Ajustes y medidas en emisoras de radio móvil privada PMR
Aunque hoy en día el ajuste y configuración de una emisora de radio móvil se suele realizar únicamente por procedimientos informáticos, configurando en el PC los diferentes parámetros, resulta mucho más educativo para un centro de formación profesional, que es lo que se pretende, incluir los ajustes tal y como se realizaban en equipos fabricados en los años 90.
Antes de empezar a realizar los ajustes de las emisoras de radio PMR, si se van a hacer para fines educativos, nos aseguraremos que programamos frecuencias que no sean de servicios vitales (emergencias, comunicaciones tren-tierra, policía, etc.) y ajustaremos potencias de emisión de milivatios, añadiendo una vez ajustados los equipos varios atenuadores de 20 o 30 dB para no provocar interferencias en ningún tipo de servicios públicos.
Los equipos de medida y de prueba a utilizar para ajustar las emisoras de radio PMR varían, pero suelen ser similares salvo en el caso de útiles específicos desarrollados por los fabricantes especialmente para sus equipos, los enumero aquí, aunque dependerá de la pericia del técnico que necesite más o menos herramientas:
- Destornilladores estrella y plano (para apertura de los equipos de radio).
- Destornilladores cerámicos para ajuste de etapas de RF de emisión y de recepción.
- Llaves fijas del 3, 4, 5, o 6 (para tornillos de bloqueos de los filtros PLL).
- Cables BNC - BNC de 50 Ω y adaptadores BNC a N, BNC a TNC, etc.
- Cables de inserción/recepción de la señal de audio para modular y/o demodular.
- Alicates mixtos de punta fina, pinzas, alfombrilla y pulsera antiestática.
- Fuente de alimentación regulable de 12 a 48 Vdc/5A para alimentar el equipo de radio.
- Analizador de radiocomunicación, con función de analizador de espectros tipo Marconi 2965 o un frecuencímetro hasta 1 Ghz + un generador de RF hasta 800 Mhz aproximadamente en un Centro de Formación Profesional (por su precio muchísimo más bajo)
- Atenuadores de radiofrecuencia de 10 dB/20 W , 20 dB/20 W y 30 dB/20 W con conectores tipo N hembra-N macho
- Acoplador direccional en la banda de frecuencia que se vaya a medir.
- Vatímetro direccional tipo BIRD 43 o HP 437B (este último con atenuadores de 20/30 dB y 30W)
- Transiciones de conector TNCmacho-N hembra, BNCmacho a N hembra, TNCmacho-BNChembra y los que necesitemos, según el tipo de conector de los equipos de radio para su conexión en el analizador de radiocomunicaciones.
Los analizadores de radiocomunicaciones (modelos CMS52, IRF, Marconi, HP, etc.), nos van a permitir comprobar que los parámetros ajustados y configurados están correctamente realizados en las emisoras o repetidores PMR convencional. Aquí tenéis la fotografía del analizador de radiocomunicaciones Marconi 2965:
Con este equipo de medida polivalente, se pueden medir de forma simultánea los siguientes parámetros de un equipo de radio móvil convencional:
- Frecuencia de emisión y recepción (en Khz o Mhz).
- Potencia de emisión (en dBm o W).
- Desviación máxima (en Hz o Khz) y desviación nominal (en Khz) de frecuencia.
- Sensibilidad del receptor (SINAD a 20 dB).
- Nivel de modulación de recepción (en Hz o Khz).
- Nivel de señal de audio demodulada (en mV o V).
- Nivel de señal de audio en emisión (en mV, simulando el micrófono del PTT).
- Espectro de emisión para ver si excedemos la anchura máxima del canal (12,5 o 25 Khz).
- Nivel de la portadora principal y de los armónicos (para comprobar si sobrepasamos los niveles de armónicos autorizados).
Aunque pueda parecer algo lógico, suele ser imprescindible disponer del manual de servicio del equipo de radio que queremos configurar. En él nos van a aparecer indicados los niveles de señal, de modulación, ajustes de frecuencia y de las cadenas de Transmisión y de recepción de radio y con qué potenciómetro/condensador ajustable concreto se ajustan.
Algunos de estos parámetros se pueden medir conjuntamente utilizando el analizador de radiocomunicación; por ejemplo, si estamos con la emisora de radio en modo emisión, podemos medir simultáneamente la frecuencia de emisión, la potencia de emisión y el nivel de modulación.
Si solo disponemos como equipo de medida de un frecuencímetro, podemos medir la frecuencia de emisión, insertando en la entrada del frecuencímetro un atenuador de 30 dB/20W para no dañar el frecuencímetro, como se muestra en un vídeo más adelante.
En el caso de pretender medir la frecuencia de la señal con el tono de 1 Khz modulado en frecuencia, nos va a resultar muy difícil observar la modulación en el frecuencímetro.
Los ajustes que se tienen que realizar, COMO NORMA GENERAL en la mayoría de equipos, son básicamente ajustar los osciladores sintetizados, tanto de emisión como de recepción (conocidos como Phase Locked Loop o PLL), los filtros de la cadena de recepción, para sintonizarlos a la frecuencia que tenemos asignada, los filtros de la cadena de emisión para emitir la máxima potencia y posteriormente ajustar esta potencia al valor máximo asignado por la Secretaría de Estado de Telecomunicaciones u organismo competente; quedaría ajustar la modulación nominal máxima (para 12,5 Khz o 25 Khz, según la asignación que nos hayan realizado) para evitar interferir en los canales adyacentes.
A modo de ejemplo de como se realizan los ajustes de una emisora, se han incluido en los ficheros adjuntos, los dos pasos a seguir para realizar la configuración de una antigua emisora de radio móvil de Alcatel Radiotelephone, modelo ATR681D.
Se trata de una emisora PMR convencional básica, con un ancho de banda de 2 Mhz en emisión y en recepción y se muestran los pasos a seguir para ajustar esta emisora de radio móvil PMR de 1990, disponiendo de la documentación técnica del fabricante o las notas tomadas durante los cursos de formación en Francia (que es mi caso), con los puntos de ajuste y niveles específicos de los equipos.
El montaje de la emisora y equipos adicionales necesarios, aparece en la fotografía siguiente:
El trimador o destornillador de ajuste de color naranja, me permite realizar los ajustes de la cadena de radiofrecuencia sin interferir en las señales ni en las frecuencias emitidas; si fuera metálico muchos de los ajustes estarían falseados al introducir una capacidad parásita este destornillador.
En documentos adicionales, se muestra por un lado, la programación de los parámetros básicos (frecuencias de emisión, de recepción, separación de canales y potencia de emisión) con las diferentes pantallas de configuración y una vez programados todos estos parámetros, ya toca realizar los ajustes con instrumentación.
En otro fichero, se han incluido de una manera resumida, los pasos a seguir para realizar el ajuste de la emisora de radio móvil privada (PMR), modelo ATR681D (espaciamiento de 12,5 Khz, desviación nominal 1,5 Khz y desviación máxima de 2,5 Khz), utilizando como equipo de medida para realizar su ajuste un analizador de radiocomunicaciones Marconi 2965A, que tenemos en el IES.
En la mayoría de los casos, los pasos a seguir en los ajustes a realizar en los equipos de radio PMR (radio móvil privada), independientemente del fabricante, serían los siguientes:
- Ajustar los PLL de emisión y de recepción. Normalmente se mide una tensión de referencia del VCO que especifica el fabricante, tanto el PLL de emisión como el de recepción.
- Ajustar la cadena de filtros de RF (tanto de emisión como de recepción de manera independiente). En el caso de recepción, con el cable de antena en la entrada de RF del analizador de radiocomunicación, ajustaríamos en el analizador de radiocomunicación la frecuencia nominal de recepción modulada con un tono de 1 Khz con la desviación nominal (1,5 Khz por ejemplo, si es 12,5 Khz la separación de canal) y un nivel de por ejemplo -60 dBm y con el trimador de ajuste ajustaríamos la cadena de recepción hasta escuchar el tono de 1 Khz en el altavoz del analizador de radiocomunicación; reajustaríamos el nivel de recepción a -100 dBm y realizaríamos un ajuste nuevamente; así hasta alcanzar por ejemplo, los -107 dBm si ésa es la SINAD típica del equipo; en emisión ajustaríamos la tensión del emisor al máximo y la potencia por medio de los diferentes condensadores variables, a la frecuencia de emisión.
- Ajustar la desviación máxima y nominal de frecuencia tanto en emisión como en recepción. Durante el ajuste de la cadena de emisión, ajustaríamos los 17 mV que indica el fabricante del equipo en el micrófono (en el caso del equipo ATR 68xD) y deberíamos tener 1,5 Khz de desviación nominal; a continuación ajustaríamos 170 mV y tendríamos una desviación máxima de 2,5 Khz, tal y como indica el fabricante. En la cadena de recepción se ajustaría la frecuencia de recepción, el tono de 1 Khz y su modulación de 1,5 Khz y mediríamos el nivel de audio en el altavoz; repetiríamos el proceso con la modulación de 2,5 Khz, siguiendo las instrucciones del fabricante.
- Ajustar el nivel de audio en recepción (altavoz) y el silenciamiento (squelch), siguiendo las indicaciones que aparezcan en el manual de servicio facilitado por el fabricante del equipo.
En un período espero que no muy largo, trataré de realizar un vídeo en el que se incluyan detallados todos los pasos de forma resumida, evidentemente.
Siempre será necesario antes de proceder a ajustar ninguna emisora, disponer de la autorización de la Secretaría de Estado de Telecomunicaciones o el organismo que asigne las frecuencias a la empresa que nos pide el ajuste de la emisora o del repetidor de radio, para evitar serios disgustos a nosotros y a la empresa en la que trabajemos.
Por ejemplo, pueden pedirnos por error ajustar una emisora en un canal de recepción que como indiqué anteriormente, se corresponda con algún organismo público de seguridad o emergencias y después de ajustar el equipo con estos parámetros, tendríamos que retocarlos.
Imaginen por ejemplo, que está ajustada la emisora en alguno de los canales de emergencia del sistema tren-tierra (antiguo sistema de comunicaciones móviles de ferrocarriles) y nos disponemos a usar la emisora dentro del radio de cobertura del sistema ferroviario. Esta señal interferente podría bloquear las comunicaciones ferroviarias e interrumpir el servicio ferroviario.
Incluyo a continuación un video que muestra, aunque sea de una forma muy rápida y sin detalles, el proceso de ajuste de una antigua emisora de radio móvil, con el analizador de radiocomunicaciones, una fuente de alimentación de 12 Vdc y algún útil especial para trabajar con módulos de radiocomunicación. Con los cambios de los navegadores, es posible que no se vea, por eso lo añadiré como enlace a youtube.
COMPROBACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE EMISORA DE RADIO PMR
Como ya indiqué anteriormente, cualquier prueba que se realice con emisoras de radio móvil, deberán de realizarse teniendo en cuenta que podemos interferir en servicio de radio móvil vitales (por ejemplo, emisoras de la policía, de ambulancias, sistema tren-tierra, etc.); en consecuencia, siempre que trabajemos en el ajuste y/o reparación de emisoras de radio, DEBEREMOS DE INCLUIR ATENUADORES DE RF EN LA SALIDA DE ANTENA SI VAMOS A REALIZAR PRUEBAS DE EMISIÓN, además de realizar las pruebas en una zona que se comporte como una "jaula de Faraday". Se trata de garantizar que configuramos o reparamos los equipos SIN INTERFERIR a ningún servicio público o privado de radio móvil.
La manera de evitar problemas de interferencias, es ajustar la emisora con la que se esté trabajando con potencias no mayores de 20 dBm e incluir a su salida, al menos un atenuador de 20/30 dB/20W, que nos van a permitir trabajar en un aula sin provocar casi interferencias fuera del aula. Cuanto más atenuemos la señal de emisión, mejor protegidos estarán los equipos de medida. Así, si atenuamos 50 dB una potencia de 10 W (40 dBm expresados en "debeemes"), a nuestro frecuencímetro llegarán 10 dBm, un nivel de potencia que no suele causar la destrucción del frecuencímetro.
Una vez que el equipo ha sido ajustado con los parámetros de frecuencias autorizados para la empresa por la Secretaría de Estado de Telecomunicaciones o el organismo competente en la materia, hay que instalar el equipo de radiocomunicación.
Para instalar el equipo de radiocomunicación, he elaborado un documento que resume una parte de dichos procesos y otro que describe como comprobar el medio de transmisión utilizado (antena + cable coaxial).
Una muestra de lo que es un taller de ajuste de radiocomunicación, lo tenéis en la siguiente página web de una tienda especializada en Móstoles. Aquí podéis comprobar como es un taller, con diferentes analizadores de radiocomunicación de IRF y de Rohde & Schwarz, así como fuentes de alimentación, frecuencímetros, generadores de RF, etc. para la realización de los ajustes y reparación de equipos.
Adicionalmente he encontrado un pequeño vídeo explicativo del uso del comprobador de radiocomunicaciones CMS 33, similar al CMS52 que yo utilizaba, en el que muestra el ajuste de una emisora de radio de BLU (Banda Lateral Única o SSB) con este equipo:
MEDIDA DE LA FRECUENCIA DE EMISIÓN DE UNA EMISORA DE RADIO EN UN CENTRO DE FP
Para realizar esta medida, de una manera sencilla en los institutos, podemos utilizar los frecuencímetros básicos existentes para electrónica general, a los que añadiremos varios atenuadores de radiofrecuencia de 20 dB/20W para que no se queme la etapa de entrada de los mismos por exceso de potencia.
En un equipo de radio, por ejemplo una emisora portátil ajustable de 1 a 4 Watios (30 dBm o 36 dBm) se podría fácilmente destruir el módulo de entrada del frecuencímetro. Si atenuamos 50 dB la señal como en el vídeo, nos garantizamos que el frecuencímetro estará protegido y la medida fiable, dependiendo de lo fiable que sea el frecuencímetro y si está o no calibrado.
Un vídeo que realicé utilizando un frecuencímetro profesional, con dos atenuadores de RF, uno de 20 dB/20W a la salida de la emisora y otro de 30 dB situados en la entrada del frecuencímetro como aparece en la imagen, se puede ver como medir la frecuencia bajo ciertas condiciones.
Con este método de medida, solo podemos comprobar la frecuencia de emisión del equipo de radio, desactivando previamente la modulación (generaría una lectura de la frecuencia errónea), puesto que para comprobar la frecuencia de recepción, tendríamos que disponer de un generador de radiofrecuencia de precisión (que viene de serie en el analizador de radiocomunicaciones), pero dado que en los centros de Formación Profesional normalmente se ajustarán o realizarán etapas de potencia de radiofrecuencia, con este método barato se podrían comprobar.
Si se modula con un tono de 1 Khz de manera constante (aplicándolo sobre el emisor como si de audio se tratara) se vería en el frecuencímetro la variación de este Khz en la emisora.
MEDIDA DE LAS ANTENAS Y CABLES COAXIALES
Para realizar la comprobación de los cables que conectan nuestro equipo transmisor/receptor de radio, podemos utilizar un método sencillo de medición, basado en el uso de un vatímetro direccional o de un acoplador direccional, más un vatímetro de respuesta plana o si queremos una medición de bajo coste y fiabilidad, un nanovna.
La idea de la medición es sencilla: si comprobamos la Relación de Onda Estacionaria que produce el cable coaxial que está conectado a la antena que vamos a utilizar, verificamos la calidad del medio de transmisión, antena incluida.
Normalmente, como norma básica, la ROE que tendrá el conjunto del cable más la antena conectada, será siempre peor que la ROE de la antena si se mide aisladamente. Así, si por ejemplo, la antena tiene una ROE de 1,45; al añadir el cable coaxial a nuestra antena, la ROE será siempre mayor que 1,45, la ROE mínima que presenta la antena.
En el caso de utilizar un nanovna o analizar vectorial de redes, el método de medición podría ser similar al descrito en el siguiente vídeo:
Sin embargo, el método de medición que se utiliza, tanto para el caso de instalaciones de radio móvil privada, como de radioenlaces de microondas profesionales, varían los equipos a utilizar según la banda de frecuencia de trabajo y la potencia con la que se emita.
En el siguiente ejemplo, la medición se realiza en una estación de telefonía móvil, (aunque si utilizamos en lugar de la banda de 800 Mhz), en la banda de 400 Mhz, los equipos de medida serían:
- El acoplador direccional elegido para la medida, debería de trabajar en la banda de frecuencias de 400 Mhz.
- La sonda de medida acoplada al vatímetro HP437B, debería de ser al menos la HP8481. Mide hasta un máximo de +20 dBm. Deberíamos preparar un atenuador fijo de 20 dB/20W de protección para la sonda por si la potencia es mayor, insertarlo delante de la sonda (protegeríamos hasta 40 dBm máximo).
- Si utilizo el vatímetro BIRD 43, tendríamos que cambiar el diodo detector que utilizáramos en la banda de 800 Mhz, por otro ajustado a la banda de 400 Mhz. Lo utilizaría para potencias de 1 W en adelante.
- Los cables coaxiales utilizados, serían cables previamente probados o calibrados y si acaso sería necesario algún tipo de adaptador entre series de conectores: de BNC a N, de BNC a SMA, de SMA a N, etc. todo dependerá de los conectores utilizados en los equipos instalados.