Un repetidor de radio es una combinación de un receptor de radio y un transmisor de radio que recibe una señal y la retransmite, de modo que las señales de radio bidireccionales puedan cubrir distancias más largas. Un repetidor ubicado a gran altura puede permitir que dos estaciones móviles, que de otro modo estarían fuera del alcance de propagación de la línea de visión entre sí, se comuniquen. [1] Los repetidores se encuentran en sistemas de radio móviles profesionales, comerciales y gubernamentales y también en radioaficionados .
Los sistemas repetidores utilizan dos frecuencias de radio diferentes; los móviles transmiten en una frecuencia, y la estación repetidora recibe esas transmisiones y transmite en una segunda frecuencia. Dado que el repetidor debe transmitir al mismo tiempo que se recibe la señal, e incluso puede utilizar la misma antena tanto para transmitir como para recibir, se requieren filtros selectivos de frecuencia para evitar que el receptor se sobrecargue con la señal transmitida. Algunos repetidores utilizan dos bandas de frecuencia diferentes para proporcionar aislamiento entre la entrada y la salida o por conveniencia.
En un satélite de comunicaciones , un transpondedor cumple una función similar, pero el transpondedor no necesariamente demodula las señales transmitidas.
Un repetidor es una estación de retransmisión de radio automática, generalmente ubicada en la cima de una montaña, un edificio alto o una torre de radio. Permite la comunicación entre dos o más bases, estaciones móviles o portátiles que no pueden comunicarse directamente entre sí debido a la distancia u obstrucciones entre ellas.
El repetidor recibe en una frecuencia de radio (la frecuencia de "entrada"), demodula la señal y simultáneamente retransmite la información en su frecuencia de "salida". Todas las estaciones que utilizan el repetidor transmiten en la frecuencia de entrada del repetidor y reciben en su frecuencia de salida. Dado que el repetidor suele estar ubicado a una altura mayor que las otras radios que lo utilizan, su alcance se amplía considerablemente.
Debido a que el transmisor y el receptor están encendidos al mismo tiempo, debe existir aislamiento para evitar que el propio transmisor del repetidor degrade el receptor del repetidor. Si el transmisor y el receptor del repetidor no están bien aislados, el propio transmisor del repetidor desensibiliza el receptor del repetidor. El problema es similar a estar en un concierto de rock y no poder escuchar la señal débil de una conversación por encima de la señal mucho más fuerte de la banda.
En general, aislar el receptor del transmisor se hace más fácil maximizando, tanto como sea posible, la separación entre las frecuencias de entrada y salida.
Cuando operan a través de un repetidor, las estaciones móviles deben transmitir en una frecuencia diferente a la de salida del repetidor. Aunque el sitio repetidor debe ser capaz de recibir y transmitir simultáneamente (en dos frecuencias diferentes), las estaciones móviles pueden funcionar en un modo a la vez, alternando entre recepción y transmisión; por lo tanto, las estaciones móviles no necesitan los filtros voluminosos y costosos que se requieren en un sitio repetidor. Las estaciones móviles pueden tener la opción de seleccionar un modo de "comunicación" para transmitir y recibir en la misma frecuencia; A veces se utiliza para comunicaciones locales dentro del alcance de las unidades móviles.
No existe una regla establecida sobre el espaciado de las frecuencias de entrada y salida para todos los repetidores de radio. Cualquier espacio donde el diseñador pueda obtener suficiente aislamiento entre el receptor y el transmisor funcionará.
En algunos países, bajo algunos servicios de radio, existen convenciones o separaciones acordadas que son requeridas por la licencia del sistema. En el caso de las frecuencias de entrada y salida en Estados Unidos, por ejemplo:
Estos son solo algunos ejemplos. Existen muchas otras separaciones o espacios entre las frecuencias de entrada y salida en los sistemas operativos.
Los repetidores de la misma banda funcionan con frecuencias de entrada y salida en la misma banda de frecuencia. Por ejemplo, en la radio bidireccional de EE. UU., 30 a 50 MHz es una banda y 150 a 174 MHz es otra. Un repetidor con una entrada de 33.980 MHz y una salida de 46.140 MHz es un repetidor de misma banda.
En los repetidores de la misma banda, un problema central de diseño es evitar que el propio transmisor del repetidor interfiera con el receptor. Reducir el acoplamiento entre el transmisor y el receptor de frecuencia de entrada se llama aislamiento .
En los repetidores de la misma banda, el aislamiento entre el transmisor y el receptor se puede crear mediante el uso de una sola antena y un dispositivo llamado duplexor . El dispositivo es un filtro sintonizado conectado a la antena. En este ejemplo, considere un tipo de dispositivo llamado duplexor de paso de banda . Permite, o pasa, una banda (o un rango estrecho) de frecuencias.
Hay dos patas en el filtro duplexor, una está sintonizada para pasar la frecuencia de entrada y la otra está sintonizada para pasar la frecuencia de salida. Ambas patas del filtro están acopladas a la antena. El receptor repetidor está conectado al tramo receptor mientras que el transmisor está conectado al tramo transmisor. El duplexor evita la degradación de la sensibilidad del receptor por parte del transmisor de dos maneras. En primer lugar, el tramo de recepción atenúa en gran medida la portadora del transmisor en la entrada del receptor (normalmente entre 90 y 100 dB), evitando que la portadora sobrecargue (bloquee) la parte frontal del receptor. En segundo lugar, el tramo de transmisión atenúa el ruido de banda ancha del transmisor en la frecuencia del receptor, también normalmente entre 90 y 100 dB. En virtud de que el transmisor y el receptor están en frecuencias diferentes, pueden funcionar al mismo tiempo en una sola antena.
A menudo no hay suficiente espacio en la torre para acomodar una antena separada para cada repetidor en sitios con equipos abarrotados. En repetidores de la misma banda en sitios de equipos compartidos diseñados, los repetidores se pueden conectar a sistemas de antena compartidos. Estos son comunes en sistemas troncalizados , donde se pueden ubicar hasta 29 repetidores para un solo sistema troncalizado en el mismo sitio. (Algunas arquitecturas, como los sitios iDEN, pueden tener más de 29 repetidores).
En un sistema compartido, una antena receptora suele estar ubicada en la parte superior de la torre de antena. Colocar la antena receptora en la parte superior ayuda a capturar señales recibidas más débiles que si la antena receptora estuviera más abajo de las dos. Al dividir la señal recibida de la antena, muchos receptores pueden funcionar satisfactoriamente desde una sola antena. Los dispositivos llamados multiacopladores del receptor dividen la señal de la antena en muchas conexiones del receptor. El multiacoplador amplifica las señales que llegan a la antena y luego las envía a varios receptores, intentando compensar las pérdidas en los divisores de potencia (o divisores). Estos funcionan de manera similar a un divisor de televisión por cable, pero deben construirse con estándares de calidad más altos para que funcionen en entornos donde hay fuertes señales de interferencia.
En el lado del transmisor, se instala una segunda antena transmisora en algún lugar debajo de la antena receptora. Existe una relación eléctrica definida por la distancia entre las antenas transmisoras y receptoras. Existe un nulo deseable si la antena transmisora está ubicada exactamente debajo de la antena receptora más allá de una distancia mínima. Se puede lograr casi el mismo aislamiento que un duplexor de baja calidad (aproximadamente −60 decibelios) instalando la antena transmisora debajo y a lo largo de la línea central de la antena receptora. Se pueden conectar varios transmisores a una misma antena mediante filtros llamados combinadores . Los transmisores suelen tener dispositivos direccionales instalados junto con filtros que bloquean cualquier potencia reflejada en caso de que la antena no funcione correctamente. La antena debe tener una potencia nominal que pueda manejar la suma de energía de todos los transmisores conectados al mismo tiempo.
Los sistemas de combinación de transmisores tienen pérdidas. Como regla general, cada pata del combinador tiene una pérdida de potencia del 50 % (3 decibelios). Si se conectan dos transmisores a una sola antena a través de un combinador, la mitad de su potencia llegará a la salida del combinador. (Esto supone que todo funciona correctamente). Si se acoplan cuatro transmisores a una antena, una cuarta parte de la potencia de cada transmisor llegará a la salida del circuito combinado. Parte de esta pérdida se puede compensar con una mayor ganancia de antena. Cincuenta vatios de potencia del transmisor a la antena generarán una intensidad de señal recibida en una radio móvil distante que es casi idéntica a 100 vatios.
En sistemas troncales con muchos canales, el diseño de un sitio puede incluir varias antenas de transmisión para reducir las pérdidas combinadas de la red. Por ejemplo, un sistema troncalizado de seis canales puede tener dos antenas de transmisión con tres transmisores conectados a cada una de las dos antenas de transmisión. Debido a que pequeñas variaciones afectan a cada antena, cada antena tendrá un patrón direccional ligeramente diferente. Cada antena interactuará con la torre y otras antenas cercanas de manera diferente. Si se midieran los niveles de la señal recibida, esto provocaría una variación entre los canales en un único sistema troncalizado. Las variaciones en la intensidad de la señal entre canales en un sistema troncalizado también pueden deberse a:
Los repetidores de banda cruzada a veces forman parte de los sistemas de radio troncales gubernamentales. Si una comunidad está en un sistema troncalizado y la comunidad vecina está en un sistema convencional, se puede designar un grupo de conversación o agencia-flota-subflota para comunicarse con la otra comunidad. En un ejemplo donde la comunidad está en 153,755 MHz, la transmisión en el grupo de conversación del sistema troncalizado se repetiría en 153,755 MHz. Las señales recibidas por una estación base en 153,755 MHz pasarían por el sistema troncalizado en un grupo de conversación asignado.
En los sistemas gubernamentales convencionales, a veces se utilizan repetidores de banda cruzada para conectar dos agencias que utilizan sistemas de radio en bandas diferentes. Por ejemplo, un departamento de bomberos en Colorado estaba en un canal de 46 MHz mientras que un departamento de policía estaba en un canal de 154 MHz. Construyeron un repetidor de banda cruzada para permitir la comunicación entre las dos agencias.
Si uno de los sistemas es simplex, el repetidor debe tener una lógica que impida que el transmisor se active en ambas direcciones al mismo tiempo. A veces se utilizan comparadores de votación con una matriz de codificación de transmisor para conectar estaciones base incompatibles.
Al examinar los registros de sistemas antiguos, se encontraron ejemplos de sistemas comerciales de banda cruzada en todos los servicios de radio de EE. UU. donde las regulaciones los permitían. En California, existen sistemas específicos que utilizan repetidores de banda cruzada al menos desde la década de 1960. Los ejemplos históricos de sistemas de banda cruzada incluyen: [3]
En los sistemas comerciales, los fabricantes dejaron de fabricar equipos de radio móviles de banda cruzada con especificaciones aceptables para sistemas de seguridad pública a principios de los años 1980. En aquel momento, algunos sistemas fueron desmantelados porque no había nuevos equipos de radio disponibles. Los conductos ionosféricos esporádicos de E pueden hacer que las frecuencias de 46 MHz e inferiores sean inviables en verano.
Durante décadas, los repetidores de banda cruzada se han utilizado como enlaces fijos. Los enlaces se pueden utilizar para el control remoto de estaciones base en sitios distantes o para enviar audio desde un sitio receptor de diversidad (votación) al sistema de combinación de diversidad (comparador de votación). Algunos enlaces heredados se producen en la banda de 150 a 170 MHz de EE. UU. Los cambios en las normas de la Comisión Federal de Comunicaciones de EE. UU. no permitieron enlaces de 150 MHz después de la década de 1970. Los enlaces más nuevos se ven con mayor frecuencia en canales intersticiales de 72 a 76 MHz (banda media), de 450 a 470 MHz o enlaces de 900 MHz. Estos enlaces, conocidos como estaciones fijas en las licencias estadounidenses, normalmente conectan un sitio de equipo con una oficina de despacho.
Las radioaficionados modernas a veces incluyen la capacidad de repetición entre bandas nativa del transceptor de radio.
En los sistemas comerciales, a veces se utilizan repetidores de banda cruzada en repetidores de vehículos. Por ejemplo, un dispositivo portátil de 150 MHz puede comunicarse con un transceptor de baja potencia montado en un vehículo. La radio de baja potencia repite las transmisiones desde el portátil a través de la radio móvil de alta potencia del vehículo, que tiene un alcance mucho más largo. En estos sistemas, el dispositivo portátil funciona siempre que esté dentro del alcance del repetidor móvil de baja potencia. La radio móvil suele estar en una banda diferente a la del dispositivo portátil para reducir las posibilidades de que el transmisor de radio móvil interfiera con la transmisión desde el dispositivo portátil al vehículo.
Hay un difícil problema de ingeniería con estos sistemas. Si tiene dos radios de vehículos en el mismo lugar, se debe establecer algún protocolo para que una transmisión portátil no active dos o más transmisores de radio móviles. Motorola utiliza un sistema de jerarquía con PAC*RT, cada repetidor transmite un tono cuando se enciende, por lo que el último en el sitio que se enciende es el que se utiliza. Esto es así porque varios de ellos no están encendidos a la vez.
Los repetidores para vehículos son complejos pero pueden resultar menos costosos que diseñar un sistema que cubra un área grande y funcione con los niveles de señal débiles de las radios portátiles. Algunos modelos de señales de radio sugieren que los transmisores de radios portátiles generan señales recibidas en la estación base de uno a dos órdenes de magnitud (de 10 a 20 decibeles o de 10 a 100 veces) más débiles que una radio móvil con una potencia de salida de transmisor similar.
Los repetidores de radio generalmente se colocan en ubicaciones que maximizan su efectividad para el propósito previsto:
Populares principalmente en el Reino Unido, los sistemas de radio comunitarios suelen consistir en un repetidor de radio comunitario (similar a un repetidor HAM ), para uso de la comunidad y las empresas, que a menudo se utilizan para eventos cívicos , Shopwatch , PubWatch , Neighborhood Watch y participación comunitaria . En las ciudades más grandes, normalmente se utilizan sistemas separados, separando el uso comercial y comunitario. Mientras que en las ciudades más pequeñas, toda la comunidad suele utilizar sistemas únicos.