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Artículo publicado en CQ Radio Amateur,
nº 313 (julio-agosto 2010)
Reescrito y actualizado en 2024
SPLAT! (SignalServer): análisis de
coberturas y enlaces en V/UHF
Se
describe el uso de una herramienta informática para cálculos
de propagación en frecuencias de VHF y UHF, que podremos
utilizar para elegir la mejor ubicación de un repetidor o
estación portable, o bien para analizar una localización ya
existente.
Sergio
Manrique Almeida
Todos los
derechos reservados
Por la revista
QEX de Julio/Agosto de 2009 supimos de SPLAT! (actualmente
SignalServer), una potente aplicación que permite realizar
varios cálculos, como predecir el área de cobertura desde
un punto determinado y las pérdidas de propagación entre
dos estaciones. Este artículo pretende ser una sencilla
guía de uso de SignalServer, herramienta que ni siquiera
necesita ser instalada en un ordenador, al estar
disponible una versión simplificada y en forma de página web,
gracias al trabajo de Bill Walker, W5GFE: los datos
requeridos son las coordenadas de los lugares involucrados
(veremos cómo obtenerlas), frecuencia de trabajo, y altura
y polarización de las antenas.
El origen de SPLAT! se remonta a 1997, en el ámbito de la
radiodifusión, y hace años que es utilizada también por
parte de aficionados; su autor es John Magliacane, KD2BD.
Los
modos de propagación contemplados por SignalServer son los
habituales en VHF y frecuencias superiores: onda directa y
onda propagada a lo largo de terrenos irregulares
(reflexión o difracción en el terreno, conocida esta
ultima como propagación por “filo de cuchillo”). El
margen de frecuencias contemplado por SignalServer se
extiende desde 20 MHz hasta 20 GHz.
SignalServer tiene en cuenta en relieve del terreno:
emplea los datos topográficos de la Tierra obtenidos
mediante radar por la lanzadera espacial Endeavour
(misión STS-99, febrero de 2000). Se trata del mapa con
datos de elevación más preciso existente hasta la fecha.
Ejemplo:
cobertura de ED7YAD
Utilizaremos unos repetidores y balizas situados en
un lugar llamado Cerro del Moro, en la Sierra de Mijas
(Málaga, España). El primer paso es obtener las
coordenadas geográficas del lugar; el sitio web
aprs.fi, al introducir el indicativo ED7YAD suministró sus
coordenadas teóricas y su supuesta situación en una
ventana de Google Maps: en medio de la nada, a
unos 450 metros de lo que sin duda era un recinto con
equipos de telecomunicaciones.
¿Las
coordenadas no eran correctas o Google Maps no las
situaba con exactitud? Con un navegador portátil el autor
tomó las coordenadas de varios puntos cercanos a su
domicilio y las trasladó a Google Earth: el error
resultó ser de apenas 10 metros, de manera que lo correcto
resultó ser localizar visualmente el lugar de interés en Google
Maps ó Google Earth, tomar nota de sus
coordenadas en forma de grados decimales (foto A) y
trasladarlas a SignalServer: para ED7YAD, latitud 36,6045
grados norte y longitud 4,5965 grados oeste, con un error
de ± 100 metros dada la extensión del recinto de
telecomunicaciones.
Para
que Google Earth muestre las coordenadas en
forma de grados decimales, elegir en su menú Herramientas
--> Opciones, y en Mostrar lat./long.
marcar la opción Grados decimales.

Foto
A. Vista del Cerro del Moro en Google Earth. Se
observan en la parte inferior las coordenadas.
Registro. El siguiente paso es registrar el
lugar y sus coordenadas: ir al sitio web https://signalserver.okiefrog.org/enrollprime.pl,
donde aparecerá un formulario para introducir
los datos (foto B):

Foto B. Registrando
una estación en SignalServer.
Callsign: indicativo, o cualquier nombre que
queramos dar al lugar.
Longitude: longitud en grados decimales, con
signo negativo si es una longitud Este. En nuestro ejemplo,
4.5965 (con un punto en vez de una coma para las cifras
decimales).
Latitude: latitud en grados decimales, con signo
negativo si es una latitud Sur. En nuestro ejemplo, 36.6045
(también con un punto).
Antenna Height: altura de la antena sobre el
terreno, en pies (1 metro = 3,28 pies). Por defecto, 50 pies
(unos 15 metros).
If in USA, Select State: para fuera de EEUU,
elegir la opción Not in USA.
Select Region: elegir la opción adecuada; en el
ejemplo, Eurasia.
A la derecha, en Registration Type, deberá
estar marcada la opción New Registration, al ser una
nueva ubicación. Si se tratase de una modificación de una
ubicación ya existente, habría que marcar Update or
Correct.
Clicar el botón Submit Registration para que la
ubicación quede registrada en el sitio web de
SignalServer.
A
partir de ahora, ya podemos realizar los análisis que deseemos
para la ubicación que hemos introducido.
Mapas de cobertura. Ir a https://signalserver.okiefrog.org/plot.pl.
Aparecerá la ventana de la foto C,
en Callsign
teclear el nombre de nuestra ubicación (se
autocompletará), cuando aparezca clicar en Search Database
y en la siguiente página clicar en
el indicativo. En la ventana de la foto D introducir el resto
de datos.

Foto C. Petición de mapa de cobertura
para una estación.

Foto D. Introducción de datos del
mapa de cobertura.
Transmitter Antenna Height: introducir en
pies la altura de la antena de la estación para la que
se desea obtener el mapa de cobertura.
Frequency
of Operation: introducir la frecuencia de
operación en MHz (desde 20 hasta 20000).
ERP: introducir la
potencia efectiva radiada (PIRE) en vatios, es
la potencia del transmisor más la ganancia de la
antena (no en dB, sino en valor absoluto
respecto radiador isotrópico).
Plot Radius:
introducir en millas el radio de cobertura del mapa
Target's
Antenna Height: introducir en pies la altura
de la antena de las estaciones destino. Unos 2 metros (6
pies) en los ejemplos.
Si se desea
obtener el mapa con el alcance visual desde la ubicación
(independiente de la frecuencia), marcar la opción Line of
Sight Plot. Si en cambio se desea un análisis más
complejo, que contemple la propagación más allá del alcance
visual (por difracción en el terreno), hay que elegir Longley-Rice
Plot.
Tras elegir la opción de interés, clicar en Create a Plot;
se nos indicará que deberemos esperar unos segundos
(especialmente para el análisis Longley-Rice). Tras la espera,
aparecerá la imagen a tamaño reducido del mapa de cobertura,
al clicar sobre la imagen aparecerá ampliada. La imagen puede
ser guardada en forma de fichero JPEG clicando con el botón
derecho en el enlace image file; si queremos trasladar
dicha imagen a Google Earth deberemos abrir el
fichero KMZ, clicar en KMZ file.
En la foto E se observa el alcance visual
desde el Cerro del Moro calculado hasta 16 km de distancia,
al abrir el fichero KMZ; sin duda, la vista debe ser un
espectáculo.
En las fotos F, G y H se observa la
cobertura en las frecuencias de 50, 145 y 432 MHz
respectivamente; se observa que el mapa
se limita a un círculo, hasta una distancia dada de la
localización. Las zonas de colores más vivos corresponden a
las de mejores señales, y a medida que las señales decrecen
los colores van cambiando, ver escala en la página.

Foto E. Alcance visual desde el Cerro del Moro (Málaga)
calculado hasta un radio de 16 km (10 millas), según
SignalServer.Imagen obtenida abriendo el archivo KMZ.

Fotos
F, G y H. Cobertura según SignalServer desde el Cerro del
Moro en las bandas de 50, 145 y 432 MHz respectivamente, con
400 W de PIRE, antena transmisora a 20 metros sobre el
terreno y antena del corresponsal a 9 m sobre el terreno.
Cuanto más vivo es el color en un área, mejores las señales
(ver texto).
Perfil entre dos estaciones
En la foto C, la opción Profile
Between Two Stations permite calcular la atenuación entre
dos estaciones, en función del relieve del terreno y de la
frecuencia empleada. Introducir ambas estaciones, frecuencia de
trabajo y altura de antenas sobre el terreno en cada extremo.
Clicar en Create Plots; los resultados aparecerán en una
nueva página:
Gráfico Profile (figura 1): es el perfil del
terreno entre la estación del autor (JN11CJ) y una montaña
situada en JN12IK, ambas estaciones situadas en los extremos
del gráfico (JN12IK a la derecha), en el que hay varias líneas
con estos significados:
- Line of Sight (línea azul):
trayectoria recta entre ambas estaciones. Hay que recordar que
la trayectoria real no es exactamente recta debido al efecto
de la atmósfera, pero SignalServer la hace recta modificando
el radio de la Tierra, como es habitual en cálculos de este
tipo.
-
Terrain (línea verde): perfil geográfico entre ambas
estaciones.
- Curvature (línea negra): curvatura de la Tierra.
- Fresnel Zone (línea amarilla): límite inferior de
la primera zona de Fresnel.

Figura 1.
Perfil del terreno entre el autor y Salines (JN12IK) según
SignalServer (ver texto).
El gráfico se interpreta así: la trayectoria
directa entre ambas estaciones (línea verde) se ve obstruida por
el perfil del terreno, por lo que se puede prever que no se
tendrán buenas señales. La primera zona de Fresnel también está
obstruida por el terreno, es importante que dicha zona esté
despejada para tener buenas señales.
Seguidamente hay una serie de datos en formato de texto:
Transmitter site: hay tres datos interesantes, que
son la distancia, azimut y elevación desde ambos extremos. En Receiver
site tenemos esos mismos datos pero en el sentido inverso.
La distancia es indicada en millas, para pasarla a kilómetros
multiplicar por 1,609.
Más abajo están los parámetros del terreno y de la atmósfera
empleados en el análisis, que varían con el terreno pero que la
versión web de SignalServer no permite modificar y toma
como fijos con unos valores determinados.
Summary for the link between Tx and Rx quizás
incluye los resultados de mayor interés:
- Free space path loss: atenuación entre ambas estaciones
en espacio libre (117 dB).
- Computed path loss: atenuación real según SignalServer,
en dB (167 dB).
Debajo tenemos la diferencia entre ambas atenuaciones, es decir,
la atenuación debida a los obstáculos, que es 50 dB según
SignalServer.
En 144 MHz, para estaciones de 100 vatios (+50
dBm), 13 dBi de ganancia de antena (una Yagi de 9 elementos) en
cada extremo y condiciones atmosféricas normales tendremos en los
S-meter una lectura S=6. Al final del informe hay una nota,
según la cual para tener visibilidad directa con el QTH del autor,
la antena en JN12IK debería ser elevada a una altura nada menos
que de 12.957 pies (3.949 metros), que serían 18.207 pies para
despejar la primera zona de Fresnel.
Notas adicionales
Comportamiento en zonas urbanas. En áreas urbanas con
edificios elevados, puede suceder que la resolución de los datos
empleados (30 metros para EEUU, 90 metros para el resto del mundo)
no sea suficiente para distinguir entre diferentes edificios, así
como entre edificios y terreno real. Por tanto, en esas áreas la
altura medida para un punto determinado será el promedio de la
altura de su entorno, y no la altura real.
Aplicación en HF. SignalServer permite realizar cálculos
en HF para frecuencias superiores a 20 MHz pero no para
propagación por reflexión en la ionosfera, sino para los
mecanismos descritos anteriormente. No obstante, un lugar que
según SignalServer tenga poca salida por onda directa o difracción
(por ejemplo, en un valle rodeado de montañas), seguramente no
será un buen sitio para HF. Así que SignalServer puede darnos una
orientación “a grosso modo” acerca de las características de una
localización dada en bandas altas: hay que tener en cuenta que en
HF, a menor frecuencia mayor es la facilidad para las
comunicaciones por onda terrestre o por ángulo casi vertical, pero
se trata de frecuencias muy por debajo de la mínima contemplada
por SignalServer.
Curvatura por atmósfera. La temperatura y la presión de la
atmósfera varían con la altura, de manera que (como se dijo
anteriormente) las señales de radio por onda directa no se
propagan exactamente en línea recta, sino con cierta curvatura
(refracción); la consecuencia es que el alcance de la señal es
mayor que si las trayectorias fuesen rectas. La versión web
de SignalServer tiene en cuenta este fenómeno y supone condiciones
atmosféricas normales, no las propias de los meses más cálidos que
permiten la propagación a mayores distancias mediante la
troposfera.
Gracias al Dr. Bill Walker, W5GFE, y a John Magliacane, KD2BD, por
resolver algunas dudas relativas a la redacción de este artículo.
Bibliografía. Splat!: An RF Signal Propagation, Loss
and Terrain Analysis Tool, QEX, Julio/Agosto 2009.
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