Problemi di segnale con frequenza 2,4 gHz

In occasione della pausa estiva ci è pervenuta una nota da parte del Delegato per il Piemonte/Valle d’Aosta, nonché consigliere FIAM, sig. Giovanni Bazzani, in cui informava che erano sorti dei problemi a Saint Vincent in Valle d’Aosta, frazione Salirod posto a ca. mt 1000 di altezza dove da tempo si vola in pendio, poichè alcuni aeromodellisti, pur usando radiocomandi di ottima qualità e in 2.4 GHz, aveano avuto seri problemi di ricezione.
Conseguentemente è stato allertato Giulio Pazienza, responsabile della Commissione Apparati e Radiofrequenze della FIAM che, a sua volta, ha preso contatto con l’Ing. Franco di Paolo, aeromodellista molto esperto nel settore, il quale ci ha inviato la nota che segue e che divulghiamo affinché tutti ne facciano tesoro.

Rapporto del Problema Evidenziato

Andrea Cento ci informa che “…...tre modellisti, con radiocomandi di ottima qualità e in 2.4 GHz, hanno negli ultimi tre giorni avuto seri problemi di ricezione, soprattutto verso la zona delle antenne; da una stima effettuata ieri, a Salirod la portata "ground" delle radio è di circa 180 metri, mentre, misurata altrove (sempre ieri), supera i 500m……”.
Andrea Càmpaci  ci informa che “……la RAI possiede alcuni ponti radio che trasmettono verso Col de Courtil, di cui due sulla frequenza di circa 2.26 ghz, altri sui 3 ghz e altri su frequenze più alte. Anche se non coincidenti con la frequenza dei 2,4 ghz e non sempre contemporaneamente e costantemente in trasmissione, i due ponti a 2 ghz hanno un guadagno in antenna di 40 db e il campo magnetico del fascio verso Col de Courtil, che investe dunque l'area di volo, può rendere sordi i nostri apparati radio. Questo per quanto riguarda la RAI e, poichè a Salirod sono presenti altri soggetti con ponti radio in trasmissione verso Col de Courtil, direi che è vivamente sconsigliabile utilizzare radiocomandi a 2,4 ghz……”
Giovanni Bazzani ci informa che “……Già da tempo ascoltando le voci in internet su cadute di modelli senza una apparente causa, avevo ipotizzato la saturazione dei ricevitori da parte di agenti esterni……”

Analisi

Per sapere se la presenza di ponti radio (PR) a 2.26GHz e 3GHz possa essere la causa della perdita di controllo degli aeromodelli Andrea dovrebbe almeno chiedere a Ray Way la banda operativa, la potenza RF e la distanza di questi PR, in particolar modo di quello operante a 2.26GHz.
Prendiamo in esame quest’ultimo, e facciamo per prima cosa un’analisi della banda operativa. Per invadere le nostre frequenze, questo PR dovrebbe avere una banda operativa di 280MHz centrata a 2.26GHz. Per mia esperienza, fosse valido questo valore si tratterebbe di una banda enorme, non giustificata con in moderni sistemi di comunicazione digitale dei PR.
Oggigiorno, questi ultimi usano modulazioni con efficienze di almeno 16 bit/s/Hz: ciò vuol dire che in 160 MHz di banda possono essere trasmessi 2560 Mb/s di informazione.
Per dare un’idea, 1920 canali telefonici sono trasmessi in 139.264Mb/s.
Si deduce quindi che la banda di 280 MHz è enorme e poco probabile un’invasione sulle nostre frequenze per normali condizioni operative.
Una invasione di banda si potrebbe avere se la potenza emessa da questo PR è tale che pur con i filtri TX di banda di questo PR e dei filtri RX dei nostri ricevitori fan si che l’inevitabile allargamento spettrale del TX induca livelli di potenza sulla nostra banda tali da saturare i nostri ricevitori.
Facciamo delle ipotesi ragionevoli.
Pensiamo ad una potenza di 40dBm del trasmettitore del PR ed un guadagno della sua antenna TX di 40dBi.
Supponiamo che il filtro TX attenui di 60dB lo spettro del PR a 2.4GHz, che l’antenna del nostro RX abbia un guadagno di 0dBi e che il PR sia ad una distanza di 5Km.
Dalla nota formula di Friis, abbiamo che la potenza in ingresso al nostro circuito di ricezione è di circa -82dBm; un valore non sufficiente alla saturazione del nostro RX.
In aiuto, ci viene poi anche la modulazione, che nel nostro caso è di tipo Spread Spectrum  e quindi assai resistente a disturbi di segnali a banda stretta.
L’esatto valore teorico della potenza in ingresso dipende ovviamente dall’esatta conoscenza dei parametri trasmissivi dei PR detti: cerchiamo di chiederli.
Un altro aspetto da considerare è la correttezza dell’ID setting (detto anche binding) del proprio ricevitore a 2.4GHz. Come noto, deve essere fatto col nostro TX non più vicino di 50cm, per evitare saturazioni del ricevitore, e non più lontano di 3m per essere sicuri che siamo proprio noi ad eseguire l’ID setting.
C’è poi anche da valutare la bontà del pacco batterie, specialmente per chi vola a scoppio. Pacchi batterie vecchi, dopo caricati, possono fornire una tensione di 5.7V misurata col voltmetro, ad esempio del caso di 4 celle NiMH.
Però, a causa dell’usura forniscono una resistenza interna che non viene misurata col normale voltmetro: sotto carico, ad esempio durante una virata quando sono attivati i servi di alettoni, elevatore e direzionale, questa resistenza interna determina una caduta di potenziale in grado di sottoalimentare il ricevitore, con conseguente perdita di controllo.
Altri problemi ai ricevitori possono essere causati dall’accensione elettronica dei motori a benzina, specialmente se lo schermaggio del cavo della candela non è ben fatto.
Dobbiamo poi stare attenti ai tiranti d’acciaio delle parti mobili dell’aeromodello: dovrebbero essere lontani dall’antenna RX il più possibile. Fare sempre delle prove a terra, con l’aeromodello di volta in volta posizionato diversamente.
Infine, in mancanza di dati certi da Ray Way, possiamo tentare una analisi sul posto con un analizzatore di spettro e misurare cosa realmente c’è di disturbante, ed attuare opportune contromisure.

Franco Di Paolo
26 Agosto 2013