FM's COMUNITARIAS ALGUNOS CONCEPTOS TECNICOS Por Miguel R. Ghezzi (SOLVEGJ Comunicaciones) Los radiodifusores comunitarios a menudo me efect£an consultas que se centran en  reas de su inter‚s que cuentan con poca infor- maci¢n accesible en el nivel de divulgaci¢n general. Puesto que resulta de inter‚s disponer de al menos una aproximaci¢n a los di- versos aspectos t‚cnicos que conforman la instalaci¢n y operaci¢n de una radio de FM comunitaria, intentar‚ a trav‚s de algunos ar- t¡culos ayudar a que los amigos del medio obtengan una mejor com- prensi¢n de los fen¢menos involucrados. El alcance de una estaci¢n de radio de FM (VHF), est  dado por varios factores a saber: ALTURA DE LA ANTENA La altura de la antena es de fundamental importancia para lograr un radio de cobertura adecuado. De poco valen los esfuerzos que se realicen en otros sentidos si ella se encuentra a 6m del nivel me- dio del  rea a servir. La esfericidad de la tierra se hace notar r pidamente, en especial en la zonas rurales donde generalmente el  rea "local" incluye a los habitantes de la campa¤a. Puede afir- marse con bastante aproximaci¢n que la onda de radio no llegar  mucho m s all  en condiciones normales de lo que alcance la vista de una persona situada a la altura de la antena, suponiendo que la atm¢sfera fuera perfectamente transparente o a la inversa: Si una persona provista de un telescopio no pudiera ver la antena de su radio por encontrarse debajo del horizonte, tampoco podr  escu- charla. La distancia de enlace "¢ptico" para una onda de radio de FM (VHF) es aproximadamente u 33% superior al de una verdadera fuente luminosa: Alt. de la antena en m Dist. de enlace ¢ptico en Km 10 18 15 21 20 23 25 25 30 27 35 29 40 31 45 32 50 34 60 37 70 39 Suponiendo que la antena del receptor se halla a una altura de 1,5 m del suelo y que el terreno fuera uniforme (sin desniveles). La se¤al puede llegar algo m s all  del mismo modo que en una noche levemente brumosa, se puede ver las luminosidad de los faros de un autom¢vil que se halla detr s de una barranca en la ruta, pero es conveniente considerar a esa zona m s all  del radiohori- zonte como "de cobertura marginal". No es extra¤o que alguna noche de Verano la emisi¢n alcance al- gunos cientos de Km, ello debe comprenderse como una interesante condici¢n an¢mala, con una probabilidad de ocurrencia bastante ba- ja. En las ciudades es conveniente considerar la altura de la antena descontando la altura media de la edificaci¢n, dado que para el caso la superficie de la tierra en ellas no es el suelo, sino los techos. Observe la tabla anterior y note que el alcance no es directa- mente proporcional a la altura. El duplicar la altura de la antena aumenta el alcance en un 41% aproximadamente. Ahora bien. ¨Es conveniente aumentar la altura indefinidamente?. No. Puesto que para lograr duplicar el alcance ¢ptico hay que cuadruplicar la altura de la antena, se llega a un punto en que ello es prohibitivo por su costo o por el emplazamiento. En gene- ral una altura situada entre los 30 y los 60 m es satisfactoria en la mayor¡a de los casos, para una radio de reducida (y a£n media- na) potencia. Suponer una superficie del terreno uniforme, ya implica el ries- go de cometer un error de importancia. El perfil topogr fico de un terreno de llanura contiene desniveles importantes. Es importante consultar algunas cartas topogr ficas en el momento de decidir la altura (y a£n la ubicaci¢n) de la torre de la emisora. En el Ins- tituto Geogr fico Militar existen cartas con el relevamiento de importantes zonas de nuestro pa¡s. La altura proporciona una ventaja adicional a la de extender el radiohorizonte, al crecer no solamente se aumenta el alcance "op- tico" de la se¤al sino que, adem s, la intensidad del campo el‚c- trico en la vecindad del receptor aumenta tambi‚n. Puesto que las matem ticas que lo demuestran se hallan fuera de los alcances de este simple res£men, un ejemplo puede ilustrar la cuesti¢n: Sup¢ngase, para simplificar, un equipo emisor de 25W, acoplado a un antena sin ganancia mediante un cable sin p‚rdidas, con una al- tura de 20 m. Se tiene: Alcance de la v¡a ¢ptica 23,5Km Se toma una distancia de prueba de 20 Km y se efect£a una medi- ci¢n de la potencia recibida en una antena "testigo" situada a 1,5 m de altura obteni‚ndose: Potencia recibida 3,8 E-13W Potencia recibida en dBW -124,2 dBW Duplicando la altura de la antena los resultados son: Alcance de la v¡a ¢ptica 31,2 Km Potencia recibida 1,51 E-12 W Potencia recibida en dBW -118,2 dBW Si se compara la potencia recibida en dBW se nota una diferencia de +6 dB. Esta diferencia equivale a emitir con un trasmisor de ­100 W en la antena con 20 m de altura!. Al duplicar la altura se ha logrado el equivalente a multiplicar por cuatro la potencia del emisor y adem s ­se extendi¢ el radiohorizonte en casi un 33 %!. Tal vez Ud. no sepa que son los decibeles o los dBW pero el ejem- plo no deja lugar a dudas. POTENCIA EFECTIVA IRRADIADA La potencia efectiva irradiada es algo as¡ como lo que llaman "El Salario de Bolsillo". Es lo que le queda a alguien despu‚s que le han descontado para la jubilaci¢n, el sindicato, la obra social y le agregaron por familia numerosa, escolaridad, etc. etc. Saber el sueldo "nominal", nada dice acerca de si le alcanzar  para lle- gar hasta fin de mes... Lo mismo acontece con la potencia de su trasmisor. Desde ya que cuanto mayor sea la misma, mayor ser  el alcance pero, al igual que el sueldo, el tema pasa por tratar de achicar lo que se quita y aumentar lo que se agrega, ¨verdad?. La potencia efectiva irradiada AUMENTA cuando: þ Aumenta la potencia nominal del trasmisor þ Se emplea antenas con "ganancia" (se explica luego). DISMINUYE cuando: þ El cable coaxil que va del trasmisor a la antena se "alarga". þ El mismo tiene altas p‚rdidas por unidad de longitud. Los cables coaxiles usados generalmente tienen un c¢digo que los identifica, tal como, RG-213, RG-218, etc., los fabricantes espe- cifican las p‚rdidas por unidad de longitud para cada uno de ellos y siempre ser  conveniente elegir aquel que proporcione las meno- res. GANANCIA DE LAS ANTENAS El aumento de potencia efectiva irradiada que llegan a proveer las antenas, no es nada despreciable, puede alcanzar f cilmente a cuadruplicar la provista por una antena sencilla. El fen¢meno pue- de compararse con el efecto que se produce cuando se coloca una pantalla blanca con forma de disco en una bombilla de luz que cuelga de un techo. La energ¡a luminosa irradiada hacia zonas no £tiles es desviada hacia las de inter‚s. Lamentablemente, a pesar de que habitualmente los fabricantes siempre claman una ganancia de hasta 6 dB (valor te¢rico para un sistema omnidireccional de 4 dipolos colineales en fase), la construcci¢n f¡sica de las mismas pocas veces re£ne los requisitos t‚cnicos necesarios para acercar- se a estos valores en los sistemas de bajo costo. En el momento de elegirlas deber  siempre dirigirse a f bricas de reconocida serie- dad y responsabilidad en este sentido. Se insiste en este punto pues la ganancia de las antenas es un par metro que dif¡cilmente pueda ser medido por el usuario a diferencia del resto de las va- riables del sistema radioel‚ctrico. LOS PROBLEMAS DE LA CIUDAD Cuando la instalaci¢n se halla en una gran ciudad repleta de edificios de gran porte, cuantificar la capacidad de cobertura no es una tarea sencilla. Los alcances y potencias necesarias hacen obligatorio un estudio estad¡stico que depende fundamentalmente de las condiciones particulares de la ciudad misma. Ya no se puede establecer un modelo matem tico simple y el alcance se traduce en t‚rminos tales como: "Probabilidad de establecer un enlace satis- factorio en un 90% de los lugares durante el 90% del tiempo..." Cuando el receptor no cuenta con una antena exterior despejada de la edificaci¢n circundante (que es lo m s habitual en la recep- ci¢n de FM), puede asimilarse el problema al de la iluminaci¢n de un lugar plagado de obst culos mediante una sola fuente de luz. Las sombras de los objetos son muy importantes y casi siempre es la reflexi¢n la que proporciona algo de luminosidad en los lugares oscuros. Las penetraci¢n de las ondas de radio de estas frecuen- cias en las estructuras edilicias es muy pobre, fen¢meno bien co- nocido por aquellos a quienes le han construido en la inmediata vecindad un gran edificio y encontraron que la recepci¢n de se¤a- les de TV se deterior¢ totalmente. Los caminos principales por los cuales las ondas de radio alcan- zan el nivel del suelo en estos casos (recepci¢n en un autom¢vil, por ej.) suelen ser dos: Reflexi¢n en los edificios y grandes carteles publicitarios por un lado y difracci¢n en los bordes de las construcciones por otro. La reflexi¢n luminosa es un fen¢meno evidente en la vida cotidiana y es semejante a la reflexi¢n de ondas de radio. La difracci¢n de las ondas de radio consiste en que estas son "curvadas" parcial- mente hacia abajo cuando pasan rasantes a los bordes de las cons- trucciones. La peque¤a fracci¢n de energ¡a difractada que alcanza el nivel del suelo es la responsable, a menudo, de la recepci¢n de las se¤ales en medio de una calle de la gran ciudad. Frecuentemen- te el  ngulo en que son incurvadas las se¤ales no es tan agudo co- mo para que la se¤al llegue con suficiente intensidad a un veh¡cu- lo que circula por una calle angosta bordeada por estructuras de gran porte, por esto se pueden esperar mejores resultados en una gran avenida con edificios bajos que a la inversa. Un factor que influye notablemente en las condiciones adversas de la ciudad es la polarizaci¢n de la se¤al, punto que se aborda a continuaci¢n. POLARIZACION DE LA SE¥AL EMITIDA La estaci¢n puede emitir se¤ales polarizadas verticalmente, ho- rizontalmente, una combinaci¢n simult nea de ambas y adem s en forma circular. No debe confundirse polarizaci¢n circular con co- bertura omnidireccional pues son conceptos absolutamente distin- tos. La polarizaci¢n de la se¤al ser  vertical si las antenas (di- polos por ej.) se instalan de esta manera y viceversa. Hist¢ricamente las se¤ales de FM se emit¡an con polarizaci¢n ho- rizontal, pues se obten¡a una ventaja importante derivada del he- cho de que, en general, los ruidos radioel‚ctricos producidos por los artefactos industriales (tal como el ruido de ignici¢n de las buj¡as de encendido) tiende a ser polarizado verticalmente. M s tarde, y como resultado del uso de antenas receptoras de varilla telesc¢pica, generalmente colocadas verticalmente, resultaba evi- dente que si se hac¡a coincidir la polarizaci¢n de la antena emi- sora con la de la mayor¡a de los receptores redundar¡a en una im- portante ventaja. De este modo en las circunstancias actuales optar por polariza- ci¢n vertical es casi obligado cuando el parque de receptores em- plea antenas verticales. En aquellos lugares en que por alguna ra- z¢n (zonas rurales) se empleen antenas exteriores (normalmente ho- rizontales como las de TV) obviamente la elecci¢n ser¡a la opues- ta. Existe una variante intermedia que puede ofrecer ventajas y es el empleo de polarizaci¢n doble. En este caso la energ¡a disponi- ble se reparte en los dos planos de polarizaci¢n (horizontal y vertical). En la ciudad el empleo de doble polarizaci¢n puede dar resulta- dos satisfactorios respecto del desvanecimiento r pidamente varia- ble de la se¤al cuando se la recibe en un receptor en movimiento. Parte de este desvanecimiento es causado por cambios en la polari- zaci¢n que se producen en las reflexiones. Puesto que el receptor no esta recibiendo una se¤al de polariza- ci¢n uniforme a medida que se desplaza, sino que esos cambios pue- den ser de hasta 90 grados se genera una atenuaci¢n importante de manera que, irradiar en ambos planos ayuda a solventar la dificul- tad. Como contrapartida, al distribuir la energ¡a en ambos planos, un receptor que tiene su antena polarizada verticalmente y que re- cibe la se¤al proveniente de las antenas verticales de la esta- ci¢n, est  recibiendo tan solo la mitad de la potencia producida por el trasmisor. De este modo la elecci¢n de la polarizaci¢n me- rece un an lisis de cada situaci¢n en particular. Cabe aclarar al respecto que la polarizaci¢n circular ofrece ca- racter¡sticas que, en este sentido, son semejantes a la polariza- ci¢n doble. Puede obtenerse doble polarizaci¢n empleando las antenas habi- tuales (por ej. dipolos de media onda) colocando un grupo en forma vertical y otro en forma horizontal. Existen en el mercado dipolos de media onda que se ofrecen como de polarizaci¢n circular, pu- diendo acotarse que los resultados de los mismos son semejantes a los obtenibles mediante el m‚todo indicado en el p rrafo anterior. Una posible ventaja adicional en zonas con una gran densidad de estaciones (tal como Bs. As. y sus alrededores) en que numerosas estaciones se interfieren mutuamente es que si Ud. adopta polari- zaci¢n doble y su emisi¢n est  interferida en alguna zona por otra que polarice en un solo sentido, y el oyente modifica la posici¢n de su antena telesc¢pica tiene buena chance de recibir su emisi¢n claramente. INTERFERENCIA CON OTROS SERVICIOS M s a menudo de lo deseable la emisi¢n origina inconvenientes en otros equipos electr¢nicos. Esta interferencia puede obedecer a dos clases fundamentales: DESPERFECTOS EN EL EMISOR El trasmisor adem s de producir se¤al en el canal asignado, lo hace tambi‚n fuera del mismo en lugares del espectro que pueden emplear otros servicios radioel‚ctricos. A estas se¤ales interfe- rentes se las denomina gen‚ricamente "esp£reas del trasmisor". To- dos los equipos emiten se¤ales esp£reas por naturaleza, del mismo modo que un motor de autom¢vil produce ruido al funcionar. No existe un motor "absolutamente" silencioso, pero pero si un nivel tecnol¢gico que permite reducir ese ruido a niveles aceptables. La administraciones nacionales establecen normas que determinan el nivel m ximo de las se¤ales esp£reas admisibles de manera que la "imperfecci¢n" natural de los artefactos permita una convivencia adecuada entre los distintos servicios. Estas reglamentaciones no son arbitrarias pues son de aceptaci¢n internacional, lo que de alg£n modo representa una demostraci¢n de su ecuanimidad. Normalmente un equipo correctamente dise¤ado y ajustado puede cumplir satisfactoriamente con estas reglamentaciones, pero a me- nudo determinar si la interferencia la produce el equipo en si no es sencillo y suele requerir de instrumental de alto costo, nor- malmente no asequible por el usuario, esto lleva a... DESPERFECTOS EN LOS SISTEMAS AFECTADOS En una ‚poca signada por la utilizaci¢n de m£ltiples variedades de equipos electr¢nicos, no es extra¤o que la simple presencia de un campo electromagn‚tico intenso los afecte severamente. Lamenta- blemente los fabricantes demasiado a menudo omiten incorporar en sus circuitos dispositivos de protecci¢n ante interferencias en los apar tos dom‚sticos. El uso intensivo de gabinetes de pl stico o madera coadyuva a agravar los problemas. Puede afirmarse que: Toda interferencia que se produzca en un equipo no radioel‚ctri- co es resultado de deficiencias en ‚l. Inconvenientes en amplifi- cadores de audio, computadores, l¡neas de video cable o tel‚fono, etc. resultantes de una emisi¢n de radio no pueden atribuirse a desperfectos en el trasmisor o la antena asociada, aunque exista de hecho una relaci¢n causal entre la emisi¢n y el inconveniente. La situaci¢n es distinta en el caso de las interferencias con equipos de radio en general, aunque existe tambi‚n gran probabili- dad de que las deficiencias propias de los equipos afectados sean las causantes. Los receptores de uso com£n o comercial suelen ser severamente afectados ante la presencia de campos electromagn‚ti- cos intensos, y suele ser dif¡cil deslindar las responsabilidades. Se debe proceder con mucha prudencia pues a las personas que les toca padecer el inconveniente les resulta dif¡cil admitir la posi- bilidad de un fallo en sus aparatos y no atarse al razonamiento: "Cuando su trasmisor est  apagado el aparato no tiene ning£n prob- lema..." Una forma sencilla de comprobar interferencias no demasiado se- veras es probar varios receptores de distinta procedencia. Si tan solo uno de ellos funciona correctamente ya es prueba suficiente de que no se fallas del trasmisor, (al menos para Ud.). Una causa frecuente que induce a confusi¢n es cuando se presen- tan interferencias sobre receptores en los que su rango de funcio- namiento habitual es alg£n arm¢nico de la frecuencia de trabajo del emisor, por ej disturbios en el canal 7 de TV cuando se emite en el rango de 88 a 91 Mhz. Si bien es factible que el trasmisor irradie un nivel de segundo arm¢nico excesivo, tambi‚n es particu- larmente frecuente que el mismo se produzca en los circuitos in- ternos del sintonizador del TV severamente sobrecargados por el intenso campo radiofrecuente; m s a£n, antena o conexiones defec- tuosas en el cable de bajada del receptor de TV son fuente de este tipo de inconveniente y se han observado casos en que la arm¢nica se produce en uniones met licas oxidadas existentes en las cerca- n¡a del emisor. Este £ltimo fen¢meno suele detectarse pues desapa- rece por un tiempo luego de una copiosa lluvia. Lo mencionado no exime de ning£n modo de la necesidad de sospe- char en primera instancia de la propia instalaci¢n hasta tanto no se tengan pruebas acabadas del buen funcionamiento de la misma, no solo es ‚ticamente insoslayable sino probablemente Ud. cuente con mayor capacidad t‚cnica que sus vecinos para encontrar el inconve- niente. Puede llegar a culparse a los receptores dom‚sticos cuando las fallas se producen a distancias de hasta 100 o 200 m (aunque con potencias altas puede ampliarse este radio), pero si la interfe- rencia alcanza mayores distancias, el principal sospechoso deber  ser siempre el trasmisor. Una fuente inacabable de inconvenientes tanto en la zonas rura- les como en la ciudad suelen ser los amplificadores de antena co- munmente denominados "Boosters", su gran ancho de banda de ampli- ficaci¢n y muy a menudo un dise¤o electr¢nico deficiente los hacen particularmente proclives a padecer inconvenientes por sobrecarga o bloqueo. Siempre debe sospecharse de este dispositivo ante la notificaci¢n de una interferencia en TV. Por otra parte, cualquier inconveniente que pudiera producirse en una red de videocable, siempre es resultado de deficiencias de blindaje en la misma y no son atribuibles de ninguna manera a la emisi¢n misma, exceptuando el caso de los receptores de aire de las plantas de distribuci¢n, situaci¢n encuadrada en los alcances del p rrafo referido a interferencias con equipos radioel‚ctricos.