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 VADEMECUM  REMER
 Radiolocalización - RDF

 Control y determinación de dirección
 Técnicas de radiolocalización


Control y determinación de dirección 

    La determinación de una dirección por radio es casi tan antigua como la radio misma. Es conocida frecuentemente como radiolocalización o radiogoniometría - RDF - (Radio Direction Finding ó búsqueda dirección radio). La localización de transmisores de radio con técnicas de determinación de dirección es considerada por muchos tanto un arte como una ciencia. Aunque se han desarrollado complejos equipos hasta casi la perfección para usos profesionales, se pueden construir en casa equipos relativamente simples que ofrecen al radioaficionado la oportunidad de la RDF.

    En muchos países del mundo, la caza de transmisores ocultos adquiere el aspecto de un deporte, con los participantes siguiendo con decisión la pista hacia la zona en que creen que esta situado el transmisor. A este deporte se le denomina caza del zorro o ARDF (Amateur radio direction finding).

    Los requisitos de un sistema de RDF son una antena directiva y un receptor, que a ser posible llevará incorporado un medidor para indicarnos la fuerza de la señal captada.

    Las antenas para el trabajo de RDF no son generalmente de los tipos que se emplean normalmente para comunicaciones directas. La directividad es el requisito principal, y aquí la palabra directividad adquiere un significado algo distinto al que se aplica normalmente a las antenas. Normalmente asociamos directividad con ganancia, y pensamos que el diagrama ideal de una antena es el que tenga un lóbulo principal largo y estrecho. Dicho diagrama puede ser válido para mediciones aproximadas de RDF, pero no son posibles mediciones precisas de dirección. Siempre hay unos pocos (o quizás muchos) grados en la "nariz" del lóbulo en los que una variación de la orientación de la antena produce un cambio de la fuerza de la señal que no es detectable. En medidas de RDF, es preciso relacionar la orientación exacta, o rumbo, con la posición de la antena. Para hacer esto con precisión, se utiliza una antena que presente un nulo en su diagrama de directividad. Un nulo puede ser muy estrecho, hasta medio grado o menos.

    Una antena simple para el trabajo de RDF es un pequeño cuadro sintonizado a resonancia con un condensador. En el diseño de un cuadro para RDF deben considerarse varios factores. El cuadro debe ser pequeño comparado con la longitud de onda. En un cuadro de una sola espira, el conductor debe tener menos de 0.08 longitudes de onda de largo. La máxima respuesta de la antena de cuadro es en el plano del cuadro, exhibiendo nulos a ángulos rectos de ese plano.

    Para obtener las direcciones con la máxima precisión, el bucle o cuadro debe equilibrarse electrostáticamente con respecto a masa. De otra forma, el cuadro presentará dos modos de operación. Uno es el modo de cuadro verdadero, mientras que el otro es el de una antena vertical, esencialmente no direccional, de pequeñas dimensiones. Las tensiones introducidas por estos dos modos no están en fase y pueden sumarse o restarse, dependiendo de la dirección con que venga la onda.

    El diagrama de directividad teórico de un cuadro verdadero lo observamos en la figura (diagrama de campo A). Cuando esta adecuadamente equilibrado el cuadro presenta dos nulos separados 180º. Por tanto, la lectura de un solo nulo con una antena de cuadro pequeño no indicará el sentido exacto, solo será la línea donde se encuentra (dirección).

    Cuando el efecto de antena es considerable, y se sintoniza el bucle a resonancia, este puede presentar muy poca directividad,(ver figura diagrama de campo B). Sin embargo, desintonizando el bucle para desplazar la fase, pude obtenerse una gráfica similar a la figura (diagrama de campo C).

    Con una desintonía adecuada, puede acercarse a la gráfica de la figura (diagrama de campo D). Este ajuste se realiza a veces en el trabajo de RDF para obtener una directividad unidireccional, aunque no hay un nulo completo en la gráfica.

Diagrama de campo de un pequeño cuadro con cantidades variables de efecto antena - la respuesta indeseada del cuadro que actúa como una masa metálica conectada a los terminales de antena del receptor -. Las líneas gruesas indican el plano del cuadro.

Cuadro blindado para determinación de dirección. Los extremos de la espira de blindaje no se conectan para evitar el blindaje del cuadro a los campos magnéticos. el blindaje es efectivo contra los campos eléctricos.

    Puede obtenerse un equilibrio electroestático blindando el bucle, como se muestra en la figura (cuadro blindado). El blindaje se representa por la línea de trazos, y elimina el efecto antena. La respuesta de un bucle blindado bien construido esta muy próxima al diagrama ideal de la figura (cuadro blindado).

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Técnicas de radiolocalización 

    Localizar un transmisor con técnicas de RDF es una habilidad que solo se adquiere con la práctica. Familiarizarse con la antena que se utiliza y especialmente con sus limitaciones es, probablemente, el criterio mas importante. Naturalmente también se requiere conocer el equipo de medida. Pero además, hay que conocer como se comportan las señales de radio en diferentes frecuencias y en diferentes tipos de terreno.

    La mayoría de RDF de aficionado se lleva a cabo por señales de onda directa o de tierra, en la que el transmisor rara vez se encuentra a mas de 20 km. de distancia. Incluso cuando la posición de un transmisor ha sido localizada por medidas de onda espacial, generalmente no es posible localizar determinar la ubicación precisa del transmisor sin tomar algunas lecturas de la onda de tierra.

    La mejor precisión al determinar la dirección hacia la fuente de señal se obtiene cuando el camino de propagación es sobre terreno homogéneo, y cuando solo esta presente la componente de polarización vertical de la onda de tierra. Si existe un límite (frontera), por ejemplo entre tierra y agua, las diferentes conductividades de los dos medios para la onda de tierra producen curvatura (refracción) del frente de onda. Además, la reflexión de energía de RF por objetos verticales (montañas, edificios, etc.) pueden sumarse con la onda directa y producir errores de RDF.

    Los efectos de la refracción y de la reflexión se muestran en la figura. En A, la señal esta realmente llegando con una dirección diferente de la dirección verdadera hacia el transmisor. Esto ocurre debido a que la onda se refracta en la línea de costa.

    En B, hay dos fuentes aparentes para la señal que llega (una onda directa desde la propia fuente, y otra onda que se refleja desde la ladera de la montaña). En este caso las dos señales se suman en la antena del equipo de RDF. Si no se tiene cuidado al realizar las mediciones, el observador no iniciado podría obtener una medición falsa en una direccion aproximadamente centrada entre las dos fuentes.

    Los objetos locales también tienden a distorsionar el campo, como los edificios construidos con hormigón y acero, las líneas eléctricas y similares. Es importante que la antena de RDF este despejada. Los árboles con hojas también pueden crear efectos adversos, especialmente en VHF y superiores.

Errores de RDF producidos por refracción (A), y reflexión (B). En A se obtiene una lectura falsa debido a que la señal llega realmente en una dirección que es diferente de la fuente. En B, la señal directa de la fuente se combina con la señal reflejada por la ladera de la montaña. Las dos se promedian en la antena dando un rumbo falso situado entre las dos fuentes recibidas.

    Si se toman dos mediciones de rumbo de RDF desde ubicaciones que están separadas por una distancia significativa, las líneas de dirección pueden dibujarse a partir de esas posiciones tal como se presenta en el mapa. El punto en el que se crucen las dos líneas, indicará un "fix" o situación aproximada del transmisor.

    Distintos tipos de mapas son adecuados para triangulación. Sin embargo, los mapas de carreteras carecen de sufiente detalle, y generalmente, no son satisfactorios. En campo abierto son preferibles los mapas topográficos de la zona.

    En las fases finales de ubicación de una fuente, se utilizan equipos portátiles de RDF para determinar la posición exacta. A medida que el equipo se aproxima al transmisor, las señales se vuelven muy intensas. La sobrecarga de los circuitos de entrada del receptor pueden llevar a la confusión y a un error en las lecturas. Un sistema para combatir este problema es intercalar un atenuador entre la antena y el receptor, o hacer las mediciones por mínimos de señal, en vez de máximos, para perfilar mas exactamente la dirección.

    Incluso con un atenuador en la línea, en presencia de un fuerte campo electromagnético, puede haber algo de energía acoplada directamente en el circuito del receptor. Este efecto se nota como una no directividad aparente de la antena. En otras palabras, la fuerza de la señal recibida cambia muy poco o quizá nada cuando se gira la antena de RDF. El único recurso contra este efecto es blindar el receptor.

Sectores de rumbo o dirección desde tres posiciones de RDF dibujadas en un mapa. Este método es conocido como triangulación. Aprecie que no se precisa de antena determinante de sentido en ninguna de las posiciones de RDF; las antenas con dos indicaciones de nulo separadas 180º son suficientes.

    En la figuras se muestra una de tantas antenas para VHF (146 Mhz.) utilizadas en la práctica de RDF.

En A se muestra una configuración sencilla que produce un diagrama de directividad cardioide. B ilustra un sistema adecuado para fabricar un montaje rígido para el radiador utilizando conectores BNC.

Montura de puesta en fase para el conjunto de RDF de 146 Mhz. Las secciones de puesta en fase deben medirse desde el centro del conector T hasta el punto en que el radiador sobresale de la parte blindada de la hembra BNC cabeza abajo. No olvide tener en cuenta la longitud de los conectores cuando se construya la montura.

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