Entendiendo los sistemas de microfonía inalámbrica

Los micrófonos inalámbricos se utilizan en espectáculos donde los intérpretes han de moverse libremente por el escenario sin la limitación que impone la presencia de un cable. 

Los sistemas de microfonía inalámbricos convierten las señales de audio procedentes de un micrófono o de un instrumento en señales de radiofrecuencia, que pueden ser transmitidas por el aire desde un emisor hasta un receptor, donde se volverán a convertir a la señal de audio original.

En todos estos sistemas siempre hay pérdida de calidad: la señal será más susceptible de recibir interferencias si se transporta por radiofrecuencia que si lo hace a través de un cable. A esto hay que añadir la pérdida de calidad que supone el procesado de la señal, tanto en emisión como en recepción, para poder adaptarla a las características del medio de transmisión. Esto afecta tanto al ancho de banda de la respuesta en frecuencia como al margen dinámico.

Los sistemas de microfonía inalámbricos están compuestos por una fuente de entrada que genera señal de audio —como un micrófono o un instrumento—; un emisor, que normalmente se coloca adosado al cuerpo del intérprete; y un receptor, que se coloca en la entrada correspondiente del canal de la mesa de mezclas asignado a ese micrófono. También existen adaptadores inalámbricos que convierten cualquier micrófono común en un micrófono inalámbrico, convirtiendo la señal de audio en señal de radiofrecuencia apta para la transmisión.

El emisor y el receptor han de estar sintonizados —es decir, trabajar en la misma frecuencia portadora— para que se produzca el transporte de la señal de radiofrecuencia.

Para minimizar los problemas que pueden aparecer durante el transporte, que normalmente se presentarán en forma de interferencias, se ha desarrollado la técnica diversity, que consiste en colocar dos sistemas de recepción en diferentes lugares del recinto que recibirán las señales del mismo emisor. Es decir, cada micrófono cuenta con un emisor y dos sistemas de recepción sintonizados en la misma frecuencia, colocados en diferentes lugares. De esta forma se puede seleccionar la señal más limpia en recepción. Entiéndase aquí que puede duplicarse únicamente la antena, o también el módulo de recepción, todo ello integrado en un mismo receptor como dispositivo físico.

Transmisor de radiofrecuencia

El primer bloque de un transmisor de radiofrecuencia es la entrada de audio: aquí se realiza la adaptación eléctrica adecuada entre la fuente de entrada y el resto del dispositivo. Para ello cuenta con unos controles de ganancia (sensibilidad) y unos conmutadores de impedancia de entrada. Si es necesario proporcionar alimentación fantasma se activa también desde este bloque.

Posteriormente se encuentra el bloque de procesado o tratamiento de señal. Aquí se prepara la señal para su transmisión, tratando de compensar las limitaciones impuestas por el medio. Para ello se somete a la señal de audio a varios procesos:

Shure

Pre-énfasis: consiste en una ecualización que amplifica la señal de audio en la banda de más alta frecuencia para reducir los efectos adversos de ruido que existen en esa parte del espectro y que aparecen durante la transmisión en FM.

Shure

Compresión: consiste en la compresión del margen dinámico de la señal de audio, con un ratio de valor típicamente 2:1 para adaptar la señal al rango dinámico limitado de transmisión FM (50 dB.). El proceso de compresión reduce el rango dinámico del audio antes de que se transmita.

A continuación se encuentra un limitador, que regula la dinámica de la señal de audio para evitar saturaciones de esta antes del proceso de modulación de la misma.

El siguiente bloque es el modulador de radiofrecuencia. La señal de audio se envía a un mezclador, donde un oscilador controlado por tensión (VCO) genera una señal portadora de alta frecuencia. Es en este bloque donde realmente se convierte la señal de audio en una señal de radiofrecuencia mediante una modulación en frecuencia (FM). El valor de la frecuencia de la señal portadora varía en función de las variaciones de amplitud de la señal de audio a transmitir, la combinación de estas dos señales, portadora y audio, da lugar a la señal de radiofrecuencia que finalmente se transmite.

El último bloque previo a la transmisión de la señal es el del procesado de la señal de radiofrecuencia. Una vez modulada la señal, se filtra para eliminar las posibles frecuencias espúreas que hayan podido aparecer durante el proceso de modulación y se amplifica con la potencia suficiente para lograr cubrir la distancia requerida en transmisión. En el caso concreto de la microfonía inalámbrica la potencia de transmisión suele variar entre 10 y 50 mw. 

Para asegurar una transmisión eficaz de la energía radiada es conveniente contar con valores de ROE (Relación de Ondas Estacionarias) cercanos a la unidad en este bloque final del transmisor. Este parámetro establece la relación entre la energía aplicada eficazmente a la onda de radiofrecuencia a transmitir y, la que se pierde, generando además la aparición de ondas estacionarias en la antena de transmisión que volverán al cuerpo de éste provocando un funcionamiento indeseado del mismo. Un valor de ROE cercano a la unidad implica que no existe potencia reflejada, y por tanto tampoco pérdida de energía.

Receptor de radiofrecuencia

El receptor de radiofrecuencia normalmente posee algún tipo de indicador de tipo vúmetro que permite controlar el nivel de la señal de audio, incluso un indicador de sobrecarga (overload) que avisará si se produce saturación de señal. También resulta muy útil que incorpore algún tipo de dispositivo medidor de nivel de señal de RF. De este modo se puede monitorizar si la recepción, y con ello la transmisión, se están llevando a cabo correctamente.  

El primer bloque del receptor es conocido como Front End. Aquí se realiza el filtrado dejando pasar sólo la banda donde se encuentre la frecuencia sintonizada (frecuencia portadora). La calidad del receptor dependerá en gran medida de la calidad y la precisión de actuación de estos filtros. 

Posteriormente se encuentra un amplificador de radiofrecuencia que dotará a la señal de radiofrecuencia del nivel adecuado para poder seguir trabajando con ella. Normalmente la señal recibida es débil, debido a que ha sufrido atenuación por distancia al cubrir el trayecto de transmisión requerido, y también a que ya de por sí la potencia de partida es de un valor relativamente bajo —recordemos que oscila entre 10 y 50 mw—.

El siguiente bloque está formado por un oscilador y un mezclador. Los receptores de radiofrecuencia están basados en la heterodinación de la señal; es decir, que dependiendo de cuál sea la frecuencia de sintonización (fsint) del sistema se generará un valor de frecuencia en el oscilador (fvco) de modo que la resta de ambos valores dé como resultado el valor conocido como Frecuencia Intermedia (10.7 MHz. en los sistemas que utilizan demodulación FM, fsint – fvco = FI). Esta circunstancia permite que todos los procesos posteriores, principalmente la demodulación, se realicen siempre en los mismos valores de frecuencia independientemente de la frecuencia de sintonización del sistema, lo que conlleva una simplificación en el diseño y una mejor calidad en el tratamiento de la señal al minimizar los errores de operación y procesado de esta.

El ancho de banda del filtro de Frecuencia Intermedia determina la selectividad del sistema: si presenta una alta selectividad puede operar con frecuencias de trabajo más próximas. Una vez que se ha rebajado la señal al valor de frecuencia intermedia se procede a la demodulación de esta, en este caso se realiza una demodulación FM extrayendo la señal de audiofrecuencia para tratar de restaurarla a su estado original.

Una vez que se tiene señal de audio se lleva a cabo su procesado o tratamiento. Aquí se devuelve a su estado inicial tratando de compensar las limitaciones impuestas por el medio de transmisión. Para ello se somete a la señal de audio a varios procesos complementarios a los llevados a cabo en el módulo de transmisión, recordemos que estos fueron pre-énfasis y compresión, por lo que ahora se somete a la señal a procesos de de-énfasis y expansión.

De-énfasis: consiste en una ecualización que atenúa la señal de audio en la banda de más alta frecuencia. Cuando se combina con un “pre-énfasis” en el transmisor, se reduce el ruido de alta frecuencia hasta 30 dB.

Expansión: consiste en la expansión del margen dinámico de la señal de audio, con un ratio de valor típicamente 1:2 para devolver la señal a su rango dinámico original. El propósito del proceso de compresión/expansión, más conocido como companding o compander, es conservar la proporción original de la señal a ruido.

Cada fabricante diseña companding diferentes, utiliza ratios de compresión y expansión levemente diferentes, y tiempos de ataque y recuperación también dispares, lo que origina que los sistemas no sean realmente compatibles entre sí, esto sucede incluso dentro de la misma marca en diferentes gamas. Esta es la circunstancia que hace que los sistemas no sean del todo compatibles entre sí, puede suceder que se transmita y se reciba la señal de radiofrecuencia; pero no se escuche la señal de audio con suficiente calidad.

Este procesado puede ser también multibanda. Tiene el inconveniente de que suele introducir algo de ruido en graves, y además sucede que cada marca coloca la frecuencia de corte en un valor diferente, y utilizan tiempos de ataques y recuperación también dispares en cada banda que hace a los sistemas menos compatibles aún. Existirá transmisión-recepción; pero con mala calidad de audio.

Lectrosonics

El último bloque del receptor es un amplificador de audio que aporta a la señal la ganancia suficiente para poder entrar en el previo de la mesa de mezclas.

Para mejorar la recepción de la señal de radiofrecuencia, que suele verse comprometida por la existencia de ruido e interferencias, se ha diseñado un sistema conocido como Squelch, que consiste en un silenciamiento automático de la señal de entrada cuando esta no se adapta a las condiciones requeridas. Se puede producir de dos modos diferentes

• Por amplitud (threshold). Si la señal recibida tiene un nivel inferior a un umbral marcado por el usuario en el receptor ésta se silencia automáticamente. Presenta el inconveniente de que no detecta las interferencias, de modo que si la señal entrante tuviera un valor de energía superior al umbral, pero con interferencias, el squelch permanecería abierto y la señal seguiría su curso. Su ajuste óptimo es justo por encima del ruido máximo existente en cada momento.
• Por tono piloto codificado o subtono. Se emite un tono en un valor de frecuencia concreto cuando se está transmitiendo señal de radiofrecuencia desde el emisor al receptor. El receptor comprueba las señales entrantes y chequea si el tono piloto de alta frecuencia está presente. Si está presente deja pasar la señal al receptor; si no lo encuentra, el receptor asume que la señal no es de su propio transmisor y se mantiene silenciado incluso si la señal de interferencia es muy fuerte. En el proceso de encendido, la portadora emite instantáneamente, y el tono se incorpora después de que la señal de RF se estabilice. De esta forma se enmascara cualquier ruido de encendido. En el proceso de apagado, el tono deja de emitirse inmediatamente silenciándose así el receptor, la portadora se desconecta después, de esta forma se enmascara cualquier ruido de apagado. Los sistemas de silenciamiento por tono piloto pueden ser engañados por una intermodulación que se produzca justo en ese valor de frecuencia.

Ajuste de ganancias

Se han de ajustar las ganancias tanto en emisión como en recepción de los equipos para que la transmisión sea lo más limpia posible. Interesa que los transmisores emitan a la mayor potencia posible; se puede asignar más potencia de emisión a los micros principales y menos potencia al resto —es una forma de asignar prioridades—. Dependiendo de la distancia a cubrir y del equipo que se utilice, será conveniente aumentar la potencia de emisión, o la ganancia del sistema de recepción. 

Si existen dos señales en la misma frecuencia, moduladas en FM, el receptor demodula la que tiene mayor nivel, y sólo se escucha una señal. Puede suceder que vaya saltando de una señal a otra, pero nunca se escucharán las dos a la vez, como sucedería en AM. Selecciona y demodula la que tenga más nivel, con 3 o 4 dB más es suficiente. 

Adaptación de impedancias

Es necesario llevar a cabo una buena adaptación de impedancias para conseguir un equipo estable y con máximo rendimiento. En RF se trabaja con una impedancia de 50 ohmnios; si la línea de transmisión se cierra con una impedancia distinta, parte de la energía que recibe se refleja hacía el transmisor, devolviéndola a la antena del transmisor en forma de ondas estacionarias. Se trata de energía que no se radia y se desperdicia. 

Antenas

Las antenas se colocarán cubriendo la zona de trabajo, en la medida de lo posible en campo abierto, siempre por encima del público y lejos de cualquier superficie de reflexión, así como fuentes potenciales de interferencias.

Cableado y conectores

El cableado ha de estar completamente extendido, nunca enrollado. Si se enrolla, se forma una bobina que hace las veces de antena, y que recibe señal electromagnética que introduce interferencias sobre la señal de RF que está recibiendo.

Se ha de realizar la tirada de cables evitando campos magnéticos y factores de curvatura de cable, tratando de minimizar los puntos de conexión. Es importante verificar los conectores (limpieza, conexión entre cable y conector, …) y utilizar los que sean estancos.

Pilas

Se han de utilizar baterías profesionales, porque estas ofrecen siempre un valor de voltaje constante (típicamente se suele trabajar con pilas de 1.5 voltios) independientemente de la carga que tengan. Las no profesionales solo dan ese voltaje cuando están a plena carga, y trabajar con variaciones de voltaje puede dañar los equipos.

Las pilas duran menos si se trabaja a volumen más alto, o si el micrófono se sale de rango, porque busca la zona de cobertura, busca su señal de RF y gasta más batería.

Interferencias y señales no deseadas

La selectividad es la habilidad de un receptor para responder a la señal deseada y rechazar señales de los canales adyacentes. Para evitar las interferencias es necesario detectar y minimizar las frecuencias co-canal (frecuencias con la misma portadora) y también las presentes en la banda adyacente, por si hubiera emisores con anchos de banda que entran dentro del ancho de banda de otro emisor o frecuencias portadoras que entran dentro del ancho de banda de otras.

En una recepción de radio utilizando un receptor superheterodino, la frecuencia imagen es una frecuencia de entrada no deseada que es capaz de producir la misma frecuencia intermedia que la frecuencia de trabajo.

Las interferencias eléctricas suelen ser causadas por motores de inducción, ordenadores, equipos de soldadura, equipos de iluminación regulada, dimmers, y sobre todo, dispositivos de iluminación LED.

Las interferencias de RF suelen ser causadas por otros sistemas inalámbricos, emisiones de televisiones, radios, etc…

Se denomina modulación IMD (o intermodulación) a la modulación de las frecuencias de las ondas electromagnéticas que se producen cuando las ondas interactúan a medida que son transmitidas a través de un sistema electrónico no lineal. El resultado de esto son nuevas frecuencias que causan interferencias: son los conocidos productos de IMD, y responden a unas fórmulas que se muestran a continuación.

Shure

Las IMD (interferencias por intermodulación) que más nos molestan son las de tercer orden de dos transmisores, que son las que más energía tienen. También las de tercer orden de tres transmisores, y quinto orden de dos transmisores.

La intensidad de las intermodulaciones es proporcional al cuadrado de la potencia de transmisión e inversamente proporcional al cuadrado de la separación entre los transmisores.

Tres transmisores

Shure

Dos transmisores

Shure

Para monitorizar las señales presentes en el espectro de radiofrecuencia que pueden interferir con el sistema a plantear, y para poder realizar una adecuada coordinación de frecuencias, se utilizan diferentes herramientas. Destacan las siguientes:

• RF Explorer: analizador de espectro de mano.
• Wireless Workbench: SW de la marca Shure.
• Wireless Systems Manager: SW de la marca Sennheiser. 

Chequeo

Para realizar un chequeo de un sistema de radiofrecuencia es conveniente seguir un plan de trabajo, que bien puede ajustarse al siguiente: se encienden todos los emisores de microfonía inalámbrica y de in-ear —que suelen ser los que dan problemas, ya que emiten la señal—. Posteriormente se va chequeando la señal en los receptores uno a uno; se chequea la señal de RF y la señal de audio. 

Puede suceder que aparezca suciedad (ruido) en los sistemas. Dependiendo del nivel de ruido existente se puede trabajar en esa frecuencia o no; si la señal de RF es al menos un 60% superior a la señal de ruido, la enmascarará y no habrá problemas. 

Los in-ears se chequean sin audio (en mute), y con la ganancia al máximo, así cualquier mínima interferencia se percibirá mejor. Durante el espectáculo es muy recomendable bajar la ganancia; para ello hay que salir de la mesa de mezclas con un buen nivel de señal. Se puede chequear una pasada con el transmisor apagado y observar si en alguna posición se cuela alguna señal. Las demás pasadas se harán con la portadora encendida y así se detecta si falta cobertura o alguna interferencia consigue anular el squelch.

Es muy habitual trabajar con sistemas "spare" que están sintonizados en frecuencias de reserva. A veces sólo se dejan las frecuencias de reserva, o incluso el sistema completo, ya preparado, con micrófonos de reserva funcionando en frecuencias adicionales, de modo que si falla algo se utiliza ese sistema. 

También hay espectáculos en los que a los artistas principales se les ponen dos micros, y van con dos petacas y dos micros trabajando en diferentes frecuencias. Si falla alguno se conmuta al otro, cerrando o abriendo el que interese en cada momento directamente en la mesa de mezclas —donde se controlan como dos señales independientes—.

TIPOS DE ANTENAS EN SISTEMAS INALÁMBRICOS

Hoy en día es rara la aplicación en directo en la que no tenemos que enfrentarnos a sistemas inalámbricos, por lo que es bueno conocer cómo funcionan y saber qué nos aporta cada uno, sobre todo en el caso de las antenas. Hay muchos tipos, y son las que van a marcar en gran medida la eficiencia de nuestro sistema.

Tipos de antenas omnidireccionales

Son las que con más frecuencia nos vamos a encontrar en el día a dia. Podemos diferenciar dos tipos.

Antenas de 1/4 de la longitud de onda monopolo

Sólo deben ser usadas cuando podamos montarlas directamente al receptor o distribuidor, dado que no permiten su posicionamiento remoto. Para poder realizar una recepción adecuada requieren de un plano de tierra (ground plane), el cual se recomienda que sea una superficie reflectante aproximadamente del mismo tamaño de la antena en al menos una dimensión.

Son las antenas que encontramos en la mayoria de transmisores de micrófonos de diadema, solapa... así como en los in-ears. Como su nombre indica, miden 1/4 de la longitud de la onda que captamos.

Amateur Radio Wiki

Antenas de 1/2 de longitud de onda dipolo

Este tipo de antenas no necesitan plano de tierra, por lo que se pueden montar de manera remota. En teoría tienen 3 dbi más de ganancia frente a las de 1/4, aunque en la práctica pocas veces se cumple.

Si no necesitamos poner de manera remota nuestras antenas, no tenemos porque cambiarnos a estas.

Amateur Radio Wiki

Debemos recordar siempre que estas antenas tienen un patrón polar omnidireccional, por lo que no tiene ningún sentido apuntar su extremo hacia nuestra fuente transmisora, lo cual es muy habitual. Vamos a verlo.

Nuestra antena omni en este caso sería la z. No debemos orientar el extremo de esta z (nuestra antena) a la fuente transmisora, dado que su patrón polar no actúa de esa manera como se puede ver en la imagen.

Si queremos tener una buena recepción con nuestras antenas omni bastará con:

• Orientarlas a la fuente transmisora respecto a su patrón polar.
• Ponerlas a una altura suficiente que evite obstáculos que puedan perjudicar a la recepción.
• Separar las antenas 1/4 de la longitud de onda de nuestra onda a captar (aproximadamente) para tener una buena recepción diversity.
• Si estamos trabajando con varios receptores —cada uno con sus propias antenas— y queremos separarlos para que no interactúen entre ellos, siempre sera más eficiente separarlos verticalmente que horizontalmente.
• Cuando usemos más de 4 sistemas inálmbricos es recomendable plantearnos usar un antenna splitter.

Tipos de antenas unidireccionales

Para ciertas aplicaciones donde necesitamos cubrir grandes distancias, debemos sacrificar la cobertura que nos entregan las antenas omnidireccionales a cambio de una mayor ganancia.

Log periodic antenna

Es uno de los tipos de antenas más extendidos a dia de hoy. Seguramente por el nombre no nos suene tanto, pero después de ver esta foto seguro que sí:

Estas antenas tienen una sensibilidad proporcional que va disminuyendo según nos acercamos al final de la antena. Tienen buen rechazo frente a interferencias externas que no están en su rango de captación. Aun así, debemos tener en cuenta que estas antenas dentro de su rango de captación amplifican por igual la señal de RF que captan, por lo que si tenemos una interferencia dentro de nuestro rango a captar tambien se va a amplificar. En ese caso, nos puede interesar un RF filter.

Ejemplo: tenemos una antena de este tipo que capta el rango de 470 MHz a 690 MHz. Si tenemos nuestro micrófono en 500 y una interferencia en 550, ambos se van a amplificar.

Suelen aportar una ganancia de 7dbi aproximadamente.

Recomendaciones

• Si usamos un amplificador de antena, siempre debemos situarlo en la propia antena (como se ve en la imagen anterior), dado que si lo colocamos en el receptor estamos amplificando también todo el ruido que se pueda inducir a lo largo del cable, además de amplificar una señal más débil debido a las pérdidas producidas por la longitud del cable.
• Para que la técnica diversity sea efectiva, debemos separar nuestras antenas al menos 1/4 de la longitud de onda a captar.
• No se deben separar demasiado las antenas, ya que se pueden ver afectadas por interferencias externas distintas. Podría darse el caso de que nuestro receptor seleccione la antena B, que tenga más nivel de RF (debido a las interferencias que sufre en su posición) pero menos audio; es decir: no se cumple la técnica diversity de manera efectiva.
• Nunca colocar las antenas receptoras demasiado cerca de nuestro transmisor, dado que podemos tener RF overload.
• Colocarlas siempre en alto, libres de obstáculos-
• Tener al menos unos 20 MHz de espacio entre el rango de antenas receptoras y transmisoras.
• Nunca poner las antenas transmisoras y receptoras demasiado cerca.
• Usar siempre cable de 50 ohmnios, si es posible RG-8x.
• Cuando decidamos introducir un amplificador de RF en nuestra cadena, debemos ser coherentes. Es decir, si estoy perdiendo 8 dbs debido a que pongo un cable de 20 metros cuando me valdría usar uno de 10, será mas lógico cambiar el cable que poner un booster. Debemos saber siempre qué pérdidas nos está produciendo el cable.

Antena helicoidal

Este tipo de antenas están ganando gran popurlaridad gracias a su uso en sistemas de in-ear (como antena transmisora).

Combinan la alta ganancia con un amplio rango de frecuencia. De hecho, tienen unos 12 dbi de ganancia respecto a los 7 de la log periodic. A cambio, la cobertura es algo más estrecha: unos 60 grados respecto a los 120 que nos pueden ofrecer las log periodic.

Su uso extendido en in ears se debe a que estas antenas no discriminan respecto a la polarización. Es decir, debido a su transmisión circular, trabaja bien con antenas orientadas tanto horizontal como verticalmente. Y esto es muy importante, dado que el 95% de los in ear tienen antenas de 1/4 de longitud de onda, de polarización fija, y eso causaba que cualquier movimiento del receptor generase drop outs. Con las antenas helicoidales dado su radiación de 360 º evitamos esto.

Aparte de todo esto, es muy importante tener herramientas que nos permitan saber cómo está de saturado el espectro donde queremos poner nuestras frecuencias, dado que aunque tengamos nuestras antenas bien colocadas, cualquier interferencia con mayor potencia de transmisión que nosotros nos va a tirar todo el trabajo por la borda. Pero eso da para otro tutorial.

Por último, aunque estas antenas son las más utilizadas, hoy en dia existen un sinfín de antenas con distintas carácteristicas. Por poner un ejemplo, este modelo nos aisla de interferencias externas creando una especie de "cueva F" en el escenario:

Bandas de trabajo

Las bandas de trabajo para los sistemas de radiofrecuencia son típicamente las bandas de VHF (Very High Frequency) y UHF (Ultra High Frequency). La ventaja principal de funcionamiento en UHF es que hay menos probabilidad de interferencia debido al mayor espectro de frecuencia disponible y menor cantidad de sistemas funcionando. Se puede trabajar con potencias mayores y antenas más pequeñas; eso sí, los sistemas son más caros y la calidad de la señal de audio es peor que en los mejores sistemas VHF. 

Los sistemas VHF son más baratos, hay más variedad de productos y de niveles de calidad. Suelen ser más fáciles de utilizar y están implementados para trabajar en peores condiciones. Los sistemas de distribución de antenas en esta banda suelen ser también más fáciles de implementar y más económicos. La gran desventaja es que hay menos frecuencias disponibles, lo que genera que haya más probabilidad de interferencias.

Las interferencias debidas al equipo eléctrico, dispositivos digitales, ordenadores y equipos de iluminación también son generalmente menores en las frecuencias de UHF, debido a que el ruido de estas fuentes se vuelve menos intenso a medida que la frecuencia de trabajo aumenta. 

A continuación se muestran las frecuencias y potencias legales en España:

• Potencia máxima autorizada de 10 mW y 50 mW.
• Se permite emisión de banda ancha (200 kHz)
• VHF1: 31,500-31,750-37,850-38,300-38,550 MHz.
• VHF2: 174,100-174,300-175,500-176,300-179,300 MHz.
• VHF3: 188,100-188,500-189,100-191,900-194,500 MHz.
• UHF: 470-786 MHz, en los espacios entre canales de TV, canales de 200 kHz potencia máxima de 50 mW.
• 823-832 MHz: canales de 200 kHz. potencia máxima 20 mW.
• Banda 863-865 MHz: 10 canales de 200 kHz potencia máxima de 10 mW.
• Banda 1.785-1.800 MHz: 74 canales de 200 kHz  potencia máxima de 10 mW.
• Banda de 1.880-1.900 MHz.: canal de 1728 kHz. potencia máxima 250 mW.

Equipos

Antenas

Las antenas se sintonizan para una frecuencia o rango de frecuencias particular. El tamaño de la antena es proporcional a la longitud de onda de la señal que se quiere captar. 

Un aumento de 6 dB en la potencia de transmisión incrementa un 50% el rango de la antena y viceversa.

Las antenas se suelen colocar sobre pies de micro. Las antenas pasivas son de doble utilidad, pueden emitir o recibir señal. El diseño de las antenas, sobre todo en los transmisores, es crucial para el buen funcionamiento del sistema.

Las antenas más utilizadas en sistemas de RF son: helicoidal para los sistemas in-ear, LPDA (Log-Periodic Dipole Array) para los micrófonos, y fractal para las intercoms.

Shure

La antena LPDA (Array de dipolos) es un arreglo o combinación de varios dipolos espaciados de forma logarítmica, lo que permite direccionar el ángulo de recepción entre 50º y 70º —dando una mayor ganancia en su eje— y cubrir un mayor ancho de banda; es decir, crear un patrón de directividad determinado. Se consigue una antena directiva, que se podrá apuntar a la zona que se necesite cubrir —por ejemplo, un escenario—, rechazando las interferencias que puedan venir por la misma frecuencia de transmisión desde otros puntos. En este tipo de arreglos todos los elementos son activos, no como en la Yagi que cuenta con elementos pasivos (director y reflector).

El ancho de banda de trabajo es muy amplio; puede ser de unos 470-960 MHz, pudiendo llegar a aportar entre 6 y 9 dB más de ganancia que una antena isotrópica. Es ideal para la recepción de microfonía utilizando la técnica diversity.

Lectrosonics

La antena helicoidal posee un patrón de cobertura bastante estrecho, entre 60º y 75º. Concentra más energía en el haz, consiguiendo así mayor alcance. Se denomina de este modo porque el elemento activo de la antena tiene una estructura de hélice, que provoca el giro de los campos electromagnéticos al atravesarlo.

La polarización es circular y normalmente responde al mismo giro que las agujas del reloj; polariza con su antena receptora en todas las posiciones. Se suele colocar con bastante altura para conseguir una mayor cobertura, resulta ideal para utilizar en las transmisiones de in-ear en grandes espacios.

El ancho de banda de trabajo es muy amplio, pudiendo llegar a aportar entre 8 y 11 dB. más de ganancia que una antena isotrópica. Es una antena directiva.

Sennheiser

Cables

Se utilizan cables de tipo coaxial RG-58, RG-59 o RG-213, que tienen una impedancia de 50 ohm. Es necesario comprobar el rango de trabajo. Han de tener la impedancia adecuada y estar en buen estado. Cuanta mayor sea la sección, mayor es la calidad del transporte de la señal y se asegura tener menos problemas en el sistema. Los cables en RF han de dejarse extendidos, y tener precaución de no pasar cerca de pantallas de TV, LED u ordenadores.

Siempre que sea posible se tendrá en cuenta el minimizar la longitud del cable coaxial a cambio de alargar el cable de señal de audio. La pérdida introducida por el cable influye mucho más en el transmisor que en el receptor.

Conectores

Es una de las partes más débiles en cualquier instalación. Es imprescindible revisarlos comprobando que no tienen golpes, que existe una buena soldadura y el pin del vivo está en buen estado. Nunca han de estar en contacto con otros materiales conductores.

BNC (0-3 GHz). El BNC es un conector no muy adecuado para RF por las aberturas que tiene, no es estanco.

TNC (0-11 GHz): igual que el BNC, pero con rosca. Este sí es estanco.

Tipo N (0-18 GHz): es muy parecido al BNC, de tamaño un poco mayor y con rosca, y también estanco.

Tipo PL: muy parecido al tipo N, con el vivo un poco mayor.

Distribuidor o splitter

Fundamental para sistemas multicanal. Es un sistema de distribución de antenas activo (amplificado) o pasivo (no amplificado), diseñado para extender un sistema de transmisión al dividir la señal procedente de un par de antenas entre varios receptores. Recibe la señal de radiofrecuencia completa, y con esta alimenta a los receptores que estarán sintonizados en la frecuencia que interese recibir.

Se utiliza en racks en microfonía para conexionar la salida de una antena a varios receptores. Es necesario considerar el rango de trabajo y las pérdidas si son pasivos y las ganancias si son activos. Si son pasivos tendrán unas pérdidas de al menos 3 dBs, ya que dividen la potencia entre sus puertos de salida.

Shure

Combinador

Fundamental para sistemas multicanal; combinan varias señales en una única salida. Se suele utilizar para emitir con una única antena la señal de los diferentes transmisores, o sea que varias señales de transmisión van a una misma antena. Se utiliza en racks de in-ears. 

Es necesario considerar el rango de trabajo y las pérdidas si son pasivos (unos 3 dBs) y las ganancias si son activos. Los sistemas activos permiten combinar la salida de varios sistemas de transmisión, como IEM e intercom, no presentan pérdidas y son más inmunes a las intermodulaciones. Existen sistemas activos con ajuste de potencia, que permiten combinar transmisores con diferentes niveles de potencia, con ajustes de potencia independientes.

Filtros

Los filtros internos a los dispositivos tratan de eliminar todos los armónicosgenerados por el amplificador, frecuencias imagen, etc. Las formas de filtrar de manera externa serían disminuyendo en todo lo posible el ancho de banda de trabajo de las antenas, combinador, splitter... así se conseguiría atenuar todas las señales fuera del rango de trabajo. También se pueden utilizar filtros externos y optimizar la medida de la antena.

Amplificador (booster)

Compensan la pérdida de un cable en la recepción de RF y se colocan en lo que se conoce como el in (la entrada) de un cable coaxial. Amplifican la señal a la salida de la antena, y pueden ir integrados en la antena o independientes a ella. Con la utilización de estos dispositivos se incrementa la distancia de trabajo o la cobertura.

Necesitan alimentación para funcionar, pueden trabajar por pasos o de forma automática, estos últimos detectan la longitud del cable e introducen la amplificación que corresponda.

Racks

Se ha de considerar que los equipos de microfonía inalámbrica (transmisores, receptores, combinadores, distribuidores, etc) se calientan mucho y es recomendabledejar espacios para la ventilación.

A veces es más cómodo poner los distribuidores (splitter) y combinadores en el centro del rack. El cableado coaxial puede ser el más delicado mecánicamente. Es necesario considerar las pre-escuchas para poder chequear la señal de los equipos presentes en la instalación, y para ello es ideal contar un sistema aviom y un patch de conectores bantam.

Artículo de Elena García publicado en www.hispasonic.com

https://www.hispasonic.com/tags/tutoriales-de-radiofrecuencia

https://www.hispasonic.com/tutoriales/tipos-antenas-para-audio-inalambrico-guia-basica/42485
https://www.hispasonic.com/tutoriales/radiofrecuencia-bandas-trabajo-equipo/42907