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Propagación superficial sobre tierra homogénea
en este tipo de propagación las señales de VHF se desplazan en línea recta en todas
direcciones incluso hacia el espacio exterior donde ya no se pueden seguir propagando y se
pierden. La onda superficial es una onda guiada a lo largo de la superficie de la Tierra. Se
sustrae energía de esa onda superficial para cubrir las pérdidas que hay en la superficie
terrestre. La propagación por onda de superficie opera principalmente en las bandas de LF
y MF (30 kHz a 3 MHz). A estas frecuencias las antenas no están eléctricamente elevadas
y generalmente no existe visión directa. El campo responsable de la comunicación es el
radiado por la antena en presencia de la tierra.
Como las dimensiones de las antenas a utilizar son proporcionales a la longitud de onda
a transmitir, para el caso de las ondas de frecuencias de 30 kHz a 3 MHz, el orden de
magnitud de la longitud de onda obliga a emplear antenas de menores dimensiones,
consideradas como eléctricamente cortas, asimiladas en su estudio a los dipolos de Hertz.
No obstante, las dimensiones físicas de estas antenas son considerables y, para obtener un
diagrama de radiación adecuado y polarización vertical se les da forma de mástiles
radiantes verticales. (La onda de superficie solamente presenta alcances útiles cuando la
polarización de la onda es vertical, ya que toda componente horizontal es rápidamente
absorbida por el suelo). En estas condiciones, la antena radia energía en todas direcciones
y, debido a su condición vertical y a su altura, parte de esta energía incide en la superficie
de la Tierra con un ángulo tal que le permite reflejarse.
A una cierta distancia de la antena, la energía procedente de varias direcciones de
propagación experimenta diferentes modificaciones. La onda de espacio tiene dos
componentes: una que se propaga directamente y otra reflejada en la superficie de la
Tierra. Cuando la distancia es grande (del orden del horizonte radioeléctrico), el ángulo de
incidencia del rayo reflejado tiende a cero. En esta circunstancia, el coeficiente de
reflexión tiende a -1 y el desfase entre rayos a 0 grados. Por tanto, los rayos directo y
reflejado se cancelan entre sí. Como consecuencia de lo anterior, el campo recibido se
debe únicamente a la onda de superficie, que se corresponde con aquella onda que salió de
la antena transmisora con ángulos muy bajos, rasantes al terreno, pudiendo escribirse para
el campo recibido la expresión
El desplazamiento de la onda de superficie produce en la Tierra unas corrientes alternas
que dan lugar a una disipación de energía en la resistencia del terreno, energía que será
aportada por la onda de superficie. La evaluación de A es compleja. En la práctica se
emplean curvas normalizadas por la UIT-R [2] en función de la frecuencia y de las
características eléctricas del terreno (conductividad y permitividad). El mecanismo de
onda de superficie es uno de los utilizados en la propagación de las ondas de radio en las
bandas de LF, MF y HF (30 kHz – 30 MHz), si bien en esta última las antenas se
consideran como dipolos normales, no como dipolos eléctricamente cortos, que radian en
unas direcciones tales que la posibilidad de reflexión en el terreno disminuye, por lo que la
onda espacial no se anula, sino que interviene en la propagación reforzando la intensidad
de campo recibida a gran distancia.
Características
La propagación por onda de superficie se trata de un mecanismo de propagación
relativamente pobre. Una parte de la energía viaja por el interior de la tierra y, por tanto, sus
características dependen de las propiedades eléctricas de la tierra. Las características de la
propagación por onda de superficie más importantes son las siguientes:
• Este es el modo de propagación dominante para frecuencias menores de 30 MHz.
• Las antenas no están eléctricamente elevadas.
• La tierra equivale a un plano conductor que modifica las características de radiación.
• Se emplean antenas monopolo para la transmisión.
• La propagación se realiza a ras de Tierra.
• Largo alcance de las ondas transmitidas.
• Es un modo relativamente estable ante perturbaciones.
• Se utiliza con anchos de banda reducidos.
• Las potencias radiadas son muy elevadas, del orden de kW y MW.
• Modo empleado en los servicios de radiotelegrafía y radiodifusión.
Factor de atenuación
La atenuación es descrita matemáticamente por la ley del cuadrado inverso que describe
cómo es que se reduce la densidad de potencia con la distancia a la fuente. El campo
electromagnético continuo se dispersa a medida que el frente de onda se aleja de la fuente,
lo que hace que las ondas electromagnéticas se alejen cada vez mas entre si, en
consecuencia, la cantidad de ondas por unidad de área es menor.
Cabe destacar que no se pierde ni se disipa nada de la potencia irradiada por la fuente a
medida que el frente de onda se aleja, sino que el frente se extiende cada vez más sobre un
área mayor lo que hace una perdida de potencia que se suele llamar atenuación de la onda.
La atenuación de la onda se debe a la dispersión esférica de la onda, a veces se le llama
atenuación espacial de la onda.
En propagación superficial
El modelo de tierra plana es un modelo simple que supone una propagación en espacio
libre afectada por un factor de atenuación del campo eléctrico, A. Las antenas que se
utilizan en este modelo son monopolos sobre tierra, modelada mediante un plano
conductor. El guiado del campo verticalmente polarizado conlleva cierta atenuación
asociada a la transferencia de potencia que la componente horizontal Ep pasa a la Tierra. el
factor de atenuación de la onda de superficie, que depende de la separación de las antenas,
de la frecuencia y de las características del suelo; y Δ el desfase provocado por la
diferencia de caminos entre el rayo directo y el rayo reflejado o la onda de superficie
Calculo
De aquí se pueden observar varios términos entre ellos el factor de atenuación dado por:
Fe es el factor de atenuación de campo
siendo p la “distancia numérica”
Para distancias grandes p>>1, y el campo se atenúa como
CCIR
El Comité Consultivo de Radio Internacional (CCIR) es una de varias organiza-ciones
internacionales que desempeñan un papel importante en el tiempo y las actividades de
frecuencia. Estas organizaciones quizás agrupados en tres categorías principales los que se
ocupan principalmente de las "normas" aspectos de tiempo y frecuencia, los que se ocupa
principalmente de los aspectos científicos, y los que están involucrados más conel aspectos
regulatorios que afectan el tiempo y los servicios de difusión de la frecuencia. El CCIR-
Comité Consultivo Internacional pour la radio, Comité Consultivo Internacional de Radio o
Radio Internacional Comité Consultivo-fue fundada en 1927.
En 1932, el CCIR y varias otras organizaciones (incluyendo el original de la UIT , que
había sido fundada como la Unión Telegráfica Internacional en 1865) se fusionaron para
formar lo que en 1934 se conoce como la Unión Internacional de Telecomunicaciones. En
1992, el CCIR se convirtió en el UIT-R.
El Sector de Radiocomunicaciones de la UIT (UIT-R) es uno de los tres sectores
(divisiones o unidades) de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) y es
responsable de la radio comunicación.
Su función es gestionar el internacional espectro de frecuencias radioeléctricas y de la
órbita de satélites y los recursos para desarrollar normas para radiocomunicaciones sistemas
con el objetivo de garantizar el uso eficaz del espectro . [1]
UIT se requiere, de acuerdo con su Constitución, para asignar espectro y registrar la
asignación de frecuencias , posiciones orbitales y otros parámetros de los satélites ", con el
fin de evitar interferencias perjudiciales entre las estaciones de radiocomunicación de los
distintos países". El internacional de gestión del espectro , por tanto, el sistema se basa en
los procedimientos de reglamentación para la coordinación de frecuencias , notificación y
registro.
UIT-R tiene una secretaría permanente, la Oficina de Radiocomunicaciones, con base en
la sede de la UIT en Ginebra , Suiza . El electo Director de la Oficina es el Sr. François
Rancy de Francia . Elegido por primera vez por los Miembros de la UIT a la Dirección en
2010.
Recomendaciones de la UIT-R
• Difusión de fallos
• Sistema CCIR A
• CCIR System B
• CCIR g Sistema
• CCIR System H
• CCIR System I
• CCIR System M
• Tiempo Universal Coordinado
• Detección de errores y
Manipulación
• IRE (unidad)
• UIT-R 468 de ruido de
ponderación
• UIT-R BS.1534-1
• UIT-R BT.1304
• UIT-R BT.470-6
• UIT-R BT.470-7
• UIT-R BT.601
• UIT-R BT.656
• UIT-R M.824
• UIT-R P.525
• UIT-R TF.460-4
• Formatos de imagen en
movimiento
• MUSHRA
• NTSC
• PAL
• PEAQ
• Amplificador de Procesamiento
• Racon
• Rec. 2020
• Rec. 601
• Rec. 709
• Interfaz digital en serie
Antenas típicas
Antena Yagi
Antena utilizada principalmente para la recepción de señales de televisión, compuesta
por varios dipolos alimentados desde varios puntos de la antena y alimentando el resto de
dipolos por corrientes parasitas, incluyendo un reflector en la parte trasera que permite
frenar las señales provenientes de otras direcciones que no sean aquellas de las cuales
queremos recibir la señal. Funciona para un margen de frecuencias dado por los dipolos
utilizados en su fabricación, y alcanza una ganancia de hasta 17dBi en las antenas de
varios elementos, finalmente decir que es una de las antenas más utilizadas en la actualidad
para uso domestico.
Antenas Parabólicas
Antenas compuestas por una bocina emisora y un reflector en forma de parábola que
focaliza todos los rayos incidentes sobre este a un mismo punto, con lo que se consigue
una gran ganancia y directividad debido a la geometría de la parabola. Este tipo de antenas
sirve tanto para recibir señales como para enviarlas, y es utilizada en multitud de campos,
como son la recepción de señales desde satélites, o en comunicaciones punto a punto.
Antenas Impresas
Antena de pequeño tamaño que consisten en un parche metálico dispuesto sobre un
sustrato dieléctrico colocado encima de un plano metálico. El parche es habitualmente de
forma rectangular o circular y de dimensiones del orden de media longitud de onda. Es
posible, asimismo, construir agrupaciones de parches combinando líneas y radiadores
impresos. Este tipo de antenas se usa sobre todo en sistemas de telefonía móvil, u otras
aplicaciones en las que se usan frecuencias superiores a cientos de MHz, como por ejemplo
en algunos radares o sistemas de GPS, aunque sus características no son muy notables en
cuanto a ganancia y patrón de directividad, que suele ser bastante variable según la
fabricación del dispositivo, aunque tiene la ventaja de su tamaño y robustez física de la
antena.
Refracción troposférica
Como su nombre lo indica esta refracción se lleva a cabo en la tropósfera, este fenómeno
hace posible que las ondas de radio sigan una especie de curvatura hacia la tierra,
superando el horizonte óptico.
• Las ondas de radio en la troposfera sufren refracción y dispersión debido a cambios
de temperatura, presión y contenido de vapor:
P, presión atmosférica (mbar); presión parcial de vapor de agua (mbar); T, temp.(K)
• La expresión 1 incluye dos términos:
– término seco:
– término húmedo:
• Índice de Refracción.
– El índice es muy próximo a la unidad, aunque existe una pequeña diferencia
que depende de las condiciones atmosféricas:
– Por comodidad se maneja el coíndice o refractividad, definido con tres cifras
enteras.
– De acuerdo con la tabla 2.1 se puede ver que el aire caliente tiene mayor
capacidad de contener vapor de agua que el frío y por lo tanto presenta una mayor
variabilidad del índice de refracción.
– Los valores de P, e y T sólo son describibles en términos estadísticos.
– La trayectoria de la propagación (rayos) se analiza utilizando la Ley de Snell
de la refracción en función del índice de refracción n. Formas clásicas de analizar el
problema de propagación en la troposfera: Obtención de radio equivalente y trabajo con
rayos rectos y Refractividad modificada y tierra plana.
Radio equivalente de la tierra
Al momento de realizar un diseño de cobertura radio eléctrica, conviene trabajar con
haces rectilíneos(curva cero). Esti puede conseguirse sustituyendo al radio de la tierra real
por otro equivalente, de radio ka tal que podamos indicar el rayo por una linea recta.
Cuando existe un perfil lineal es necesario conocer para un punto determinado, el valor real
de su altura al ser modificado el radio terrestre por un valor k. El grado y direccion de la
curvatura de la tierra se puede definir por un factor equivalente al de la curvatura de la
tierra, este factor viene conocido con el nombre de "factor K"
K es el factor por el que se debe modificar el radio de la tierra para “enderezar” la curvatura
de la onda electromagnetica.
Comúnmente los radioenlaces, incorrectamente sugieren que la efectividad de las
comunicaciones esta limitada por el horizonte óptico (K=1). Pero, la mayoría de los
radioenlaces no están restringidos a la propagación en línea de vista. En realidad,
frecuentemente se pueden lograr comunicaciones más allá del horizonte óptico.
También el Factor K puede ser directamente relacionado al radio de dos esferas. La
primera esfera es la Tierra (Ro= 3670 Km) y la segunda esfera es la formada por la
curvatura del rayo con su centro coincidiendo con el centro de la Tierra. Entonces, el factor
K resulta como una relación de dos radios, el radio real de la Tierra Ro y el radio de la
curvatura del haz Re. K es frecuentemente llamado factor del "radio efectivo o real de la
Tierra" pero trabaja en conjunto con el "radio ficticio de la tierra".
Radioenlaces de visibilidad
Se denomina radio enlace a cualquier interconexión entre los terminales de
telecomunicaciones efectuados por ondas electromagnéticas. Si los terminales son fijos, el
servicio se lo denomina como tal y si algún terminal es móvil, se lo denomina dentro de los
servicios de esas características. Se puede definir al radio enlace del servicio fijo, como
sistemas de comunicaciones entre puntos fijos situados sobre la superficie terrestre, que
proporcionan una capacidad de información, con características de calidad y disponibilidad
determinadas. Típicamente estos enlaces se explotan entre los 800 MHz y 42 GHz.
Los radio enlaces, establecen un concepto de comunicación del tipo dúplex, de donde
se deben transmitir dos portadoras moduladas: una para la Transmisión y otra para la
recepción. Al par de frecuencia asignadas para la transmisión y recepción de las señales, se
lo denomina radio canal. Los enlaces se hacen básicamente entre puntos visibles, es decir,
puntos altos de la topografía. Cualquiera que sea la magnitud del sistema de microondas,
para un correcto funcionamiento es necesario que los recorridos entre enlaces tengan una
altura libre adecuada para la propagación en toda época del año, tomando en cuenta las
variaciones de las condiciones atmosféricas de la región. Para poder calcular las alturas
libres debe conocerse la topografía del terreno, así como la altura y ubicación de los
obstáculos que puedan existir en el trayecto.
Los radio enlaces de microondas se realizan sólo si existe una vista del receptor (LOS, Line
Of Sight), proveen conectividad de una manera sencilla y práctica entre dos o más sitios. La
línea de visión (LOS) implica que la antena en un extremo del radio enlace debe poder
"ver" la antena del otro extremo. El diseño de un radio enlace de microondas LOS
involucra cuatro pasos básicos:
Elección del sitio de instalación.
Relevamiento del perfil del terreno y cálculo de la altura del mástil para la
antena.
Cálculo completo del radio enlace, estudio de la trayectoria del mismo y los
efectos a los que se encuentra expuesto.
Prueba posterior a la instalación del radio enlace, y su posterior puesta en
servicio con tráfico real.
Un radio enlace esta constituido por estaciones terminales y repetidoras
intermedias, con equipos transceptores, antenas y elementos de supervisión y
reserva.
Además de las estaciones repetidoras, existen las estaciones nodales donde se demodula
la señal y de la baja a banda base y en ocasiones se extraen o se insertan canales. Al tramo
terminal estación nodal se lo denomina sección de conmutación y es una entidad de control,
protección y supervisión. En cuanto a los repetidores se los puede clasificar en activos o
pasivos.
Activos: En ellos se recibe la señal en la frecuencia de portadora y se la baja
a una frecuencia intermedia (FI) para amplificarla y retransmitirla en la frecuencia
de salida. No hay demodulación y son transceptores.
Pasivos: Se comportan como espejos que reflejan la señal y se los puede
dividir en pasivos convencionales, que son una pantalla reflectora y los pasivos
back-back, que están constituidos por dos antenas espalda a espalda. Se los utiliza
en ciertos casos para salvar obstáculos aislados y de corta distancia.
di variable
F D
Influencia de la frecuencia y la distancia en la atenuación de una señal
Para 2 puntos en los que manda una señal Se evalúa la actividad de la muestra a distintas
distancias y se encontra que la dependencia de la actividad de la muestra con la distancia,
tiene una relación funcional asociada es del tipo potencial 1/Xn, donde “n” es de orden se
aproxima al orden 2, esa perdida de potencia nos cumple con los parámetros que indican el
sufrimiento de una atenuación Por tanto, en función de la distancia del trayecto y de la
altura de las antenas, el rayo directo y el rayo reflejado pueden verse total o
parcialmente atenuados. La atenuación de la energía de vibración en estructuras mecánicas
generalmente se aumenta si la frecuencia sube, pero puede ser una función muy compleja
de la frecuencia. a atenuación depende de la frecuencia, eso es la cantidad de atenuación
varía en función de la frecuencia. En la imagen se observa evoluciona la atenuación de la
señal en función de la frecuencia