Radio FM Conceptos Basicos
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Este documento describe los elementos clave de una estación de radio FM. Explica que una estación típica consta de un compresor de audio, un excitador FM, un emisor FM y antenas. El compresor mejora la calidad de audio antes de la modulación. El excitador modula la señal de audio en la frecuencia de FM asignada. El emisor amplifica la señal FM para su transmisión a través de las antenas.
Radio FM Conceptos Basicos
- 1. Encuentro de radios libres 15 y 16 abril 2005 Valencia 1 Radiocomunicaci´ n o La Radiocomunicaci´ n se define como la telecomunicaci´ n realizada por medio o o de ondas electromagn´ ticas. Y la telecomunicaci´ n nos referimos a la emisi´ n, e o o transmisi´ n y recepci´ n de todo tipo de se˜ ales, signos, escritos, im´ genes, sonidos o o n a por cualquier medio: hilo, radio, medios opticos, y otros medios electromagn´ ticos. ´ e La transmisi´ n a trav´ s del espacio libre sucede cuando las ondas electromagn´ ticas o e e se propagan a trav´ s de este esp` cio a frecuencias inferiores a 3000 GHz. e a Las se˜ ales de Radio, TV, Radar, Sat´ lites,...tienen unas bandas de frecuencia de n e uso en el espacio radioel´ ctrico: e Banda rango unidades uso LF 30-300 KHz Radiofaros MF 300-3000 KHz Radio AM HF 3-30 MHz Radio onda corta VHF 30-300 MHz Radio FM, TV UHF 300-3000 MHz TV, LAN, GSM, GPS SHF 3-300 GHz Radar, Sat´ lite, LDMS e EHF 30-300 GHz Radar Las frecuencias se pueden definir en t´ rminos de longitud de onda (metros), e que estar´ totalmente relacionado con las dimensiones de las antenas que debe- a mos utilizar, distancias entre antenas en caso de hacer agrupaciones (arrays). La longitud de onda se define como: ¤¢ £¥ ¡ (1) siendo la velocidad de propagaci´ n £ o ¥ ¨¦ y la frecuencia. © § Por ejemplo, para FM, que cubre la banda de 88 a 108 MHz tenemos longitudes de onda que van de 2.78 a 3.41 metros. 2 Limitaciones comunicaciones radio Todos sabemos las ventajas de la radio FM, el uso extendido de esta tecnolog´a y ı toda la pesca... pero y las desventajas? ! Ancho de banda - Interferencias - El espectro radioel´ ctrico est´ total- e a mente saturado, sobretodo en grandes ciudades. El pisarse una radio a otra, 1
- 2. Encuentro de radios libres 15 y 16 abril 2005 Valencia suele ser ya com´ n y las grandes corporaciones nos perjudican a golpe de u Kilowatio. ! Obst´ culos orogr´ ficos - Seg´ n la localizaci´ n de nuestras antenas y zona a a u o donde queramos emitir, tendremos limitaciones, seguro que en alg´ n lado o u otro nos escuchar´ n mejor o peor. Para ello hay que dise˜ ar bi´ n el sistema a n e radiante para tener una buena cobertura. ! Energ´a - Alimentaci´ n - Necesitamos energ´a para hacer funcionar todo ı o ı el tinglado, en el mismo lugar de emisi´ n. o 3 Principales elementos de una radio FM A parte de todos los micros, ced´ s, ordenadores, mesa de sonido, monitores,...tenemos e una serie de elementos que conectados en cadena har´ n que estemos emitiendo por a la FM. De la Salida de audio de la mesa | V Compresor de audio | | V Excitador de FM | | V Emisor de FM | | ) V )) Antenas----------))) ONDAS FM )) ) Esta configuraci´ n correspondr´a a una emisora que emite en FM desde el propio o ı estudio de emisi´ n. Si el lugar de emisi´ n de FM estuviera a unos km de distan- o o cia del estudio, habr´a que dise˜ ar un radio-enlace, para ello necesitar´amos m´ s ı n ı a 2
- 3. Encuentro de radios libres 15 y 16 abril 2005 Valencia equipos de radiofrecuencia y antenas directivas (m´ s adelante lo veremos). a Analicemos ahora cada elemento del dise˜ o n 3.1 Compresor de audio Se coloca entre los modulos de audio (mesa de mezclas) y modulos de radiofre- cuencia(excitador, emisor, antenas). Su misi´ n es reducir la se˜ al de las se˜ ales o n n m´ s fuertes (saturaciones) y aumentar las se˜ ales d´ biles (volumen bajo). Mejora a n e la calidad del audio y es muy importante dentro de la cadena de emisi´ n para tener o una buena calidad. Si aqu´ el audio es de mala calidad, la emisi´ n por FM ser´ ı o a pues mala. 3.2 Excitador de FM Primer elemento de la parte de radiofrecuencia. Modula la se˜ al de audio que n va de (0 a 20 KHz) a la frecuencia de FM que nosotros elijamos (entre 88 y 108 MHz). Es decir trasladamos a la frecuencia de FM toda nuestra se˜ al de audio. n El ancho de banda que ocupar´ nuestra se˜ al ser´ 200 KHz (transmisi´ n mono) o a n a o 400KHz (transmisi´ n est´ reo). o e Qu´ es modular? e Modulaci´ n es la alteraci´ n de la frecuencia y tambi´ n es una codificaci´ n. o o e o 3
- 4. Encuentro de radios libres 15 y 16 abril 2005 Valencia La potencia de la se˜ al de FM que da el excitador suele ser de unos 20 Watios, n suficientes para que el emisor pueda ”trabajar” y amplificar la potencia. 3.3 Emisor de FM Se encargar´ de amplificar la se˜ al subministrada por el excitador y mandarla a a n los antenas. Tanto los cables de interconexi´ n entre equipos de radiofrecuencia, o como los conectores, tienen que ser de radiofrecuencia y que tengan muy pocas p´ rdidas (MUY IMPORTANTE). e 3.4 Antenas Las antenas son los elementos que se encargar´ n de radiar nuestra se˜ al de FM. a n Las antenas de FM de longitud tienen una impedancia de 75 ohmios. Por lo ¡ que el cable de radiofrecuencia tiene que ser para esta impedancia. El cable utilizado entre emisor y antena tiene que tener muy pocas p´ rdidas, es e grueso, no conviene doblarlo ya que cambiar´as la impedancia y tendr´as reflexi´ n ı ı o de la se˜ al. Que implicar´a tener reflexiones de se˜ al, que os pod´ is cargar el n ı n e emisor de FM !!!. Imaginaros ten´ is una ca˜ er´a de agua de 30 cm de diametro, al final de esta, la e n ı empalm´ is con una de 10 cm, si la ca˜ er´a de 20 va a tope, la ca˜ er´a de 10 no a n ı n ı podr´ aguantar y acabar´ rebentando todo. a a Pues la idea es la misma, si ten´ is reflexiones de potencia en los empalmes entre e antena y cable, o emisor y antena, os pod´ is cargar el emisor. Para evitar esto, una e vez hecho el montaje conviene hacer unas medidas para saber que todo est´ bi´ n. a e La relaci´ n de onda estacionaria (ROE) es el cociente entre el valor mayor y menor o de amplitud de onda: ¦¤¢ ¥ £ ¡ ¨ © § (2) § El coeficiente de reflexi´ n (CR) se puedea obtener a partir de la ROE c´ mo: o o ¤¢ ¥ £ ¢ ¡ !¥¦¤¢ £ © (3) © Lo ideal es que no haya reflexi´ n o ¢ ¡ , entonces el valor optimo de ´ ¦¤¢ ¥ £ ¦¤¢ ¥ £ © ¡ . Normalmente las antenas tienen valores de entre 1.05 y 1.2. El cable m´ s usado suele ser este: a ´ 4
- 5. Encuentro de radios libres 15 y 16 abril 2005 Valencia Tipo de cable Atenuaci´ n 100 metros a 100 MHz Precio (euros/metro) o CELFLEX 7/8 1.23 dB 13.8 1 dB es un decibelio. Para que os hag´ is una idea, perder 3 dB significa di- a vidir la potencia entre 2. Es decir, cuanto m´ s corto el cable mejor, pero el cable a bueno!!! Tambi´ n habr´ que usar los conectores adecuados. e a 3.4.1 Tipos de antenas Nuestra elecci´ n de antenas vendr´ determinada por el lugar de emplazamiento o a de estas. Si queremos emitir en unas direcciones concretas, eligiremos antenas di- ´ rectivas, si queremos emitir en todas las direcciones, antenas omnidireccionales. Tambi´ n se caracterizan por el tipo de polarizaci´ n (horizontal, vertical, circular), e o esto est´ relacionado en de que manera se radia el campo el´ ctrico. a e El diagrama de radiaci´ n nos deja claro en que direcciones rad´as la se˜ al, o ı n veamos algunos ejemplos. Antena Omnidireccionas (radiaci´ n en todas direcciones) - Ejemplo Dipolo o ¡ 5
- 6. Encuentro de radios libres 15 y 16 abril 2005 Valencia Antena direccional (radiaci´ n en direcciones concretas) - Ejemplo Agru- o paci´ n de dipolos o Seg´ n el area que queramos cubrir, podemos hacer agrupaciones de antenas, u ´ una directiva en una direcci´ n, otra en otra direcci´ n y as´ cubrir zonas sin des- o o ı perdiciar potencia. Imagin´ os que tenemos una monta˜ a justo detr´ s y estamos a n a pegados a ella, pues no tiene ning´ n sentido emitir en esa direcci´ n, estamos u o tirando Watios all´ donde no hay gente que nos escuche, malamente! a Si elegimos hacer agrupaciones de antenas tendremos que comprar un repartidor, reparte la se˜ al que viene del cable del emisor, a los cables que vayan a las difer- n entes antenas. Un repartidor de dos salidas (para dos antenas) suele valer unos 600 euros, eso s´, te garantiza que se pierde muy poca potencia y que no hay ı reflexiones. La distancia de separaci´ n entre antenas o 4 Radioenlaces A veces, el estudio de emisi´ n y el emisor FM est´ n situados en localizaciones o a diferentes dentro de una ciudad o zona. Para ello, se dise˜ an radioenlaces, conex- n iones de radiofrecuencia con antenas directivas entre los dos recintos a otras ffre- cuencias diferentes a FM. Har´ n falta nuevos equipos: emisor radioenlace, antena emisor radioenlace, an- a tena receptor radioenlace y receptor radioenlace. 6
- 7. Encuentro de radios libres 15 y 16 abril 2005 Valencia 5 La r` dio digital (lo que viene) a El sistema que se propone se llama DAB (Digital Audio Broadcasting) ”Radiodi- fusi´ n de se˜ ales de audio de forma digital”. o n Se trabajar´ con dispositivos digitales: chips, conversores Anal´ gico/Digitales,..., a o y se trabajar´ con se˜ al digital (ceros y unos). As´ que nos tocar´ cambiar nuestros a n ı a sistemas de emisi´ n. Mejorar´ la calidad de recepci´ n (no habr´ que conectar la o a o a cadena de water como antena, vamos). La calidad de la se˜ al que se manda es n calidad de CD (44000 muestras/segundo). Las frecuencias de emisi´ n tendr´ n un ancho de banda de 1.6 MHz, podr´ n caber o a a 6 emisoras de radio emitiendo en est´ reo. IMPORTANTE: 6 emisoras emitiendo e desde un mismo emisor!!! Las bandas de frecuencia que se utilizaran en principio ser´ n:a ! De ©§¥£¡ ¦ ¤ ¢ a §¨£¦ ¦ ¤ ¢ para radio digital terrestre. ! De ©§¨¡ ¦ ¤ ¢ © a ¦§¤¨£ £© ¢ © para radio digital v´a sat´ lite. ı e Pero lo importante, ya existen receptores digitales, de momento muy caros, que es lo que est´ retrasando a esta tecnolog´a como a muchas otras. De momento, a ı nos queda exprimir a la FM por donde podamos, pero tenemos que ir pensando en estos temas. 7