SISTEMAS DE MONITOREO PORTÁTILES

Los sistemas de monitoreo portátiles nacen a la necesidad de movilidad y portabilidad con el propósito de identificar con exactitud la posición de una fuente interferente o, para el caso de enlaces de microondas para tener una banda de espectro hasta los 26 GHz y para tener el reúso de frecuencias en sitios de alta congestión y en sitios de estaciones fijas

Las principales características de un sistema portátil de monitoreo:

Fácil de transportar en vehículo campero o en avión. Debe ser práctico y fácil de instalar. Debe ser robusto pero de fácil manipulación Debe hacer manejo geo referenciado de toda la información. Debe contar con un Sistema computarizado para automatizar mediciones y almacenar

registros. Debe estar en capacidad de medir ocupación de uno o más canales de forma

automática. Debe permitir la detección y localización de fuentes interferentes.

Parámetros de un sistema portátil de monitoreo:

Las antenas y equipos de medida deben cumplir con los requerimientos mínimos de la recomendación.

El sistema podrá contar con un sistema de rotación de antena situado en la parte alta del mástil con sistema de control que permita rotación en 360 grados en acimut.

La unidad debe estar provista con un computador portátil, una unidad de disco externa con capacidad de al menos 2TB.

El computador debe tener mecanismos de protección contra vibración e impactos leves, que protejan los dispositivos de almacenamiento, o en su defecto utilizar mecanismos de almacenamiento de Estado Sólido.

COMPONENTES DE UNA ESTACIÓN PORTÁTIL DE MONITOREO.

1. ANTENAS Y LOS PARÁMETROS A CONSIDERAR

LAS ANTENAS MÁS COMUNES A UTILIZAR:

ANTENA LOOP: Estas antenas poseen alto rendimiento, son eficientes y es una buena solución de bajo costo y tiene una frecuencia entre 1KHz a 60MHz.

ANTENA BICÓNICA: Por muchos años se utilizó la antena dipolo λ / 2 como un estándar para frecuencias por debajo de los 80MHz. En la actualidad se encuentran antenas con rangos entre los 20MHz a los 330MHz. Además, son antenas de rápido despliegue, fácil movilidad y pequeñas.

ANTENA DIPOLO: Es una antena con alimentación central empleada para recibir ondas de radiofrecuencia. Con ganancias entre los 3 y 9 dB, con un rangos de frecuencia entre 25MHz a 1GHz. y son muy utilizadas para estudios de ocupación e inventario del espectro.

ANTENA BOCINA: Son antenas de banda ancha que ofrecen excelente funcionamiento, inmunidad, ganancia media, bajo VSWR (Razón de voltaje de onda estacionaria) y un factor de antena constante, se encuentran antenas con rangos de frecuencia entre 170MHz a 40GHz.

PARAMETROS:

ANCHO DE BANDA: Es el rango de frecuencias en el cual los parámetros de la antena se garantizan

DIRECTIVIDAD: Indica que tanto puede concentrar la antena la energía radiada en una dirección determinada .Este parámetro es importante porque al dividir la directividad por 2 se obtiene de manera aproximada la resolución de la antena.

GANANCIA: Este parámetro está en función de la directividad, es decir en una dirección específica cuantos dB la potencia es mayor con respecto a la antena de referencia (isotrópica), teniendo en cuenta un factor de eficiencia de la antena, G = η D, este valor es importante porque permite determinar el nivel preciso de la intensidad de las emisiones en el espacio libre.

IMPEDANCIA: este parámetro es la relación entre la tensión y la corriente en sus terminales de entrada. Dicha impedancia se genera una parte real e imaginaria donde:

La parte real se denomina resistencia de antena y la parte imaginaria, reactancia de antena.

Este valor es importante para acoplar la entrada del Analizador de espectros a la antena, los valores típicos son de 50 o 75 ohmios.

POLARIZACIÓN: La polarización es una forma de reutilizar el espectro RE, tradicionalmente se habla de Polarización Vertical y Horizontal de una antena. Las mediciones deben siempre realizarse en las dos polaridades y esto se consigue rotando la posición de la antena.

AISLAMIENTO DE LA ANTENA: Es la diferencia en dB entre la señal Copol y Xpol, se entiende por Copol la que señal que está en la misma polarización de la antena y Xpol aquella que está en la polarización opuesta de la antena.

CAMPO CERCANO Y CAMPO LEJANO: Las mediciones se deben realizar en la zona de campo lejano de las antenas, donde es posible establecer un modelo de onda plana para el fenómeno de propagación. Es decir, donde los vectores E y H y la dirección de propagación son mutuamente perpendiculares y donde la densidad de potencia está relacionada con los campos eléctricos y los campos magnéticos.

2. PREAMPLIFICADORES

Se utiliza estos preamplificadores es para mejorar la sensibilidad de las mediciones de bajo ruido o LNA de banda ancha. Comercialmente se encuentran LNA´s en rangos que van desde los 700 MHz. a los 26 GHz. con ganancias promedio de 35 dB.

El preamplificador de RF de banda ancha se conecta lo mas cercano posible a la antena con lo cual se logra una sensibilidad promedio del sistema de -130 a -140 dBm.

ANALIZADOR DE ESPECTROS

El analizador de espectros (AE) es el típico sistema receptor y el corazón de un sistema portátil de monitoreo, ya que la calidad del mismo garantizara precisión en los resultados.

La forma más práctica de reconocer la calidad de uno con respecto a otro está relacionada con el parámetro de ruido que maneje, la RBW (resolución), el rango de frecuencia, la estabilidad y en frecuencia.

En un sistema portátil de Monitoreo es importante para evaluar el empaque y la robustez del mismo ya que estará sujeto a condiciones de movilidad y transporte, debe contar con la facilidad de control remoto por medio de interfaces como la IEEE-488 o LAN, si el equipo cuenta con interface serial RS232 también puede funcionar pero a menor velocidad para la transferencia de la información.

PLATAFORMA DE CONTROL

La plataforma de control más simple está constituida: de un computador portátil con un software que por medio de comandos interactúe con el Analizador de Espectros (AE), el GPS y el servomecanismo de movimiento de la antena utilizando las interfaces correspondientes, el computador se comunica con el AE utilizando una interfaz USB-IEEE.488 o LAN.

Otra forma se puede adicionar un centro de control es por medio de comunicación IP se comunique con los diferentes dispositivos de manera remota, para este caso se deberán utilizar interfaces IEEE.488 – LAN, o RS232 – LAN.

El software de control debe tener un módulo de adquisición de datos, permitir la medición del Espectro en el tiempo y el almacenamiento ordenado de la información de radiolocalización de transmisores y propagación, donde también se requiere un módulo de análisis que permita tomar acciones en sitio o que permita un análisis más reposado de escritorio.

Comercialmente empiezan a aparecer plataformas de software para la automatización de los instrumentos, pero también es posible desarrollar y personalizar plataformas de manera muy rápida para que ejecuten de manera simple las tareas mas rutinarias del monitoreo.

MONTAJES TÍPICOS

Desplegar un sistema portátil de monitoreo en sitios de repetición y en poblaciones alejadas en un entorno en donde la infraestructura no es la deseable, tal y como sucede en muchos países de Latino América, plantea retos importantes al sistema, de hecho el tema de seguridad cobra también relevancia.

Lo anterior significa que además de la modularidad que debe tener el sistema para ser transportado, debe considerarse el hecho de no manejar empaques vistosos y que llamen la atención, deberá también tenerse en cuenta llevar protectores de corriente y en algunos casos plantas portátiles de no mas de 2 kilo Vatios.

Es importante desarrollar procedimientos de Calibración periódicos de las unidades en laboratorio y verificar las condiciones de cada sistema portátil antes de que emprenda una nueva misión, si la misión es prolongada se deberán llevar como parte de los sistemas portátiles elementos de reposición calibrados tales como cables de RF y en algunos casos un preamplificador adicional. En campo es necesario ejecutar procedimientos básicos de verificación de correcto funcionamiento de cada parte del sistema antes de iniciar cada medición.

El proceso de verificación puede ser tan simple como localizar una frecuencia y medirla primero sin preamplificador y posteriormente con preamplificador para verificar que la ganancia y el ruido cambien de acuerdo a los valores conocidos.

Con esto se evita llevar a acampo equipos de calibración tales como generadores de RF, medidores de potencia y accesorios de RF, lo cual no solo encarece la unidad sino la hace mas compleja de transportar y operar.

En algunos casos es posible operar la unidad desde un vehículo, para ello un conversor de DC a AC menor a 2 Kilo Vatios conectado a la batería del vehículo puede reemplazar a un moto generador y permitirá mediciones en movimiento, un inversor de estas características es el que se utiliza para los equipos de sonido de los carros.

De igual forma se deberá transportar un trípode o un mástil telescópico para soportar la antena y el servomecanismo, es deseable conseguir un diseño local de