El siguiente artículo es una traducción al castellano de VHF Multipath: More Than One Signal Path, por Bob Witte, KØNR.
La distorsión por multitrayecto es un fenómeno común al que me he acostumbrado viviendo en una zona montañosa. Puede fastidiar bastante la señal y producir distorsiones curiosas y, a veces, desconcertantes. El multitrayecto también puede aparecer en otros entornos cuando las señales rebotan en objetos como edificios altos. La imagen siguiente muestra varias formas distintas en las que una señal puede propagarse desde el transmisor (una estación móvil) hasta un receptor (un talkie).
La distorsión por multitrayecto se produce cuando la señal de la estación transmisora recorre varios caminos y vuelve a combinarse en la estación receptora. Las señales pueden viajar directamente por “línea de vista”, dispersarse en superficies irregulares, difractarse por encima o alrededor de aristas pronunciadas, y reflejarse en ciertas superficies y materiales. Cada recorrido tarda un tiempo ligeramente distinto, lo que puede alterar las relaciones de fase entre las distintas señales que llegan al receptor.
La dispersión se produce cuando las ondas de radio se encuentran con objetos o irregularidades (como superficies rugosas, pequeños obstáculos, por ejemplo hojas, gotas de lluvia o bordes rocosos, o variaciones atmosféricas) de tamaño comparable o menor que la longitud de onda. Las ondas se redirigen en múltiples direcciones, a menudo de forma bastante aleatoria, repartiendo la energía de la señal.
La difracción es la curvatura de las ondas de radio alrededor de los bordes de un obstáculo o a través de una abertura, lo que permite que las señales alcancen zonas que, de otro modo, quedarían en sombra. Ocurre cuando una onda se encuentra con una barrera (como una colina, un edificio o una arista tipo “filo de cuchillo”) y se curva hacia la región situada detrás de ella.
La reflexión se produce cuando las ondas de radio chocan contra una superficie grande y relativamente lisa (como la ladera de una montaña o un edificio alto) y rebotan con un ángulo igual al ángulo de incidencia, como si fuera un espejo. La reflexión depende de la longitud de onda, pero normalmente intervienen superficies mucho mayores que dicha longitud de onda.
Cuando dos señales se combinan, sus amplitudes se suman. Puede haber interferencia constructiva, interferencia destructiva o efectos parciales, incluida la interferencia por cancelación. El diagrama superior muestra una interferencia perfectamente constructiva, que aumenta la amplitud de la señal combinada. El diagrama central representa una interferencia perfectamente canceladora, con una diferencia de fase de 180 grados entre las dos ondas. El diagrama inferior muestra una interferencia parcialmente canceladora, que reduce la amplitud de la señal resultante.
Los operadores de VHF con experiencia cambian ligeramente de posición buscando un “punto dulce” para mejorar la recepción. Estos patrones de interferencia tienden a formarse en función de la longitud de onda de la señal. El máximo de interferencia constructiva (un buen punto) suele estar aproximadamente a 180 grados del máximo de interferencia destructiva (un mal punto). En la banda de 2 metros, la longitud de onda de una señal de radio es, efectivamente, de unos 2 metros, por lo que moverse 180 grados equivale a desplazarse aproximadamente 1 metro. A veces, cuando las señales son débiles en 2 metros, oirás aquello de “muévete un poco y prueba otra vez”. Ten en cuenta que una señal de radio tarda solo unos 3 nanosegundos en propagarse 1 metro, así que el desfase temporal entre dos señales puede ser muy pequeño.
Al principio, Susana y Lorenzo pensaron que la señal de Pablo tenía algún problema y que quizá su equipo estaba funcionando mal. Mientras intentaban diagnosticarlo, Susana escuchó la señal de Pablo directamente en la frecuencia de entrada del repetidor, en simplex, y comprobó que sonaba perfectamente. Eso les hizo preguntarse si el problema estaría en el repetidor. Pero no: las señales de Susana y Lorenzo pasaban por el repetidor sin ningún problema.
Lorenzo también se sintonizó en la frecuencia de entrada del repetidor para escuchar directamente a Pablo, pero en su caso la señal de Pablo seguía sonando distorsionada. Eso sí, la distorsión no era exactamente la misma: había menos distorsión y el tono sonaba diferente.
¿Qué estaba pasando? El trayecto desde la radio de Pablo hasta el repetidor estaba distorsionado por multitrayecto. El repetidor simplemente repetía esa señal ya distorsionada, así que Susana y Lorenzo escuchaban a Pablo distorsionado desde el repetidor. Cuando Susana escuchó directamente la señal de Pablo, en ese trayecto no había multitrayecto apreciable y la señal sonaba bien. Pero cuando Lorenzo escuchó directamente a Pablo, ese otro trayecto también tenía distorsión por multitrayecto, aunque con características algo distintas, lo que acabó de complicar el diagnóstico.
Lo primero es ser consciente de que los efectos de multitrayecto existen y pueden provocar distorsión en las señales de radio en el aire. Así que no des por hecho que la otra estación tiene un problema en el transmisor.
Como se ha mencionado antes, moverse un poco (dependiendo de la longitud de onda) puede causar un gran cambio en la amplitud y en la calidad de la señal. Por ejemplo, la longitud de onda en 2 metros es de unos 2 metros, así que desplazarse entre un cuarto y media longitud de onda (aproximadamente entre 50 centímetros y 1 metro) puede marcar una gran diferencia. O quizá no.
Usar una antena directiva puede ayudar mucho, ya que tiende a concentrarse en un camino concreto de la señal y a atenuar otros. Orienta la antena buscando la mejor recepción, aunque no siempre será evidente cuál es la dirección óptima.
En esa misma línea, conviene recordar que el mejor camino de señal no tiene por qué coincidir con la dirección aparente de la otra estación, ya que las señales pueden rebotar en montañas, edificios u otras estructuras.
La idea clave es moverse un poco para intentar optimizar la intensidad de señal. No es algo totalmente predecible, así que prueba y observa qué ocurre. Lo mismo se aplica al apuntar una antena directiva: el rumbo “obvio” puede no ser el mejor. Prueba y comprueba el resultado.
Así que la próxima vez que tu señal se venga abajo, no desesperes: coge la antena, da unos pasos y gana la partida a esas ondas rebotadas.
La distorsión por multitrayecto es un fenómeno común al que me he acostumbrado viviendo en una zona montañosa. Puede fastidiar bastante la señal y producir distorsiones curiosas y, a veces, desconcertantes. El multitrayecto también puede aparecer en otros entornos cuando las señales rebotan en objetos como edificios altos. La imagen siguiente muestra varias formas distintas en las que una señal puede propagarse desde el transmisor (una estación móvil) hasta un receptor (un talkie).
La distorsión por multitrayecto se produce cuando la señal de la estación transmisora recorre varios caminos y vuelve a combinarse en la estación receptora. Las señales pueden viajar directamente por “línea de vista”, dispersarse en superficies irregulares, difractarse por encima o alrededor de aristas pronunciadas, y reflejarse en ciertas superficies y materiales. Cada recorrido tarda un tiempo ligeramente distinto, lo que puede alterar las relaciones de fase entre las distintas señales que llegan al receptor.
La difracción es la curvatura de las ondas de radio alrededor de los bordes de un obstáculo o a través de una abertura, lo que permite que las señales alcancen zonas que, de otro modo, quedarían en sombra. Ocurre cuando una onda se encuentra con una barrera (como una colina, un edificio o una arista tipo “filo de cuchillo”) y se curva hacia la región situada detrás de ella.
La reflexión se produce cuando las ondas de radio chocan contra una superficie grande y relativamente lisa (como la ladera de una montaña o un edificio alto) y rebotan con un ángulo igual al ángulo de incidencia, como si fuera un espejo. La reflexión depende de la longitud de onda, pero normalmente intervienen superficies mucho mayores que dicha longitud de onda.
¿Constructiva o destructiva?
Estas señales recorren caminos diferentes, algunos más largos que otros, y llegan al receptor en instantes ligeramente distintos. Esas múltiples señales se combinan en el receptor y pueden causar distorsión por multitrayecto debido a la interferencia constructiva y destructiva. La figura siguiente muestra cómo se pueden combinar dos sinusoides. En el diagrama superior, las dos ondas están en fase y se suman para crear una forma de onda aún más intensa. En el diagrama central se muestra el peor caso: las ondas están desfasadas 180 grados, por lo que se cancelan al combinarse. Cualquier diferencia de fase distinta de 180 grados produce efectos parciales, incluida una cancelación parcial de la señal, como se muestra en el diagrama inferior. En el caso general, podemos tener múltiples señales con distintas amplitudes llegando en diferentes momentos (es decir, con distintas fases), lo que provoca interacciones complejas. El resultado neto es una distorsión por multitrayecto de la señal recuperada, que normalmente se manifiesta como audio embarullado o distorsionado, con mayor o menor gravedad.
Cuando dos señales se combinan, sus amplitudes se suman. Puede haber interferencia constructiva, interferencia destructiva o efectos parciales, incluida la interferencia por cancelación. El diagrama superior muestra una interferencia perfectamente constructiva, que aumenta la amplitud de la señal combinada. El diagrama central representa una interferencia perfectamente canceladora, con una diferencia de fase de 180 grados entre las dos ondas. El diagrama inferior muestra una interferencia parcialmente canceladora, que reduce la amplitud de la señal resultante.
Tiempo y espacio
Estos distintos caminos pueden variar con el tiempo debido a cambios en las condiciones atmosféricas. Puedes estar en casa escuchando con tu transceptor de FM en 2 metros y notar cómo la señal de otra estación cambia de intensidad y de distorsión. Una variación aún más marcada se produce cuando desplazas la antena receptora una distancia corta, por ejemplo una fracción de longitud de onda. Al hacerlo, puedes pasar de una zona de interferencia destructiva a otra de interferencia constructiva. Esto es más fácil con una estación portable, como un talkie, o con un equipo móvil en un vehículo; no tanto con una antena fija de estación base.Los operadores de VHF con experiencia cambian ligeramente de posición buscando un “punto dulce” para mejorar la recepción. Estos patrones de interferencia tienden a formarse en función de la longitud de onda de la señal. El máximo de interferencia constructiva (un buen punto) suele estar aproximadamente a 180 grados del máximo de interferencia destructiva (un mal punto). En la banda de 2 metros, la longitud de onda de una señal de radio es, efectivamente, de unos 2 metros, por lo que moverse 180 grados equivale a desplazarse aproximadamente 1 metro. A veces, cuando las señales son débiles en 2 metros, oirás aquello de “muévete un poco y prueba otra vez”. Ten en cuenta que una señal de radio tarda solo unos 3 nanosegundos en propagarse 1 metro, así que el desfase temporal entre dos señales puede ser muy pequeño.
Confusión
La propagación por multitrayecto puede resultar bastante desconcertante. Veamos una historia real de tres radioaficionados comunicándose a través de un repetidor de 2 metros situado en una zona montañosa. Los llamaremos Pablo, Susana y Lorenzo. La orografía de la zona provocaba una distorsión importante por multitrayecto entre los radioaficionados y el repetidor, y también entre ellos directamente. Como resultado, la señal de Pablo sonaba distorsionada al entrar en el repetidor, y por tanto se escuchaba también distorsionada al salir del repetidor.Al principio, Susana y Lorenzo pensaron que la señal de Pablo tenía algún problema y que quizá su equipo estaba funcionando mal. Mientras intentaban diagnosticarlo, Susana escuchó la señal de Pablo directamente en la frecuencia de entrada del repetidor, en simplex, y comprobó que sonaba perfectamente. Eso les hizo preguntarse si el problema estaría en el repetidor. Pero no: las señales de Susana y Lorenzo pasaban por el repetidor sin ningún problema.
Lorenzo también se sintonizó en la frecuencia de entrada del repetidor para escuchar directamente a Pablo, pero en su caso la señal de Pablo seguía sonando distorsionada. Eso sí, la distorsión no era exactamente la misma: había menos distorsión y el tono sonaba diferente.
¿Qué estaba pasando? El trayecto desde la radio de Pablo hasta el repetidor estaba distorsionado por multitrayecto. El repetidor simplemente repetía esa señal ya distorsionada, así que Susana y Lorenzo escuchaban a Pablo distorsionado desde el repetidor. Cuando Susana escuchó directamente la señal de Pablo, en ese trayecto no había multitrayecto apreciable y la señal sonaba bien. Pero cuando Lorenzo escuchó directamente a Pablo, ese otro trayecto también tenía distorsión por multitrayecto, aunque con características algo distintas, lo que acabó de complicar el diagnóstico.
Cómo lidiar con el multitrayecto
Entonces, ¿qué podemos hacer con este problema? ¿Cómo podemos manejar la distorsión por multitrayecto? Aquí van algunos trucos y consejos a tener en cuenta.Lo primero es ser consciente de que los efectos de multitrayecto existen y pueden provocar distorsión en las señales de radio en el aire. Así que no des por hecho que la otra estación tiene un problema en el transmisor.
Como se ha mencionado antes, moverse un poco (dependiendo de la longitud de onda) puede causar un gran cambio en la amplitud y en la calidad de la señal. Por ejemplo, la longitud de onda en 2 metros es de unos 2 metros, así que desplazarse entre un cuarto y media longitud de onda (aproximadamente entre 50 centímetros y 1 metro) puede marcar una gran diferencia. O quizá no.
Usar una antena directiva puede ayudar mucho, ya que tiende a concentrarse en un camino concreto de la señal y a atenuar otros. Orienta la antena buscando la mejor recepción, aunque no siempre será evidente cuál es la dirección óptima.
En esa misma línea, conviene recordar que el mejor camino de señal no tiene por qué coincidir con la dirección aparente de la otra estación, ya que las señales pueden rebotar en montañas, edificios u otras estructuras.
La idea clave es moverse un poco para intentar optimizar la intensidad de señal. No es algo totalmente predecible, así que prueba y observa qué ocurre. Lo mismo se aplica al apuntar una antena directiva: el rumbo “obvio” puede no ser el mejor. Prueba y comprueba el resultado.
Para terminar
La distorsión por multitrayecto puede sonar como una pesadilla técnica, pero una vez que le coges el truco no deja de ser otra peculiaridad más del entorno radioeléctrico. Tanto si estás ajustando tu estación de radioaficionado como si estás mejorando tu Wi-Fi o intentando recibir una emisora de televisión lejana, un poco de conocimiento y algo de prueba y error pueden dar mucho de sí.Así que la próxima vez que tu señal se venga abajo, no desesperes: coge la antena, da unos pasos y gana la partida a esas ondas rebotadas.