado el conector de un cable coaxial que es portador de la primera senal de television de entrada Si1, e incluye la entrada/salida PIO1 que se realiza con una abertura de forma esencialmente circular a la cual esta conectado el conector de un cable coaxial que es portador de la primera senal de television de salida So1.
El acoplador direccional 10 incluye, ademas, un primer elemento esencialmente cilrndrico 35 que tiene una abertura de forma esencialmente circular, la cual materializa un primer puerto de salida PO2, que esta conectado mecanicamente al conector 30 de un cable blindado 33 el cual es portador de la primera senal de voltaje analogica Spdi indicativa del valor de la primera potencia directa Pd1 medida a partir del primer sensor de potencia 40; ademas, el acoplador direccional 10 incluye un segundo elemento esencialmente cilrndrico 36 que presenta una abertura de forma esencialmente circular, que materializa un segundo puerto de salida PO3, el cual esta conectado mecanicamente al conector 31 de un cable blindado 32 el cual es portador de la segunda senal de voltaje analogica Spri indicativa del valor de la primera potencia reflejada Pr1 medida a partir del segundo sensor de potencia 41. El cable blindado que es portador de la primera senal de voltaje analogica Spdi y de la segunda senal de voltaje analogica Spri, por ejemplo, el cable Belden 9844, el cual incluye cuatro conductores de cobre metalicos trenzados por pares, que estan envueltos por una hoja de material conductor, y que tiene la funcion de apantallamiento contra ondas electromagneticas.
Puede observarse, tambien, que el primer elemento esencialmente cilrndrico 35 incluye el primer sensor de potencia 40 el cual detecta la primera potencia directa Pd1 y el segundo elemento esencialmente cilrndrico 36 incluye el segundo sensor de potencia 41 el cual detecta la primera potencia reflejada Pr1.
Ventajosamente, en referencia a la figura 3, el primer sensor de potencia 40 incluye:
• un hilo metalico conductor 42;
• dos cables coaxiales 45, 46, en los cuales un primer extremo del cable coaxial 45 esta conectado en un primer extremo del hilo metalico conductor 42 y un primer extremo del cable coaxial 46 esta conectado a un segundo extremo del hilo metalico conductor 42;
• un primer diodo d1 que tiene el terminal de anodo conectado a un segundo extremo del cable coaxial 45;
• un primer resistor R1 que tiene un primer terminal conectado a un segundo extremo del cable coaxial 46 y que tiene un segundo terminal conectado a tierra;
• un amplificador 64 que tiene un terminal de entrada conectado al terminal de catodo del primer diodo D1 y que tiene un terminal de salida;
• un filtro paso-bajo 65 que tiene un terminal de entrada conectado al terminal de salida del amplificador 64 y que tiene un terminal de salida conectado al primer puerto de salida PO2.
El hilo metalico conductor 42 es tal que captura una parte de la primera potencia directa Pd1 transmitida a la antena 5 y es tal que genera, en funcion de ella, una primera senal de corriente I1 proporcional al valor de la primera potencia directa Pd1. El cable coaxial 45 es tal que es portador de la primera senal de corriente I1; en este caso, el primer diodo D1 es tal que entra en conduccion, generando en un terminal de catodo una primera
senal de voltaje V1. Por ejemplo, la primera senal de voltaje V1 tiene valores entre 0 y 2 V. El amplificador 64 es tal que recibe la primera senal de voltaje V1 y es tal que genera, en funcion de ella, una primera senal de voltaje amplificada VIA. El filtro paso-bajo 65 es tal que recibe la primera senal de voltaje amplificada VIA, es tal que lleva a cabo un filtrado paso-bajo y es tal que genera la primera senal de voltaje analogica Spdi indicativa del valor de la primera potencia directa Pd1. Por ejemplo, la primera senal de voltaje analogica S_Pdi tiene valores entre 0 y 10 V.
De manera similar, en referencia a la figura 3, el segundo sensor de potencia 41 incluye:
• un hilo metalico conductor 43;
• dos cables coaxiales 47, 48, en los cuales un primer extremo del cable coaxial 47 esta conectado en un primer extremo del hilo metalico conductor 43, y un primer extremo del cable coaxial 48 esta conectado a un segundo extremo del hilo metalico conductor 43;
• un segundo resistor R2 que tiene un primer terminal conectado a un segundo extremo del cable coaxial 47 y que tiene un segundo terminal conectado a tierra;
• un segundo diodo D2 que tiene el terminal de anodo conectado a un segundo extremo del cable coaxial 48;
• un amplificador 63 que tiene un terminal de entrada conectado al terminal de catodo del segundo diodo D2 y que tiene un terminal de salida;
• un filtro paso-bajo 63 que tiene un terminal de entrada conectado al terminal de salida del amplificador 63 y que tiene un terminal de salida conectado al segundo puerto de salida PO3.
El hilo metalico conductor 43 es tal que captura una parte de la primera potencia Pr1 reflejada por la antena 5 y es tal que genera, en funcion de ella, una segunda senal de corriente I2 proporcional al valor de la primera potencia reflejada Pr1. El cable coaxial 48 es tal que transporta la segunda senal de corriente I2; en este caso, el segundo diodo D2 es tal que entra en conduccion, generando en un terminal de catodo de la segunda senal de voltaje V2. Por ejemplo, la segunda senal de voltaje V2 tiene valores entre 0 y 2 V. El amplificador 63 es tal que recibe la segunda senal de voltaje V2 y es tal que genera, en funcion de ella, una segunda senal de voltaje amplificada V2A. El filtro paso-bajo es tal que recibe la segunda senal de voltaje amplificada V2A, es tal que lleva a cabo un filtrado paso-bajo y es tal que genera la segunda senal de voltaje analogica Spri indicativa del valor de la primera potencia reflejada Pr1. Por ejemplo, la segunda senal de voltaje analogica Spri tiene valores entre 0 y 10 V.
Observese que el primer diodo D1 esta conectado con el cable coaxial 45 posicionado en la parte superior, mientras que el segundo diodo D2 esta conectado con el cable coaxial 48 posicionado abajo, o el primer diodo D1 esta conectado de una manera asimetrica con respecto al segundo diodo D2: esto permite generar la primera senal de corriente I1 proporcional solamente al valor de la primera potencia directa Pd1 (lo cual significa que I1 no depende del valor de la primera potencia reflejada Pr1), y permite generar la segunda senal de corriente I2 proporcional solamente al valor de la primera potencia reflejada Pr1 (lo cual significa que I2 no depende del valor de la primera potencia directa Pd1). Consecuentemente, la primera senal de voltaje analogica Spdi es proporcional solamente al valor de la primera potencia directa Pd1, mientras que la segunda senal de voltaje analogica Spri es proporcional solamente al valor de la primera potencia reflejada Pr1.
Observese que las figuras 1, 2A, 2B muestran que los acopladores direccionales 10, 11, 12, 13 estan separados de las antenas 5, 6, 7, 8 y por el divisor de potencia 15, aunque son posibles otras variantes.
Segun una primera variante, los acopladores direccionales 10, 11, 12, estan integrados, respectivamente, en las antenas 5, 6, 7, 8. En este caso, en referencia, por ejemplo, a la antena 5, esta incluye un puerto de entrada para recibir la primera senal de television de entrada Si1, incluye un primer puerto de salida (similar al puerto PO2) para proporcionar la primera senal de voltaje analogica Spdi indicativa del valor de la primera potencia directa Pd1 e incluye un segundo puerto de salida (similar al puerto PO3) para proporcionar la segunda senal de voltaje analogica Spri indicativa del valor de la primera potencia reflejada Pr1. Pueden efectuarse consideraciones similares para las antenas 6, 7, 8, que incluyen, cada una de ellas, un puerto de entrada para recibir una senal de television de entrada y dos puertos de salida para proporcionar las senales de voltaje analogicas indicativas de la potencia de la potencia directa y reflejada. De acuerdo con una segunda variante, los acopladores direccionales 10, 11, 12, 13 estan integrados en el divisor de potencia 15. En este caso, el divisor de potencia 15 incluye, ademas, cuatro puertos de salida para proporcionar las senales de voltaje analogicas indicativas de la potencia directa Pd1, Pd2, Pd3, Pd4 e incluye, ademas, cuatro puertos de salida para proporcionar las senales de voltaje analogicas indicativas de la potencia reflejada Pr1, Pr2, Pr3, Pr4.
A continuacion se describira un primer funcionamiento del sistema de deteccion de fallos 1, en referencia tambien
a la figura 1.
En el instante de tiempo inicial to no existe ningun fallo en la torre de radiodifusion de senales de television en la que esta instalado el sistema de deteccion 1.
En el instante de tiempo ti (que sigue a to) se realiza una comprobacion de un fallo en la antena 5: esto provoca un incremento considerable del valor de la primera potencia reflejada Pr1 detectada por el segundo sensor de potencia 41 posicionado en el primer acoplador direccional 10. En particular, el segundo sensor de potencia 41 genera la segunda senal de voltaje analogica Spri indicativa de la primera potencia reflejada Pr1 en relacion con la primera antena 5. El concentrador 21 recibe el valor VAr1 indicativo de la primera potencia reflejada Pr1 en relacion con la primera antena 5, recibe los valores de voltaje analogicos indicativos de las potencias reflejadas Pr2, Pr3, Pr4 en relacion con las antenas 6, 7, 8 y de las potencias directas Pd1, Pd2, Pd3, Pd4 en relacion con las antenas 5, 6, 7, 8 y genera la senal multiplexada digital Smx que es portadora de un valor digital VDri indicativo de la primera potencia reflejada Pr1 y de valores digitales indicativos de la potencia reflejada Pr2, Pr3, Pr4 y de las potencias directas Pd1, Pd2, Pd3, Pd4.
El modulo de procesado 22 recibe la senal multiplexada digital Smx y extrae de ella el valor digital VDri indicativo de la primera potencia reflejada Pr1, los valores digitales indicativos de las potencias reflejadas Pr2, Pr3, Pr4, y de las potencias directas Pd1, Pd2, Pd3, Pd4. Posteriormente, el modulo de procesado 22 lleva a cabo la comparacion del valor digital del primer VDri indicativo de la primera potencia reflejada pr1 con un primer valor de referencia Vi, y detecta que el valor digital VDri es mayor que el primer valor de referencia Vi; ademas, el modulo de procesado 22 lleva a cabo la comparacion de los valores digitales indicativos de las potencias reflejadas Pr2, Pr3, Pr4 y de las potencias directas Pd1, Pd2, Pd3, Pd4 con valores de referencia respectivos, y detecta que los valores digitales indicativos de las potencias reflejadas Pr2, Pr3, Pr4 son menores que valores de referencia respectivos y los valores digitales de las potencias directas pd1, pd2, pd3, pd4 son mayores que valores de referencia respectivos: esto indica que se produjo solamente un fallo, y que este fallo esta posicionado en un punto posterior al primer acoplador direccional 10, o, mas bien, en el cable que conecta el primer acoplador direccional 10 con la antena 5 o en la misma antena 5. A continuacion, el modulo de procesado 22 genera la senal de alarma Sal indicativa de un fallo de la antena con la antena 5. De esta manera, es posible detectar rapidamente la presencia del fallo, y tambien es posible detectar el tipo de fallo, facilitando asf el trabajo de reparacion por parte de los tecnicos.
A continuacion sigue una descripcion de un segundo funcionamiento del sistema de deteccion de fallos 1, en referencia a la Figura 1.
En el instante de tiempo inicial to' no existe ningun fallo en la torre de radiodifusion de la senal de television en la que esta instalado el sistema de deteccion 1.
En el instante de tiempo t1' (que sigue a to') se produce un fallo parcial del divisor de potencia 15 que podna afectar a la primera senal de entrada de television si1: esto provoca una reduccion significativa del valor de la primera potencia directa pd1 detectada por el primer sensor de potencia 40 posicionado en el primer acoplador direccional 10, y provoca, tambien, una reduccion considerable del valor de la primera potencia reflejada pr1 detectada por el segundo sensor de potencia 41 posicionado en el primer acoplador direccional 10. En particular, el primer sensor de potencia 40 genera la primera senal de voltaje analogica Spdi que tiene un valor indicativo de la primera potencia directa Pd1 asociada a la primera antena 5. El concentrador de senales 21 recibe el valor vad1 indicativo de la primera potencia directa vad1 vinculada a la primera antena 5, recibe los valores analogicos de voltaje indicativos de la potencia directa Pd2, Pd3, Pd4, vinculado a las antenas 6, 7, 8 y de la potencia reflejada Pr1, Pr2, Pr3, Pr4 vinculada a las antenas 5, 6, 7, 8, y genera la senal digital multiplexada Smx que es portadora de un valor digital VDdi indicativo de la primera potencia directa pd1 y valores digitales indicativos de las potencias directas Pd2, Pd3, Pd4 y de las potencias reflejadas Pr1, Pr2, Pr3, Pr4.
El modulo de procesado 22 recibe la senal digital multiplexada smx y extrae de ella el valor digital vdd1 indicativo de la primera potencia directa Pd1, los valores digitales indicativos de las potencias directas Pd2, Pd3, Pd4 y las potencias reflejadas Pr1, Pr2, Pr3, Pr4. Posteriormente, el modulo de procesado 22 lleva a cabo la comparacion del valor digital VDdi indicativo de la primera potencia directa Pd1 con un segundo valor de referencia Vr2, y detecta que el valor digital VDdi es menor que el segundo valor de referencia Vr2; ademas, el modulo de procesado 22 lleva a cabo la comparacion de los valores digitales indicativos de las potencias directas Pd2, Pd3, Pd4 y las potencias reflejadas Pr1, Pr2, Pr3, Pr4 con valores de referencia respectivos, y detecta que los valores digitales indicativos de las potencias directas Pd2, Pd3, Pd4 son mayores que los valores de referencia, y los valores digitales de las potencias reflejadas Pr1, Pr2, Pr3, Pr4 son menores que los valores de referencia respectivos: lo cual indica que se produjo solamente un fallo, y ese fallo esta situado en un punto anterior al primer acoplador direccional 10, o, mas bien, en el divisor de potencia 15 o en la lmea de conexion entre el divisor de potencia 15 y el primer acoplador direccional 10 o en la fuente 20. A continuacion, el modulo de procesado 22 genera la senal de alarma Sal indicativa de un fallo del divisor de potencia 15 o del cable de conexion entre el divisor de potencia 15 y el primer acoplador direccional 10 o la fuente 20. De esta manera, es posible detectar rapidamente la presencia del fallo, y tambien es posible detectar el tipo de fallo, facilitando el
trabajo de reparacion por parte de los tecnicos.
Preferentemente, el modelo de procesado 22 es tal que genera la senal de alarma Sal que tiene un valor logico alto para indicar que se ha producido un fallo cuando este persiste durante un intervalo de tiempo dado (por ejemplo, cinco minutos).
La figura 4 ilustra esquematicamente una variante de la presente invencion, que incluye los medios tecnicos para medir otras variables ambientales ademas de la medicion de la ROS, tales como la temperature, la humedad y el campo electromagnetico. Esta variante tambien puede medir la fase electrica de la senal de UHF o VHF presente para diversas antenas y/o divisores de potencia de una torre de telecomunicaciones.
Aunque si la medicion local y continua de la ROS, tal como se acaba de ilustrar ahora, permite un control preciso y fiable, la calidad demanda cada vez mas avances en cuanto a la fiabilidad y la seguridad requeridas por los operadores, que justifican, en muchos casos las mediciones mas completas.
La figura 4 ilustra, para simplificar el dibujo, solamente un punto de medicion 10. Evidentemente, la invencion no se limita a este ejemplo, y, en una forma de realizacion, puede incluir una pluralidad de puntos de medicion segun se ha descrito, posicionados en diversos puntos escogidos estrategicamente de una torre de medicion, por ejemplo en las antenas, y los divisores de potencia. Eso significa que el concentrador de senales de unidades 21 estara equipado con una pluralidad de unidades receptoras 102 y unidades de transmision 103, para prestar servicio a todos los puntos de medicion. Los numeros de referencia ya usados en las figuras previas indican elementos identicos o funcionalmente equivalentes a lo descrito anteriormente.
El dispositivo de medicion 10a, funcionalmente equivalente a los acopladores 1 mostrados en la figura 1, esta equipado, tal como se describira de forma mas detallada posteriormente, para medir la relacion de onda estacionaria (VSWR) en el punto de instalacion. Con este fin, incluye dos acopladores direccionales DC1 y DC2 para capturar la senal directa que viaja desde el transmisor 20 a la antena (FWD), y la reflejada por esta ultima (REV).
Los acopladores direccionales DC1 y DC2 se pueden realizar con los elementos conductores alojados en el espacio de propagacion, segun se representa en la figura 3, o mediante cualquier otro dispositivo conocido. Preferentemente, el dispositivo 10a puede procesar directamente las senales directas y reflejadas y obtener la relacion de onda estacionaria por medio de un circuito de ganancia de medicion 82, a saber, un circuito capaz de generar una senal de salida igual a la relacion entre las dos senales de entrada. Este resultado se puede obtener, por ejemplo, a traves del circuito monolftico AD8302 fabricado por la comparna Analog Devices, u otros medios funcionalmente equivalentes.
El valor de la ROS en la salida del circuito 82 es procesado, a continuacion, por una interfaz 85 y transmitido al concentrador de senales 21 mediante un enlace 95. La conexion 95 se puede realizar con cualquier tecnica adecuada, analogica o digital, o sobre cable coaxial blindado, fibra optica, o cualquier otro medio de transmision capaz de garantizar la demanda de inmunidad a las interferencias electromagneticas. En este sentido, los cables coaxiales y las figuras opticas ofrecen buenas caractensticas.
El dispositivo de medicion 10a incluye, ademas, preferentemente, uno o mas sensores de tipo ambiental 89 que detectan magnitudes de interes diagnostico, no relacionadas de manera necesaria directamente con la lmea de transmision. Dichos sensores pueden incluir sensores de temperatura, sensores de humedad o sensores de campo electromagnetico. Los datos sobre temperatura y humedad se pueden usar para el control de plantas ornamentales, cuando haya presencia de las mismas, y para identificar la infiltracion de lluvia o humedad. Los datos del campo electromagnetico se usan tambien para organizar acciones que se ajusten a las normativas de seguridad.
Los sensores medioambientales 89 tambien pueden incluir sensores de carga mecanica, por ejemplo, celulas de carga o “galgas extensiometricas”, para medir los esfuerzos estaticos y dinamicos impuestos sobre la estructura de la torre o de las antenas. Los valores de los sensores ambientales son procesados por el circuito de interfaz 85 y transmitidos al concentrador 21 a traves de la conexion 95.
La medicion de la fase electrica es otro parametro de gran importancia con vistas a la obtencion de diagnosticos. En el ejemplo ilustrado, esta se lleva a cabo por medio de un detector de fase 84 que compara la fase de la senal directa con una senal de fase de referencia REF. La senal de fase de referencia se transmite al dispositivo 10a por medio de un enlace independiente de la lmea de transmision, y cuya longitud electrica es suficientemente estable. En el ejemplo ilustrado, la fase de referencia de la senal se toma de la lmea de transmision y se envfa a la unidad de senales 10a desde el concentrador 21 a traves de la conexion 95 la cual es, por ejemplo, una fibra optica capaz de soportar una transmision bidireccional de datos digitales. No obstante, existen otras posibles soluciones.
Son posibles varias soluciones para la realizacion del circuito detector de fase 84. El circuito AD8302 ya mencionado incluye tambien un detector de fase analogico util para esta finalidad.
Segun otra variante, no mostrada en las figuras, la deteccion de la fase electrica no se lleva a cabo en la unidad 10a, sino, mas bien, en el concentrador de senales 21. Con este fin, la unidad 1a transmite a este ultimo una senal que contiene informacion de una fase a traves de la conexion 95. Tal como en el caso anterior, la correlacion entre la senal de fase y la fase de referencia aporta informacion sobre la existencia de la fase electrica en el punto de insercion de la unidad 10a, en la medida en la que el retardo de transmision a lo largo del enlace 95 sea conocido, o por lo menos estable.
Opcionalmente, la unidad 10a y/o el concentrador 21 estan equipados con un sistema de medicion del retardo de transmision a lo largo del enlace 95. El conocimiento de dicho parametro permite una medicion absoluta de la fase electrica y de la deriva de sus posibles variaciones. La medicion del retardo de transmision se puede realizar con cualquier tecnica adecuada, por ejemplo, a lo largo del enlace 95, enviando una senal y midiendo el tiempo necesario para la recepcion de una respuesta del dispositivo en el otro extremo.
Se indica que, con vistas a explicar la invencion, en la figura 1 se han mostrado cuatro antenas 5, 6, 7, 8 y cuatro acopladores direccionales 10, 11, 12, 13, pero la invencion se puede aplicar a un numero de antenas superior o igual a dos y a un numero correspondiente de acopladores direccionales superior o igual a dos.
Claims (13)
1. Sistema de deteccion de fallos (1) de una pluralidad de antenas transmisoras de senales de radiodifusion de television y/o radio conectadas a una estacion transmisora (20) por medio de lmeas de transmision y divisores de potencia (15), incluyendo el sistema una pluralidad de dispositivos de medicion (10a) acoplados a las lmeas de transmision en correspondencia con las antenas y/o los divisores de potencia, con capacidad de medir una relacion de onda estacionaria (VSWR), y unos enlaces (95) que conectan dichos dispositivos de medicion (10a) a una unidad de concentrador de senales (21), por lo menos uno de dichos sistemas de medicion genera una o mas senales representativas de parametros ambientales, estando posicionados dichos dispositivos de medicion (10a) y dicha unidad de concentrador (21) en una torre de radiodifusion junto con las antenas transmisoras.
2. Sistema segun la reivindicacion 2, que incluye:
- un divisor de potencia (15) configurado para recibir una senal de television y/o radio (STV) y, a partir de ella, genera una primera pluralidad (si1, si2, SI3, SI4) de senales de television y/o radio;
- una pluralidad de acopladores direccionales (10, 11, 12, 13) configurados para recibir la primera pluralidad de senales de television y/o radio y, a partir de ellas, generar una segunda pluralidad correspondiente (So1, So2, So3, So4) de senales de television y/o radio, incluyendo la pluralidad de acopladores direccionales:
◦ unos primeros sensores de potencia (40) respectivos configurados para generar una tercera pluralidad (spd1, spd2, spd3, spd4) de senales indicativas de la potencia directa transmitida a la pluralidad de antenas;
◦ unos segundos sensores de potencia (41) respectivos configurados para generar una cuarta pluralidad (spr1, spr2, spr3, spr4) de senales indicativas de la potencia reflejada de la pluralidad de antenas; - un concentrador de senales (21) configurado para recibir la tercera pluralidad de senales indicativas de la potencia directa y la cuarta pluralidad de senales indicativas de la potencia reflejada, y generar una senal multiplexada (smx) que es portadora de la tercera y cuarta pluralidades de senales; - un modulo de procesado (22) configurado para:
◦ recibir la senal multiplexada;
◦ comparar los valores de la tercera pluralidad de senales indicativas de la potencia directa y de la cuarta pluralidad de senales indicativas de la potencia reflejada con valores de referencia respectivos; ◦ generar una senal (sal) indicativa de un fallo de por lo menos una de la pluralidad de antenas en el caso en el que por lo menos uno de los valores de la cuarta pluralidad de senales indicativas de la potencia reflejada sea superior al valor de referencia respectivo;
◦ generar la senal (sal) indicativa de un fallo del divisor de potencia (15) en el caso en el que por lo menos uno de los valores de la tercera pluralidad de senales indicativas de la potencia directa sea inferior al valor de referencia respectivo.
3. Sistema de deteccion de fallos (1) segun la reivindicacion 1, en el que el primer sensor (40) de un primer acoplador direccional (10) seleccionado de entre la pluralidad de acopladores direccionales, incluye:
- un primer hilo metalico conductor (42) para capturar una parte de la primera potencia directa transmitida hacia una primera antena seleccionada de entre la pluralidad de antenas y generar una primera corriente de senal (i1) proporcional a la primera potencia directa;
- un primer cable coaxial (45) que presenta un primer extremo conectado con un primer extremo del primer hilo metalico conductor, estando configurado el cable coaxial para entregar la primera senal de corriente; - un segundo cable coaxial (46) que presenta un primer extremo conectado con un segundo extremo del primer hilo metalico conductor;
- un primer diodo (D1) que presenta su terminal de anodo conectado con un segundo extremo del primer cable coaxial;
- un primer resistor (r1) conectado entre un segundo extremo del segundo cable coaxial y tierra;
- un primer amplificador (64) que presenta un terminal de entrada conectado con el terminal de catodo del primer diodo y que presenta un terminal de salida;
- un primer filtro paso-bajo (65) que presenta un terminal de entrada conectado con el terminal de salida del primer amplificador y que presenta un terminal de salida para proporcionar una primera senal de voltaje analogica indicativa del valor de la primera potencia directa.
4. Sistema de deteccion de fallos (1) segun la reivindicacion 2, en el que el segundo sensor (41) del primer acoplador direccional incluye:
- un segundo hilo metalico conductor (43) para capturar una parte de la primera potencia reflejada de la primera antena y generar una segunda senal de corriente (i2) proporcional a la primera potencia reflejada; - un tercer cable coaxial (47) que presenta un primer extremo conectado con un primer extremo del segundo conductor de hilo metalico;
- un cuarto cable coaxial (48) que presenta un primer extremo conectado con un segundo extremo del segundo hilo metalico conductor, estando configurado el cuarto cable coaxial para entregar la segunda senal de corriente;
- un segundo resistor (r2) conectado entre un segundo extremo del tercer cable coaxial y tierra;
- un segundo diodo (d2) que presenta el terminal de anodo conectado con un segundo extremo del cuarto cable coaxial;
- un segundo amplificador (63) que presenta un terminal de entrada conectado con el catodo terminal del segundo diodo y que presenta un terminal de salida;
- un segundo filtro paso-bajo (61) que presenta un terminal de entrada conectado con el terminal de salida del segundo amplificador y que presenta un terminal de salida para proporcionar una segunda senal de voltaje analogica indicativa del valor de la primera potencia reflejada; estando conectado el primer diodo de una manera asimetrica con respecto al segundo diodo.
5. Sistema de deteccion de fallos (1) segun la reivindicacion 2 o 3, realizandose el primer acoplador direccional con material metalico y presentando:
- un conductor exterior (32) y un conductor interior (31) coaxial con el conductor exterior;
- un puerto de entrada (pi1) para recibir una senal de la primera pluralidad de senales de television y/o radio, posicionandose dicho puerto de entrada en un primer extremo del conductor exterior y formandose con una abertura de forma esencialmente circular;
- un puerto de entrada/salida (pio1) para generar una senal de la segunda pluralidad de senales de television y/o radio, posicionandose dicho puerto de entrada/salida en un segundo extremo del conductor exterior y formandose con una abertura que presenta una forma esencialmente circular;
- un primer elemento esencialmente cilmdrico (35) que presenta un primer puerto de salida (po2) para generar una senal de la tercera pluralidad de senales, estando formado dicho primer puerto de salida con una abertura de forma esencialmente circular;
- un segundo elemento esencialmente cilmdrico (36) que presenta un segundo puerto de salida (Po3) para generar una senal de la cuarta pluralidad de senales, estando formado dicho segundo puerto de salida con una abertura de forma esencialmente circular.
6. Sistema de deteccion de fallos (1) segun la reivindicacion 4, que incluye ademas:
- un primer cable blindado (33) conectado mecanicamente al primer puerto de salida (po2) para entregar la primera senal de voltaje analogica indicativa del valor de la primera potencia directa;
- un segundo cable blindado (32) conectado mecanicamente al segundo puerto de salida (Po3) para transportar la segunda senal de voltaje analogica indicativa del valor de la primera potencia reflejada;
7. Sistema de deteccion de fallos (1) segun por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que la senal multiplexada es de tipo digital.
8. Sistema de deteccion de fallos (1) segun por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, que incluye, ademas, la pluralidad de antenas transmisoras de senales de television y/o radio, en el que la pluralidad de acopladores direccionales esta integrada respectivamente en la pluralidad de antenas transmisoras.
9. Sistema de deteccion de fallos (1) segun por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la pluralidad de acopladores direccionales esta integrada en el divisor de potencia.
10. Sistema de deteccion de fallos (1) segun por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha conexion es bidireccional.
11. Sistema de deteccion de fallos (1) segun por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha conexion comprende la transmision de datos digitales sobre fibra optica.
12. Sistema de deteccion de fallos (1) segun por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que por lo menos uno de dichos sistemas de medicion genera una senal representativa de la fase electrica para el punto respectivo de acoplamiento con la lmea de transmision.
13. Torre para la radiodifusion de senales de television y/o radio, que incluye:
- una pluralidad de antenas (5, 6, 7, 8) que transmiten senales de television y/o radio, configuradas para recibir la segunda pluralidad (so1, so2, so3, so4) de senales de television y/o radio y transmitir una pluralidad correspondiente de senales de television y/o radio (sd1, sd2, sd3, sd4);
- un sistema de deteccion de fallos (1) segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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