Radiofrecuencia: bandas de trabajo y equipo

Bandas de trabajo

Las bandas de trabajo para los sistemas de radiofrecuencia son típicamente las bandas de VHF (Very High Frequency) y UHF (Ultra High Frequency). La ventaja principal de funcionamiento en UHF es que hay menos probabilidad de interferencia debido al mayor espectro de frecuencia disponible y menor cantidad de sistemas funcionando. Se puede trabajar con potencias mayores y antenas más pequeñas; eso sí, los sistemas son más caros y la calidad de la señal de audio es peor que en los mejores sistemas VHF.

Los sistemas VHF son más baratos, hay más variedad de productos y de niveles de calidad. Suelen ser más fáciles de utilizar y están implementados para trabajar en peores condiciones. Los sistemas de distribución de antenas en esta banda suelen ser también más fáciles de implementar y más económicos. La gran desventaja es que hay menos frecuencias disponibles, lo que genera que haya más probabilidad de interferencias.

Las interferencias debidas al equipo eléctrico, dispositivos digitales, ordenadores y equipos de iluminación también son generalmente menores en las frecuencias de UHF, debido a que el ruido de estas fuentes se vuelve menos intenso a medida que la frecuencia de trabajo aumenta.

A continuación se muestran las frecuencias y potencias legales en España:

• Potencia máxima autorizada de 10 mW y 50 mW.
• Se permite emisión de banda ancha (200 kHz)
• VHF1: 31,500-31,750-37,850-38,300-38,550 MHz.
• VHF2: 174,100-174,300-175,500-176,300-179,300 MHz.
• VHF3: 188,100-188,500-189,100-191,900-194,500 MHz.
• UHF: 470-786 MHz, en los espacios entre canales de TV, canales de 200 kHz potencia máxima de 50 mW.
• 823-832 MHz: canales de 200 kHz. potencia máxima 20 mW.
• Banda 863-865 MHz: 10 canales de 200 kHz potencia máxima de 10 mW.
• Banda 1.785-1.800 MHz: 74 canales de 200 kHz potencia máxima de 10 mW.
• Banda de 1.880-1.900 MHz.: canal de 1728 kHz. potencia máxima 250 mW.

Equipos

Antenas

Las antenas se sintonizan para una frecuencia o rango de frecuencias particular. El tamaño de la antena es proporcional a la longitud de onda de la señal que se quiere captar.

Un aumento de 6 dB en la potencia de transmisión incrementa un 50% el rango de la antena y viceversa.

Las antenas se suelen colocar sobre pies de micro. Las antenas pasivas son de doble utilidad, pueden emitir o recibir señal. El diseño de las antenas, sobre todo en los transmisores, es crucial para el buen funcionamiento del sistema.

Las antenas más utilizadas en sistemas de RF son: helicoidal para los sistemas in-ear, LPDA (Log-Periodic Dipole Array) para los micrófonos, y fractal para las intercoms.

La antena LPDA (Array de dipolos) es un arreglo o combinación de varios dipolos espaciados de forma logarítmica, lo que permite direccionar el ángulo de recepción entre 50º y 70º —dando una mayor ganancia en su eje— y cubrir un mayor ancho de banda; es decir, crear un patrón de directividad determinado. Se consigue una antena directiva, que se podrá apuntar a la zona que se necesite cubrir —por ejemplo, un escenario—, rechazando las interferencias que puedan venir por la misma frecuencia de transmisión desde otros puntos. En este tipo de arreglos todos los elementos son activos, no como en la Yagi que cuenta con elementos pasivos (director y reflector).

El ancho de banda de trabajo es muy amplio; puede ser de unos 470-960 MHz, pudiendo llegar a aportar entre 6 y 9 dB más de ganancia que una antena isotrópica. Es ideal para la recepción de microfonía utilizando la técnica diversity.

La antena helicoidal posee un patrón de cobertura bastante estrecho, entre 60º y 75º. Concentra más energía en el haz, consiguiendo así mayor alcance. Se denomina de este modo porque el elemento activo de la antena tiene una estructura de hélice, que provoca el giro de los campos electromagnéticos al atravesarlo.

La polarización es circular y normalmente responde al mismo giro que las agujas del reloj; polariza con su antena receptora en todas las posiciones. Se suele colocar con bastante altura para conseguir una mayor cobertura, resulta ideal para utilizar en las transmisiones de in-ear en grandes espacios.

El ancho de banda de trabajo es muy amplio, pudiendo llegar a aportar entre 8 y 11 dB. más de ganancia que una antena isotrópica. Es una antena directiva.

Cables

Se utilizan cables de tipo coaxial RG-58, RG-59 o RG-213, que tienen una impedancia de 50 ohm. Es necesario comprobar el rango de trabajo. Han de tener la impedancia adecuada y estar en buen estado. Cuanta mayor sea la sección, mayor es la calidad del transporte de la señal y se asegura tener menos problemas en el sistema. Los cables en RF han de dejarse extendidos, y tener precaución de no pasar cerca de pantallas de TV, LED u ordenadores.

Siempre que sea posible se tendrá en cuenta el minimizar la longitud del cable coaxial a cambio de alargar el cable de señal de audio. La pérdida introducida por el cable influye mucho más en el transmisor que en el receptor.

Conectores

Es una de las partes más débiles en cualquier instalación. Es imprescindible revisarlos comprobando que no tienen golpes, que existe una buena soldadura y el pin del vivo está en buen estado. Nunca han de estar en contacto con otros materiales conductores.

BNC (0-3 GHz). El BNC es un conector no muy adecuado para RF por las aberturas que tiene, no es estanco.

TNC (0-11 GHz): igual que el BNC, pero con rosca. Este sí es estanco.

Tipo N (0-18 GHz): es muy parecido al BNC, de tamaño un poco mayor y con rosca, y también estanco.

Tipo PL: muy parecido al tipo N, con el vivo un poco mayor.

Distribuidor o splitter

Fundamental para sistemas multicanal. Es un sistema de distribución de antenas activo (amplificado) o pasivo (no amplificado), diseñado para extender un sistema de transmisión al dividir la señal procedente de un par de antenas entre varios receptores. Recibe la señal de radiofrecuencia completa, y con esta alimenta a los receptores que estarán sintonizados en la frecuencia que interese recibir.

Se utiliza en racks en microfonía para conexionar la salida de una antena a varios receptores. Es necesario considerar el rango de trabajo y las pérdidas si son pasivos y las ganancias si son activos. Si son pasivos tendrán unas pérdidas de al menos 3 dBs, ya que dividen la potencia entre sus puertos de salida.

Combinador

Fundamental para sistemas multicanal; combinan varias señales en una única salida. Se suele utilizar para emitir con una única antena la señal de los diferentes transmisores, o sea que varias señales de transmisión van a una misma antena. Se utiliza en racks de in-ears.

Es necesario considerar el rango de trabajo y las pérdidas si son pasivos (unos 3 dBs) y las ganancias si son activos. Los sistemas activos permiten combinar la salida de varios sistemas de transmisión, como IEM e intercom, no presentan pérdidas y son más inmunes a las intermodulaciones. Existen sistemas activos con ajuste de potencia, que permiten combinar transmisores con diferentes niveles de potencia, con ajustes de potencia independientes.

Filtros

Los filtros internos a los dispositivos tratan de eliminar todos los armónicos generados por el amplificador, frecuencias imagen, etc. Las formas de filtrar de manera externa serían disminuyendo en todo lo posible el ancho de banda de trabajo de las antenas, combinador, splitter... así se conseguiría atenuar todas las señales fuera del rango de trabajo. También se pueden utilizar filtros externos y optimizar la medida de la antena.

Amplificador (booster)

Compensan la pérdida de un cable en la recepción de RF y se colocan en lo que se conoce como el in (la entrada) de un cable coaxial. Amplifican la señal a la salida de la antena, y pueden ir integrados en la antena o independientes a ella. Con la utilización de estos dispositivos se incrementa la distancia de trabajo o la cobertura.

Necesitan alimentación para funcionar, pueden trabajar por pasos o de forma automática, estos últimos detectan la longitud del cable e introducen la amplificación que corresponda.

Racks

Se ha de considerar que los equipos de microfonía inalámbrica (transmisores, receptores, combinadores, distribuidores, etc) se calientan mucho y es recomendable dejar espacios para la ventilación.

A veces es más cómodo poner los distribuidores (splitter) y combinadores en el centro del rack. El cableado coaxial puede ser el más delicado mecánicamente. Es necesario considerar las pre-escuchas para poder chequear la señal de los equipos presentes en la instalación, y para ello es ideal contar un sistema aviom y un patch de conectores bantam.