Aumentar el alcance ADS-B: LNA, filtro de 1090 MHz, ganancia y elección del cable

Tu estación ADS-B funciona, el mapa se va llenando, pero ¿otros feeders de tu zona siguen oyendo más lejos? Antes de gastar dinero en hardware nuevo, merece la pena fijarse bien en los cuatro factores que, después de la ubicación, más influyen: la amplificación (ganancia) del receptor, un filtro de 1090 MHz contra las interferencias, un preamplificador (LNA) en el sitio correcto y el cable adecuado. Esta guía te muestra qué consigue cada uno, cuándo compensa y cómo averiguar paso a paso qué le falta realmente a tu estación.

La respuesta corta: así optimizas, en este orden

El alcance no sale de una pieza milagrosa, sino de una cadena de señal limpia. El orden razonable es:

1. Ubicación y línea de visión: con diferencia, la base más importante. Todo sobre esto está en la guía Encontrar la mejor ubicación para la antena.
2. Ajustar la ganancia: no cuesta nada y a menudo aporta de inmediato una mejora medible.
3. Reducir las pérdidas del cable: cable más corto o más grueso, menos adaptadores.
4. Probar un filtro: pero solo si tus estadísticas apuntan a interferencias.
5. Añadir un LNA: sobre todo con cables largos o SDR sin amplificador propio.

Quien invierte este orden y compra primero un amplificador, en el peor caso solo amplifica ruido e interferencias, y al final oye menos que antes.

Entender la cadena de señal: señal, ruido, saturación

Toda estación ADS-B consta de la misma cadena: antena, cable, quizá filtro y amplificador, luego el receptor (normalmente un SDR) y, por último, el decodificador, como readsb o dump1090-fa. En cada punto ocurre una de estas tres cosas:

• Se pierde señal: el cable, los conectores y el filtro atenúan. Eso afecta primero a las señales débiles de aviones lejanos.
• Se añade ruido: todo componente electrónico hace un poco de ruido. Lo decisivo es la relación entre señal y ruido, no la intensidad absoluta de la señal.
• El receptor se satura: las señales fuertes, de aviones cercanos o de emisores interferentes, pueden llevar al SDR a su límite. Entonces también se pierden mensajes que en realidad se recibirían bien.

En la práctica vale una regla de la técnica de radio: la primera etapa de la cadena es la que más determina el ruido. Si justo detrás de la antena hay un amplificador de bajo ruido, las pérdidas posteriores en el cable apenas pesan. Si, en cambio, primero hay un cable largo, la relación señal-ruido perdida ya no se recupera, por mucho que amplifiques después. Precisamente por eso un LNA va en la antena y no en el SDR.

Cómo están construidos los propios paquetes de datos lo explican los artículos sobre el transpondedor Modo S y la dirección ICAO de 24 bits.

Ajustar bien la ganancia: el factor gratuito

La ganancia determina cuánto amplifica el receptor la señal entrante. Si es poca, las señales débiles de aviones lejanos se hunden en el ruido de fondo del SDR. Si es mucha, el ruido crece también, los aviones cercanos saturan el receptor y baja la tasa de mensajes.

Los valores en los SDR RTL-SDR

En los SDR RTL-SDR habituales hay niveles fijos de ganancia de 0,0 a 49,6. A ello se suma un ajuste especial para el control automático de ganancia (AGC), que en muchas configuraciones aparece como −10 o max. Según la guía de ganancia del extendido adsb-wiki de wiedehopf, el AGC equivale a una amplificación efectiva de unos 58, es decir, más que cualquier nivel manual. Para ADS-B suele ser demasiado, porque el ruido y las interferencias se amplifican sin freno.

En PiAware, el ajuste rtlsdr-gain está, según FlightAware, en max de forma predeterminada. Suena a problema, pero en las instalaciones nuevas lo amortigua la regulación adaptativa de dump1090-fa (véase abajo).

Regulación automática: readsb y dump1090-fa

La buena noticia: los dos decodificadores habituales incluyen ya su propia ganancia automática, adaptada a ADS-B.

• readsb: para los SDR RTL-SDR, según la documentación del proyecto, la ganancia automática por software es la opción predeterminada (--gain=auto). Quien quiera ver los cambios en el log usa --gain=auto-verbose. Los umbrales se pueden ajustar, pero según el desarrollador normalmente no hace falta. Con el script de instalación de wiedehopf fijas el valor cómodamente con sudo readsb-gain auto o uno fijo, por ejemplo sudo readsb-gain 43.9.
• dump1090-fa (PiAware): aquí hay dos modos adaptativos. El modo de rango dinámico ajusta la ganancia para que el ruido de fondo se mantenga por debajo de un valor objetivo; en las instalaciones nuevas está activo de forma predeterminada, según FlightAware. El modo de ráfagas baja la ganancia cuando aparecen muchas señales fuertes que no se pueden decodificar, por ejemplo con aviones muy cercanos. Está desactivado de forma predeterminada. Ambos se activan con piaware-config adaptive-dynamic-range yes y piaware-config adaptive-burst yes, respectivamente. Quien haya actualizado desde una versión anterior a la 6.0 debe activarlos él mismo.

Cómo montar readsb con un mapa local lo muestra la guía Instalar readsb y tar1090; la variante de FlightAware la describe Instalar y configurar PiAware.

Afinar a mano: la regla del cinco por ciento

Si quieres intervenir tú mismo, ayuda una referencia del adsb-wiki: mira qué porcentaje de los mensajes es más fuerte que −3 dBFS. Son las señales muy fuertes, cercanas al límite de saturación.

Proporción de mensajes fuertes	Significado	Qué haces
claramente por encima del 5 %	ganancia más bien alta, riesgo de saturación	bajar un nivel
en torno al 5 %	buen compromiso para la mayoría de las estaciones	dejarlo así
hasta aprox. el 10 %	todavía aceptable muy cerca de un aeropuerto	observar
por debajo del 0,5 %	ganancia más bien baja; solo tiene sentido donde apenas circulan aviones cercanos	subir un nivel

Una segunda referencia en graphs1090: la línea de las señales más débiles debería estar, según el adsb-wiki, aproximadamente entre −30 y −34 dBFS. Avanza en pasos pequeños, espera al menos cinco minutos tras cada cambio antes de volver a comprobar la proporción y compara solo tras un día, mejor dos: el tráfico oscila mucho a lo largo del día. Cómo leer los gráficos lo explica Medir el rendimiento de recepción con graphs1090.

Filtro de 1090 MHz: cuando las interferencias frenan

Un filtro paso banda deja pasar solo un margen estrecho de frecuencias en torno a 1090 MHz y atenúa todo lo demás. Es importante porque un SDR recibe en banda ancha: la telefonía móvil, la radiodifusión, la TDT o los radares también llegan a la entrada y pueden saturarla, aunque emitan en frecuencias totalmente distintas.

Cuándo ayuda un filtro

FlightAware describe su filtro de 1090 MHz expresamente como solución para entornos con mucho ruido radioeléctrico y menciona sobre todo zonas donde se usan muchos teléfonos móviles (GSM), típicas de las ciudades. Señales típicas en tus estadísticas:

• La tasa de mensajes se queda por detrás de estaciones comparables pese a una buena línea de visión.
• El ruido de fondo es llamativamente alto y la ganancia automática baja de forma permanente.
• El alcance se hunde a ciertas horas del día sin que disminuya el tráfico.
• Hay cerca antenas de telefonía móvil, una emisora de radiodifusión o un radar.

Cuándo puedes prescindir de él

Todo filtro atenúa también un poco la señal útil (pérdida de inserción). En el campo, sin interferentes fuertes, un filtro puede costar más de lo que aporta. La regla práctica sigue siendo: primero medir sin filtro, luego comparar con filtro, en las mismas condiciones y durante varios días.

Tipos de filtro

Tipo	Uso típico	Observación
Paso banda enchufable (SMA)	Entre el cable y el SDR, p. ej. el filtro de FlightAware	fácil de añadir después, bueno para empezar
SDR con filtro integrado	p. ej. FlightAware Pro Stick Plus	se basa en el Pro Stick con amplificador y añade un filtro paso banda
Filtro SAW	suelto o como parte de un LNA filtrado	compacto, muy extendido en accesorios para feeders
Filtro de cavidad (cavity)	en ubicaciones con interferentes muy fuertes	de flancos muy abruptos, va entre la antena y el LNA

Según FlightAware, el Pro Stick Plus con filtro integrado ofrece, donde el filtrado ayuda, entre un 10 y un 20 por ciento más de alcance que el Pro Stick sencillo. Para el Pro Stick sencillo, FlightAware indica que necesita el filtro externo o ajustes de ganancia adaptados en dump1090.

LNA: el preamplificador en el sitio correcto

Un LNA (Low Noise Amplifier) es un amplificador de bajo ruido que eleva la débil señal de la antena antes de que actúen las pérdidas del resto de la cadena. Rinde mejor cuando está justo en la antena, es decir, antes del cable. Así fija la relación señal-ruido y la atenuación del cable pesa bastante menos.

Cuándo compensa un LNA

¿LNA filtrado o componentes sueltos?

En la comunidad de feeders se han impuesto los LNA filtrados, que reúnen amplificador y filtro de 1090 MHz en una sola carcasa. El adsb-wiki cita, por ejemplo, el Nooelec SAWbird ADS-B como opción preferida y recomienda usar siempre un Airspy Mini con un LNA filtrado. La ventaja: las señales interferentes se limitan directamente en la entrada, antes de que el amplificador las eleve también.

Si montas la cadena con componentes sueltos, para el orden vale lo siguiente: con interferentes muy fuertes, un filtro de cavidad va entre la antena y el LNA, para que el amplificador ni siquiera llegue a saturarse. Sin interferentes fuertes, según la práctica general de radio, el LNA se pone en primer lugar para asegurar el mejor comportamiento de ruido.

Qué SDR traen ya un amplificador o un filtro lo compara la guía SDR para ADS-B comparados. Sobre el Airspy y sus particularidades encontrarás más en Airspy Mini/R2 para la máxima recepción ADS-B.

Energía para el LNA: Bias-T

Un LNA en la antena necesita energía, y allí arriba normalmente no hay enchufe. La solución se llama Bias-T: el receptor envía una pequeña tensión continua por el conductor interior del cable coaxial hasta el amplificador. Muchos SDR y LNA lo admiten.

• RTL-SDR Blog V4: según el fabricante, el Bias-T integrado entrega 4,5 voltios con hasta 180 mA. En Linux lo activas con rtl_biast -b 1. Para que quede activo de forma permanente, aunque el software de feeder no tenga opción para ello, existe rtl_eeprom -b 1, que solo funciona con los controladores de RTL-SDR Blog.
• readsb y dump1090-fa: para estos decodificadores, wiedehopf ofrece un script llamado biastee-enable.sh que activa el Bias-T con el servicio del decodificador en marcha y automatiza el encendido.
• Airspy Mini: según el adsb-wiki, el Bias-T está limitado a 50 mA. Si tu LNA admite alimentación por USB, esta es la mejor opción.

El LNA y la ganancia van juntos

Un LNA de 20 dB o más de amplificación sube todo el nivel de señal. Después tienes que bajar bastante la ganancia del SDR, o la cadena se satura. Eso es justo lo que ocurre con frecuencia cuando un SDR con amplificador integrado, como el Pro Stick con sus 20 dB, se conecta además detrás de un LNA externo. Después de cada cambio de hardware vale, por tanto: reajusta la ganancia, mide uno o dos días y luego valora.

Elección del cable: el cable adecuado para tu tramo

Las pérdidas del cable afectan justo a las señales que cuentan para el alcance: las débiles, en el borde de tu cobertura. Con solo 3 dB de pérdida, la potencia que llega se reduce a la mitad. Una tabla detallada de atenuación para los tipos de cable habituales la encontrarás en la guía sobre la ubicación de la antena; aquí se trata de la elección práctica.

La lista de compras del adsb-wiki da una orientación útil según la longitud del cable:

Tipo de cable	Longitud recomendada	Valoración
LMR-195	como máximo aprox. 3 m	fino y flexible, con demasiadas pérdidas para tramos más largos
H155	menos de aprox. 5 m	compromiso aprovechable para tramos cortos
LMR-240	trayectos cortos hasta aprox. 8 m	si el LMR-400 es demasiado caro o rígido
LMR-400	más de 5 m	cable grueso de baja pérdida para tramos largos

Tres consejos que a menudo aportan más que un cable más caro:

• Acerca el receptor a la antena: si hay un lugar seco justo bajo la antena, por ejemplo el desván, es mejor tender red y alimentación en lugar de cable coaxial. Qué hay que tener en cuenta con la electrónica a la intemperie está en Usar el receptor ADS-B al aire libre.
• Ahorra adaptadores: cada transición entre N, SMA y otros conectores cuesta un poco. Un cable confeccionado con los conectores correctos en ambos extremos es mejor que una cadena de adaptadores.
• Atención a los 50 ohmios: las antenas, los LNA y los SDR trabajan por lo general con 50 ohmios. El cable de TV de 75 ohmios funciona, pero provoca una desadaptación.

Y algo muy importante: si hay un LNA justo en la antena, la elección del cable pierde parte de su dramatismo. Entonces la atenuación del cable cuesta sobre todo nivel de señal, que compensas con la ganancia, y apenas relación señal-ruido.

¿Qué mejora va con tu estación?

Cómo probar bien: paso a paso

Todo cambio debería ser medible. Sin comparación nunca sabes si un componente nuevo ha aportado algo de verdad o si simplemente había más tráfico.

Un vistazo al mapa de tu estación ayuda además: con tar1090 o las herramientas de Seguimiento de vuelos en el PC ves directamente si aparecen aviones nuevos en el borde de tu cobertura. Si alimentas varias redes a la vez, todas se benefician de tu mejora, sobre todo en la multilateración, que depende de señales bien recibidas por muchas estaciones. Qué recibes a cambio como feeder lo muestra la comparativa de programas de feeder.

Caso especial: cerca de un aeropuerto

Si vives cerca de un gran aeropuerto como Múnich o Fráncfort, la situación es distinta. Los aviones están cerca y sus señales son proporcionalmente fuertes. Aquí la saturación es un riesgo mayor que la falta de sensibilidad. Un LNA adicional incluso puede empeorar las cosas. Es mejor una ganancia más baja, quizá con el modo de ráfagas activado en dump1090-fa, y un filtro si hay emisores interferentes cerca. El adsb-wiki considera aceptable, cerca de aeropuertos, una proporción algo mayor de mensajes fuertes, de hasta el diez por ciento.

En el spot, por ejemplo en la colina de observación de Múnich (Besucherhügel) o en la plataforma de observación de Zeppelinheim, de todos modos no necesitas un gran alcance. Cómo es un equipo compacto para ir de ruta lo muestra el artículo Recepción ADS-B móvil en el spot.

Conclusión

Más alcance ADS-B rara vez es cuestión del componente más caro, sino de una cadena de señal limpia. Después de la ubicación, la ganancia es el factor más importante y barato: dejar atrás max o AGC y pasar al sistema automático de readsb o dump1090-fa, o a un valor medido en torno al cinco por ciento de mensajes fuertes. Un filtro de 1090 MHz compensa donde molestan la telefonía móvil y la radiodifusión. Un LNA compensa los tramos largos de cable, pero solo justo en la antena, alimentado por Bias-T y con la ganancia reajustada. Con el cable vale: corto, suficientemente grueso y con pocos adaptadores. Quien prueba cada cambio por separado y mide durante varios días averigua con seguridad qué le falta de verdad a su estación.

Si estás empezando, comienza con Construir tu propio receptor ADS-B, echa un vistazo a los receptores ADS-B y kits ya hechos o construye tu propia antena con Construir tu propia antena de 1090 MHz.