En las estaciones profesionales de monitoreo ADS-B en 1090 MHz, la atenuación de las bajadas coaxiales representa el principal obstáculo para maximizar la sensibilidad de recepción. La tecnología Power over Ethernet (PoE) permite redefinir la arquitectura RF al desplazar el ordenador monoplaca (SBC) y el receptor SDR directamente a la base de la antena mediante un único cable de red Cat6 apantallado.
📡 Especificaciones de Hardware & Parámetros RF
Arquitectura RF: Pérdidas Coaxiales frente a Instalación en Mástil
A 1090 MHz, las pérdidas por inserción de los cables coaxiales limitan gravemente el balance de enlace. Un cable RG-58 pierde cerca de 0.6 dB por metro, e incluso cables de bajas pérdidas como el LMR-400 introducen ~0.13 dB/m. En una tirada de 20 metros desde la torre, el LMR-400 atenúa 2.6 dB, disipando la mitad de la potencia incidente. Según la ecuación de ruido en cascada de Friis:
$$F_{\text{tot}} = F_1 + \frac{F_2 - 1}{G_1} + \frac{F_3 - 1}{G_1 G_2}$$
Cualquier pérdida pasiva ($L = 1/G_1$) antes de la primera etapa de amplificación incrementa la figura de ruido del sistema en igual proporción decibelio a decibelio. Ubicar el receptor SDR y la Raspberry Pi en una caja estanca IP67 en el mástil con un latiguillo inferior a 50 cm (LMR-240, pérdida < 0.15 dB) elimina de facto este cuello de botella.
Estándares PoE (802.3af/at) y Supresión de Ruido EMI por Conmutación
El estándar IEEE 802.3af entrega hasta 15.4 W a 48 V nominales, mientras que IEEE 802.3at (PoE+) suministra hasta 30 W. El empleo de 48 V resulta imprescindible para mantener baja la intensidad de corriente en los conductores AWG 23/24 del cable Cat6, minimizando caídas de tensión resistivas en distancias de hasta 100 metros.
El principal desafío reside en el divisor (splitter) PoE: su convertidor reductor DC-DC conmuta entre 100 kHz y 500 kHz. Los armónicos de conmutación y el rizado residual pueden filtrarse hacia el sintonizador R820T2/R860 a través del bus USB, elevando el suelo de ruido. Se deben utilizar splitters con aislamiento galvánico de 1.5 kV, añadir núcleos de ferrita (material 31 o 43) en la salida USB-C y condensadores cerámicos low-ESR en la línea de 5 V.
Filtrado RF en Mástil: Cavidad vs. SAW y Preamplificadores Bias-Tee
En lo alto del mástil, la antena cuenta con una visibilidad radioeléctrica óptima, pero queda expuesta a la saturación por emisoras de FM comercial (88-108 MHz) y estaciones base de telefonía móvil LTE/5G (800 y 900 MHz). La selectividad frontal es esencial:
- Filtros SAW: Muy ligeros y compactos, recomendados tras una primera etapa activa, pero con pérdidas de inserción de 2.0 a 3.5 dB.
- Filtros de Cavidad: Estructuras resonantes de aluminio con un factor Q muy elevado. Ofrecen una atenuación de paso inferior a 0.8-1.2 dB en 1090 MHz y rechazos superiores a 50 dB en ±50 MHz.
Si se instala un LNA de muy bajo ruido (NF < 0.6 dB), este puede alimentarse mediante la función Bias-Tee integrada en el SDR (4.5 - 5 V DC por el cable coaxial), simplificando el conexionado en la intemperie.
Ajuste de Ganancia SDR y Gestión Térmica
Al suprimir la pérdida del cable coaxial largo, configurar la ganancia del SDR al máximo (49.6 dB) provocará intermodulación y saturación del conversor ADC de 8 bits ante aeronaves cercanas. Mediante dump1090-fa o readsb, la ganancia debe ajustarse para que los mensajes que superen los -3 dBFS permanezcan entre el 1% y el 5% del total recibido.
| Componente / Parámetro | Valor Óptimo / Descripción |
|---|---|
| Estándar PoE Recomendado | IEEE 802.3at (PoE+, 30W) para alimentar Raspberry Pi 4/5, SDR y ventilación |
| Cable de Red | Cat6 S/FTP para exteriores con cubierta PE resistente a UV y conductor de drenaje |
| Latiguillo Coaxial RF | LMR-240 / LMR-400 UltraFlex con conectores N-Macho a SMA-Macho (≤ 0.5 m) |
| Filtro Pasabanda RF | Filtro de cavidad resonante centrado en 1090 MHz (±15 MHz ancho de banda, > 50 dB rechazo en LTE900) |
| Splitter PoE | Salida 5V 3A - 4A USB-C aislada galvánicamente con rizado ≤ 30 mVpp |
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