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Interferências provocadas por intermodulação entre estações transmissoras de radiodifusão co-localizadas

INTERMODULAÇÃO

Intermodulação

Neste artigo serão apresentados três importantes trabalhos da equipe de Fiscalização Técnica do Escritório Regional da Anatel no Estado de São Paulo (ER01), envolvendo a análise e solução de interferências prejudiciais provocadas por produtos de intermodulação emitidos por estações de radiodifusão colocalizadas.

1º Caso – Interferência no Aeroporto de São josé dos Campos/SP

Em meados do ano de 2007, o ER01 recebeu comunicado, em caráter de urgência, remetido pelo Departamento de Controle do Espaço Aéreo da Aeronáutica (DECEA), reportando sérias interferências prejudiciais percebidas pelos controladores de voo e pilotos na região do Aeroporto de São José dos Campos/SP. Foram reportadas fortes interferências em 121,5 MHz, sendo esta exatamente uma das frequências internacionais de emergência aeronáutica, o que acarretou em deslocamento imediato de Agentes de Fiscalização do ER01 ao local para as investigações das possíveis fontes de interferência e solução do problema. Tais investigações foram conduzidas com a utilização da Unidade Móvel de Radiomonitoragem – UMR, utilizada com o principal propósito de rastreamento de sinais radioelétricos (método conhecido como radiolocalização ou radiogoniometria). Logo no início dos trabalhos efetuados junto à torre de controle do Aeroporto de São José dos Campos, confirmou-se, por meio de análise espectral, a presença de sinal desconhecido na frequência reclamada. Durante a demodulação (escuta), foi possível identificar que existiam áudios compostos (aparentemente sobrepostos) de duas emissoras de radiodifusão em frequência modulada.

Na sequência, partindo daquele aeroporto na “caça” à fonte de tal “emissão indesejada”, constatou-se que o ponto de irradiação era em um edifício situado no centro de São José dos Campos. Exatamente em tal local encontravam-se instaladas as estações transmissoras de duas rádios FM outorgadas, autorizadas nas frequências 90,3 MHz e 105,9 MHz. Em testes realizados pela Anatel, com o acompanhamento de representantes técnicos das emissoras e da Aeronáutica, percebeu-se que quando qualquer uma das duas rádios era desligada a interferência não era mais percebida.

Identificados os “responsáveis” pelo problema, restava então sabermos qual o verdadeiro motivador de tal emissão indesejada. Seria a emissão de harmônicos e/ou espúrios em descordo com o Regulamento Técnico para Emissoras em FM (RTFM), aprovado pela Resolução Anatel nº 67/98? Realizadas as medições técnicas em ambas as emissoras, constatou-se que nenhuma delas ultrapassava os limites estabelecidos, descartando a principal hipótese que se tinha até então.

Após diversas outras hipóteses descartadas, e diante do fato de que o desligamento de qualquer uma das emissoras fazia cessar as emissões interferentes, passou-se a trabalhar com a hipótese de existência de intermodulação entre as emissoras envolvidas, possivelmente provocadas pela proximidade Assim, a equação 2 x 105,9 MHz – 90,3 MHz = 121,5 MHz era a representação matemática exata de um fenômeno físico conhecido como produto de intermodulação de 3ª ordem. No entanto, vale fazer aqui uma breve introdução sobre o conceito de produto de intermodulação para que se possa dar sequência ao texto.

Os produtos de intermodulação surgem, em geral, pela proximidade entre estações transmissoras (co-localização), consistindo em sinais inesperados e com infinitas combinações, possuindo na maioria das vezes baixa intensidade de campo devido às atenuações provocadas por filtros existentes nos próprios transmissores. Assim, quanto mais próximas entre si estiverem duas ou mais estações transmissoras, mais intensos serão os sinais emitidos e recebidos mutuamente, tanto os relativos às frequências fundamentais quanto aos harmônicos (mesmo que devidamente atenuados). Então, quando este mix de sinais acontece, há a irradiação de inúmeras combinações de frequências, definidas como produtos de intermodulação.

Tabela 1Os produtos de intermodulação são classificados por ordens, partindo-se da 2ª até o infinito. Cada ordem representa a soma dos multiplicadores dos componentes das equações. A título de exemplo, na Tabela 01 têm-se alguns produtos de intermodulação mais comumente encontrados. Não há limite teórico para o número de produtos de intermodulação, sendo os de ordens mais altas, no entanto, de rara ocorrência, pois é necessária a concentração de maior número de estações e os filtros passa-banda existentes nos transmissores acabam “rejeitando” sinais em frequências muito distantes da fundamental entre os seus sistemas irradiantes.

Conhecidas as principais características dos produtos de intermodulação, torna-se mais clara a contextualização da análise da interferência no aeroporto de São José dos Campos. Dada a proximidade entre as estações transmissoras envolvidas (menos de dez metros de afastamento horizontal) e os resultados dos testes de desligamento efetuados nas emissoras, não havia dúvidas de que o sinal interferente em 121,5 MHz era proveniente do produto de intermodulação de 3ª ordem já mencionado (2 x 105,9 MHz – 90,3 MHz). Sabe-se que nas instalações de tais emissoras não foram respeitadas as recomendações previstas no Anexo IV, Item 1.1 do já mencionado RTFM, aqui transcrito: “Na instalação de novas emissoras, bem como na mudança de local de instalação de emissoras existentes, quando estiverem envolvidas estações cujas freqüências resultarem em f = 2f1 – f2, deverá ser evitada a superposição dos contornos de bloqueio (115 dBµV/m ) das estações cujas freqüências são f1 e f2, a menos que a estação de freqüência f seja co-localizada com pelo menos uma delas.”

Diante das claras evidências de que naquelas condições de instalação das emissoras não haveria meios de se evitar as irradiações de tal produto de intermodulação de 3ª ordem, deveria ser adotada alguma solução pelos responsáveis. A primeira delas, a princípio mais óbvia e menos onerosa, seria o afastamento físico entre as estações a uma distância segura, com a “saída” de alguma delas daquele local. A segunda opção seria a instalação de filtros rejeitores nas duas emissoras, o que demandaria razoável tempo para estudos e testes de funcionamento. Uma terceira opção seria a alteração das frequências de operação das emissoras, o que necessitaria de todo o trâmite burocrático do Poder Concedente, inclusive com Consulta Pública para alteração do Plano Básico de Canais em FM (PBFM). Neste último caso, ainda existiriam novos produtos de intermodulação resultantes, o que poderia trazer maiores prejuízos.

Como solução para o problema, foi adotada a primeira opção, concretizando-se a realocação da emissora 105,9 MHz, fazendo cessar por completo a irradiação do sinal interferente em 121,5 MHz.

2º Caso – Interferência no Aeroporto Leite Lopes – Ribeirão Preto/SP

Já no início do ano de 2010, vários reportes de interferência prejudicial na frequência 118,0 MHz foram remetidos à Anatel pela Infraero – Aeroporto de Ribeirão Preto/SP. Na maioria destes reportes eram informadas interferências aparentemente provocadas por sinais de emissoras FM com áudios sobrepostos.

Diante de tal situação, mais uma vez a equipe de Fiscalização Técnica do ER01 utilizou-se da Unidade Móvel de Radiomonitoragem – UMR para realização de radiolocalização da fonte interferente. Entretanto, logo no início dos trabalhos, percebeu-se que havia certa quantidade de sinais sobrepostos sobre toda a faixa do Serviço Móvel Aeronáutico (108 a 137 MHz), provenientes de emissoras FM outorgadas do município de Ribeirão Preto/ SP, instaladas em local denominado Morro da Conquista, distante cerca de 20 quilômetros do aeroporto local. Não obstante, foi constatada em tal morro a emissão de sinais modulados em FM, mais especificamente na frequência 118,1 MHz, contendo áudios sobrepostos de diversas emissoras FM ali instaladas.

Confirmadas as emissões e considerando que naquele local estava a fonte dos sinais interferentes reclamados, imediatamente os responsáveis pelas emissoras ali instaladas foram requisitados pelos Agentes de Fiscalização da Anatel a acompanhar testes de desligamento para fins de confirmação da verdadeira causa do problema. Aqui vale lembrar que, embora as reclamações de aeronaves e torre de controle correspondessem às suas radiocomunicações em 118,0 MHz, o sinal em 118,1 MHz provocava tais interferências por possuir largura de banda maior que 200 kHz (FM), sobrepondo sua banda lateral inferior às comunicações das aeronaves em 118,0 MHz.

Paralelamente aos trabalhos de investigação em “solo” com a Unidade Móvel e analisadores de espectro, foram realizados sobrevoos pela região com aeronave do Grupo Especial de Inspeção de Vôo da Aeronáutica – GEIV, a qual permitiu confirmar a emissão de sinais interferentes partindo do Morro da Conquista

Após intensivos testes, medições técnicas e sobrevoos, finalmente pode-se chegar a conclusão de que novamente se tratava, em essência, de produtos de intermodulação provocados pela colocalização de estações transmissoras de serviços de radiodifusão FM.
Num primeiro momento, foi constatado que havia duas emissoras colocalizadas FM (90,5 MHz e 99,7 MHz) envolvidas em um produto de intermodulação de 5ª ordem, perfazendo a relação 118.1 MHz = 3 x 99.7 MHz – 2 x 90.5 MHz. Entretanto, um fato curioso intrigava todos os envolvidos nos testes: quando se desligava a emissora em 90,5 MHz, ainda assim continuava o sinal intermodulado em 118,1 MHz, porém com menor intensidade de campo que antes, revelando que ainda poderia haver outro produto de intermodulação no local. Quando se desligava a emissora em 99,7 MHz, cessava a irradiação do sinal interferente por completo .

Diante de tais constatações, novos testes foram realizados e confirmou-se o que já se supunha: havia um segundo produto de intermodulação de 5ª ordem que perfazia a relação 118.1 MHz = 2 x 100.5 MHz – 2 x 91.3 MHz + 1 x 99.7 MHz. Percebe-se que a emissora em 99,7 MHz “participava” das duas equações, daí então o motivo pelo qual, ao desligá-la, cessava a irradiação em 118,1 MHz. Também daí advém a explicação para o fato de que ao se desligar qualquer uma das outras emissoras envolvidas, uma por vez, o sinal interferente permanecia, porém atenuado preendentemente havia no local dois produtos de intermodulação de 5ª ordem (sobrepostos!) envolvendo quatro emissoras FM outorgadas! Isso sem falar nos inúmeros outros produtos de intermodulação resultantes, até mesmo sobre a própria faixa do serviço FM (87,5 a 108 MHz).

Também foram realizadas medições de 2º e 3º harmônicos de todas as emissoras envolvidas, tendo sido encontrados níveis irregulares em uma delas. No entanto, ao se determinar cautelarmente sua operação com equipamento transmissor auxiliar, este com níveis de harmônicos dentro da tolerância, o sinal intermodulado em 118,1 MHz permanecia tal como antes, acarretando na absoluta certeza de que se tratavam das intermodulações já descritas.

Tal como no caso de São José dos Campos, mais uma vez tais intermodulações foram provocadas pela possível inobservância das recomendações constantes no Item 2 do Anexo IV do RTFM, aqui transcritas: “É recomendável, a fim de reduzir os valores elevados dos campos de RF, bem como facilitar o gerenciamento da manutenção dos sistemas irradiantes co-localizados, que não sejam utilizadas mais do que quatro antenas co-localizadas de radiodifusão, sendo que, a partir da quarta antena, as novas emissões de rádio, em qualquer frequência, deverão ter, no máximo, 0,1% da soma das potências das outras emissoras. Recomenda-se também, nesses casos, que todos os sistemas irradiantes tenham um filtro rejeitor, na frequência das outras emissoras, instalado na linha de alimentação de RF da antena, com vista a reduzir o nível de energia que pode chegar ao amplificador final do transmissor atingido.” Percebe-se, assim, que a solução para o problema não era imediata, demandando estudos específicos do corpo técnico das emissoras e Anatel para instalação e testes de filtros rejeitores recomendados. Devido ao tempo necessário para elaboração dos projetos técnicos, importação dos filtros, instalações, testes de funcionamento e outros fatores, os trabalhos ainda não foram concluídos. No entanto, pré–testes de funcionamento dos filtros em uma das emissoras revelaram que até mesmo a qualidade sonora e alcance dos sinais propagados pela mesma foram melhorados. 3º Caso – Interferência no Serviço Móvel Pessoal – 3G

Neste último caso a ser apresentado, veremos que novamente o fenômeno da intermodulação entre estações co-localizadas fez-se presente como fonte causadora de interferências prejudiciais. No entanto, diferentementedos dois casos anteriores, tal intermodulação ocorreu entre canais retransmissores de televisão em UHF, acarretando em interferências prejudiciais sobre usuários do Serviço Móvel Pessoal (3G) na região da Avenida Paulista, em São Paulo/SP.

Em meados do ano de 2010, a Anatel recebeu comunicado de interferências prejudiciais em Estação Rádio Base (ERB) de telefonia móvel (3G) proveniente de uma operadora do serviço em São Paulo. Tal estação situa-se na rua Haddock Lobo, no alto de um edifício, muito próxima às estações de radiodifusão instaladas na Avenida Paulista.

A princípio, por ter sido constatada a utilização ilegal de bloqueadores de sinais celulares em diversos casos de interferências em ERB’s reclamadas à Anatel naquela região, suspeitava-se tratar de mais um caso típico.

Durante os trabalhos de investigação, utilizou–se analisador de espectro e antena diretiva de alto ganho, posicionados no local de instalação da ERB interferida. Neste momento, foi percebida a irradiação de sinal interferente no entorno de 1965,76 MHz partindo de estação retransmissora de televisão (canal 46+ UHF) instalada no topo de um edifício na Avenida Paulista, a qual possuía visada direta com a ERB. Tal frequência interferente incidia exatamente sobre a banda de uplink da operadora de telefonia móvel 3G reclamante e aparentava ser um sinal característico de vídeo analógico.

A princípio, suspeitou-se de emissão espúria por parte da estação retransmissora de televisão mencionada, pois durante os testes as interferências cessavam assim que emissora desligada. No entanto, todos os parâmetros de harmônicos da emissora estavam dentro dos limites estabelecidos no Anexo à Resolução Anatel nº 284/01 – Regulamento Técnico para Emissoras de Televisão e Retransmissoras de TV (RTTV).

Naquele momento um novo dilema surgia: Seria mais um caso de intermodulação en tre estações co-localizadas? Partindo desta premissa, foram realizados novos testes com analisador de espectro contendo o recurso de demodulação de sinais de vídeo analógicos e… Incrivelmente se obteve imagens sobre- postas de duas retransmissoras de televisão instaladas nas proximidades, sendo uma do canal 46+ UHF (de onde já se sabia que partia a irradiação do sinal interferente) e outra do canal 42- UHF.

Tinha-se ali, então, concretizado mais um surpreendente caso de produto de intermodulação de 3ª ordem, contemplando as portadoras de vídeo analógicas dos canais 42-UHF e 46+UHF, na equação 1965,7605 MHz = 2 x 663,2605 MHz + 1 x 639,2395 MHz. Na sequência final dos testes, desligando-se o canal 42-UHF também havia a cessação da interferência.

Vale lembrar que as duas estações retransmissoras de televisão encontram-se a uma distância de cerca de 500 metros uma da outra, ou seja, praticamente na mesma condição de sobreposição de seus contornos de bloqueio (115 dBµV/m) descrita no primeiro caso apresentado, considerando as elevadas potências de operação de ambas. Percebe-se que mais uma vez as recomendações de instalação previstas no Anexo ao RTTV não foram contempladas.

Como solução imediata para o problema, foram realizados testes de redução de potência de operação de ambas as emissoras, no sentido de simular o afastamento físico entre elas e, assim, o afastamento de seus contornos de bloqueio. Com tal medida cautelar, houve grande atenuação do produto de intermodulação, permitindo a operação normal da ERB e a retomada da prestação dos serviços.

Entretanto, havia necessidade uma solução definitiva para o caso, já que as emissoras de radiodifusão envolvidas teriam prejuízos comerciais com a operação, por longo período, com potências reduzidas. Foi então que, algumas semanas depois, foi, inteligentemente, utilizada a teoria de linhas de transmissão e instalado um stub na linha de transmissão do canal 46+UHF, exatamente a ¼ do comprimento de onda do sinal indesejado (produto de intermodulação), fazendo-se constituir de um filtro rejeita-banda passivo, ou seja, que não permitia a irradiação do sinal intermodulado em 1965,7605 MHz. A partir de então, o caso foi encerrado, com o “convívio” das estações no mesmo local harmoniosamente.

Por tudo exposto neste artigo, algumas reflexões devem ser colocadas. Primeiro, a necessária divulgação e conscientização de profissionais projetistas, autoridades e responsáveis técnicos de emissoras de radiodifusão em geral sobre os potenciais riscos de interferências prejudiciais provocadas por produtos de intermodulação gerados por emissoras co–localizadas. Em segundo lugar, a necessidade de estudos mais aprofundados sobre o tema e a possibilidade de revisão dos regulamentos técnicos hoje vigentes, visto que o tema inter-modulação está inserido nos mesmos apenas como uma recomendação, não sendo exigido qualquer estudo prévio ou medições de produtos de intermodulação quando da instalação de emissoras em proximidade


Marcelo atualmente desempenha a função de Gerente Operacional de Fiscalização Técnica no Escritório Regional da Anatel no Estado de São
Paulo ER01. Email: marceloaugusto@anatel.gov.br