Mediciones e instalación en RF
En radiofrecuencia no se puede confiar en la vista ni en el multímetro: todo se mide con instrumentos específicos, y buena parte del trabajo consiste en saber qué medir, con qué instrumento y sin destruir nada en el intento.
01Los instrumentos
| Instrumento | Qué mide |
|---|---|
| Analizador de espectro | Amplitud en función de la frecuencia. Es el instrumento central: muestra la portadora, las bandas laterales, las armónicas, las espurias y el ruido de fondo. |
| Wattímetro de RF | Potencia real entregada, típicamente con elementos direccionales que separan la potencia directa de la reflejada. |
| Medidor de ROE | La relación entre onda directa y reflejada. Dice si la antena y la línea están adaptadas. |
| Analizador de antena | Barre en frecuencia y grafica ROE e impedancia. Permite ver dónde resuena realmente una antena. |
| Carga fantasma | Una resistencia de 50 Ω no inductiva, capaz de disipar potencia. Reemplaza a la antena para probar sin radiar. |
| Generador de RF | Entrega una señal de nivel y frecuencia conocidos, con modulación ajustable. Es la referencia para medir receptores. |
| Atenuadores y acopladores | Bajan el nivel de manera conocida o toman una muestra de la señal, para no llevar potencia alta al instrumento. |
| Frecuencímetro | Verifica la frecuencia de emisión con precisión, un requisito legal en servicios licenciados. |
La entrada de un analizador de espectro aguanta típicamente +30 dBm (1 W), y su preamplificador mucho menos. Conectarle directamente la salida de un transmisor de 25 W lo destruye en el acto y su reparación cuesta más que todo el laboratorio.
Siempre se intercala un acoplador direccional o un atenuador de potencia adecuado, se verifica la atenuación total antes de encender el transmisor, y se empieza midiendo con el rango de entrada más alto.
02Medir un transmisor
| Medición | Cómo se hace | Qué se busca |
|---|---|---|
| Potencia de salida | Wattímetro entre el equipo y la carga fantasma. | Que coincida con lo especificado, y que se mantenga estable en el tiempo. |
| Frecuencia | Frecuencímetro o marcador del analizador. | Error dentro de la tolerancia. Un transmisor corrido interfiere al canal vecino. |
| Armónicas | Analizador de espectro, con atenuación y filtro pasabajos. | Que estén al menos 40 a 60 dB por debajo de la portadora. |
| Ancho de banda ocupado | Analizador, midiendo el ancho que contiene el 99 % de la potencia. | Que la emisión entre en el canal asignado. |
| Desviación de FM | Analizador o desviómetro, con tono de prueba. | Que no exceda lo permitido: sobredesviar invade los canales adyacentes. |
| Índice de modulación en AM | Osciloscopio sobre la envolvente, o analizador. | Cerca del 80 a 90 %, sin sobremodular. |
| ROE del sistema | Medidor de ROE en línea, con la antena conectada. | Por debajo de 2:1. Es la verificación final de toda instalación. |
Las armónicas caen en 2f, 3f, 4f… y provienen de la no linealidad de las etapas de potencia; se atenúan con filtros pasabajos a la salida. Las espurias aparecen en frecuencias arbitrarias, generalmente por mezclas internas o por osciladores mal blindados, y se corrigen atacando la causa dentro del equipo. Distinguirlas es el primer paso del diagnóstico.
03Medir un receptor
| Parámetro | Qué significa | Valor típico |
|---|---|---|
| Sensibilidad | El nivel mínimo de entrada que produce una salida utilizable. En FM se especifica con SINAD de 12 dB. | 0,2 a 0,5 µV |
| Selectividad | Cuánto rechaza las señales de los canales vecinos. | 60 a 80 dB |
| Rechazo de imagen | Cuánto atenúa la frecuencia imagen, que el mezclador convertiría a la misma FI que la señal deseada. | > 60 dB |
| Rango dinámico | Diferencia entre la señal más débil y la más fuerte que puede manejar sin distorsionar. | 70 a 90 dB |
| Figura de ruido | Cuánto ruido agrega el propio receptor. Determina el piso por debajo del cual no se puede recibir nada. | 1 a 6 dB |
En un receptor superheterodino, el mezclador convierte a la frecuencia intermedia tanto la señal deseada como otra ubicada a dos veces la FI de distancia: la imagen. Si el filtro de entrada no la rechaza, una emisora lejana en esa frecuencia aparece encima de la que se quiere escuchar. Es la razón por la que la FI se elige alta y por la que existen los receptores de doble conversión.
Con FI de 10,7 MHz y una emisora en 100 MHz, el oscilador local está en 110,7 MHz y la imagen cae en 121,4 MHz: hay que atenuarla antes del mezclador.
04Medir la línea y la antena
- ROE en función de la frecuencia: muestra dónde resuena la antena y si está en la banda correcta.
- Pérdida de retorno, en dB: la misma información expresada de otra manera. 14 dB de pérdida de retorno equivalen a una ROE de 1,5:1.
- Pérdida del cable: midiendo con el extremo abierto y en corto, o comparando potencia en ambos extremos.
- Distancia a la falla: los analizadores modernos calculan a cuántos metros está el problema, igual que un OTDR en fibra.
- ROE alta y constante en toda la banda: problema de conector o de cable.
- ROE con un mínimo corrido de frecuencia: la antena está mal dimensionada, o el entorno la desintoniza.
- ROE que cambia al mover el cable: conector flojo o malla dañada.
- ROE que empeora con la lluvia: agua dentro del coaxial o del conector.
La ROE medida en el equipo y la medida en la base de la antena no dan igual: la atenuación del cable enmascara la reflexión y hace parecer mejor la instalación. Las mediciones de referencia se toman lo más cerca posible de la antena, y se documenta dónde se midió cada valor.
05Seguridad y protección de equipos
- No permanecer frente a una antena directiva con el transmisor encendido. En sitios con varias antenas activas, pedir el apagado antes de subir.
- Respetar las distancias de seguridad para exposición a radiofrecuencia que fija la normativa vigente. La radiación de RF no es ionizante, pero calienta tejidos.
- Trabajo en altura con arnés, doble cabo de vida y nunca en soledad. Nada de subir con viento o tormenta a la vista.
- Descargar los capacitores de las fuentes antes de tocar un equipo de potencia: los transmisores grandes trabajan con tensiones letales.
- Nunca transmitir sin antena ni carga fantasma.
- Atenuar antes de conectar cualquier instrumento a una salida de potencia.
- Puesta a tierra del mástil y protector de descargas en la línea.
- Conectores sellados contra el agua, y torsión adecuada al ajustar: apretar de más arruina el conector.
- Descarga electrostática: los amplificadores de bajo ruido con transistores de arseniuro de galio se destruyen con una chispa que ni se siente.
Un sitio bien entregado incluye: frecuencia y potencia medidas, ROE con la fecha y el punto de medición, espectro de salida, nivel recibido del enlace, fotos del sellado y del apuntamiento, y el detalle de los equipos con sus números de serie. Esa carpeta es lo que permite, dos años después, saber si algo cambió o si siempre estuvo así.
06En el laboratorio
Con carga fantasma, atenuador y analizador de espectro, medir potencia, frecuencia, ancho de banda ocupado y nivel de las armónicas de un transmisor de baja potencia. Repetir con y sin filtro pasabajos a la salida y comparar el nivel de la segunda armónica.
Con un generador de RF modulado con un tono de 1 kHz, ir bajando el nivel hasta que la señal de audio deja de ser aceptable. Registrar ese nivel en dBm y convertirlo a microvoltios. Comparar entre dos receptores distintos y con la especificación del fabricante.
Con un analizador de antena, barrer una antena de banda conocida y graficar ROE contra frecuencia. Identificar la frecuencia de resonancia y el ancho de banda útil. Después modificar la antena —acortarla, acercarle un objeto metálico— y observar cómo se corre la curva.
Preparar varios cables con fallas conocidas —conector flojo, malla cortada, empalme mal hecho— y pedir que se diagnostiquen midiendo ROE y pérdida, sin abrirlos. Es el ejercicio que más se parece al trabajo real: un síntoma y un instrumento.
07Errores frecuentes
| Error | Consecuencia |
|---|---|
| Conectar el transmisor directo al analizador | Se destruye la entrada del instrumento. Siempre atenuador o acoplador. |
| Transmitir sin antena ni carga | Se destruye la etapa final del transmisor. |
| Medir ROE en el equipo y no en la antena | La pérdida del cable enmascara la reflexión: la instalación parece mejor de lo que es. |
| Confundir armónica con espuria | Se busca el problema donde no está: una se resuelve con filtro y la otra dentro del equipo. |
| Medir potencia con un multímetro | No mide RF. Los valores son inventados. |
| Sobredesviar en FM para «que se escuche más fuerte» | Se invaden los canales adyacentes y la señal se distorsiona en los receptores. |
| No documentar la puesta en servicio | Al siguiente problema no hay contra qué comparar, y todo el diagnóstico empieza de cero. |
08Autoevaluación
¿Qué hay que intercalar antes de conectar un analizador de espectro a un transmisor?
Un atenuador de potencia o un acoplador direccional, verificando la atenuación antes de encender. La entrada del instrumento tolera potencias muy pequeñas.
¿Para qué sirve una carga fantasma?
Para probar un transmisor sin radiar: es una resistencia de 50 Ω no inductiva capaz de disipar la potencia del equipo.
Diferencia entre armónica y espuria.
La armónica cae en un múltiplo exacto de la frecuencia de trabajo y proviene de la no linealidad de las etapas; la espuria aparece en una frecuencia sin relación, generalmente por mezclas internas.
¿Cómo se especifica la sensibilidad de un receptor de FM?
Como el nivel de entrada, en µV o dBm, que produce una relación SINAD de 12 dB en la salida de audio.
¿Qué es la frecuencia imagen y dónde cae?
Es la frecuencia que el mezclador convierte a la misma FI que la señal deseada. Está a dos veces la FI de la señal: con FI de 10,7 MHz y una emisora en 100 MHz, la imagen está en 121,4 MHz.
¿Qué indica una ROE alta y constante en toda la banda?
Un problema de cable o conector, no de la antena. Si el problema fuera de dimensionamiento, aparecería un mínimo corrido de frecuencia.
¿Por qué la ROE medida en el equipo es mejor que la medida en la antena?
Porque la atenuación del cable reduce también la onda reflejada. Cuanto peor el cable, mejor parece la ROE: es un espejismo peligroso.
¿Qué precauciones exige trabajar en un sitio con varias antenas activas?
Solicitar el apagado de los transmisores antes de subir, respetar las distancias de seguridad, no ubicarse frente a antenas directivas y usar arnés con doble cabo de vida.
Convertir una pérdida de retorno de 14 dB a ROE.
|Γ| = 10−14/20 = 0,2, entonces ROE = (1 + 0,2)/(1 − 0,2) = 1,5:1.
¿Qué debe incluir la documentación de puesta en servicio?
Frecuencia y potencia medidas, ROE con fecha y punto de medición, espectro de salida, nivel recibido, fotos del sellado y del apuntamiento, y los equipos con sus números de serie.