Antena UHF, la desconocida en los sistemas de cronometraje

antena digital uhf

¡Buenas! Hoy quiero hablaros de las antenas UHF (Ultra High Frequency) porque, de todos los componentes, para mi es el más crítico ya que es la parte que genera más desconocimiento y no todos los sistemas de cronometraje utilizan los mismos tipos de antenas.

¿Por qué las antenas son la parte más compleja?

Al final, con la proliferación de los sistemas de cronometraje UHF, mucha gente se ha lanzado a desarrollar y fabricar equipos de cronometraje sin los conocimientos ni experiencia necesaria.

Las antenas UHF son la parte más compleja. Programar un lector de Impinj con las librerías que te dan en .Net y luego meterle un PC industrial al lado o similar es relativamente simple. Aun así, no todo el mundo lo hace. Compramos pasacables estándar, los vaciamos y le metemos dentro una antena de Impinj y a cronometrar… ¿verdad? Nada más lejos de la realidad.

Para empezar, hay que tener conocimientos de todos los componentes de los sistemas de cronometraje, por ejemplo, los cables. El lector de Impinj acepta más de 128 configuraciones del protocolo GEN 2 distintas y os garantizo que hay una que es mejor que el resto. Nosotros estuvimos 4 meses, muchos entrenamientos y varias carreras cronometradas para detectarla.

Además, cronometrar bien ya no es suficiente. Ahora hay que comunicar muy alto, muy claro y, sobre todo, muy rápido. Envío de mensajes push a cada corredor, publicación en el muro de Facebook y timeline de Twitter de cada corredor, live timing, fotos, newsletters… Son solo algunas cosas que ya hacemos gracias a Sportmaniacs.

Aun con todo esto, es la parte más compleja porque la gente de a pie no sabe diseñar una antena. No hay ni una sola antena del mercado que pueda funcionar bien para cronometrar carreras desde el suelo y las antenas laterales no te permiten ciertos anchos muy normales en carreras populares.

Cada fabricante con un sistema de cronometraje decente se ha fabricado su antena o ha encargado a otra empresa que le fabrique las antenas. Detallo las soluciones que han adoptado otros fabricantes.

Las antenas de Chronotrack

Para el sistema de cronometraje de Chronotrack le fabricó la antena Impinj, de hecho, lo hizo un señor que se llama Ronald Oliver. El diseño simplemente me parece increíble. El trabajo que ha hecho ese señor es excepcional y, después de mucho estudiar esa antena, aún sigue sorprendiéndome.

Tampoco soy un experto en antenas. Y diréis, “bueno, compramos las mismas antenas de Impinj y, ¡problema resuelto!”

Pues no, resulta que Impinj hace una edición especial de esas antenas para Chronotrack de forma que funcionen bien en sus condiciones de cronometraje. No hay posibilidad de modificar una antena comercial para convertirla en una antena de Chronotrack. Creedme, lo he intentado. Es tan complicado como fabricarla de cero y, sin las herramientas, el equipo necesario y el conocimiento adecuado, podrías pensar que dos antenas son exáctamente iguales y una podría funcionar y la otra no.

Las antenas de Mylaps

En los sistemas de cronometraje de Mylaps, veo ciertas cosas que están muy bien, donde se nota la experiencia, y otras que no lo están tanto porque creo que tuvieron que correr. Por ejemplo, la antena de suelo. Es un patch con un plano detrás y un dieléctrico en medio. No he podido desmontar una, pero estoy convencido de que es eso.

Es una antena mucho más simple que la de Ronald Oliver y eso se traduce en que Mylaps tiene un chip de cronometraje con una foam o espuma protectora enorme. Tanto que molesta. En realidad, en mi humilde opinión, el hecho de que Mylaps funcione mejor o peor es más mérito del foam tan gordo que de la propia antena.

Hay otros fabricantes de sistemas de cronometraje que han hecho una antena similar a la de Mylaps, algunos con menor suerte ya que usan dos chips de cronometraje por dorsal.

 

¿Cómo hemos hecho las antenas de cronometraje en timingsense?

En timingsense hemos desarrollado nuestra propia antena de UHF partiendo de un modelo similar al de Impinj, pero adaptándolo a nuestras necesidades de cronometraje.

    • Lo primero es que nuestra antena es de acero para que pueda resistir bien el paso de vehículos. Esto no es así en las antenas de todos los sistemas de cronometraje
    • El sobrepeso de la antena lo compensamos aligerando un poco el pasacables para que el conjunto tenga un peso ideal.
    • La antena es un poco más grande que la de Impinj y nuestros pasacables se acercan al metro de ancho. Nunca me ha gustado la medida de 90 cms de ancho de los pasacables del sistema de Chronotrack. Pienso que, cubrir 4 metros con 3,6 metros de pasacables es factible pero cubrir una salida de 12 metros con 10,8 metros que miden 12 pasacables, es un problema. La consecuencia es utilizar un equipo más que alimente el décimo tercer pasacables y su antena y, así, poder cubrir 11,7 metros. Nuestros pasacables se acercan mucho más al metro. Miden un poco menos porque si, por ejemplo, el arco de meta tiene un vano de 8 metros, si además es metálico, nos costará instalar 8 pasacables de 1 metro en ese espacio. Creo que es mejor que el pasacables mida entre 2 y 4 cms menos de un metro y eso te da la holgura necesaria para poder trabajar y no tienes una pérdida muy representativa en un montaje de 12 o 16 pasacables.
    • La antena UHF y su dibujo está planteada para abrir un poco más el haz y poder cubrir sin problemas esos centímetros de más que tienen nuestros pasacables.

Inicio momento denso…

Pero… ¿qué tipo de antena es?

La antena de UHF que usamos, que es de la misma familia que la de Impinj, es una antena slot con una cavidad. Slot no es más que una ranura donde se inserta la señal muy cerca de la misma y que corta el paso de la corriente. Por esta razón, la corriente tiene que viajar por alrededor de esa ranura. Al tener un tamaño concreto, esta antena trabaja en Lambda y no en Lambda/2, generando un campo eléctrico y unas corrientes que provocan radiación.

Este tipo de antena tiene una peculiaridad y es que se produce una dualidad con los dipolos. A grandes rasgos, las antenas slot se comportan de forma similar a un dipolo, que es la antena más simple, pero con una polarización inversa. Y aquí es donde quería llegar yo…

Fin momento denso…

¿Por qué el sistema Mylaps pone el chip de cronometraje en horizontal y nosotros en vertical?

Por el tipo de antena de cronometraje y aquí también entra el diagrama de radiación de la antena del chip. El chip radia con una forma algo similar a esta imagen de antenna.theory.com:

uhf antena en sistema de cronometraje

Antena UHF

En la imagen, el chip estaría en vertical y alineado con el eje Z. Si ese chip lo giramos 90º y lo ponemos paralelo al suelo, el diagrama también gira y se pondría en la misma posición que una rueda de coche y con una polarización paralela al chip y al eje Z. Por lo tanto, si el chip es como el eje de la rueda y su diagrama de radiación es la rueda, solo necesitamos una antena con una polarización igual, horizontal, en el suelo. Pues eso es lo que ha hecho Mylaps.

En el fondo, su antena es un cuadrado de metal de un tamaño muy concreto, con otro cuadrado de metal más abajo más grande y con un plástico en medio. La polarización depende de por qué lado entra la señal y por dónde sale. Es modificable. Han desarrollado una antena muy simple y el chip está en un máximo total ya que la parte roja es la que estaría apuntando a la antena de suelo.

Nuestra antena, como hemos dicho, se comporta a la inversa que un dipolo en cuanto a la polarización. Por lo tanto, aunque la ranura es perpendicular a la dirección de la carrera, al ser una ranura, la polarización es inversa.

No es horizontal, es vertical. Por eso el chip de cronometraje también va en vertical en el dorsal.

Los que me hayáis seguido, pensaréis lo mismo que pensé yo. “Vale, sí, la antena de suelo radia en vertical, pero mi chip tiene un cero justo cuando paso por encima de la antena del suelo”. No irradia nada, según la imagen de arriba, es la parte más verde casi azul. Es decir, por ahí no radia.

¿Por qué, entonces, nuestro sistema de cronometraje funciona tan bien si el chip está en un cero de radiación?

Porque ambas antenas radian con forma de rueda y transmiten entre sí momentos antes de pasar justo encima. En realidad, la antena del suelo es más compleja y pasan más cosas, pero no las vamos a explicar aquí.

El chip de cronometraje recibe energía varios metros antes de pasar por encima del pasacables y, normalmente, se lee bastantes veces antes de llegar. De hecho, yo pienso que sí que radia justo cuando está encima por los meandros que tienen los chips, quizás por el lazo que sale del chip y siempre pensando en que el corredor se mueve y modifica la exposición del chip a la antena.

antena uhf precioEs importante que cualquiera que esté estudiando los distintos sistemas de cronometraje para adquirir uno tenga claro que la antena es la parte más importante para una correcta lectura.

A pesar de la densidad de este post espero que os haya gustado y os invito a hacerme preguntas. Si tienes cualquier duda, quieres saber más sobre nuestras antenas o sobre cualquier otro de los componentes de nuestros equipos, puedes ponerte en contacto con nosotros y estaremos encantados de ayudarte.

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