¿Detector generalista o especialista?

Siempre que me plantean estos temas, lo explico de una forma sencilla al principio, para que todo el mundo lo entienda sin necesidad de leer aburridos textos. Es muy ilustrativo comparar un detector multibanda con un SUV (estos coches de ahora que antes se llamaban todo terreno).

El SUV puede ir por caminos suaves y por carretera. Su desempeño en ambos es aceptable, pues está preparado para ello. En cambio, el land rover de toda la vida tiene unas prestaciones muy superiores en campo, en condiciones extremas o trialeras difíciles. Por otro lado, cualquier berlina “normal” supera un SUV en carretera, consume menos y es más eficiente en curvas, puede alcanzar más velocidad con menor potencia.

A esto se llama especialización. No se puede tener todo a la vez porque en muchas ocasiones es físicamente imposible, o requiere tal esfuerzo de ingeniería que resulta económicamente nefasto.

Pero vamos con los detectores.
Existen detectores todo terreno, capaces de recibir bandas X, Ku, K y Ka.
Si seguimos el ejemplo del SUV, el “camino” sería la banda X, y a medida que aumentamos la frecuencia, llegamos a la “autopista”, que sería la banda Ka.
Esta tabla resume las bandas, frecuencias y su nomenclatura y debajo la semejanza con los coches:

En principio, lo que más llama la atención es la enorme diferencia entre la banda X y la Ka. Es sencillamente desproporcionado. Mientras que la banda X trabaja a unos 9GHz, la Ka lo hace a 34GHz, esto son casi 4 veces más frecuencia.

En términos de longitud de onda (lo grandes o tamaño de la onda electromagnética), la diferencia se hace más notoria. En banda X, la longitud de onda es de aproximadamente 33mm, pero en banda Ka es de tan solo 8.8mm.

Todo esto ¿qué significa?

Esto implica que en el diseño electrónico se han de tomar ciertas precauciones y evaluar el conjunto como un todo, intentando promediar ganancias, filtros y eficacias a un valor lo menos malo para todos.
Como ejemplo, y ya que es la parte inicial de un receptor, voy a tomar una antena de corneta comercial de altas prestaciones (de laboratorio, con doble ridge) y observar las gráficas de adaptación en función de la frecuencia:

Si nos fijamos en la respuesta a 2GHz, vemos que es de unos 28dBm, mientras que a 8GHz es de unos 38dBm. Es la misma proporción que antes (cuatro veces más frecuencia) y podemos constatar que ¡una frecuencia tiene 10dBm más que la otra!

Aquí no hay vuelta de hoja: las antenas son así y los diseños no permiten milagros. Una antena no puede estar adaptada perfectamente a todas las frecuencias cuando éstas tienen un amplio rango.

Para los que habéis trasteado con emisoras CB, habréis experimentado que la regulación de ondas estacionarias es vital para una perfecta recepcion/emisión, pudiendo ganar o perder mucha distancia en mover sólo un par de milímetros la punta de regulación de la antena.

Pero aún hay más. Quizá alguien piense que existe algún truco o artimaña que sólo conocen los diseñadores de detectores. Mucho me temo que no es así.

La longitud de onda es un gran problema. Si queremos que el receptor funcione (no digo ya que funcione óptimamente) en banda X, tendremos que fabricar un guiaondas enorme, de al menos unos 26mm. Pero eso se aleja del guiaondas óptimo para Ka que es de unos 6mm. ¡Esto no se puede cambiar! Una onda Ka peor que mejor pasa por el guiaondas de banda X, pero no al revés, pues es mayor y no “entra”, bloqueándose.

Aquí se puede ver una tabla con medidas de guiaondas

Lo mismo ocurre con la antena: Una antena de banda X “permite” el paso (aunque no óptimo) de banda Ka, pero no a la inversa.

¿Todavía más? Sí. El receptor necesitará un oscilador local con tres armónicos “potentes” para poder recibir las tres bandas (ya no cuento para recibir además la Ku que entonces serían 4), y osciladores de FI variados para poder ajustarse exactamente a todas bandas. Esto es una verdadera fuente de ruido, necesidad de filtrados, falsas alarmas y reducción de sensibilidad. Por poner un ejemplo, si el oscilador local es de 9GHz, tiene su fundamental para la banda X, luego ha de multiplicar por 2 o por 3 para la K, y más tarde multiplicar por 4 para la Ka. Como los múltiplos no son exactos, necesita además varios osciladores de frecuencias intermedias para sintonizar las bandas, y estarían entre los 4 y 0.5GHz. Cada frecuencia suma, pero también resta, generando productos de intermodulación horribles que no generan más que problemas y que al final se resuelven filtrando y filtrando, con la consecuente pérdida de sensibilidad, por no contar el ruido que introduce en la señal.

¿Puede ser peor? Nuevamente me temo que sí. Discernir si estamos recibiendo una señal débil en alguna de las bandas puede ser una tarea difícil, cuando menos imposible. La resulta de todas las mezclas de armónicos, frecuencias intermedias y productos de intermodulación puede terminar en que se reciban simultáneamente en el escaneado de varias bandas a la vez, y entonces no tenemos certeza de la misma. Por lo general, todo vale y se pita por defecto. Es por esto que este tipo de detectores son tan propensos a las falsas alarmas, o si ponen el listón muy alto, bajan las prestaciones hasta niveles inaceptables.

Como muestra de un caso diametralmente opuesto, tenemos el beltronics STI-R que, al menos, utiliza dos antenas. Una de ellas exclusivamente para Ka, ya que en esa banda es importante una buena optimización/especialización.

Otro caso es el de las shadow, donde se ha despreciado la banda K en distancias para dar máxima ganancia a la Ka.

Alguno se preguntará por el famoso “barrido” de frecuencia y del tiempo empleado en ello para obtener buenos resultados de recepción. Cierto es que a mayor numero de bandas, mayores tiempos de barrido tendremos, aunque existen ciertas artimañas que permiten ahorrar algunos milisegundos, por lo general es así.

Un caso extremo en especialización es el Stinger DSI. Este detector sólo escanea unos 300MHz en banda Ka y posee una antena patch específica para esa banda. Su especialización hace que tenga muy buenos resultados, a costa de no poder recibir descalibrados. Para banda K tiene otra antena distinta. En cambio, el circuito receptor comparte K y Ka de forma relativamente ordenada. No es lo mismo 2 bandas que 4, evidentemente. Además, las bandas K y Ka son bastante dóciles trabajando juntas, ya que tienen múltiplos del oscilador local casi exactos, facilitando mucho las cosas y evitando los graves problemas que he comentado arriba.

La conclusión rápida es que si queremos tener todo, hemos de pagar un precio. Y el precio del multibanda en la detección, se paga caro en metros.