Quizás más que cualquier otra pregunta, surgen con mayor frecuencia consultas sobre nuevos métodos para aumentar la cobertura de la estación sin una actualización de la asignación. La antena de radiodifusión fm es quizás la menos comprendida de todo el hardware de la estación, pero más que cualquier otra pieza, tiene el mayor potencial para producir ganancia o pérdida de cobertura. Si bien no pretende ser un tratado sobre la teoría de las antenas, esta nota identificará algunas de las consideraciones involucradas en el proceso de selección y, con suerte, abordará algunos mitos de la ciencia basura que se han estado propagando por toda la industria.

Teoría vs mundo real.
Las antenas de radiodifusión de FM más populares utilizan una línea de transmisión "troncal" unida con uniones bridadas EIA RS-225 y se alimentan por el extremo o el centro. El espaciamiento de los elementos suele ser de una longitud de onda (diez pies), pero a veces es la mitad para eliminar el modo de final de disparo de la adición de fase, disminuyendo la radiación descendente. (El espaciado de la mitad de la longitud de la vavedad reduce la ganancia por elemento, por lo que no lo recomiendo a menos que los requisitos de seguridad de radiación de RF o las necesidades de la antena direccional ("DA") lo requieran) Estos están diseñados para montarse lateralmente en una torre o torre -poste superior. Oficialmente estas antenas son omnidireccional, produciendo un patrón de cobertura circular. Sin embargo, debido a la proximidad a la estructura de la torre metálica, rara vez lo son.

La mayoría de los fabricantes ofrecen la optimización de patrones como una opción, modificando según sea necesario el diseño para crear el patrón más circular posible en su torre. Esto se hace modelando con precisión su torre en el rango de prueba al aire libre, a veces a escala reducida, con la antena montada en el lado. El fabricante hace exactamente lo mismo cuando crea una antena "direccional", pero el objetivo es intencionalmente distorsionar el patrón circular.

El patrón que resulta de forma natural cuando se monta lateralmente una antena fm en una torre de acero suele estar lejos de ser circular. Si consideramos solo la componente vertical de la radiación (que es recibida de manera más favorable por las antenas verticales de los automóviles), a menudo hay un aumento en la señal en la dirección del montaje de la antena. Normalmente, esto es alrededor de dos a tres dB, o casi el doble de potencia. Esta ganancia se produce al precio de una pérdida en la dirección opuesta. Cuando se considera solo la radiación vertical, el método de montaje y el ancho de la torre (sección transversal) modifican este resultado básico, aunque generalmente no de manera apreciable hasta que el ancho se acerca a los cinco pies, que es aproximadamente la mitad de la longitud de onda a frecuencias fm.

Para complicar aún más las cosas, está el comportamiento del componente horizontal de la radiación, la parte que mejor se recibe por las antenas horizontales. Cuando la antena está montada en el lado de un poste estrecho o una torre de sección transversal pequeña, esta porción a menudo se asemeja a un patrón circular, pero a medida que aumenta el ancho de la torre, pueden resultar patrones muy extraños, a veces con mínima radiación en la dirección de montaje de la antena.
Ingenieros emprendedores de estaciones aprendieron que aunque la FCC clasificó su antena como omnidireccional, en realidad no lo era, y en lugar de tirar los dados con la cobertura de su estación, se sabe que algunos ajustan el montaje de la antena mientras monitorean los niveles de señal en ubicaciones críticas del mercado, buscando los resultados más favorables. Ingrese un área legal gris; algunos fabricantes de antenas no harán esto porque, en el sentido más estricto, representa directionalizing la antena, orientándola a propósito de una manera que puede no producir el mejor patrón omnidireccional. La línea se dibuja claramente cuando se trata de modificar realmente la estructura agregando adicionales o parasitario elementos cerca de las bahías de antena. Hay un caso registrado en el que una estación instaló pantallas detrás de cada bahía de antena que sirvieron como reflectores para dirigir la energía de radiofrecuencia hacia el mercado, una modificación claramente ilegal. En otro caso, un titular de la licencia reemplazó los elementos reflectores parásitos metálicos en su DA con licencia con varillas de fibra de vidrio, una vez más, una grave violación de la FCC en ciernes.

Algunos operadores instalan una antena de montaje lateral en un pequeño poste en la parte superior de la torre. Esta técnica agrega costos y puede imponer límites estructurales al número de bahías que se pueden usar, disminuyendo la ganancia de la antena, pero produce un patrón más predecible.

Los operadores que deben montar debajo de la parte superior en una torre de sección transversal grande tienen un par de opciones para garantizar una cobertura omnidireccional. Hay disponibles antenas reflectoras o de panel con respaldo de cavidad que se montan uniformemente alrededor (generalmente una en cada cara) de la torre. Suelen ser de banda muy ancha y suelen ser la elección de estaciones que comparten una antena entre dos o más transmisores. No son tan populares como el sabor de montaje lateral debido a su complejidad, alto costo y alta carga de viento.

La otra posibilidad es la optimización del rango de prueba de una antena de montaje lateral convencional. Un sistema muy impresionante es el sistema de montaje ERI Lambda (longitud de onda), que utiliza una sección de torre personalizada para la parte en la que está montada la antena. La característica importante de este sistema es que el trabajo de celosía de refuerzo horizontal se repite exactamente en el mismo intervalo que el montaje de la bahía, lo que garantiza que los resultados de las pruebas de rango verdaderamente repetirse en el campo.

Las diferencias entre las marcas.

Esta es la pregunta popular, que en la humilde opinión del autor, es la más fácil de responder. Si analizamos las diferencias que involucran la calidad de la construcción, la facilidad de instalación y mantenimiento, la inmunidad a la formación de hielo y la confiabilidad, existe una variación significativa entre marcas y modelos.
La mayoría de la gente pregunta qué hará una marca diferente por su cobertura. Citaré un comentario sincero de un director de una importante empresa de fabricación de antenas de FM que se refiere a la cobertura: "No es la antena lo que cuenta, sino lo que es entre las antenas ". Esta fue una declaración muy honesta de una fuente que se arriesgó a perder ventas debido a estaciones desconocidas que deseaban experimentar con nuevas marcas. El contexto de la observación se tradujo en el significado de que la altura de la antena y el terreno intermedio en una antena fm determinada - El entorno del mercado eran factores mucho más importantes que las mínimas diferencias entre las marcas.
A veces, cuando una estación cambia a una nueva antena, la cobertura cambia para bien o para mal. La diferencia real (en oposición a la diferencia inventada mentalmente) se debe principalmente a los efectos direccionales descritos anteriormente producidos por el montaje de la antena de la torre; una marca, debido a una geometría mecánica ligeramente diferente, funciona mejor o peor en esa instalación particular en esa torre en particular, para el acimut particular. La misma antena puede producir resultados completamente opuestos en una torre diferente.

Polarización.

Originalmente, el servicio de FM estaba programado para estar polarizado horizontalmente. Esto funcionó mejor con antenas horizontales. Se sigue considerando que el nivel de potencia de la estación es el que se irradia en el plano horizontal. Posteriormente, la comisión autorizó a las estaciones a utilizar la misma cantidad de energía radiada en el plano vertical. Al controlar la relación de fase de los dos planos radiados, se crea una polarización rotatoria o circular. Esto es compatible con antenas receptoras horizontales y verticales. La cualidad de la polarización circular es el balance de energía horizontal a vertical, o relación axial, e idealmente debería ser uno a uno. Esto rara vez se logra con antenas de FM de montaje lateral en todas las direcciones. ¿La relación axial perfecta hace mucha diferencia? Sugiero que no.

Mediciones de los diagramas de antena

A menudo se cuestiona un patrón de antena instalado existente. La cobertura y el patrón de antena de las estaciones am se pueden caracterizar con precisión tomando una serie (grande) de mediciones de intensidad de campo en ubicaciones radiales alrededor de la antena. Las cosas no son tan fáciles con frecuencias de radio cercanas a los 100 MHz porque los reflejos y las trayectorias múltiples causan estragos en la consistencia de las lecturas. Incluso en condiciones ideales, estas lecturas son significativamente menos precisas que sus contrapartes am. El grado de precisión requerido se alcanza solo cuando se muestreados con el mayor cuidado. Las técnicas casuales suelen producir datos contradictorios e inconsistentes. Los ingenieros experimentados ven los datos recopilados de manera casual con gran escepticismo, después de haber visto la indicación del medidor de intensidad de campo cambiar en diez dB mientras caminaban diez pies.

El autor ha investigado el método aerotransportado de medición del patrón de antena fm. Con los avances recientes en la navegación por satélite, la información de intensidad de campo automatizada se puede correlacionar con datos de posición precisos, registrados en o cerca de la elevación de la antena. Se vuelan círculos repetidos alrededor de la torre a varias distancias. La repetibilidad es mejor en la mayoría de los casos que las mediciones intensivas en tierra, aunque el multitrayecto no está completamente ausente. El mayor desafío es obtener un control de patrón consistente desde la antena de monitoreo montada en el avión.

Si no es imprescindible medir el patrón de antena in situ, se puede modelar y medir cuidadosamente en un rango de antena exterior antes de la instalación. Este es el método más preciso, especialmente cuando se realiza a gran escala con una sección de torre repetible detrás, pero puede ser algo costoso.

Presurización

Anteriormente se señaló que existen diferencias relacionadas con la construcción y el mantenimiento entre varias marcas de antenas, pero generalmente no hay muchas diferencias en el rendimiento. Sabiendo esto, uno puede tener la tentación de comprar una variedad menos costosa, lo cual puede estar bien por un tiempo, pero en la mayoría de los casos uno obtiene lo que paga. Algunas antenas de baja potencia utilizan una línea de transmisión flexible en el sistema de alimentación. Estas mismas antenas generalmente no están presurizadas, lo que las coloca en la misma categoría que las antenas móviles terrestres, en riesgo. Si bien estos sistemas tienen una confiabilidad razonable a largo plazo si se utilizan técnicas de impermeabilización de primer nivel, no son a prueba de fallas. La presurización de la antena, las alimentaciones de interconexión y la línea de transmisión principal es esencial para la confiabilidad a largo plazo. Muchas fallas catastróficas han sido causadas por aire húmedo que corroe las conexiones internas después de que la línea o antena se dejó sin presión durante un período de tiempo.

Multipath

La propagación de la señal desde la antena del transmisor a la antena de recepción es idealmente a través de una ruta de línea del sitio, sin edificios, torres, colinas o tanques de agua que agreguen imágenes reflejadas a la mezcla. Las especificaciones anunciadas de los sistemas de transmisión, como la relación señal-ruido y la diafonía entre canales, se basan en esta fantasía teórica. En el mundo real, la propagación a través de múltiples rutas representa la verdadera némesis del estéreo fm. El resultado más conocido es una gran distorsión o incluso el abandono de la estación cuando un oyente móvil espera en un semáforo. A veces, arrastrarse hacia adelante solo unos pocos pies despeja la recepción. Este fenómeno se puede observar cerca de la base de la torre del transmisor fm donde la intensidad de la señal es extrema, pero la recepción es terrible. El problema es causado por la mezcla de señales directas y reflejadas presentes en el receptor, y es una función del terreno local y la presencia de estructuras reflectantes. no defectos en la antena o el sistema de transmisión. Un fabricante de antenas menos conocido ha hecho recientemente afirmaciones de resultados mensurables en la reducción de trayectos múltiples mediante mejoras de diseño "innovadoras". A veces se citan informes de usuarios que respaldan estas afirmaciones. En opinión del autor, esto no es más que un marketing demasiado entusiasta que se aprovecha de la maravilla natural de la gente sobre la naturaleza aparentemente misteriosa del rendimiento de la antena.

Número de bahías frente a la "penetración".

Las estaciones de televisión UHF a menudo utilizan hasta treinta y dos elementos (bahías) para lograr la ganancia (compresión del haz vertical hacia el horizonte) necesaria para la potencia radiada efectiva (erp) autorizada por la comisión. Para el propósito previsto, este número extremo de bahías funciona bien. En el caso de las antenas de FM, parece haber una tendencia extraña hacia el uso de menos bahías junto con transmisores innecesariamente grandes. Algunos consultores, conocidos por su brillante trabajo en asignaciones, han prescrito estas combinaciones por razones que simplemente no pueden ser defendidas por la ingeniería racional. Los fabricantes de antenas, que tienen un interés financiero en batir la base de la antena instalada, no han desaconsejado estas modificaciones que mejoran las ventas.

Las antenas de alta ganancia combinadas con transmisores de baja potencia que producen erp con licencia tienen muchas ventajas económicas. Su superioridad en aplicaciones de terrenos relativamente planos no se puede discutir. En el caso de una altura de antena inusual sobre un terreno promedio, se justifica una mirada más cercana.

El argumento a favor del uso de una o dos bahías se basa en la premisa de que las antenas de múltiples bahías producen un "haz" de elevación tan delgado que se descuida a los oyentes cercanos "bajo el horizonte"; el "rayo" los sobrepasa. Si la antena está en la parte superior de un edificio muy alto en la ciudad de Nueva York o Chicago, esta es una preocupación de buena fe. Una antena de una o dos bahías podría ser mejor debido a la inusual densidad de población debajo la antena.

Examinemos un caso extremo de la relación altura de la antena / distancia del mercado, que merece precaución al seleccionar una antena de múltiples bahías. Muchos transmisores de FM se encuentran en el monte. Wilson, cubriendo el área de Los Ángeles. Las antenas hay más de una milla sobre el la mayoría de los oyentes. La ciudad más cercana, Pasadena, es 13 grados debajo del horizonte. Una antena de diez bahías serviría bien a la franja, pero produciría menos señal en Pasadena que una antena de una bahía con un transmisor de alta potencia. Esta situación es inusual ya que realmente representa un entorno en el que una antena de diez bahías es una mala elección y una antena de seis bahías puede ser marginal. Actualmente se utilizan allí varias antenas de cuatro y cinco bahías con excelentes resultados.

En la octava edición de la Manual de ingeniería de NAB, Peter Onnigan y Eric Dye presentan un análisis revelador de los resultados obtenidos con combinaciones típicas de ganancia de antena / potencia del transmisor. Está bien aceptado que las intensidades de señal que superan cuatro veces el estándar de calidad de la ciudad no producen ninguna ventaja y pueden empeorar los problemas de interferencia de cobertura. Este nivel de señal es de 13 milivoltios por metro.

La siguiente comparación muestra una instalación típica con antena a 500 pies sobre el terreno promedio y 50 kilovatios erp. Excedentes Las intensidades de señal que superan cuatro veces el nivel de la ciudad se muestran en rojo.

Miles de Antena	Ángulo vertical descendente	Antena y el transmisor bahía 2 55 kw	10 bahías con 2% de llenado nulo y transmisor de 10 kw
1mi	-5 grados	902mv	141mv
2	-2.5	311	231
3	-1.7	152	135
5	-1	56	56
10	-. 5	13	13
25	-. 33	1.9	1.9
35	-. 32	.7	.7

Ambas combinaciones producen la misma intensidad de señal más allá de las cuatro millas. A distancias más cercanas, hay tanta señal sobrante que la sobrecarga del receptor y la interferencia de cobertura se convierten en preocupaciones.

En resumen, rara vez se da el caso de que el uso de menos de cuatro bahías mejore la cobertura del mercado. A menos que la altura de la antena sobre el mercado sea muy inusual, una antena de seis bahías producirá todas las ventajas de señal disponibles y dará como resultado ahorros significativos en costos de capital y operativos. Sin embargo, un fabricante de antenas ha señalado un caso inusual en el que se justifican realmente menos bahías para garantizar una radiación uniforme hacia el horizonte. En el caso de una sección de torre cónica típica de grandes torres autoportantes, el efecto de la torre inclinada adyacente a la antena vertical puede causar una inclinación imprevista del haz, sesgando el patrón vertical de modo que parte de la energía ya no se dirija hacia el horizonte. En este caso, sin un modelo detallado, una antena de cuatro bahías proporcionará el patrón de elevación más alto para garantizar una cobertura por debajo del horizonte.

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