Un cable coaxial que trabaje en frecuencias de VHF y superiores, lejos de ser un dispositivo ideal presenta una cierta atenuación que aumenta con la frecuencia. El fabricante expresa dicha atenuación en dB por cada 100m de longitud a una determinada frecuencia de operación, por lo que una simple regla de tres nos dará el valor de la atenuación para una determinada longitud. Para el cálculo de la temperatura de ruido del cable, necesitamos saber el valor de su atenuación L "en veces", no en dB. Supongamos una atenuación de 0.9dB, la atenuación en veces sería:
La temperatura de ruido del cable se calcula como sigue :
L es la atenuación del cable en veces Tp temperatura física del cable en Kelvin
Vamos a ver con un ejemplo la gran importancia que tienen las pérdidas de un cable colocado delante de un equipo. Imaginemos un soberbio equipo de 432 MHz cuyo fabricante especifica una cifra de ruido de 0.5dB. Colocamos delante de él 20 metros de RG213. ¿Cuál es la temperatura de ruido resultante?
El problema debemos abordarlo como si se tratase de dos amplificadores en cascada, unos de ellos el cable y el otro el equipo.
Consultamos las tablas de atenuación del cable RG-213, siendo de 15.5 dB por cada 100m de longitud. La atenuación de 20m sería:
que convertido a "veces":
Calculamos también la ganancia del cable, sin más que hacer el inverso de la atenuación, pues nos hará falta después
La temperatura de ruido del cable es:
Tcable = (2.04-1)290=301K (se ha tomado como temperatura física el valor estándar 290K, o sea unos 17ºC)
Ahora convertimos la cifra de ruido del equipo en temperatura de ruido
La temperatura de ruido resultante de la combinación cable - equipo es según vimos en la primera parte de este artículo:
Convirtiéndolo a cifra de ruido:
Observamos que la cifra de ruido del equipo ha aumentado 3.1dB. Curiosamente coincide con el valor de la atenuación del cable, por lo que si alguna vez debemos hacer este cálculo, es más sencillo sumar a la cifra de ruido del equipo directamente el valor de la atenuación del cable. Así evitamos los cálculos anteriores. En el caso de que la temperatura física del cable sea otra distinta de 290K, esto ya no se cumple y deberemos hacer los cálculos completos.
Como todos sabemos, una de las partes más importantes del sistema de recepción es la antena. Al igual que los otros componentes, podemos hablar su temperatura de ruido equivalente. Dicho ruido estará presente junto a la señal que deseamos recibir. Llegar a comprender ese fenómeno con detalle es un tema complejo, quedando fuera del ámbito de este artículo, pero a grandes rasgos podemos decir que la temperatura de ruido depende del entorno de la antena, no de su temperatura física. La limpieza de lóbulos en el diagrama de radiación de la antena es de importancia capital, sobre todo en comunicaciones de señal débil. Un lóbulo lateral puede recoger ruido de otras zonas del cielo, o del mismo suelo, aunque teóricamente nuestra antena esté apuntando hacia una zona "tranquila". Con los modernos programas informáticos de análisis de antenas se calcula fácilmente la relación ganancia/temperatura (G/T), pues es realmente de lo que se trata, maximizar la ganancia frente al ruido. Por ejemplo, una antena de 144 MHz apuntando a una zona "fría" del cielo, puede tener una temperatura de unos 150-200K en el mejor de los casos. Si apuntamos al suelo, cuya temperatura física puede ser de unos 270 a 300K, ese será el valor de la temperatura equivalente. Una antena apuntando hacia el horizonte recibe ruido estelar, una pequeña contribución de ruido del suelo y también ruido estelar reflejado por éste. Si estamos en un entorno ruidoso, como en el caso de una gran ciudad, la temperatura puede dispararse a 1000K. A frecuencias superiores el ruido galáctico y de origen humano disminuyen, mientras que los cuerpos cercanos se convierten en emisores de ruido térmico. Para quedarnos con un valor práctico, tomaremos un mínimo de temperatura de antena de 200K en 144 MHz y 150 K en 432MHz. En 50 MHz, el ruido galáctico puede alcanzar fácilmente los 4000K, y el humano 300000K.
La temperatura de ruido equivalente de un sistema de recepción se calcula como:
donde
Trx es la temperatura de ruido equivalente de todo el sistema de recepción conectado a la antena. T antena es la temperatura equivalente de la antena.
Todos los cálculos que hemos visto hasta ahora podrán parecer un poco enrevesados y aburridos, pero existe un sencillo programa de ordenador en BASIC llamado TCALC, escrito por Ian White, G3SEK que nos permite hacer todo esto sin ningún esfuerzo. Se puede descargar junto con otros programas útiles desde http://www.ifwtech.demon.co.uk/g3sek/
Aprovechando dicho programa y para no aburrirnos con la calculadora, vamos a ver qué diferencia existe entre colocar un preamplificador de bajo ruido en la misma antena o por el contrario hacerlo en el equipo. Supongamos un equipo de 144 MHz con cifra de ruido 6dB, una línea de alimentación coaxial de 1.5dB de atenuación ,un preamplificador con cifra de ruido 0.5dB y ganancia 25 dB, temperatura de antena 200K. La temperatura final resultante del sistema con previo en la antena y con previo en el equipo es de 239.6 K y 373.5 K respectivamente. Es decir, el ruido ha aumentado en casi 2 dB. Igualmente la relación señal/ruido ha empeorado en 2dB, lo que en condiciones de señal débil puede significar recibir o no recibir. Para ver esto de forma práctica, imaginemos que estamos recibiendo vía rebote lunar a una estación que transmite con 2 KW, pero nos llega justo al límite de comprensibilidad con el previo abajo. Si hubiésemos puesto nuestro previo en el tejado bastarían 1260W, ¿ no es un desperdicio de potencia?
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