ES2219398T3 - Instalacion de emision recepcion de radio movil con antena sintonizable. - Google Patents

Instalacion de emision recepcion de radio movil con antena sintonizable.

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ES2219398T3 ES00965835T ES00965835T ES2219398T3 ES 2219398 T3 ES2219398 T3 ES 2219398T3 ES 00965835 T ES00965835 T ES 00965835T ES 00965835 T ES00965835 T ES 00965835T ES 2219398 T3 ES2219398 T3 ES 2219398T3
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Abstract

Instalación de emisión/recepción de radio móvil (SE) con las siguientes características: a) un cuerpo de antena efectivo eléctricamente, en cuyo campo próximo está montado de forma móvil un cuerpo dieléctrico, b) el cuerpo dieléctrico se puede mover en el campo próximo del cuerpo de antena de tal manera que se modifica la medida de solape (M), con la que se solapan el cuerpo dieléctrico y el cuerpo de antena efectivo eléctricamente en el campo próximo, c) medios (VM) para la regulación de la posición del cuerpo dieléctrico, d) medios (EFM) para la detección de al menos una variable física (EQ), que representa una función de la calidad de emisión/recepción de la instalación de emisión/recepción de radio (SE), e) una instalación de regulación (P), que está conectada con los medios de detección (EFM) que, en función de la variable de entrada (EQ) o bien de las variables de entrada (EQ), controla el medio de regulación (VM) por medio de al menos una señal de control (UST), hasta que la medidade solape (M) garantiza un valor óptimo de la variable física (EQ), que representa una función de la calidad de emisión/recepción de la instalación de emisión/recepción de radio (SE).

Description

Instalación de emisión / recepción de radio móvil con antena sintonizable.
En los sistemas de comunicaciones por radio se transmiten mensajes (por ejemplo, voz, información gráfica u otros datos) con la ayuda de ondas electromagnéticas. La irradiación de las ondas electromagnéticas se realiza a través de antenas, estando las frecuencias portadoras en la banda de frecuencias que está prevista para el sistema respectivo.
Además del requerimiento de que en las instalaciones de emisión / recepción por radio móviles deben limitarse las dimensiones de la antena, existe cada vez en mayor medida la exigencia de la capacidad de emisión / recepción en diferentes gamas de frecuencias. Por este motivo, se necesitan antenas que se puedan utilizar en varias gamas de frecuencia.
Con antenas convencionales, por ejemplo antenas en forma de barra, que se emplean especialmente en las partes móviles, no se puede garantizar la cobertura requerida de una gama de frecuencias lo más grande posible o bien de varias bandas de frecuencia, dado que la impedancia y la ganancia de la antena varían en gran medida en función de la frecuencia, de modo que no es posible un empleo de la antena en determinadas gamas de frecuencias.
Por lo tanto, para la solución de este problema se emplean hasta ahora sistemas de antena, que están constituidos por varias antenas, una respectiva de las cuales cubre una gama determinada de frecuencias.
En tales sistemas de antenas es un inconveniente, por una parte, la elevada necesidad de espacio así como, por otra parte, una adaptación subóptima de las antenas a las frecuencias individuales de la banda de frecuencias respectiva.
El cometido en el que se basa la invención consiste en configurar una instalación de emisión / recepción de radio móvil, de tal forma que garantiza una ganancia de antena casi permanente estable, cubriendo una gama de frecuencias grande.
Este cometido se soluciona a través de las características de la reivindicación 1 de la patente.
La instalación de emisión / recepción de radio móvil según la invención de acuerdo con la reivindicación 1 presenta un cuerpo de antena efectivo eléctricamente, en cuyo campo próximo está montado de forma móvil un cuerpo dieléctrico, de manera que el cuerpo dieléctrico se puede mover en el campo próximo del cuerpo de la antena de tal forma que se modifica la medida con la que se solapan el cuerpo dieléctrico y el cuerpo de antena efectivo eléctricamente en el campo próximo. Una frecuencia de resonancia a ajustar es en este caso tanto más baja cuanto mayor es la medida de solape en el campo próximo del cuerpo de la antena. Por lo tanto, para poder ajustar la medida de solape, están previstos medios para el desplazamiento de la posición del cuerpo dieléctrico. Estos medios de desplazamiento modifican la posición en virtud de al menos una señal de control, que es generada por una instalación de regulación como señal de salida y que es transmitida a los medios de desplazamiento. La señal de control es generada por la instalación de regulación hasta que la medida de solape garantiza un valor óptimo de al menos una variable física, que representa una función de la calidad de la emisión / recepción de la instalación de emisión / recepción de radio, que es detectada por los medios de detección y que es transmitida a la instalación de regulación, como señal de entrada.
La ventaja esencial de la instalación de emisión / recepción móvil según la invención es una ganancia de antena en gran medida estable en una gama grande de frecuencias, que se consigue a través de la regulación a un valor óptimo de la(s) variable(s) que representa(n) la calidad de la recepción, por medio del movimiento del cuerpo dieléctrico en la zona próxima del cuerpo de la antena, permaneciendo la medida del solape del cuerpo de la antena y del cuerpo dieléctrico casi sin ninguna influencia sobre la curva característica de radiación de la antena y garantizando de esta manera una buena adaptación sobre la gama de frecuencias. Además, la disposición tiene la ventaja de que no debe moverse la antena (el cuerpo de la antena), lo que es ventajoso para la construcción de la instalación de emisión / recepción de radio móvil, así como reduciéndose al mínimo la influencia eléctrica externa.
Una ventaja esencial según la reivindicación 2 es la reducción al mínimo de una influencia eléctrica dirigida de la antena a través del usuario, especialmente de su cabeza, de la instalación de emisión / recepción de radio y a la inversa.
El desarrollo según la reivindicación 3 posibilita al mismo tiempo una reducción al mínimo de las influencias externas no dirigidas, puesto que éstas repercuten con mayor intensidad cuando mayor es la longitud efectiva eléctricamente de una antena, siendo introducida al mismo tiempo la conexión de la señal de alta frecuencia a través de la ranura que se extiende paralelamente al eje longitudinal, para que se pueda realizar sin obstáculos el movimiento del cuerpo hueco dieléctrico y sin modificación de la longitud de la línea de alimentación de la señal de alta frecuencia.
Una ventaja esencial del desarrollo según la reivindicación 4 es la realización de una instalación sencilla para la regulación de la posición del cuerpo dieléctrico, que solamente necesita una señal de control.
Una ventaja esencial del desarrollo según la reivindicación 5 es la realización de medios sencillos para la regulación de la posición del cuerpo dieléctrico, que solamente necesitan una señal de control, siendo realizada la regulación en etapas definidas (ángulo de avance).
Las ventajas esenciales del desarrollo según la reivindicación 6 son la flexibilidad y la posibilidad de actualización de la conversión de la regulación, que se posibilita a través del empleo de software (software de regulación) así como la posibilidad de utilizar procesadores ya existentes para el control de la instalación de emisión / recepción de radio móvil según la invención a través del empleo de software adicional o bien a través de la adaptación del software existente.
Las ventajas esenciales del desarrollo según la reivindicación 7 son la realización sencilla y favorable de la unidad de regulación así como la posibilidad de ejecutar este mecanismo de conmutación como circuito integrado en un módulo de ampliación.
La ventaja esencial del desarrollo según la reivindicación 8 es el alto índice de dielectricidad, que presenta la cerámica, puesto que la gama de frecuencias, en la que se puede sintonizar y, por lo tanto, utilizar la antena crece proporcionalmente con la altura del índice de dielectricidad del cuerpo hueco utilizado y los costes de adquisición son reducidos, puesto que los cuerpos de cerámica se producen en gran número, por ejemplo como cuerpos para resonadores.
La ventaja esencial del desarrollo según la reivindicación 9 es el empleo posible de esta manera de la instalación de emisión / recepción de radio móvil en una gama de frecuencias, en la que la relación entre la frecuencia máxima y la frecuencia mínima es al menos 1,5 octavas.
La detección de la potencia de emisión hacia delante y de la potencia de emisión de retorno, respectivamente, según la reivindicación 10 como variable física, que representa una función de la calidad de emisión / recepción de la instalación de emisión / recepción de radio, posibilita una realización sencilla de la regulación (adaptación) de la antena, puesto que a tal fin se pueden utilizar medios ya existentes en la instalación de emisión / recepción de radio.
Con la ayuda de las figuras 1 a 2 se explican ejemplos de realización de la invención. En este caso:
La figura 1 muestra una instalación de emisión / recepción de radio móvil con antena de barra, que está rodeada (en la representación en sección) por un cuerpo dieléctrico, que está configurado como cilindro hueco ranurado, pudiendo insertarse y extenderse el cuerpo dieléctrico con un motor eléctrico controlado.
La figura 2 muestra una instalación de emisión / recepción de radio móvil con antena de barra, en la que un cuerpo dieléctrico configurado como barra está dispuesto en paralelo a la antena, pudiendo insertarse y extenderse el cuerpo dieléctrico con un motor eléctrico controlado.
La figura 1 muestra una instalación de emisión / recepción de radio móvil SR con una antena de emisión / recepción configurada como antena de barra SA, estando determinada la longitud máxima I_{max} de la antena, que es efectiva según la técnica de radio, a través de la longitud de la antena de barra SA.
En paralelo al eje longitudinal de la antena de barra SA está dispuesto un cuerpo dieléctrico configurado como barra SB. La distancia de la barra no debería tener una distancia demasiado grande con respecto a la longitud de las ondas, puesto que debido a los tiempos de propagación de las fases diferentes que se producen en otro caso, resulta una curva característica de radiación diferente con respecto a la curva característica de radiación habitual para las antenas de barra (antenas monopolo).
De una manera alternativa, el cuerpo dieléctrico puede presentar una forma geométrica discrecional diferente. Solamente es esencial que a la entrada del cuerpo dieléctrico en el campo próximo de la antena, ésta sea sintonizada de tal forma que esté sintonizada a la frecuencia actual.
La manera en que debe seleccionarse la forma geométrica depende esencialmente de la antena y se puede determinar, por ejemplo, a través de simulación o a través de estructuras de ensayo.
La gama de frecuencias cubierta se incrementa a través del aumento del volumen y la elevación del índice de dielectricidad del cuerpo dieléctrico utilizado.
Por lo tanto, el cuerpo dieléctrico se puede fabricar, por ejemplo, de cerámica, puesto que la cerámica puede presentar un índice de dielectricidad de 88.
La barra dieléctrica SB está alojada de una manera móvil de tal forma que puede ser insertada y extendida por una barra de accionamiento AR, que es girada hacia delante o hacia atrás por un motor eléctrico VM, que está configurado, por ejemplo, como motor paso a paso. En este caso, es contactada sobre un lado por el rodillo de accionamiento AR y sobre el lado de la barra SB, que está opuesto al punto de contacto, es contactada -para el apoyo- por una rueda de apoyo SR, de manera que el movimiento giratorio de la rueda de accionamiento AR es convertido en un movimiento lineal de la barra SB y de esta manera establece una medida M, con la que se solapan la antena de barra SA y la barra dieléctrica SB.
El ángulo (de avance) así como el sentido de giro son determinados a través del valor absoluto, del signo y/o de la duración de una tensión (señal de control) U_{ST} que se encuentra en el motor eléctrico VM.
Esta tensión U_{ST} es una señal (señal de control), que se encuentra en la salida de una unidad de regulación (microprocesador) \muP, cuyo valor absoluto, signo y/o duración de la señal dependen de la variable de entrada EQ que se encuentra en la unidad de regulación \muP.
La unidad de regulación \muP controla el motor eléctrico VM a través de la señal UST hasta que una variable de entrada física EQ, que representa la calidad de recepción de la instalación de emisión / recepción de radio, ha alcanzado un valor ideal (óptimo).
En este caso, se activa en primer lugar el motor eléctrico VM de tal manera que el rodillo de accionamiento AR gira siempre al comienzo de la regulación en un sentido predeterminado (por defecto). Si la evaluación da como resultado que la variable de entrada EQ se distancia del valor ideal, entonces se modifica el sentido de giro y se activa el motor eléctrico VM hasta que la variable de entrada EQ ha alcanzado el valor ideal.
De una manera alternativa, es posible comenzar la regulación adicionalmente desde un punto de partida definido, por ejemplo siempre desde el estado totalmente extendido de la barra dieléctrica SB -es decir, que la medida de solape M o bien una longitud I_{ANT,AB} cubierta por la barra SB es igual a la longitud máxima de la antena I_{ANT,MAX} que es efectiva eléctricamente- y, por lo tanto, hay que asegurar en primer lugar este punto de partida al comienzo de la regulación. Este modo de proceder es necesario especialmente en el caso de un empleo de la instalación de emisión / recepción de radio móvil SE en una gama de frecuencias muy amplia, en la que la relación entre la frecuencia máxima y la frecuencia mínima es al menos 1,5 octavas, puesto que de lo contrario puede aparecer el caso en el que una longitud de la antena I_{ANT} efectiva eléctricamente, que resulta a partir de la diferencia entre la longitud máxima de la antena I_{ANT,MAX} efectiva eléctricamente y la longitud de la antena I_{ANT,AB} cubierta por la barra dieléctrica SB corresponde al tres cuartos del valor absoluto de la longitud de onda -que resulta a partir de la frecuencia actual-. De manera que se termina la regulación, puesto que para este caso la variable de entrada EQ alcanza igualmente el valor ideal. Puesto que para este caso no se soluciona el cometido de la invención, no es deseable este valor de la longitud de la antena I_{ANT}. Se puede impedir la terminación de la regulación de la longitud de la antena I_{ANT} cuando se alcanza este valor, cuando un software de control adecuado permite comenzar la regulación de la longitud de la antena I_{ANT} en el caso de una longitud mínima de la antena efectiva desde el punto de vista de la técnica de radio, que resulta cuando la barra dieléctrica SB está totalmente extendida, y de esta manera se asegura que la variable de entrada EQ garantice siempre una adaptación óptima de la antena cuando se alcanza el valor ideal.
La variable de entrada EQ, dado el caso acondicionada, es recibida por la unidad de regulación \muP desde medios EFM para la detección de variables de entrada físicas EQ, en función de la medida de solape M, que son transformadas por estos medios, dado el caso, de una forma necesaria para la unidad de regulación \muP.
De una manera alternativa, los medios EFM presentan también varias variables de entrada físicas EQ y las acondicionan, dado el caso, antes de que sean transmitidas a la unidad de regulación \muP, verificando la unidad de regulación \muP que se ha alcanzado un valor ideal de acuerdo con varias variables de entrada.
En la figura 2 se representa una instalación de emisión / recepción de radio móvil SE con una antena de emisión / recepción configurada como antena de barra SA, siendo determinada una longitud máxima de la antena I_{MAX}, efectiva desde el punto de vista de la técnica de radio, a través de la longitud de la antena de barra SA.
Simétricamente al eje longitudinal de la antena de barra SA está dispuesto un cuerpo dieléctrico configurado como cuerpo hueco, de tal manera que el eje longitudinal de la antena de barra SA se cubre con un eje longitudinal del cuerpo hueco dieléctrico HK. El diámetro del cuerpo hueco HK debería estar elegido para que las paredes laterales del cuerpo hueco no tengan una distancia demasiado grande con respecto a la longitud de las ondas, puesto que debido a los tiempos de propagación de las fases diferentes que aparecen en otro caso se obtiene una curva característica de radiación diferente con respecto a la curva característica de radiación habitual para antenas de barra (antenas monopolo).
Para que se pueda conducir una señal de alta frecuencia a la antena de barra SA, está prevista una ranura paralelamente al eje longitudinal de la antena de barra SA, a través de la cual se conduce la conexión de alta frecuencia HF, de tal modo que el cuerpo hueco se puede extender totalmente sin obstáculos, es decir, cubriendo toda la antena de barra, y se puede introducir totalmente, es decir, que se libera toda la antena de barra.
De una manera alternativa, el cuerpo hueco HK puede estar configurado también sin ranura, debiendo ser conducida entonces la conexión de alta frecuencia HF a través de un orificio inferior del cuerpo hueco HK, pudiendo realizarse en el caso de una modificación de la posición del cuerpo hueco dieléctrico HK también, dado el caso, una adaptación de la conexión de alta frecuencia HF, especialmente de su línea de alimentación.
El cuerpo hueco dieléctrico HK está montado de forma móvil, de tal manera que puede ser insertada y extendida por una barra de accionamiento AR, que es girada hacia delante o hacia atrás por un motor eléctrico VM, que está configurado, por ejemplo, como motor paso a paso. En este caso, es contactada sobre un lado por el rodillo de accionamiento AR y sobre el lado del cuerpo hueco HK, que está opuesto al punto de contacto, es contactada -para el apoyo- por una rueda de apoyo SR, de manera que el movimiento giratorio de la rueda de accionamiento AR es convertido en un movimiento lineal del cuerpo hueco HK y de esta manera establece una medida M, con la que se solapan el cuerpo hueco y la antena de barra SA.
El ángulo (de avance) así como el sentido de giro son determinados a través del valor absoluto, del signo y/o de la duración de una tensión (señal de control) U_{ST} que se encuentra en el motor eléctrico VM.
Esta tensión U_{ST} es una señal (señal de control), que se encuentra en la salida de una unidad de regulación (microprocesador) \muP, cuyo valor absoluto, signo y/o duración de la señal dependen de la variable de entrada EQ que se encuentra en la unidad de regulación \muP.
La variable de entrada EQ es determinada por medios de detección previstos.
Estos medios de detección EFM pueden estar configurados de tal forma que presentan un acoplador de dirección RK, que a partir de una señal de emisión desacopla una potencia de emisión hacia delante y una posición de emisión de retorno (esta configuración de los medios de detección se puede realizar también en la forma de realización de la invención descrita en la figura 1).
La potencia de emisión hacia delante es rectificada en primer lugar por un primer rectificador y la potencia de emisión hacia delante rectificada es convertida a continuación por un primer convertidor analógico / digital en una primera señal digital. La potencia de emisión de retorno es rectificada por un segundo rectificador y la potencia de emisión rectificada de retorno es convertida a continuación por un segundo convertidor analógico / digital en una segunda señal digital.
Las señales digitales están presentes como señales de entrada en la unidad de regulación \muP, estando configurada la unidad de regulación \muP, por ejemplo, como (micro)procesador con software correspondiente. El procesador \muP verifica en las señales digitales presentes si las señales han alcanzado, respectivamente, un valor ideal -ninguna potencia de emisión de retorno o bien una potencia de emisión de retorno mínima y una potencia de emisión de avance máxima-.
Si esto es así, entonces no se genera ninguna señal de control U_{ST}, puesto que no es necesaria ninguna modificación de la medida de solape.
Si no es así, entonces se genera por el procesador \muP en primer lugar una primera señal de control U_{ST}, de manera que se inserta la instalación de regulación VM, el cuerpo hueco, especialmente partiendo desde el valor por defecto, o bien se extiende. Las señales de entrada modificadas a través de este proceso -potencia de emisión hacia delante y potencia de emisión de retorno-, que se encuentran en el procesador, son verificadas por el procesador para determinar la presencia de los valores ideales a alcanzar. Si los valores de las señales -potencia de emisión hacia delante y potencia de emisión de retorno- se han empeorado con respecto a la consecución de los valores ideales, entonces se modifica el sentido de giro de los medios VM para la regulación de la posición del cuerpo hueco dieléctrico HK. Esto se consigue, por ejemplo, a través de la inversión del signo de la señal U_{ST}.
La señal U_{ST} es generada a continuación de la determinación de la dirección correcta hasta que la potencia de emisión hacia delante y la potencia de emisión hacia atrás han alcanzado sus valores ideales.
De una manera alternativa, para este circuito de regulación se puede utilizar solamente una de las dos variables -potencia de emisión hacia delante o potencia de emisión de retorno P_{R}- como variable de regulación, es decir, que son detectadas por los medios EFM y son verificadas por el procesador \muP para determinar si se han alcanzado los valores ideales -potencia de emisión de retorno mínima o bien ninguna o potencia de emisión máxima hacia delante-.
Como una alternativa al empleo de un procesador \muP adicional, también sería concebible que se equipasen procesadores ya existentes a través de un software de control adecuado, para poder llevar a cabo esta regulación.
En el caso de empleo de un procesador \muP adicional, también sería concebible una integración de los medios EFM en el procesador \muP.
Los ejemplos de realización mencionados representan solamente una parte de las formas de realización que son posibles a través de la invención. De esta manera, el técnico que trabaja en este campo está en condiciones de crear, a través de modificaciones ventajosa, una pluralidad de otras formas de realización, sin que se modifique en este caso el carácter (esencia) de la invención -sintonización de la antena a través del movimiento de un cuerpo dieléctrico en el campo próximo de la antena-. Estas formas de realización deben estar igualmente incluidas en la invención.

Claims (10)

1. Instalación de emisión / recepción de radio móvil (SE) con las siguientes características:
a)
un cuerpo de antena efectivo eléctricamente, en cuyo campo próximo está montado de forma móvil un cuerpo dieléctrico,
b)
el cuerpo dieléctrico se puede mover en el campo próximo del cuerpo de antena de tal manera que se modifica la medida de solape (M), con la que se solapan el cuerpo dieléctrico y el cuerpo de antena efectivo eléctricamente en el campo próximo,
c)
medios (VM) para la regulación de la posición del cuerpo dieléctrico,
d)
medios (EFM) para la detección de al menos una variable física (EQ), que representa una función de la calidad de emisión / recepción de la instalación de emisión / recepción de radio (SE),
e)
una instalación de regulación (\muP), que está conectada con los medios de detección (EFM) que, en función de la variable de entrada (EQ) o bien de las variables de entrada (EQ), controla el medio de regulación (VM) por medio de al menos una señal de control (U_{ST}), hasta que la medida de solape (M) garantiza un valor óptimo de la variable física (EQ), que representa una función de la calidad de emisión / recepción de la instalación de emisión / recepción de radio (SE).
2. Instalación de emisión / recepción de radio móvil (SE) según la reivindicación 1, caracterizada porque
a)
el cuerpo de antena efectivo eléctricamente está configurado como antena de barra (SA),
b)
el cuerpo dieléctrico está configurado como cuerpo hueco (HK) con una ranura, que se extiende paralelamente al eje longitudinal del cuerpo hueco,
c)
el cuerpo dieléctrico se puede mover a lo largo del eje longitudinal de la antena de barra (SA), de tal manera que la medida de solape (M) resulta a partir de la diferencia entre la longitud máxima (I_{ANT,MAX}) efectiva eléctricamente de la antena de barra (SA) y una longitud (I_{AB}) de la antena de barra (SA) cubierta, rodeada por el cuerpo hueco (HK).
3. Instalación de emisión / recepción de radio móvil (SE) según la reivindicación 1, caracterizada porque
a)
el cuerpo de antena efectivo eléctricamente está configurado como antena de barra (SA),
b)
el cuerpo dieléctrico está configurado como barra (SB),
d)
el cuerpo dieléctrico se puede mover sobre un lado longitudinal de la antena de barra (SA) en paralelo a la antena de barra (SA), de tal manera que resulta una medida de solape (M) a partir de la diferencia entre la longitud máxima (I_{ANT,MAX}) efectiva eléctricamente de la antena de barra (SA) y una longitud (I_{AB}) de la antena de barra (SA) cubierta sobre el lado longitudinal.
4. Instalación de emisión / recepción de radio móvil (SE) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el medio de regulación (VM) es un motor eléctrico.
5. Instalación de emisión / recepción de radio móvil (SE) según la reivindicación 4, caracterizada porque el motor eléctrico es un motor paso a paso.
6. Instalación de emisión / recepción de radio móvil (SE) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación de regulación (\muP) es un procesador con un software configurado para la generación de la señal de control (U_{ST}) o bien de las señales de control (U_{ST}).
7. Instalación de emisión / recepción de radio móvil (SE) según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la instalación de regulación (\muP) presenta un mecanismo de conmutación.
8. Instalación de emisión / recepción de radio móvil (SE) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el cuerpo dieléctrico (DK) está configurado de cerámica.
9. Instalación de emisión / recepción de radio móvil (SE) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación de regulación (\muP) está configurada de tal forma que al comienzo del ajuste de la medida de solape (M), ajusta la medida de solape (M) a un valor máximo.
10. Instalación de emisión / recepción de radio móvil (SE) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los medios de detección (EFM) están configurados de tal forma que detectan una potencia de emisión hacia delante y/o una potencia de emisión de retorno de una señal de emisión.
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