Un transmisor de radiodifusión es un dispositivo electrónico que irradia ondas de radio moduladas con contenido de información destinadas a ser recibidas por el público en general. Algunos ejemplos son un transmisor de radiodifusión que transmite audio (sonido) a receptores de radiodifusión (radios) propiedad del público, o un transmisor de televisión , que transmite imágenes en movimiento ( video ) a receptores de televisión (televisores). El término a menudo incluye la antena que irradia las ondas de radio y el edificio y las instalaciones asociadas con el transmisor. Una estación de radiodifusión ( 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 transmisión deben tener licencia de los gobiernos y están restringidos a frecuencias y niveles de potencia específicos. A cada transmisor se le asigna un identificador único que consiste en 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 se alimenta el excitador . La salida final se expresa como potencia de salida del transmisor (TPO), aunque no es la que se utiliza para clasificar la mayoría de las estaciones.
La potencia radiada efectiva (ERP) se utiliza para calcular la cobertura de la estación, incluso para la mayoría de las estaciones que no transmiten. Es la TPO, menos cualquier atenuación o pérdida radiada en la línea hacia la antena, multiplicada por la ganancia ( aumento ) que la antena proporciona hacia el horizonte. Esta ganancia de antena es importante, porque lograr una 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 es más del 20% de la ERP.
En el caso de VLF, LF, MF y HF, la ERP no suele determinarse por separado. En la mayoría de los casos, la potencia de transmisión que se encuentra en las listas de transmisores es el valor de salida del transmisor. Esto solo es correcto para antenas omnidireccionales con una longitud de un cuarto de longitud de onda o inferior. Para otros tipos de antenas existen factores de ganancia que pueden alcanzar valores de hasta 50 para haces direccionales de onda corta en la dirección de máxima intensidad del haz.
Como algunos autores tienen en cuenta los factores de ganancia de las antenas de los transmisores para frecuencias inferiores a 30 MHz y otros no, a menudo existen 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 desde la red de alta tensión (110 kV en Alouis y Konstantynow, 150 kV en Roumoules), aunque una fuente de alimentación desde el nivel de media tensión de la red eléctrica (unos 20 kV) sería suficiente para suministrar energía. [1] [2]
Los transmisores de baja potencia no requieren equipos de refrigeración especiales. Los transmisores modernos pueden ser increíblemente eficientes, con eficiencias superiores al 98 por ciento. Sin embargo, un transmisor de radiodifusión con una etapa de potencia de megavatios que transfiere el 98 por ciento de esa potencia a la antena también puede considerarse como un calentador eléctrico de 20 kilovatios.
En el caso de transmisores de potencia media de hasta varias decenas de kilovatios, incluidos 50 kW AM y 20 kW FM, se suele utilizar refrigeración por aire forzado. En niveles de potencia superiores a estos, algunos transmisores tienen la etapa de salida refrigerada por un sistema de refrigeración líquida forzada análogo al sistema de refrigeración de un automóvil. Como el refrigerante toca directamente los ánodos de alto voltaje de los tubos , solo se puede utilizar agua destilada y desionizada o un refrigerante dieléctrico especial en el circuito de refrigeración. 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 las partes energizadas. Los tubos de potencia muy alta de pequeño tamaño físico pueden utilizar refrigeración por evaporación o vapor mediante agua en contacto con el ánodo. La producción de vapor permite un alto flujo de calor en un espacio pequeño. [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 por rayos . Los transmisores pueden dañarse si se operan sin una antena, por lo que los circuitos de protección deben detectar la pérdida de la antena y apagar el transmisor inmediatamente. Los transmisores basados en tubos deben tener energía aplicada en la secuencia adecuada, con el voltaje del filamento aplicado antes del voltaje del ánodo, de lo contrario los tubos pueden dañarse. La etapa de salida debe ser monitoreada para ondas estacionarias , que indican que la energía generada no se está radiando sino que se está reflejando de regreso al transmisor.
Entre el transmisor y la antena se requiere una protección contra rayos, que consiste en descargadores de chispas y pararrayos llenos de gas para limitar la tensión que aparece en los terminales del transmisor. El instrumento de control que mide la relación de ondas estacionarias de tensión apaga brevemente el transmisor si se detecta una relación de ondas estacionarias de tensión más alta después de un rayo, ya que las reflexiones probablemente se deben a daños causados por el rayo. Si esto no tiene éxito después de varios intentos, la antena puede estar dañada y el transmisor debe permanecer apagado. En algunas plantas de transmisión se instalan detectores UV en lugares críticos, para apagar el transmisor si se detecta un arco . Las tensiones de funcionamiento, el factor de modulación, la frecuencia y otros parámetros del transmisor se controlan con fines de protección y diagnóstico, y pueden visualizarse localmente y/o en una sala de control remota.
Un sitio de transmisión comercial generalmente tendrá un edificio de control para albergar los componentes del transmisor y los dispositivos de control. Este suele ser un edificio puramente funcional, que puede contener aparatos para transmisores de radio y televisión. Para reducir la pérdida de la línea de transmisión, el edificio del transmisor generalmente está inmediatamente adyacente a la antena para sitios de VHF y UHF , pero para frecuencias más bajas puede ser conveniente tener una distancia de unas pocas decenas o varios cientos de metros entre el edificio y la antena. Algunas torres de transmisión tienen recintos incorporados 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 un 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 , a menudo la oficina de correos nacional es 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 los transmisores de radiodifusión y 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 en cualquier proyecto costoso, la planificación de un sitio de transmisión de alta potencia requiere mucho cuidado. Esto comienza con la ubicación. Se requiere una distancia mínima, que depende de la frecuencia del transmisor, la potencia del transmisor y el diseño de las antenas de transmisión, para proteger a las personas de la energía de radiofrecuencia. Las torres de antena suelen ser muy altas y, por lo tanto, se deben evaluar las rutas de vuelo. Debe haber suficiente energía eléctrica disponible para transmisores de alta potencia. Los transmisores de onda larga y media requieren una buena conexión a tierra y un suelo de alta conductividad eléctrica. Las ubicaciones en el mar o en valles fluviales son ideales, pero se debe considerar el peligro de inundaciones. Los transmisores de UHF son mejores en altas montañas para mejorar el alcance (ver propagación de radio ). Se debe considerar el patrón de la antena porque es costoso cambiar el patrón de una antena de onda larga o media.
Las antenas de transmisión para ondas largas y medias se utilizan generalmente como radiadores de mástil . También se utilizan antenas similares de dimensiones más pequeñas para transmisores de ondas cortas, si estos envían en la empresa de pulverización circular. Para organizar la radiación en torres de acero independientes se utilizan conjuntos planos fijados. Las torres de radio para transmisores de UHF y TV se pueden implementar en principio como construcciones conectadas 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 tienen salas de operaciones a gran altitud y/o instalaciones como restaurantes y plataformas de observación, a las que se puede acceder mediante ascensor. Estas torres suelen denominarse torres de televisión. Para microondas se utilizan con frecuencia antenas parabólicas. Estas pueden instalarse para aplicaciones de enlaces de retransmisión de radio en torres de transmisión para FM a plataformas especiales. Por ejemplo, se necesitan grandes antenas parabólicas de entre 3 y 100 metros de diámetro para transmitir señales a satélites de televisión y vehículos espaciales. Estas instalaciones, que en caso necesario pueden utilizarse también como radiotelescopios, se instalan en construcciones exentas, existiendo también numerosos diseños especiales, como por ejemplo el radiotelescopio de Arecibo.
Tan importante como la planificación de la construcción y la ubicación del transmisor es la manera en que su salida se adapta a las transmisiones existentes. Dos transmisores no pueden transmitir en la misma frecuencia en la misma área, ya que esto causaría interferencias entre canales. Para un buen ejemplo de cómo los planificadores de canales han combinado las salidas de diferentes transmisores, consulte las asignaciones de canales de televisión 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 salida está 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, consulte el gráfico. Al replicar esta agrupación en todo el país (utilizando diferentes grupos para transmisores adyacentes), se puede minimizar la interferencia entre canales y, además, aquellos en áreas de recepción marginales pueden utilizar antenas receptoras agrupadas más eficientes. Lamentablemente, 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 para canales y, en consecuencia, los canales de radiodifusión digital adicionales no siempre pueden caber dentro del grupo existente del transmisor. Por ello, muchos transmisores del Reino Unido se han convertido en "de banda ancha", con la consiguiente necesidad de reemplazar las antenas receptoras (consulte los enlaces externos). Una vez que se produzca la transición a la tecnología digital (DSO), el plan es que la mayoría de los transmisores vuelvan a sus grupos originales, fuente de Ofcom, julio de 2007.
La complicación adicional surge cuando los transmisores adyacentes tienen que transmitir en la misma frecuencia y, en estas circunstancias, los patrones de radiación de transmisión se atenúan en las direcciones pertinentes. Un buen ejemplo de esto se da en 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 las dos a solo 50 millas de distancia. Por lo tanto, el conjunto de antenas de Waltham [1] no transmite estos dos canales en la dirección de Sandy Heath y viceversa.
Cuando un servicio en particular necesita tener una amplia cobertura, esto se logra generalmente utilizando múltiples transmisores en diferentes ubicaciones. Por lo general, estos transmisores operarán en diferentes frecuencias para evitar interferencias donde la cobertura se superpone. Los ejemplos incluyen redes de radiodifusión nacionales y redes celulares . En estas últimas, el cambio de frecuencia lo realiza automáticamente el receptor según sea necesario, en las primeras, la resintonización manual es más común (aunque el Sistema de Datos de Radio es un ejemplo de cambio de frecuencia automático en redes de radiodifusión). Otro sistema para extender la cobertura utilizando múltiples transmisores es la transmisión cuasi-sincrónica , pero esto rara vez se usa en la actualidad.
Las estaciones transmisoras generalmente se clasifican 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 operan a alta potencia y cubren áreas extensas.
Las estaciones repetidoras (traductoras) toman una señal de entrada ya modulada, generalmente por recepción directa de una estación principal que está en el 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 áreas 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 primero se demodularía completamente a banda base, se procesaría y luego se remodularía para la transmisión.
Algunas ciudades de Europa, como Mühlacker , Ismaning , Langenberg , Kalundborg , Hörby y Allouis, se hicieron famosas por ser lugares donde había transmisores de gran potencia. Por ejemplo, el transmisor Goliath 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 de transmisión 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., se ha considerado a menudo algo de lo que alardear. A menudo, los constructores de edificios de gran altura han utilizado antenas transmisoras para reivindicar el hecho de 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 una plataforma de observación accesible para los turistas. Un ejemplo es la Torre Ostankino en Moscú, que se terminó de construir 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 son puntos de referencia destacados, requieren una planificación y construcción cuidadosas, y los transmisores de alta potencia, especialmente en los rangos de onda larga y media, pueden recibir señales a grandes distancias, estas instalaciones se mencionaron a menudo en la propaganda. Otros ejemplos fueron el Deutschlandsender Herzberg/Elster y la Torre de Radio de Varsovia .
La torre de KVLY-TV, situada cerca de Blanchard, Dakota del Norte , fue la estructura artificial más alta del mundo cuando se completó en 1963. Fue superada en 1974 por la torre de radio de Warszawa , pero recuperó su título cuando esta última se derrumbó en 1991. Fue superada por el rascacielos Burj Khalifa a principios de 2009, pero la torre de KVLY-TV sigue siendo el transmisor más alto.
