Un transmisor de radiodifusión es un dispositivo electrónico que irradia ondas de radio moduladas con contenido informativo destinado a ser recibido por el público en general. Algunos ejemplos son un transmisor de radiodifusión que transmite audio (sonido) a receptores de radiodifusión (radios) de propiedad del público, o un transmisor de televisión , que transmite imágenes en movimiento ( vídeo ) a receptores de televisión (televisores). El término suele incluir la antena que irradia las ondas de radio y el edificio y las instalaciones asociadas con el transmisor. Una estación emisora ( estación de radio o estación de televisión ) consta de un transmisor de transmisión junto con el estudio de producción que origina las transmisiones. Los transmisores de radiodifusión deben contar con licencia de los gobiernos y están restringidos a frecuencias y niveles de potencia específicos. A cada transmisor se le asigna un identificador único que consta de una cadena de letras y números llamado indicativo , que debe usarse en todas las transmisiones.
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En radiodifusión y telecomunicaciones, la parte que contiene el oscilador, el modulador y, a veces, el procesador de audio , se denomina "excitador". La mayoría de los transmisores utilizan el principio heterodino , por lo que también tienen unidades de conversión de frecuencia . De manera confusa, los ingenieros de radiodifusión suelen llamar "transmisor" al amplificador de alta potencia al que luego alimenta el excitador . La salida final se proporciona como salida de potencia del transmisor (TPO), aunque esto no es lo que clasifican la mayoría de las estaciones.
La potencia radiada efectiva (ERP) se utiliza al calcular la cobertura de la estación, incluso para la mayoría de las estaciones que no son de transmisión. Es el TPO, menos cualquier atenuación o pérdida radiada en la línea hacia la antena, multiplicado por la ganancia ( aumento ) que la antena proporciona hacia el horizonte. Esta ganancia de antena es importante, porque lograr la intensidad de señal deseada sin ella daría como resultado una enorme factura de electricidad para el transmisor y un transmisor prohibitivamente caro. Para la mayoría de las estaciones grandes en el rango VHF y UHF, la potencia del transmisor no supera el 20% del ERP.
Para VLF, LF, MF y HF, el ERP normalmente no se determina por separado. En la mayoría de los casos, la potencia de transmisión que se encuentra en las listas de transmisores es el valor de la salida del transmisor. Esto sólo es correcto para antenas omnidireccionales con una longitud de un cuarto de longitud de onda o menos. Para otros tipos de antenas existen factores de ganancia, que pueden alcanzar valores hasta 50 para haces direccionales de onda corta en la dirección de máxima intensidad del haz.
Dado que algunos autores tienen en cuenta los factores de ganancia de las antenas de los transmisores para frecuencias inferiores a 30 MHz y otros no, existen a menudo discrepancias en los valores de las potencias transmitidas.
En ocasiones, los transmisores se alimentan desde un nivel de tensión de la red eléctrica superior al necesario para mejorar la seguridad del suministro. Por ejemplo, los transmisores de Allouis , Konstantynow y Roumoules se alimentan de la red de alta tensión (110 kV en Alouis y Konstantynow, 150 kV en Roumoules), aunque existe una alimentación eléctrica procedente del nivel de media tensión de la red eléctrica (unos 20 kV). ) sería capaz de entregar suficiente energía. [1] [2]
Los transmisores de baja potencia no requieren equipo de refrigeración especial. Los transmisores modernos pueden ser increíblemente eficientes, con eficiencias superiores al 98 por ciento. Sin embargo, un transmisor de transmisión con una etapa de potencia de megavatios que transfiere el 98% de esa energía a la antena también puede verse como un calentador eléctrico de 20 kilovatios.
Para transmisores de potencia media de hasta varias decenas de kilovatios, incluidos 50 kW AM y 20 kW FM, generalmente se utiliza refrigeración por aire forzado. A niveles de potencia superiores a estos, algunos transmisores tienen la etapa de salida enfriada por un sistema de refrigeración líquida forzada análogo al sistema de refrigeración de un automóvil. Dado que el refrigerante toca directamente los ánodos de alto voltaje de los tubos , en el circuito de refrigeración sólo se puede utilizar agua destilada y desionizada o un refrigerante dieléctrico especial. Este refrigerante de alta pureza se enfría a su vez mediante un intercambiador de calor, donde el segundo circuito de refrigeración puede utilizar agua de calidad normal porque no está en contacto con piezas energizadas. Los tubos de muy alta potencia y tamaño físico pequeño pueden utilizar enfriamiento por evaporación o vapor mediante agua en contacto con el ánodo. La producción de vapor permite un alto flujo de calor en un espacio reducido. [3]
Los altos voltajes utilizados en transmisores de alta potencia (hasta 40 kV) requieren un amplio equipo de protección. Además, los transmisores están expuestos a daños causados por rayos . Los transmisores pueden dañarse si funcionan sin antena, por lo que los circuitos de protección deben detectar la pérdida de la antena y apagar el transmisor inmediatamente. A los transmisores basados en tubos se les debe aplicar energía en la secuencia adecuada, con el voltaje del filamento aplicado antes que el voltaje del ánodo; de lo contrario, los tubos pueden dañarse. La etapa de salida debe ser monitoreada para detectar ondas estacionarias , que indican que la energía generada no se irradia sino que se refleja de regreso al transmisor.
Se requiere protección contra rayos entre el transmisor y la antena. Consiste en explosores y descargadores de sobretensiones llenos de gas para limitar el voltaje que aparece en los terminales del transmisor. El instrumento de control que mide la relación de tensión de onda estacionaria desconecta brevemente el transmisor si después de la caída de un rayo se detecta una relación de tensión de onda estacionaria mayor, ya que las reflexiones probablemente se deben a daños causados por el rayo. Si esto no funciona después de varios intentos, la antena puede dañarse y el transmisor deberá permanecer apagado. En algunas plantas transmisoras se instalan detectores UV en lugares críticos para apagar el transmisor si se detecta un arco . Los voltajes de operación, el factor de modulación, la frecuencia y otros parámetros del transmisor se monitorean con fines de protección y diagnóstico, y pueden mostrarse localmente y/o en una sala de control remoto.
Un sitio de transmisor comercial generalmente tendrá un edificio de control para proteger los componentes del transmisor y los dispositivos de control. Generalmente se trata de un edificio puramente funcional, que puede contener aparatos tanto para transmisores de radio como de televisión. Para reducir las pérdidas en la línea de transmisión, el edificio del transmisor suele estar inmediatamente adyacente a la antena para sitios VHF y UHF , pero para frecuencias más bajas puede ser deseable tener una distancia de unas pocas decenas o varios cientos de metros entre el edificio y la antena. Algunas torres de transmisión tienen recintos integrados en la torre para albergar transmisores de enlace de retransmisión de radio u otros transmisores de potencia relativamente baja. Algunos edificios de transmisores pueden incluir instalaciones de transmisión limitadas para permitir que una estación use el edificio como estudio de respaldo en caso de incapacidad de la instalación principal.
Dado que las ondas de radio atraviesan fronteras, los acuerdos internacionales controlan las transmisiones de radio. En países europeos como Alemania , la oficina de correos nacional suele ser la autoridad reguladora. En los Estados Unidos , los transmisores industriales y de radiodifusión están regulados por la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC). En Canadá , los aspectos técnicos de las transmisiones y los transmisores de radio están controlados por Industry Canada , pero el contenido de las transmisiones está regulado por separado por la Comisión Canadiense de Radio, Televisión y Telecomunicaciones (CRTC). En Australia, los transmisores, el espectro y el contenido están controlados por la Autoridad Australiana de Comunicaciones y Medios (ACMA). La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) ayuda a gestionar el espectro de radiofrecuencia a nivel internacional.
Como ocurre con cualquier proyecto costoso, la planificación del sitio de un transmisor de alta potencia requiere mucho cuidado. Esto comienza con la ubicación. Para proteger a las personas de la energía de radiofrecuencia se necesita una distancia mínima, que depende de la frecuencia y la potencia del transmisor y del diseño de las antenas transmisoras. Las torres de antena suelen ser muy altas y, por lo tanto, es necesario evaluar las trayectorias de vuelo. Debe haber suficiente energía eléctrica disponible para transmisores de alta potencia. Los transmisores de onda larga y media requieren una buena puesta a tierra y suelo de alta conductividad eléctrica. Los lugares ideales son el mar o los valles fluviales, pero hay que tener en cuenta el peligro de inundaciones. Los transmisores para UHF son mejores en montañas altas para mejorar el alcance (ver propagación de radio ). Se debe considerar el patrón de antena porque es costoso cambiar el patrón de una antena de onda larga o media.
Las antenas transmisoras de onda larga y media suelen implementarse como mástil radiador . Antenas similares con dimensiones más pequeñas también se utilizan para transmisores de onda corta, si estos se envían en la empresa de pulverización circular. Para disponer la radiación en torres de acero independientes se utilizan conjuntos planos fijados. Las torres de radio para transmisores UHF y TV se pueden implementar en principio como construcciones puestas a tierra. Las torres pueden ser mástiles de celosía de acero o torres de hormigón armado con antenas montadas en la parte superior. Algunas torres de transmisión para UHF cuentan con quirófanos y/o instalaciones a gran altura como restaurantes y plataformas de observación, a las que se puede acceder mediante ascensor. Estas torres suelen denominarse torres de televisión. Para las microondas se utilizan frecuentemente antenas parabólicas. Estos pueden configurarse para aplicaciones de enlaces de radioenlaces en torres de transmisión de FM a plataformas especiales. Por ejemplo, se necesitan grandes antenas parabólicas con un diámetro de entre 3 y 100 metros para transmitir señales a los satélites de televisión y los vehículos espaciales. Estas instalaciones, que en caso necesario también pueden utilizarse como radiotelescopio, están construidas sobre construcciones independientes, existiendo también numerosos diseños especiales, como el radiotelescopio de Arecibo.
Tan importante como la planificación de la construcción y la ubicación del transmisor es cómo se adapta su salida a las transmisiones existentes. Dos transmisores no pueden transmitir en la misma frecuencia en la misma área, ya que esto causaría interferencia cocanal. Para ver un buen ejemplo de cómo los planificadores de canales han combinado las salidas de diferentes transmisores, consulte Asignaciones de canales de TV UHF de Crystal Palace. Esta referencia también proporciona un buen ejemplo de un transmisor agrupado, en este caso un grupo A. Es decir, toda su producción se encuentra dentro del tercio inferior de la banda de transmisión de televisión UHF del Reino Unido. Los otros dos grupos (B y C/D) utilizan el tercio medio y superior de la banda, ver gráfico. Al replicar esta agrupación en todo el país (utilizando diferentes grupos para transmisores adyacentes), se puede minimizar la interferencia cocanal y, además, quienes se encuentran en áreas de recepción marginales pueden utilizar antenas receptoras agrupadas más eficientes. Desgraciadamente, en el Reino Unido, este sistema cuidadosamente planificado ha tenido que verse comprometido con la llegada de la radiodifusión digital que (al menos durante el período de transición) requiere aún más espacio de canal y, en consecuencia, los canales de radiodifusión digital adicionales no siempre pueden caber dentro del transmisor. grupo existente. Así, muchos transmisores del Reino Unido se han convertido en "banda ancha" con la consiguiente necesidad de sustituir las antenas receptoras (ver enlaces externos). Una vez que se produzca el cambio digital (DSO), el plan es que la mayoría de los transmisores vuelvan a sus grupos originales, fuente Ofcom de julio de 2007.
Surge una complicación adicional cuando transmisores adyacentes tienen que transmitir en la misma frecuencia y, en estas circunstancias, los diagramas de radiación difundidos se atenúan en la(s) dirección(es) relevante(s). Un buen ejemplo de esto es el Reino Unido, donde la estación transmisora de Waltham transmite a alta potencia en las mismas frecuencias que las transmisiones de alta potencia de la estación transmisora de Sandy Heath , estando ambas a solo 50 millas de distancia. Por tanto, el conjunto de antenas de Waltham [1] no transmite estos dos canales en dirección a Sandy Heath y viceversa.
Cuando un servicio particular necesita tener una amplia cobertura, esto generalmente se logra mediante el uso de múltiples transmisores en diferentes ubicaciones. Por lo general, estos transmisores funcionarán en diferentes frecuencias para evitar interferencias cuando la cobertura se superponga. Los ejemplos incluyen redes de radiodifusión nacionales y redes celulares . En este último, el receptor realiza automáticamente el cambio de frecuencia según sea necesario; en el primero, la resintonización manual es más común (aunque el sistema de datos de radio es un ejemplo de cambio automático de frecuencia en redes de transmisión). Otro sistema para ampliar la cobertura utilizando múltiples transmisores es la transmisión casi síncrona , pero rara vez se utiliza hoy en día.
Las estaciones transmisoras suelen clasificarse como estaciones principales o estaciones repetidoras (también conocidas como repetidoras , traductoras o, a veces, "transpositoras").
Las estaciones principales se definen como aquellas que generan su propia señal de salida modulada a partir de una entrada de banda base (no modulada). Por lo general, las estaciones principales funcionan a alta potencia y cubren grandes áreas.
Las estaciones repetidoras (traductoras) toman una señal de entrada ya modulada, generalmente mediante recepción directa de una estación matriz fuera del aire, y simplemente la retransmiten en otra frecuencia. Por lo general, las estaciones repetidoras funcionan a potencia media o baja y se utilizan para cubrir zonas de mala recepción dentro o en los márgenes del área de servicio de una estación principal principal.
Tenga en cuenta que una estación principal también puede tomar su señal de entrada directamente del aire desde otra estación; sin embargo, esta señal se demodularía completamente a la banda base primero, se procesaría y luego se remodularía para su transmisión.
Algunas ciudades de Europa, como Mühlacker , Ismaning , Langenberg , Kalundborg , Hörby y Allouis, se hicieron famosas como sedes de potentes transmisores. Por ejemplo, el transmisor Goliat era un transmisor VLF de la Kriegsmarine de la Alemania nazi durante la Segunda Guerra Mundial ubicado cerca de Kalbe an der Milde en Sajonia-Anhalt , Alemania. Algunas torres de transmisión, como la torre de radio de Berlín o la torre de televisión de Stuttgart, se han convertido en puntos de referencia de las ciudades. Muchas plantas transmisoras tienen torres de radio muy altas que son obras maestras de la ingeniería.
Tener el edificio más alto del mundo, de la nación, del estado/provincia/prefectura, de la ciudad, etc., a menudo se ha considerado algo de lo que presumir. A menudo, los constructores de edificios de gran altura han utilizado antenas transmisoras para reclamar tener el edificio más alto. Un ejemplo histórico fue la disputa por el "edificio más alto" entre el edificio Chrysler y el Empire State Building en Nueva York, Nueva York .
Algunas torres tienen un mirador accesible a los turistas. Un ejemplo es la Torre Ostankino en Moscú, que se completó en 1967 en el 50 aniversario de la Revolución de Octubre para demostrar las capacidades técnicas de la Unión Soviética . Como las torres de radio muy altas de cualquier tipo de construcción son puntos de referencia destacados, que requieren una planificación y construcción cuidadosas, y los transmisores de alta potencia, especialmente en el rango de onda larga y media, pueden recibirse a largas distancias, este tipo de instalaciones se mencionan a menudo en la propaganda. Otros ejemplos fueron el Deutschlandsender Herzberg/Elster y el Varsovia Radio Mast .
La torre de KVLY-TV ubicada cerca de Blanchard, Dakota del Norte, era la estructura artificial más alta del mundo cuando se completó en 1963. Fue superada en 1974 por la torre de radio de Varsovia , pero recuperó su título cuando esta última se derrumbó en 1991. Fue superada junto al rascacielos Burj Khalifa a principios de 2009, pero el mástil KVLY-TV sigue siendo el transmisor más alto.
