Efecto de captura

En un receptor de radio , el efecto de captura es un fenómeno asociado a la recepción en el que solo se demodula la señal más fuerte de dos o más señales recibidas dentro del ancho de banda de la banda de paso del receptor . Por lo tanto, el efecto de captura permite la reutilización de la misma frecuencia al imponer una separación de distancia suficiente; por ejemplo, el efecto de captura AM se utiliza con comunicaciones AM en el servicio AM(R)S (Servicio Aeronáutico Móvil (R)), o entre transmisores FM-BC para el efecto de captura FM. Alternativamente, el efecto de captura permite que los transmisores ILS-Localizer (ILS-LOC) e ILS-Glide-Path (ILS-GP) de dos frecuencias operen en aeropuertos en presencia de fuertes reflexiones, por ejemplo, debido al terreno y los edificios.

Edwin Armstrong observó una forma del efecto de captura en sus primeros trabajos sobre modulación de frecuencia. En su artículo de 1936 para el IRE, informó que una señal FM de banda ancha podía suprimir la interferencia de otra en la misma frecuencia, a menos que la señal no deseada superara aproximadamente la mitad de la intensidad de la deseada. Esto representa un umbral de interferencia significativamente mayor que en los sistemas AM. ^{[ 1 ]}

El efecto de captura se define como la supresión completa de la señal más débil en el limitador del receptor (si está presente), donde la señal más débil no se amplifica , sino que se atenúa . En las comunicaciones FM, el efecto de captura resulta de las etapas de limitación no lineales utilizadas en los receptores para suprimir el ruido de amplitud. Como resultado, cuando hay dos señales en el mismo canal, el receptor demodula la señal más fuerte mientras suprime sustancialmente la señal más débil. ^{[ 2 ]} Cuando ambas señales tienen una intensidad casi igual o se desvanecen de forma independiente, el receptor puede cambiar rápidamente de una a otra y presentar fluctuación .

El efecto de captura puede ocurrir en el limitador de señal o en la etapa de demodulación para circuitos que no lo requieren. ^{[ 3 ]} Algunos tipos de circuitos receptores de radio presentan un efecto de captura más pronunciado que otros. La medida de la capacidad de un receptor para rechazar una segunda señal en la misma frecuencia se denomina índice de captura. Se define como la menor relación entre la potencia de dos señales que produce la supresión de la señal más débil.

El fenómeno del efecto de captura fue descrito antes del 1 de febrero de 1939 por ingenieros de General Electric que realizaban transmisiones de prueba. Dos estaciones experimentales de FM, ubicadas a 24 km (15 millas) de distancia en Albany y Schenectady, Nueva York, se configuraron para transmitir en la misma frecuencia, con el fin de estudiar cómo afectaría esto a la recepción. Se determinó que, en la mayor parte del trayecto entre las dos estaciones, solo se podía escuchar una de las señales, eliminándose por completo la otra. Se concluyó que este efecto ocurría cuando la señal más fuerte era aproximadamente el doble de fuerte que la más débil. ^{[ 4 ]} Esto era significativamente diferente al caso de las señales de modulación de amplitud, donde el estándar general para las estaciones de radiodifusión era que, para evitar interferencias indeseables, la señal más fuerte debía ser aproximadamente veinte veces más fuerte que la más débil. El efecto de captura permitió, por lo tanto, que las estaciones de radiodifusión de FM que transmitían en el mismo canal se ubicaran algo más cerca entre sí que las de AM, sin causar interferencia mutua.

Cuando los transmisores de AM (Modulación de Amplitud) comparten la misma frecuencia central, la señal más débil introduce distorsiones en forma de frecuencias de batido , o bien ambas señales interfieren completamente entre sí. Si en un receptor se recibe o se añade una portadora sin modulación, por ejemplo, mediante un BFO (Oscilador de Frecuencia de Batido), se escuchará un tono de batido con una frecuencia desfasada entre las dos frecuencias portadoras.

Al introducir un desfase de frecuencia entre las frecuencias portadoras del orden de la suma de las frecuencias de modulación más altas empleadas por ambos transmisores, se eliminará la generación de frecuencias de batido; por ejemplo, si la frecuencia de modulación más alta es de 2,4 kHz, el desfase de frecuencia mínimo entre ambas portadoras es de 4,8 kHz (=2 x 2,4 kHz).

El efecto de captura se utiliza activamente en Europa para la comunicación aeronáutica VHF en la banda de 118 MHz a 137 MHz, con el fin de proporcionar cobertura a las aeronaves que vuelan bajo control de tráfico aéreo ( ATC ) en sectores extensos que no pueden ser cubiertos por una sola estación transmisora. Para sectores extensos de ATC, se requieren hasta cinco estaciones transmisoras para proporcionar cobertura continua dentro del área del sector. Las estaciones transmisoras se ubican estratégicamente, lo que garantiza que no todas las señales se reciban simultáneamente en ningún punto del espacio.

El funcionamiento del localizador del sistema de aterrizaje instrumental (ILS-LLZ) y la senda de planeo del sistema de aterrizaje instrumental (ILS-GP) en los aeropuertos suele ser imposible debido a fuertes reflexiones, por ejemplo, en el terreno y los edificios. La solución condujo al desarrollo de ILS-LOC e ILS-GP de dos frecuencias. ^{[ 5 ]} Los sistemas ILS de dos frecuencias utilizan frecuencias portadoras adicionales con un desplazamiento de frecuencia de al menos 5 kHz y máximo 14 kHz, ambas señales centradas por encima y por debajo de la frecuencia central nominal de un canal ILS-LLZ de 50 kHz de ancho. ^{[ 6 ] N.º 3.1.3.2.1} Ambas señales se irradian con dos patrones de antena independientes que se superponen solo parcialmente. La señal de rumbo de un ILS-LLZ tiene una EIRP más alta para proporcionar un alcance de hasta 25 NM y una EIRP más baja para la autorización de una señal de ILS-Localizer para proporcionar un alcance entre 10 NM y 17 NM. Para terrenos difíciles e impacto meteorológico se emplean 2f ILS-GP. ^{[ 7 ]} El ILS-LOC y el ILS-GP de dos frecuencias son un sistema de aproximación de precisión estándar de la OACI y están estandarizados para su uso mundial en el Anexo 10 de la OACI. ^{[ 6 ]}

El receptor AM demodulará cualquier portadora y sus bandas laterales que sean lo suficientemente fuertes para la demodulación dentro de la banda de paso del receptor, lo que dará como resultado una mezcla de audio, si sus frecuencias portadoras no están separadas por la suma de las frecuencias de modulación más altas empleadas en ambos transmisores. Si solo se recibe o se agrega una portadora sin modulación en un receptor, por ejemplo, usando un BFO (oscilador de frecuencia de batido), el tono resultante es el desplazamiento de frecuencia entre las dos frecuencias portadoras. ^{[ a ]}

En los esquemas de modulación digital, se ha demostrado que, para los sistemas de modulación por desplazamiento de amplitud (o modulación por conmutación de encendido / apagado) implementados correctamente , el rechazo de canales paralelos puede ser mejor que en los sistemas de modulación por desplazamiento de frecuencia .

• Problema de cerca-lejos

• Limitador FM y relación de captura, por Dietmar Rudolph