Transmisores e Radioenlaces: Tecnoloxía Esencial para a Radiodifusión e Comunicacións

Transmisores de Televisión e Radio

Os transmisores de Televisión e Radio son os encargados de realizar a modulación en amplitude ou frecuencia e a transmisión do sinal ao espazo para que os usuarios poidan recibila. Os equipos destinados á propagación dos sinais non se atopan nos estudos de televisión nin na emisora de radio, senón en lugares, normalmente, afastados dos estudos de radio e televisión, onde é máis fácil a propagación dos sinais. A situación dun centro transmisor dentro dunha zona xeográfica estúdase de forma moi coidada debido ás características de propagación das ondas de radio. Para que a cobertura sexa o máis ampla posible, este tipo de transmisores sitúanse en zonas montañosas. Cando estas son chás é necesario instalar mastros ou soportes de antena que teñan unha altura elevada. Para elixir a situación dos centros de radiodifusión, hai que ter en conta, ademais da altura, a accesibilidade por estrada, xa que este tipo de centros deben dispoñer dunha infraestrutura civil.

Interconexión entre os Estudos e o Transmisor

Os sinais de audio e vídeo, que corresponden á información de saída do estudo, envíanse ata o transmisor de forma separada. Estes sinais de audio e vídeo non poden radiarse directamente debido á súa frecuencia. A labor do transmisor é a de modular o sinal de vídeo para adecuala ao tipo de transmisión que se vai realizar. A conexión entre os estudos de radio e televisión coas emisoras realízase mediante radioenlaces de microondas ou mediante transmisións de fibra óptica. Hoxe en día a conexión principal é por fibra óptica e os radioenlaces utilízanse de vía de reserva, por se fallase a fibra óptica. Na comunidade de Madrid, por exemplo, a emisora de televisión está situada en Torrespaña. Se miramos detalladamente a parte superior, na zona máis alta están situadas as antenas de radio e televisión e baixando un pouco a mirada pódese ver unha gran cantidade de antenas parabólicas correspondentes aos radioenlaces.

Transmisores de Sinal

Os transmisores de sinal son equipos que ocupan un gran volume e que necesitan dunhas condicións especiais para a súa instalación. Debido á potencia tan elevada que teñen que xerar estes transmisores e á elevada frecuencia coa que traballan, da orde de MHz, producen tal cantidade de calor e consumen tanta enerxía que as condicións da sala onde se instalan deben ser especiais. Cando se colocan repetidores de sinal en puntos distantes e afastados de poboacións urbanas, hai que dotalos dun sistema eléctrico capaz de soportar o consumo tan elevado que teñen estes equipos.

A maioría destes equipos dispoñen de sistemas redundantes o que posibilita que se o equipo que está transmitindo tivese algún fallo, o equipo de reserva entrará en funcionamento e continuará a emisión de sinais sen problemas. A instalación redundante está formada por dous equipos de transmisión de sinais de televisión que traballan de forma independente. O sistema ten un dispositivo que centraliza a parada e a posta en funcionamento dos equipos. Como exemplo, pódese ver o esquema de funcionamento dun transmisor no diagrama de bloques seguinte:

A Frecuencia Intermedia (FI) é a utilizada para comunicar IDU e ODU mediante un cable coaxial de 50 Ω a unha frecuencia onde este cable presente unha baixa atenuación. Posteriormente a ODU modulará este sinal de FI en RF para transmitir.

A Frecuencia Intermedia (FI / IF carrier)

Os equipos de Microondas adoitan traballar en bandas de frecuencia onde as perdas nos coaxiais e guías de onda son excesivas. Para minimizar a lonxitude dos tramos nesa frecuencia, emprégase unha portadora de frecuencia máis baixa na IDU, a chamada frecuencia intermedia FI ≈70MHz. Así poden empregarse longas tiradas de cable económico sen causar moitas perdas para enlazar a IDU e a ODU. Como a ODU adoita atoparse preto da antena, non se necesitará moita lonxitude de guía de onda e as perdas que introducirá serán baixas. A ODU traslada o espectro desde FI ata a radiocanle ou portadora de RF. Ademais amplifícase e fíltrase o sinal para mellorar o seu SNR.

Topoloxía da Instalación de Transmisores

Normalmente todos os fabricantes ofrecen tres variantes para a instalación dos transmisores: all indoor, all outdoor e split mount.

All Indoor

Neste tipo de instalación a IDU e a ODU instálanse no interior e a antena no exterior. Isto facilita as labores de mantemento, xa que aínda que son equipos cun alto nivel de fiabilidade, o principal punto de fallo atópase na electrónica. O cableado entre interior e exterior é unha guía de ondas. Radiocomunicacións.

All Outdoor

A instalación de todo o sistema vai nun armario preparado para instalacións de exterior, no cal sitúanse a IDU e a ODU, quedando esta última anexa á antena. Neste caso o cableado entre interior e exterior debe ser fibra óptica ou FTP de exterior.

Split Mount

A IDU (módem) queda no armario de comunicacións correspondente e tanto a ODU como a antena van no exterior. O cableado entre IDU e ODU é un coaxial coas características que requira o sinal de FI.

Equipo de Interior: IDU

A IDU (Indoor Unit) modula/demodula o sinal desde a portadora de FI, e insere/extrae os sinais de datos ou tributarios, os sinais de xestión de alarmas e supervisión. Alimenta electricamente á ODU a través do cable de FI. É configurable a medida usando diferentes combinacións de tarxetas. O EOW (Engineering Order Wire) é un teléfono que usa unha das canles de comunicación que xestiona a IDU, reservada para uso dos operarios.

Acoplador ou Derivador (Coupler)

O acoplador ten un porto de entrada e dous ou máis portos de saída:

• Un dos portos será a saída principal onde irá a maior parte da potencia de entrada.
• Os demais serán portos acoplados que derivarán unha pequena porcentaxe da potencia de entrada.

Estes portos están illados dos demais, de xeito que só poden extraer potencia do acoplador e non inxectala. Compensa as distorsións de amplitude e fase producidas ao longo da cadea de imaxe.

Divisor de Potencia ou Repartidor (Power Splitter)

O divisor de potencia ou repartidor distribúe en partes iguais a potencia entregada no porto de entrada entre os seus portos de saída. Só divide a potencia, non fai ningún tipo de filtrado como o diplexor que veremos logo. A potencia en todos os portos de saída é a mesma, e calcúlase como a potencia na entrada menos as perdas de inserción (Insertion Loss). As perdas de inserción dependen do número de portos de saída e apenas cambian coa frecuencia.

Diplexor ou Combinador (Diplexer)

O diplexor é un multiplexor en frecuencia, filtra unha radiocanle distinta en cada porto de entrada e as mestura na saída. No sentido contrario serve para demultiplexar ou separar as canles. Cada porto ten perdas de inserción diferentes e opera nunha banda de frecuencia distinta. As bandas precisan ter certa separación para que o diplexor as filtre correctamente. Pode ter máis de dous portos de saída. Se ten 3 portos chámase triplexor, cuadriplexor, etc.

Duplexor (Duplexer)

O duplexor separa os dous sentidos de propagación (transmisión e recepción) de xeito que se pode empregar a mesma antena para transmitir e recibir. No caso de que un duplexor teña circulador (circulator) filtrará as canles para mellorar o SNR.

Diferenza entre Diplexor e Duplexor:

• O diplexor separa radiocanles do mesmo sentido de propagación (ben en emisión, ou ben en recepción).
• O duplexor separa radiocanles de distinto sentido de propagación (sentido de transmisión e de recepción).

Atenuadores e Illadores

• Os atenuadores serven para diminuír a potencia que os atravesa.
• O illador só permite que flúa o campo electromagnético a través del nun único sentido.

Posta a Terra da Instalación

A posta a terra é moi importante nunha instalación de radio para protexer ás persoas e aos equipos. Hai que poñer a terra:

• O reflector da antena, a súa ancoraxe e o mastro.
• A malla do coaxial con Kits de terra e un protector de RF.
• O equipo transmisor e o bastidor que o soporta.
• A fonte de alimentación.

Protector de RF de Raios (Lightning Arrestor)

As antenas frecuentemente sofren da descarga dun raio eléctrico que pode propagarse polo cable coaxial e avariar o equipo transmisor. Tamén poden presentar altos niveis de electricidade estática que debe ser eliminada. Para protexer destas correntes da malla ao equipo úsanse os protectores de RF que conectan a malla do coaxial á toma de terra. Conéctanse no exterior, no extremo do coaxial máis preto ao equipo transmisor.

Radomos

Os radomos reducen o valor de carga de vento na torre. Protexen fronte á neve, xeo ou sucidade. Introducen perdas, xa que cambian a ROE.

Infraestrutura da Estación de Radio

Xunto co mastro ou torre debe existir unha sala ou caseta onde albergar a IDU e o equipamento adicional:

• Rectificador a -48Vcc e Baterías.
• Central de Alarmas.
• Aire Acondicionado.
• Repartidores Dixitais (DDF).
• Presurizador.
• Bastidores (Racks).

Reemisores

A propagación do sinal de televisión nas bandas de VHF e UHF realízase por ondas espaciais. Debido ás características deste tipo de sinais, existen dificultades á hora de cubrir extensas zonas de difusión porque se necesita visión directa entre o emisor e o receptor, cousa difícil de conseguir cando a orografía do terreo é moi abrupta. Figura 19: Situación dun centro reemisor para cubrir zonas de sombra. Por esta causa, unha vez fixado o emprazamento dun transmisor de televisión, poden existir áreas que non reciban o sinal. Estas zonas chámanse zonas de sombra.

A misión dos reemisores é a de proporcionar a cobertura destas zonas de sombra. Os reemisores deben cumprir as seguintes condicións:

• Desde o reemisor tense que dominar plenamente a zona que se quere cubrir.
• O punto elixido para situar o reemisor debe ter unha boa recepción do sinal que se quere transmitir.
• É moi importante o tema do subministro eléctrico e o tema do acceso mediante vehículos, como se comentou anteriormente.

Radioenlaces

Os radioenlaces son transmisores/receptores que se empregan dentro das frecuencias das microondas. Este tipo de transmisores utilizan frecuencias que están comprendidas entre 2 e 12GHz.

Características principais: composto por 2 estacións M+N intermedias separadas por tramos, transmisión de todo tipo de sinais (audio, vídeo), visión directa entre as antenas.

Tipos de Estacións de Radioenlaces:

• Terminais: nas que se inxecta e extráese a banda base que se vai transmitir.
• Repetidoras: que recollen o sinal de RF procedente da estación anterior e reenvíanas cara á seguinte. Existen dous tipos: activas e pasivas.
• Nodais: (repetidoras con función de segregación). Estación intermedia onde se remodula o sinal baixándoo a banda base.

Asignación de Frecuencias en Radioenlaces

As frecuencias de transmisión e recepción deben estar suficientemente separadas debido a:

• A gran diferenza entre os niveis dos sinais transmitida e recibido, que pode ser de 60 a 90 dB.
• A necesidade de evitar os acoplamentos entre ambos sentidos de transmisión.
• A que a directividade das antenas poida ser insuficiente.

Pódense reutilizar as frecuencias en tramos sucesivos, sempre que se opere en condicións de directividade axeitada das antenas e se minimicen as interferencias. As frecuencias máis altas son asignadas aos sistemas de maior capacidade:

• Menor ruído interferente, maior directividade das antenas e maior potencia recibida.
• Maior ancho de banda dispoñible para a modulación, maior esvaecemento e inestabilidade da propagación, e maior custo do equipo.

Plans de Frecuencia

Dentro das radiocanles para as que temos licenza, hai que asignar unha a cada sentido de transmisión de cada tramo. Nas estacións repetidoras pódense acoplar as antenas de dous tramos consecutivos debido a unha insuficiente FBR (Forward-Backward Ratio, ou relación adiante-detrás dunha antena). Por iso nos repetidores cámbiase a asignación de radiocanles e as polarizacións para evitar acoplamentos entre tramos. En cada tramo altérnase entre polarización horizontal e vertical, e entre a radiocanle de frecuencia central F1 e a de F2 para cada sentido de propagación.

Clasificación dos Radioenlaces

Atendendo á Frecuencia de Traballo:

• Radioenlaces en VHF e UHF, con frecuencias portadoras de ata 1GHz.
• Radioenlaces de microondas, os sistemas que operan por riba de 1GHz.

Atendendo aos Equipos:

• Equipos con modulación directa: Neste primeiro tipo de equipos, a modulación efectúase directamente á frecuencia de emisión, sendo o sinal de banda base o que modula en frecuencia a portadora xerada polo oscilador de emisión.
• Equipos con modulación en Frecuencia Intermedia: Nos equipos de modulación en FI, a banda base é modulada en frecuencia nunha frecuencia intermedia, menor cá requirida na antena, pasando de seguido por un mesturador, onde, combinada co sinal xerado polo oscilador local de emisión, é trasladada á frecuencia de radio desexada.

Atendendo aos Radioenlaces Dixitais segundo a Velocidade Binaria do Sinal a Transmitir:

• Radioenlaces de pequena capacidade: Con velocidades inferiores a 34 Mbps. Exemplos: de 2, 2x2 e 8 Mbps. O sistema de 2x2Mbps consiste en transmitir dúas tramas de 2Mbps polo mesmo radiocanle.
• Radioenlaces de gran capacidade: Con velocidades iguais ou superiores a 34 Mbps.