La mejor LNB

Algunos fabricantes o distribuidores promocionan las LNB’s anunciando valores muy bajos. ¿Es esto realista? El presente artículo explica por qué hay que ser prudente con este tema y los puntos a tener en cuenta a la hora de elegir un buen conversor. También analiza qué es el ruido de fase, más significativo en la recepción que el factor de ruido.

Para comprender bien los diferentes parámetros que definen una LNB, lo mejor es analizar su funcionamiento. El esquema de la figura 1 permite seguir la distribución de la señal, desde el momento en que es recogida de las pequeñas antenas (H y V), hasta su salida por la toma F en la Banda Intermediaria Satélite (BIS). Nos daremos cuenta de que cada una de las antenas viene seguida de un triángulo; éste representa a un amplificador. Es el primero de la cadena y también el más importante porque el nivel de señal es muy débil. Dicho amplificador tiene que introducir el mínimo de ruido, como todos los circuitos electrónicos que le siguen. El caso es que el ruido nunca se atenuará, al contrario, cuando más se amplifique, más presente estará. Es este principio el que nos obliga a no emplear en las instalaciones actuales amplificadores complementarios entre la LNB y el receptor digital.
Si seguimos la distribución de la señal, veremos un rectángulo, Band Pass Filter o Filtro de Banda de Paso (BPF), que permite deshacerse de las frecuencias indeseables. Este filtro viene seguido de un mezclador (MIX), que realiza la función frecuencia BIS=frecuencia recibida, menos frecuencia del Oscilador Local (OL), además de otro filtro Low Pass Filter o Filtro de Bajo Paso (LPF) y de las dos etapas de amplificación final. Esta sucesión de circuitos dedicados a funciones bien definidas son otras tantas fuentes de degradación de la señal; todos ellos deben responder a dos imperativos: ruido mínimo y distorsión por ruido de fase, también mínima.

Hay que recordar que todo conductor o semi-conductor, cuando es atravesado por una corriente, es la fuente de una agitación “atómica” y térmica. Para que la corriente exista los electrones libres están en movimiento. A esta agitación se corresponde una potencia disipada, esencialmente, por frotación, a la que corresponderá una elevación de temperatura del conductor o del semi-conductor. A partir de este fenómeno, se define una temperatura denominada “temperatura de ruido”, que viene dada en Kelvin (K). Esta se relaciona con la potencia disipada por el intermediario de la constante de Boltzmann, de la temperatura real del conductor o semi-conductor y de la banda de frecuencia en la que trabaja el componente. Inmediatamente, comprendemos que esta temperatura de ruido (y el factor de ruido que le corresponde) no puede ser nula, a menos que el componente sea a 0 K, es decir, a –273º C. Y como esta temperatura de ruido o factor de ruido depende directamente de la temperatura ambiente, cuando mayor sea, peor será el factor de ruido; esto explica la degradación de las características de una LNB, cuando hace demasiado calor.

El verdadero factor de ruido F LNB está definido a partir de una temperatura de referencia T0 por una relación simple F LNB=KTO. Si T LNB representa la temperatura de ruido de la LNB, el factor de ruido se explica según la relación F LNB=1+T LNB/290 o incluso, T LNB=290 (FLNB-1). Para obtener la “cifra de ruido” NF o Noise Figure, en inglés, basta con convertir el factor de ruido en decibelios con la relación NF=10log10 F LNB o F LNB=10 NF/10. Tomemos un ejemplo concreto: Si una LNB tiene un valor de ruido NF de 0,6 dB, el factor de ruido F LNB tendrá por valor 1,14 y la temperatura de ruido T LNB, 42,96 K. En la tabla 2, encontramos la correspondencia entre cifra de ruido (en decibelios, dB) y temperatura de ruido (en K). Así, constatamos que cuanto más baja es el valor de ruido, también menor es la temperatura de ruido. Del mismo modo, en dicha tabla encontramos otras dos columnas: una da el nivel de ruido en dBuV y la otra, el mismo nivel en uV, calculado en una carga de 75 Ohms. Esta correspondencia resulta de la definición de la temperatura de ruido, que se corresponde con una potencia disipada en Watios. Por ello, es lógico convertir esta temperatura de ruido en el nivel de señal correspondiente. Es el valor mínimo del nivel de ruido el que será observado en la salida de la LNB. Recordemos que lo que se entiende por “relación señal/ruido” o S/N en realidad se corresponde a la relación de la amplitud de la señal útil con la amplitud del ruido presente en la señal: cuanto mayor es dicha relación (también explicada en decibelios), mejor será la “legibilidad” de la señal en relación a dicho ruido.

En el caso de las señales analógicas, el factor de ruido y la relación señal/ruido son dos elementos fundamentales. En el caso de las señales digitales, si estos parámetros han de conservar valores buenos, éstos no son los únicos importantes: el ruido de fase es un parámetro muy significativo y a menudo, el más importante. ¿Por qué es esto así? Porque la transmisión de señales digitales utiliza la modulación de amplitud en cuadratura o QAM, que permite obtener, a partir de dos señales bautizadas I y Q, una constelación de puntos que se corresponde a los símbolos transmitidos. En e caso del satélite (DVB-S) sólo son utilizados cuatro puntos o estados, que se corresponden a las cuatro bases de un cuadrado. Esta modulación particular se denomina 4-QAM o Quadrature Phase Shift Keying (QPSK). En el caso del cable (DBC-C) y la televisión digital terrestre, se necesitan 64 etapas para disponer de una señal más robusta: estamos hablando de 64-QAM. Si estas diferentes etapas o puntos no ocupan sus respectivas posiciones (las cuatro bases del cuadrado para el QPSK), la descodificación de los datos sufre una perturbación: aparecen pixelizaciones y cortes en la imagen. Esta dispersión de las etapas trae como consecuencia un desfase que incide en la transmisión: es lo que técnicamente se conoce como ruido de fase. Estas cuatro etapas deben permanecer estables para que la demodulación quede asegurada, sea cual sea la frecuencia de transmisión de la señal, sobre todo el tendido de la BIS, para que sea precisa.

Volviendo a la LNB, comprenderemos que todos los circuitos de amplificación, filtrado o conversión de frecuencias pueden ser la fuente del ruido de fase. Para evitar estos problemas todos los circuitos tienen que ser perfectamente estudiados y ser objeto de medidas, de modo que se puedan apreciar estos efectos. Esta es la razón por la que un fabricante serio tiene que tener en cuenta el resultado de las medidas y no contentarse solamente de dar el valor del factor de ruido a la recepción digital.
Para poder apreciar el ruido de fase se mide la dispersión de estos puntos con un ciclo de 360º. Esta medida viene efectuada en relación a las frecuencias del Oscilador Local, en una banda de frecuencias determinada en relación a ésta (1 kHz, 10 kHz, 100 kHz y 1 MHz). El resultado de la medida se explica en decibelios ciclo por hertzios o dBc/H. Este tipo de medida sólo se puede realizar en un laboratorio. Les damos los valores mínimos de este ruido de fase espectral: -50 dB @1 kHz, -75 dBc@10 kHz y –95 dBc@100 kHz. Como ejemplo, la figura 3 reproduce las características de una LNB de la marca Swedish Microwave (SMW). En ella notamos que los valores dados son mejores que los valores mínimos requeridos. También podemos notar que el factor de ruido dado sólo es de 0,8 dB.
Todo lo que hasta ahora hemos dicho no sólo se aplica a la LNB, sino también a todos los componentes protagonistas de la transmisión, en especial, a los conmutadores, que también pueden tener ruido de fase, lo mismo que un polarizador magnético. Estudiando con atención la tabla 3, debemos fijarnos en la línea “Output VSWR”. Aquí, VSWR se refiere al ROS o relación de las ondas estacionarias. También este parámetro es importante en una instalación: explica la facultad de facilitar el tránsito de la señal entre la fuente y el receptor y de aprovechar el máximo de energía: cuanto más importante es el ROS, menor será la energía transmitida. Pero si no llega a su destino, entonces significa que crea perturbaciones. Para fijar una medida, el valor del ROS no debe sobrepasar 2 (lo que corresponde al 89 por ciento de la energía transmitida); este valor figura en las características de la tabla 3. Además, dicho valor no debe ser sobrepasado en todo el ancho de la banda BIS. De lo contrario, se producirán accidentes, como la desaparición de ciertos programas (a las frecuencias correspondientes a valores elevados de ROS). En una palabra, una LNB, al igual que cualquier otro componente, tiene que tener una respuesta lo más lineal posible. Sus características han de ser estables en toda la banda BIS. Para un fabricante es tentador dar los mejores valores, pero ¿para qué frecuencias? Hace tiempo, las LNB’s integraban una ficha de control donde figuraban sus características en toda la banda BIS y a menudo, los fabricantes otorgaban el peor valor y no el mejor.