Propagación de señales en el mundo real: lo que necesita saber

OBTENER SEÑALES DE TV DEL PUNTO A AL PUNTO B

En nuestro último artículo, analizamos los canales y frecuencias utilizados para la transmisión de televisión. Ahora, echemos un vistazo más de cerca a cómo esas señales salen de la torre del transmisor y finalmente terminan en la antena de TV.

El término "transmisión" resume muy bien el proceso. Cada estación de televisión conecta un potente transmisor a una antena montada en lo alto de una torre, edificio o en la cima de una colina e intenta enviar señales a través de un área de cobertura amplia, llegando a tantos hogares como sea posible. En los viejos tiempos de la televisión analógica, los ingenieros determinaban el nivel de potencia requerido y la ganancia de señal de la antena para dibujar su área de cobertura de señal "A" (señal fuerte con poco ruido) y área de cobertura "B" (una señal no tan fuerte y ruidoso, pero aún utilizable).

En algunas áreas, la cobertura de señal "amplia" significaba que se enviaría mucha señal a áreas con poca o ninguna audiencia, como océanos, montañas remotas y desiertos. En estos casos, las antenas transmisoras finalmente se modificaron para enfocar la señal (o patrón) de TV en áreas geográficas específicas y minimizarla en otras áreas no deseadas. Después de todo, ¿cuántos coyotes y peces ven televisión?

En el caso de antenas simples, los fotones irradian desde la antena por igual en todas direcciones. Si pudieras inyectar una tinta fotónica mágica en el cable y ver el patrón de señal radiada, se parecería a una esfera. Todo muy bien, pero no hay muchos espectadores situados encima de la torre de televisión, por lo que la antena (en realidad, una combinación de elementos de antena separados) está diseñada para enfocar la mayor parte de su energía en un plano geométrico.

Para la transmisión de televisión, las antenas más utilizadas envían señales polarizadas horizontalmente. Eso es; el plano de la señal de televisión es paralelo a la superficie terrestre. Por eso las antenas de TV exteriores se colocan en posición horizontal y no vertical. Idealmente, en una línea de visión desde su casa hasta la estación de televisión, la señal polarizada horizontalmente permanece así.

La transición a la transmisión de televisión digital en 2009 no cambió mucho las cosas, excepto que ya no hay contornos de señal "A" y "B". Ahora, la señal de televisión digital es perfecta hasta el punto en que cae por debajo del umbral mínimo de señal-ruido, donde cae repentinamente (también conocido como efecto acantilado). Pero se han agregado algunas novedades: la versión más reciente de televisión digital, conocida como ATSC 3.0, permitirá la recepción mediante dispositivos móviles como su teléfono o un televisor en su automóvil.

Estos dispositivos generalmente funcionan mejor cuando reciben una señal polarizada tanto vertical como horizontalmente, especialmente en vehículos en movimiento. Para atender a esta nueva audiencia más a los espectadores tradicionales en casa, las estaciones de televisión pueden instalar antenas que crean un patrón de polarización circular con componentes tanto verticales como horizontales, aunque requerirá más potencia de transmisión. (La polarización circular también se utiliza para comunicarse con satélites en órbita).

Hace un momento mencionamos la ruta de señal ideal. En el mundo real, suele haber obstrucciones entre el televisor y la torre transmisora. No sólo eso, las señales pueden rebotar en otros objetos antes de llegar a su antena. Las señales reflejadas secundarias resultantes, conocidas como señales de trayectorias múltiples, toman diferentes caminos hacia su antena y pueden brindarle recepción en áreas que de otro modo serían inaccesibles, como en un grupo de edificios altos, o, más probablemente, causar todo tipo de interferencias enloquecedoras cuando una El reflejo de la señal de TV llega desfasado a la antena unos pocos microsegundos después de la señal original, lo que provoca que la recepción se interrumpa o se pierda.

Este problema de interferencia multitrayectoria aquejaba al sistema de televisión digital cuando empezó a realizar pruebas a mediados de los años 1990. Fue necesaria mucha investigación, cálculos matemáticos y desarrollo de chips durante más de una década para crear circuitos que manejaran la interferencia y la caída de las señales de trayectorias múltiples. Hoy en día, estos ecualizadores adaptativos brindan una recepción confiable de televisión digital incluso en entornos urbanos densos, lo que garantiza que no se vuelva loco si sus programas favoritos se congelan o desaparecen abruptamente.

Las señales de las estaciones de radio y televisión VHF y UHF se comportan de forma en gran medida predecible. Se lanzan desde la antena en el ángulo de polarización correcto y en su mayoría permanecen así, debilitándose a medida que se alejan del transmisor. Pero si chocan con un objeto en el camino y se reflejan, todas las apuestas están canceladas: la polarización inicial puede cambiar drásticamente de horizontal a vertical, o más probablemente a algo intermedio. En las frecuencias de TV UHF, la diferencia entre señales polarizadas horizontal y verticalmente puede ser de hasta 10 dB, ¡o diez veces el nivel de la señal!

Si la señal de la estación de televisión es lo suficientemente fuerte en su casa, un ligero cambio en la polarización causado por estos reflejos no debería causarle ningún problema grave de recepción. Recuerde que, en los primeros días de la transmisión de televisión, hace 60 años, el propietario promedio tenía que lidiar con un par de antenas de látigo verticales colapsables (también conocidas como orejas de conejo) para ver señales de televisión polarizadas horizontalmente, moviendo frecuentemente las antenas a través de diferentes ángulos para obtener la imagen y el sonido más fuertes y limpios y eliminar las molestas imágenes "fantasmas" causadas por rutas múltiples.

Pueden entrar en juego otros "trucos" de propagación de señales. Si vive cerca de un lago u otra gran masa de agua, es posible que las señales de estaciones de televisión distantes se vuelvan notablemente más fuertes durante la noche, gracias a un fenómeno meteorológico conocido como "conductos troposféricos". Una capa de aire frío queda atrapada entre capas de aire caliente, formando un "conducto" virtual en el que la señal de televisión VHF y UHF puede viajar cientos de kilómetros ante algunos espectadores muy sorprendidos. Los "conductos" no son inusuales a finales del verano y principios del otoño a lo largo de los Grandes Lagos, las costas del Atlántico y el Pacífico y en todo el Golfo de México.

Otro fenómeno aún más extraño se conoce como refracción del filo de la navaja, donde las señales de radio y televisión en realidad se refractan o se doblan cuando pasan sobre montañas. Dependiendo del ángulo de curvatura, es posible que pueda obtener una recepción de TV perfecta a kilómetros de distancia de la estación, incluso si una colina o montaña alta se encuentra justo entre usted y el transmisor de TV. También puede descubrir que la posición óptima de su antena de TV para este tipo de recepción es más cerca del suelo y no en el techo.

Es posible que su antena de TV termine en una ubicación inusual como la de la imagen de abajo, que está en medio de un lecho de rosas debajo de una terraza, con vista a un estanque de peces. Este es el lugar "mágico" para la recepción de televisión VHF y UHF en una ubicación en el suroeste de Vermont, en un valle remoto y bloqueado en dirección a los transmisores de televisión de Albany, Nueva York, por una colina de 300 pies más alta y a media milla de distancia. Y esos transmisores están a 50 millas de distancia; sin embargo, llegan de manera confiable todos los días, llueva o haga sol. (¡Y los rosales evitan que la gente entre y rompa la antena!)

La clave para recibir señales de televisión digital por aire es tener una relación señal-ruido lo suficientemente alta como para conservar esa imagen y audio digitales limpios. ¡Elegir la antena adecuada para el trabajo y colocarla correctamente contribuye en gran medida a que eso suceda! Estén atentos para más consejos...