Alternativas para aumentar la cobertura de FM*

Por Fernando Walter Saravia Villanueva

El sueño de todo radiodifusor, es que su estación se pueda sintonizar, sin dificultad en toda el área de servicio, con el mejor sonido y que además sea la de mayor oyentes, en el formato de programación elegido. La realidad es que todo ello, es posible si se planifica una repotenciación apropiada y se invierte en las soluciones técnicas, no hay magia. Por supuesto la parte de programación es algo que esta fuera del alcance del artículo.

Para saber si su estación requiere o no una repotenciación, tendría que plantearse y contestarse la siguiente pregunta:

¿ Sabe Ud. si de acuerdo a su realidad, tiene la combinación óptima de ubicación, potencia y antena en el momento actual?

Si su respuesta tiene duda, o no le es posible contestar categóricamente, significa que requiere darse un tiempo, para un análisis. En general es el tipo de escenario de competencia, el que determina la necesidad de repontenciar o no.

El autoanálisis permitirá conocer la importancia de la ubicación geográfica del centro de emisión. El principio que debe adoptarse para dicha selección, es que debe permitir cubrir y servir la mayor área poblada con una determinada potencia efectiva irradiada (ERP) la cual esta determinada por:

ERPdBk = PtxdBk + GantdBd -LdB

Donde :

ERP : es la potencia efectiva irradiada (Effective Radiated Power) expresada en dBk ( dBk = 10*log(Kw)).

Ptx : es la potencia del transmisor expresada en dBk.

Gant : es la ganancia de la antena expresada en dBd (dB respecto al dipolo de media longitud).

L : Perdidas en la línea de transmisión y conectores expresada en dB.

La Tabla de referencia N° 1, nos da una predicción de alcances que se ha elaborado, usando las curvas del FCC F(50,50) para los isocontornos de intensidad de campo eléctrico de 5 mV/M (74dBu) y 2 mV/M (66dBu) que permiten sacar algunas conclusiones prácticas.


Tabla N° 1

Predicion de alcances (Km)

ERP (dBk)


0
(1Kw)


3
(2Kw)


6
(4Kw)


9
(8Kw)


12
(16Kw)

HAAT
(m)
74
(dBu)
66
(dBu)
74
(dBu)
66
(dBu)
74
(dBu)
66
(dBu)
74
(dBu)
66
(dBu)
74
(dBu)
66
(dBu)
RH aprox
(km)
30 4.5 7.2 5.3 8.5 6.4 10.1 7.6 12 9 14.3 22.59
60 6.3 10.1 7.5 12 9 14.2 10.7 16.9 12.7 20.2 31.95
90 7.8 12.5 9.3 14.7 11.1 17.5 13.2 20.9 15.5 24.8 39.13
120 9 14.3 10.7 17 12.8 20.3 15.1 24.1 18 28.2 45.18
150 10.1 15.9 12 19.1 14.3 22.7 16.9 26.7 20.3 31.1 50.51
250 12.7 20.3 15.1 24.1 18.1 28.3 21.5 32.9 25.4 38.1 63.89

En la que:

HAAT : Es la altura del centro de radiación (centro físico del sistema Irradiante), respecto al nivel promedio del terreno en una dirección determinada, expresada en m.

RH : Es el radio horizonte respecto a una altura determinada y esta expresada en Km.


Si consideramos que usamos antenas de ganancia unitaria y que no hay ninguna pérdida en la línea de transmisión, tendremos que para un determinado isocontorno el alcance depende de la potencia del transmisor y la altura del centro de radiación, siendo así se observa que se duplica el alcance doblando la altura, mientras que para lograr el mismo efecto sin variar la altura seria necesario cuadriplicar la potencia del transmisor, la conclusión que se extrae, es que es necesario mantener un buen balance entre ganancia del sistema irradiante, potencia del transmisor y altura del centro de radiación, una forma de evaluar o hallar el balance es pensar que las inversiones que se realicen en altura y ubicación se harán una vez mientras que en la potencia del transmisor deberá considerarse que además de la compra habría un consumo de energía eléctrica extra, que se traduce en costo permanente, diríamos que la potencia se debe definir luego de una elección óptima del sistema irradiante.

Una analogía simple para entender la importancia, del lugar elegido para el centro de emisión para un buen balance, es que debe tener una buena visibilidad del área a servir, recuérdese que la propagación en FM es por línea de vista, esto es de la misma forma que una lámpara incandescente ilumina en la oscuridad, donde según la altura, posición (respecto al área a servir) e intensidad (ERP), tendremos áreas completamente iluminadas, de penumbra y de oscuridad completa.

Los parámetros principales que determinan la selección de la antena y torre que sostendrá el sistema
irradiante son:

a) Tipo de antena. Siendo los factores principales: la ganancia, patrón de radiación horizontal y vertical.
b) Tipo de torre. Dependerá de la altura requerida por el centro de radiación, lugar donde se eregira la torre y complejidad de la antena.

Tipos de Antena para FM

Encontramos dos tipos que pueden tener polarización circular o lineal:

Sistemas de antenas de dipolos apilados verticalmente. En este caso el patrón de radiación horizontal puede ser omnidireccional (esto es radia por igual en todas las direcciones, como lo hace una lámpara incandescente) o direccional (radiación dirigida), ejemplo extremo, una linterna.

Comercialmente existen dos tipos posibles de apilamiento vertical:

  • Apilamiento vertical de λ (longitud de onda completa)
  • Apilamiento vertical de λ/2 (media longitud de onda)

En las antenas con apilamiento vertical de λ, se obtiene máxima ganancia, pero se obtiene una radiación hacia abajo (downward radiation) muy intensa en las cercanías de la antena, este efecto negativo, se elimina utilizando el apilamiento vertical de λ/2; al minimizar la “downward radiation”, se minimiza también la interferencia cercana, al centro emisor a cambio de menor ganancia. En este tipo de antenas se puede tratar el patrón vertical de radiación, en cuanto se refiere al relleno de nulos (null fill) e inclinación del haz principal (beam tilt). La desventaja de este tipo de antena, es que el patrón de radiación puede verse severamente deformado por la torre donde se montan los elementos de la antena; siendo por lo general el patrón horizontal de radiación impredecible. Este efecto se puede controlar, empleando secciones especiales de torre, en el área de instalación de los dipolos que conforman la antena. Se pueden conseguir características direccionales en el patrón horizontal, mediante el empleo de elementos parásiticos o aprovechando la reflexión en la
torre de montaje. Los patrones que se puedan obtener mediante dicha técnica tienen características limitadas. Esta técnica es empleada por fabricantes de USA, entre ellos: ERI, JAMPRO y SHIVELY.

Sistema de antenas de paneles. En este sistema de antenas, el apilamiento de paneles es tanto horizontal como vertical. El empleo de paneles en dicha forma, permite un perfecto control del patrón de radiación horizontal, patrón de radiación vertical, rellenos de nulos (null fill) e inclinación del haz principal (beam tilt) de tal manera que se pueden fácilmente optimizar las características de radiación de la antena para que se adapten a las características del área por servir (en la figura 1, se muestras dos aplicaciones típicas). En este tipo de antenas la radiación indeseable hacia abajo (downward radiation) es prácticamente inexistente. Entre los fabricantes de dichos sistemas entre otros, tenemos:

EUROPA: KATHREIN, RYMSA
En USA: ERI, JAMPRO y SHIVELY


a) Simétrica b) Asimétrica

Fig. 1 Patrones Tipo Cardioide

Como se ve hay una serie de variables que deben tomarse en cuenta para una configuración óptima, que ahondaremos en otra oportunidad.


(*) Artículo publicado en la revista RADIOWORLD AMERICA LATINA en la edición del 10 de Octubre del 2001.

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