EQUIPOS DE RADIOCOMUNICACION VHF
Presentamos aqui un compendio de conceptos básicos y recomendaciones para instalar y operar correctamente equipos de radiocomunicación en los vehículos Land Rover.
Espectro electromagnético
Según su longitud de onda, la radiación electromagnética
recibe diferentes nombres, y varía desde los energéticos rayos gamma (con
una longitud de onda del orden de picómetros) hasta las ondas de radio
(longitudes de onda del orden de kilómetros), pasando por el espectro visible (cuya longitud de onda está en el
rango de las décimas de micrómetro).
El rango completo de longitudes de onda es lo que se denomina el espectro
electromagnético.
El espectro visible es un minúsculo intervalo que va desde la
longitud de onda correspondiente al color violeta (aproximadamente
400 nanómetros) hasta la longitud de onda
correspondiente al color rojo (aproximadamente 700 nm).
Radiocomunicaciones
Son las comunicaciones que se realizan empleando las ondas electromagnéticas
que ocupan el rango de frecuencias de las ondas de radio o radiofrecuencia. Aunque
casi sempre se emplea la palabra radio
de modo general, las transmisiones de televisión, radio, radar y telefonía móvil están incluidas en esta clase de
emisiones de radiofrecuencia.
Otros usos de las radiocomunicaciones son audio, vídeo, radionavegación, servicios de
emergencia y transmisión de datos por radio digital; tanto en el ámbito
civil como militar.
Las radiocomunicaciones también son usadas por los radioaficionados.
Las radiocomunicaciones también son usadas por los radioaficionados.
El término radiofrecuencia,
también denominado espectro de
radiofrecuencia o RF, se aplica a la porción
menos energética del espectro
electromagnético,
situada entre unos 3 Hz y unos 300 GHz
Las ondas
electromagnéticas de esta región del espectro, se pueden
transmitir aplicando la corriente alterna originada en un generador a una antena.
Hertz.
Unidad de frecuencia o ciclos por segundo de la onda
electromagnética.
1Hz = 1 ciclo/seg.
1KHz = 1,000 ciclos por segundo.
1MHz = 1’000,000 ciclos por segundo.
1GHz = 1,000’000,000
Longitud de onda.
Es la
distancia real que recorre el ciclo de una onda en un segundo.
Frecuencia.
Es
el numero de ciclos por segundo de la onda electromagnética. Se expresa en Hertz (Hz)
Banda.
Es el rango de frecuencias asignadas a diferentes usos. Por ejemplo la banda de FM va de 88 a 108MHz
Clasificación
La radiofrecuencia se puede dividir en las siguientes bandas del
espectro electromagnético:
Nombre
|
Nombre
inglés
|
Abreviatura
inglesa
|
Banda ITU
|
Frecuencias
|
Longitud
de onda / Uso
|
< 3 Hz
|
> 100.000 km
|
||||
Extremely low frequency
|
ELF
|
1
|
3-30 Hz
|
100.000–10.000 km
|
|
Super low frequency
|
SLF
|
2
|
30-300 Hz
|
10.000–1.000 km
|
|
Ultra low frequency
|
ULF
|
3
|
300–3.000 Hz
|
1.000–100 km
|
|
Very low frequency
|
VLF
|
4
|
3–30 kHz
|
100–10 km
Radio gran alcance
|
|
Low frequency
|
LF
|
5
|
30–300 kHz
|
10–1 km
Radio,
navegación
|
|
Medium frequency
|
MF
|
6
|
300–3.000 kHz
|
1 km – 100 m
Radio de onda media
|
|
High Frequency
|
HF
|
9
|
3–30 MHz
|
100 m – 10m
Radio de onda corta
|
|
Very high frequency
|
VHF
|
11
|
30-300 MHz
|
10–0.1 m
|
|
Ultra high frequency
|
UHF
|
10
|
300-3000 MHz
|
100–10 mm
TV, radio, telefonía móvil
|
|
Super high frequency
|
SHF
|
11
|
3-30 GHz
|
100–10 mm
Radar
|
|
Extremely high frequency
|
EHF
|
11
|
30-300 GHz
|
10–1 mm
Radar
|
Las bandas ELF, SLF, ULF y VLF comparten el espectro de la AF (audiofrecuencia), que se encuentra entre 20 y
20.000 Hz aproximadamente. Sin embargo, éstas se
tratan de ondas de presión,
como el sonido, por lo que se desplazan a la velocidad del sonido sobre un medio material como puede ser el aire. Mientras que
las ondas de radiofrecuencia, al ser ondas
electromagnéticas, se desplazan a la velocidad de la luz y sin necesidad de un medio material, se pueden desplazar en el vacío.
Sistemas que funcionan en VHF (Very High Frequency)
Los sistemas que operan en VHF son la televisión, radiodifusión en FM, la banda aérea, los satélites de comunicaciones, las comunicaciones entre buques y el control de tráfico maritimo.
A partir de los 50 MHz encontramos
frecuencias asignadas, según los países, a la televisión comercial; son los
canales llamados "bajos" del 2 al 13. También hay canales de
televisión en UHF.
Entre los 88 y los 108 MHz
encontramos frecuencias asignadas a las radios comerciales en Frecuencia
Modulada o FM. Se la
llama "FM de banda ancha" porque para que el sonido tenga buena
calidad, es preciso aumentar el ancho de banda.
Entre los 108 y 136,975 MHz se
encuentra la banda aérea usada en comunicaciones para la aviación.
Los radiofaros utilizan las frecuencias entre
108,7 MHz y 117,9 MHz .
Las comunicaciones por voz se
realizan por arriba de los 118 MHz , utilizando la amplitud modulada (AM).
En 137 MHz encontramos señales de
satélites meteorológicos.
Entre 144 y 146 MHz, incluso 148 MHz
en la Región 2, encontramos las frecuencias de la banda de 2m de radioaficionados. Estos son los sistemas que se
utilizan en vehículos.
Entre 156 MHz y 162 MHz, se encuentra
la banda de frecuencias VHF internacional reservada al servicio radiomarítimo.1
Por encima de esa frecuencia
encontramos otros servicios como policía, bomberos, ambulancias y radio-taxis etc.
RADIOS VHF
Recuerda, que VHF es
sinónimo de muy alta frecuencia (very high frequency). Estos radios funcionan mejor en ambientes al
aire libre y con poco que obstruya la señal. Por estas razones, los radios VHF
se utilizan a menudo en la configuración de la seguridad pública, tales como seguridad
de eventos al aire libre y situaciones de línea de visión es decir las antenas
de los equipos se “ven” entre si. Las señales VHF pueden viajar hasta 40km en ambientes
libres de obstáculos con las antenas debidamente instaladas, ubicadas y configuradas.
ANTENA
Dispositivo cuya función es emitir o recibir ondas
electromagnéticas del o hacia el espacio
ANTENA
MOVIL VHF.
La antena es la parte más importante de una instalación de radio.
Todas las antenas de móvil se deben instalar sobre el techo o una superficie
metálica para obtener un rendimiento óptimo.
ANTENAS VHF PARA MOVIL
“Una buena
antena mejora tanto la recepción y la transmisión.”
Comenzamos con un conocido
apotegma, que circula desde el comienzo de las transmisiones radiales, y dice
con mucha razón técnica (demasiada):
“Si tienes U$100 para gastar en tu estación de radio, U$70 deben ser para el sistema irradiante (antenas, mástil, cables, conectores) y U$30 para el equipo transmisor/ receptor”
“Si tienes U$100 para gastar en tu estación de radio, U$70 deben ser para el sistema irradiante (antenas, mástil, cables, conectores) y U$30 para el equipo transmisor/ receptor”
Veamos un par de ideas sobre antenas, siempre para móvil y VHF.
Un dato importante: “Impedancia de la
antena”
La inmensa mayoría de los
transceptores de VHF son construidos para operar con antenas de 50 ohms. Y la
antena tiene que tener la misma impedancia, caso contrario puede dañar
severamente el equipo. La colocación de una antena de distinta impedancia va a
hacer que la recepción y la transmisión sean inadecuadas. (pobre recepción y
transmisión).
La correcta adaptación se mide con un
parámetro llamado “ROE” (relación de ondas estacionarias). Si la ROE es de 1:1
quiere decir que la antena esta correctamente adaptada en impedancia al equipo.
Otro tema interesante: la “Ganancia de
una antena”
La podemos entender como el
“incremento” en la potencia radiada aparente (y mejora igualmente de la
recepción). O sea que mientras mas “ganancia” tenga nuestra antena más lejos
vamos a llegar con nuestra transmisión y señales más débiles vamos a poder escuchar
(se mide en db, mientras mas db de ganancia tenga la antena mejor). Normalmente
esto se lleva a cabo enviando la radiofrecuencia en la dirección de interés
para comunicarnos, y reduciéndola en otras direcciones no deseadas. (como
ocurre con un reflector en una lámpara de automóvil).
Una antena con más ganancia mejora la
trasmisión y la recepción, en cambio un equipo con más potencia solo mejora la
trasmisión.
Vamos a la realidad cotidiana.
Aparecen habitualmente (o están
popularizadas) dos tipos de antenas para VHF móvil “1/4 de longitud de onda” y
“5/8 de longitud de onda”.
Que es esto de “fracciones de longitud
de onda”?
La antena tiene que ser múltiplo de la
“longitud de onda” para que funcione, con la impedancia adecuada y obtenga una
buena ganancia.
Que es la “La longitud de onda”?
Ya lo mencionamos más arriba. La medida de la longitud de onda resulta de dividir
la velocidad de la luz por la frecuencia y afectarla por un coeficiente que
depende de las características físicas de la antena.
En la banda de VHF, por
ejemplo para la frecuencia de 146 MHz la
longitud de onda da 300.000.000 m/s dividido entre 146.000.000 Hz nos da una
longitud de onda de 2,05 m. Esto nos dice que si ajustamos la antena en una
frecuencia dada, no nos podemos “correr” mucho de esta (ancho de banda de la
antena) porque se nos “sale” de calibración.
La longitud de onda en la banda de
VHF (146 MHz) es de aproximadamente 2 metros, entonces la antena de ¼ longitud
de onda va a tener un largo de aprox. 0,5 m y la de 5/8 un largo de 1,25 m
Qué diferencia hay entre las antenas
de ¼ y 5/8 longitud de onda?
La antena de 5/8 tiene un ángulo de
irradiación más bajo y por lo tanto la energía no se va para el cielo, sino que
se dirige hacia el horizonte, que es a donde queremos comunicar. Idealmente,
con una antena de 5/8 podemos comunicar el vehículo blanco con el rojo en el diagrama siguiente, pero no
con una antena de ¼, porque vemos claramente que “no llega”.
Los “lóbulos” podrían ser en este caso
la máxima distancia de cobertura de la antena. Ojo, hay que considerar los
lóbulos en tres dimensiones. Con estas antenas las ondas se propagan como
burbujas en forma de lóbulos en todas direcciones 360° alrededor de la antena.
¿O sea que la antena de 5/8 es mejor
que la de ¼?
No necesariamente es así, porque la
antena de 5/8 necesita una adaptación especial en su base para que funcione
correctamente. Lleva una bobina, que si no es de excelente calidad, se queda
con toda la “ganancia” que pretendemos obtener. En VHF esta bobina es difícil
de realizar con bajas perdidas …….y las bobinas que hacen bien su trabajo son de
elevado precio.
Podemos afirmar que a toda antena que
se le coloque una bobina de dudosa calidad no sirve porque las pérdidas en ella
atenúan la transmisión y la recepción. Las antenas baratas NO SIRVEN.
O sea: es preferible una antena de ¼
de onda y no una 5/8 de calidad incierta.
Ambas antenas (5/8 y ¼) necesitan un
“plano de tierra”, el techo metálico del vehículo crea un muy buen plano de
tierra, siempre que la base de la antena esté conectado a masa del vehículo en
el punto de anclaje.
La base de la antena debe tener
contacto a tierra, o sea los tornillos de montaje deben atravesar la pintura y
hacer contacto con la lata del vehículo. Se debe tratar de buscar una posición
de la antena que quede rodeada de plancha metálica (lo ideal es el centro de
techo pero a veces es difícil el montaje).
Veamos dos casos con portaequipajes
metálicos donde se usa éste como anclaje para la antena.
Nótese como el movimiento (o el
viento) deforman el irradiante, afectando el buen funcionamiento de la antena.
En ambos casos, no es lo ideal, porque
el plano de tierra tiene que ser mayor de ¼ de onda (>50cm) para todos lados
alrededor de la base la antena.
Caso muy desfavorable: la antena está
en un rincón del techo, el diagrama de irradiación de la antena se deforma y se
pierde ganancia.
Cuando usamos base magnética, esta
hace de capacitor con la carrocería metálica del vehículo y por aquí aparece la
masa (únicamente para Radiofrecuencia)
Aquí se recomienda colocar la antena en
el centro del techo y usar ¼ de onda para evitar que el largo de la 5/8 toque
en un árbol, techo, etc. lo cual podría despegar el imán y dañar la pintura.
Colocamos la antena en el centro del
techo y tratamos que el imán quede lo más cerca posible de la cabina del
vehículo. (Máxima capacidad).
Otra opción aceptable para una de 5/8 es colocar la antena en el centro del capot, con esto el problema de la altura es menor aunque se sacrifica un poco el diagrama de irradiación.
¿Como se realiza el “ajuste de las
antenas”: ?
El largo ideal de la antena es aquel
en el cual la antena “resuena” en la frecuencia que vamos a a operar. No aquel
en el cual la antena presenta la impedancia de 50 ohms en el punto de conexión.
Normalmente se ajusta las antenas por “mínima ROE“ es decir cuando la antena
presenta una impedancia igual a la del equipo, por lo tanto, el equipo
transmite su máxima potencia, pero esto no nos dice nada de la “ganancia de la
antena”, realmente es una solución fácil
pero no óptima. La antena debe ajustarse con un medidor de campo electromagnético,
aparte del medidor de ROE.
El ajuste de las antenas se hace “in
situ” es decir en el lugar del techo donde van a funcionar, ya que el plano de
tierra (techo o portaequipajes) tiene gran influencia en su operación.
Otro tema importantísimo a tener en
cuenta es el “cable de antena” que une el transceptor con la antena. Este tiene
que ser de excelente calidad, si no se queda con gran parte de la potencia (de
transmisión y recepción) en el cable, por más bueno que sea el equipo y la
antena, el cable lo arruina todo.
Los conectores (terminales) que unen
el cable al equipo y la antena, también se quedan con algo (y a veces bastante).
Es necesario que sean de la mejor calidad posible e instalados con esmero y
dedicación.
Información condensada y resumida de varias fuentes disponibles en Internet por Aníbal Paredes -LRCP
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