PROPAGACIÓN RADIOELÉCTRICA

Dependiendo fundamentalmente de su frecuencia, el sistema de radio presentará algunas características conformadas por las ondas que presentan mayor contribución, las cuales serán descritas a continuación.

Dependiendo fundamentalmente de su frecuencia, el sistema de radio presentará algunas características conformadas por las ondas que presentan mayor contribución, las cuales serán descritas a continuación.

Para frecuencias alrededor 500 KHz, es decir, longitudes de onda mayores a 600 metros, la onda dominante es la superficial o terrestre

Una característica relevante en este tipo de propagación es que la polarización de la antena necesariamente debe ser vertical,

ya que de lo contrario sería una antena extensa paralela muy próxima a la superficie de la tierra que simularía un cortocircuito.

ya que de lo contrario sería una antena extensa paralela muy próxima a la superficie de la tierra que simularía un cortocircuito.

Cuando la onda es emitida y hace contacto con la superficie, esta rebota produciendo un cambio de fase total.

Para frecuencia alrededor de 30 MHz, una onda electromagnética ingrese en la región de la ionósfera y se producirá un efecto de excitación en los electrones libres de esta capa debido a la variación del campo eléctrico

Retardo de grupo

Técnicamente, es una medida de la dispersión de fase que se presenta como un efecto colateral a la propagación por onda ionosférica.

Centello

Es el resultado de la no uniformidad en la concentración de ionización de la capa, apreciable como variaciones en la amplitud, fase y ángulos de arribo de la onda propagada

Las ondas espaciales poseen dos componentes dominantes, las ondas directas y las reflejadas en la superficie terrestre

Para frecuencias por encima de los 30 MHz se encuentran los principales servicios de telecomunicaciones, en donde las ondas directas se caracterizan porque viajan directamente desde el transmisor al receptor y dan la sensación de una línea recta semejante a la que tendría la visión del humano.

A este campo de propagación directa se le conoce como comunicaciones con línea de vista (LOS, Line ofSigth).

Para obtener el campo eléctrico en el receptor, debido a la influencia de la onda espacial,

Dada la forma de propagación en las ondas espaciales, la curvatura de la tierra puede llegar a tener influencia en la transmisión

También debe tomarse en cuenta la polución, efectos de gases, concentraciones de agua, arborización y todos los elementos que se encuentren en la trayectoria.

También debe tomarse en cuenta la polución, efectos de gases, concentraciones de agua, arborización y todos los elementos que se encuentren en la trayectoria.

A los cuales debe adicionarse el efecto de la difracción atmosférica y el desvanecimiento.

Alrededor de estas frecuencias y mayores, la longitud de onda se hace tan pequeña que puede considerarse con un haz o un rayo para el efecto de análisis.

Factor K

Es una cantidad escalar que modifica el radio de curvatura de la tierra, el cual depende de la no uniformidad del índice de refracción (n) con respecto a una altura (h) en un enlace LOS que funciona en un sitio conocido. Su valor depende del gradiente vertical (N • (a), se puede calcular mediante K= 1/ 1 + aN •

Cambios abruptos en el índice de refracción de la atmósfera ocasiona que los rayos de los sistemas de radio se curven

La causa más común que provoca este efecto es la inversión de temperatura.

Es posible que este efecto sea permanente, sin embargo, se debe tomar en cuenta en la planificación.

Efecto Ducto. En la izquierda, cuando el rayo es curvado hacia la tierra y rebota, se conoce como ducto superficial. A la derecha, cuando la variación atmosférica está concentrada en una masa en aire se le conoce como ducto elevado.

En sistemas radio que emplean frecuencias superiores a los 12 GHz, existe un factor de atenuación significativo originado por el vapor de agua, aire seco y el oxígeno

A una determinada frecuencia, la atenuación puede producir valores altos al entrar en resonancia con las moléculas contenidas.

Las atenuaciones por gases atmosféricos son calculables desde las recomendaciones ITU

El físico holandés Christian Huygens estableció en 1678 que la propagación de un frente de onda se daba por la constante generación de fuentes secundarias que se expanden por todo el medio a la misma velocidad

Si se construye un modelo en tres dimensiones de esta aseveración, se presenta una propagación hacia atrás; paradigma matemático que resolvió Agustín-Jean Fresnel al incluir un factor que afecta la amplitud de la fuente secundaria [2], lo que da oblicuidad en la dirección de propagación.

Esta teoría valida la existencia de ondas propagadas en regiones de sombra, es decir, donde no existe visibilidad entre el transmisor y el receptor, denominadas propagación

Este principio actúa esencialmente cuando la onda encuentra un obstáculo y da lugar a la refracción en bordes.

Si arbitrariamente se toma u = 2√ y se reemplaza en la ecuación con fines de minimizar las pérdidas, se presenta h2(d1 + d2 λ(d1d2) )≥ 1

En donde toma la forma de una elipse cuya revolución en tres dimensiones genera un volumen, con las antenas como focos, denominado elipsoide de Fresnel.

Extendiendo es posible lograr elipsoides relacionadas, en las cuales una contendrá la otra siendo contiguas y en contrafase, de tal forma que al realizar un corte transversal se obtengan anillos contenedores de radios

La difracción ocurre cuando una señal transmitida se curva alrededor de un objeto con el que choca antes de llegar al receptor.

Esta es el resultado de diferentes fenómenos tales como la superficie irregular del terreno, bordes de las edificaciones u otro tipo de obstáculos que obstruyen la trayectoria de línea de vista entre el transmisor y el receptor

Sin embargo, por su complejidad, es más común la caracterización mediante el modelo de difracción de borde de Fresnel.

Esta es el resultado de diferentes fenómenos tales como la superficie irregular del terreno, bordes de las edificaciones u otro tipo de obstáculos que obstruyen la trayectoria de línea de vista entre el transmisor y el receptor

Existen varias condiciones

Reflexión en la tierra

Difracción por Obstaculos

En zonas Urbanas

NO existe visibilidad entre los dos puntos a comunicarse

La estación BASE

La estación MOVIL

La intensidad de campo Eléctrico

Densidad de potencia incidente en la antena receptora

Ondas Difractadas /Ondas Reflejadas

Función de Fases de estas Ondas

Constructivas

Destructivas

Ajuste de leyes de decaimiento a recibida

Altura de las antenas

Frecuencia de las antenas

Tipologia del entorno de datos

Zonas

Zonas urbanas muy densas

Zonas urbanas de baja densidad

Zonas rurales

Okumura-Hata

(PL/PT) = -L +GT +GR (DB)

Se pueden calcular para distancias R>1km como

Zona urbana densa L = A + B log R - E (dB)

Zona urbana de baja densidad L = A + B log R - C (dB)

Zona rural L = A + B log R - D (dB)

Valor medio

Valor esperado

Fluctuaciones

Interferencias

Alturas de edificios

Orientaciones

Caracteristicas de las calles

El espectro electromagnético se divide libremente en regiones como se muestra en la Tabla. Durante la Segunda Guerra Mundial, se usaron letras para designar varias frecuencias bandas, particularmente las usadas para radar.

Subtopic

La propagación de ondas electromagnéticas se describe en las ecuaciones de Maxwell, que establecen que un campo magnético cambiante produce un campo eléctrico y un campo eléctrico cambiante produce un campo magnético

Propagación de línea de visión y el horizonte de radio

En el espacio libre, las ondas electromagnéticas se modelan como propagándose hacia afuera desde la fuente en todas las direcciones, dando como resultado un frente de onda esférico. Dicha fuente se llama radiador isotrópico y, en el sentido más estricto, no existe.

Propagación sin Perdida

Hay varios medios de propagación de ondas electromagnéticas más allá de la propagación de LOS. Los mecanismos de propagación sin LOS varían considerablemente, según la frecuencia de funcionamiento.

Subtopic

Propagación indirecta u obstruida

Aunque no es una definición literal, la propagación indirecta describe acertadamente la propagación terrestre donde el LOS está obstruido. En tales casos, la reflexión y la difracción alrededor de los edificios y el follaje pueden proporcionar suficiente intensidad de señal para que tenga lugar una comunicación significativa.

La eficacia de la propagación indirecta depende de la cantidad de margen en el enlace de comunicación y la fuerza del difractado o señales reflejadas.

La frecuencia de funcionamiento tiene un impacto significativo en la viabilidad de la propagación indirecta, y las frecuencias más bajas funcionan mejor. Las frecuencias de HF pueden penetrar edificios y follaje pesado con bastante facilidad.

Propagación troposférica

La troposfera es el primer (más bajo) 10 km de la atmósfera, donde existen efectos climáticos.

existe. La propagación troposférica consiste en la reflexión (refracción) de RF de las capas de temperatura y humedad en la atmósfera.

La propagación troposférica es menos confiable que la propagación ionosférica, pero el fenómeno ocurre con la frecuencia suficiente como para ser una preocupación en la planificación de frecuencias.

Propagación ionosférica

La ionosfera es un plasma ionizado alrededor de la tierra que es esencial para la propagación de las ondas del cielo y proporciona la base para casi todas las comunicaciones de HF más allá del horizonte.

También es importante en el estudio de las comunicaciones satelitales a frecuencias más altas ya que las señales deben atravesar la ionosfera, lo que resulta en refracción, atenuación, despolarización y dispersión debido al retraso del grupo dependiente de la frecuencia y
dispersión.

En el espacio libre, la pérdida de propagación entre un transmisor y un receptor se predice fácilmente.

Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones, la propagación se ve afectada por la proximidad a la tierra, los objetos que bloquean la LOS y / o los efectos atmosféricos.

Debido a estos impedimentos, las características fundamentales de la propagación de RF generalmente varían con la frecuencia de la onda electromagnética que se propaga.

El espectro de frecuencia se agrupa en bandas, que se designan mediante abreviaturas como HF, VHF, etc.

También se utilizan designaciones de letras de las bandas, aunque las definiciones pueden variar.

La propagación de ondas electromagnéticas puede ocurrir por ondas de tierra, ondas troposféricas u ondas de cielo.

La mayoría de los sistemas de comunicación contemporáneos usan LOS directo o propagación indirecta, donde las señales son lo suficientemente fuertes como para permitir la comunicación por reflexión, difracción o dispersión.

La propagación ionosférica y troposférica rara vez se usa, y los efectos tienden a tratarse como molestias más que como un medio deseado de propagación.

Para la propagación de LOS, la distancia aproximada al horizonte aparente se puede determinar utilizando la altura de la antena y el modelo de tierra de 4/3.

Los efectos de propagación tienden a variar con la frecuencia, y el funcionamiento en diferentes bandas de frecuencia a veces requiere que el diseñador aborde diferentes fenómenos.

El modelado de los efectos de propagación permite al diseñador adaptar el diseño del sistema de comunicación al entorno deseado

La selección del modelo que se utilizará para una aplicación particular a menudo resulta ser tanto arte (o religión) como ciencia. La cultura corporativa puede dictar qué modelos se utilizarán para una aplicación determinada.

Fuentes modelo

Muchas situaciones de interés tienen modelos relativamente maduros basados en grandes cantidades de datos empíricos recopilados específicamente con el fin de caracterizar la propagación para esa aplicación.

También hay una variedad de modelos patentados basados en datos recopilados para aplicaciones muy específicas.

Para modelos más ampliamente aceptados, organizaciones como International Telecommunications

Union (ITU) proporciona recomendaciones para modelar varios tipos de degradaciones de propagación.

Si bien estos modelos pueden no ser siempre los más adecuados para una aplicación en particular, su amplia aceptación los hace valiosos como referencia.

En general, es una buena idea emplear dos o más modelos independientes si están disponibles y utilizar los resultados como límites en el rendimiento esperado.

El proceso de modelado de propagación es necesariamente estadístico, y los resultados de un análisis de propagación deben usarse en consecuencia.

Puede haber una tentación de "comprar" diferentes modelos hasta que se encuentre uno que proporcione la respuesta deseada.

No hace falta decir que esto puede conducir a un rendimiento decepcionante en algún momento en el futuro.

Aun así, puede ser valioso para ciertas circunstancias, como el marketing altamente competitivo o el desarrollo de propuestas.

El objetivo del modelado de propagación es a menudo determinar la probabilidad de rendimiento satisfactorio de un sistema de comunicación u otro sistema que depende de la propagación de ondas electromagnéticas. Es un factor importante en la planificación de redes de comunicación. Si el modelado es demasiado conservador, se puede incurrir en costos excesivos, mientras que un modelado demasiado liberal puede resultar en un desempeño insatisfactorio. Por lo tanto, la fidelidad del modelado debe ajustarse a la aplicación prevista.

Para la planificación de la comunicación, el modelado del canal de propagación tiene el propósito de predecir la intensidad de la señal recibida al final del enlace. Además de la intensidad de la señal, hay otras degradaciones de canal que pueden degradar el rendimiento del enlace. Estas alteraciones incluyen la propagación de retardo (difuminado en el tiempo) debido a la trayectoria múltiple y el desvanecimiento rápido de la señal dentro de un símbolo (distorsión del espectro de la señal).

Estos efectos deben ser considerados por el diseñador del equipo, pero generalmente no se consideran parte de la planificación del enlace de comunicación. En cambio, se supone que el hardware ha sido diseñado adecuadamente para el canal. En algunos casos, esto puede no ser cierto y un enlace de comunicación con suficiente intensidad de señal de recepción puede no funcionar bien. Sin embargo, esta es la excepción más que la norma.

Como se indicó anteriormente, los efectos de propagación de RF varían considerablemente con la frecuencia de la onda. Es interesante considerar los efectos relevantes y las aplicaciones típicas para varios rangos de frecuencia.

La banda de muy baja frecuencia (VLF) cubre 3–30 kHz. La baja frecuencia dicta que se requieren antenas grandes para lograr una eficiencia razonable. Una buena regla general es que la antena debe ser del orden de una décima parte de una longitud de onda o más de tamaño para proporcionar un rendimiento eficiente.

Las bandas de baja frecuencia (LF) y media frecuencia (MF) cubren el rango de 30kHz a 3MHz.

La frecuencia muy alta (VHF) y la frecuencia ultra alta (UHF) cubren frecuencias de 30 MHz a 3 GHz. En estos rangos, hay muy poca propagación ionosférica, lo que los hace ideales para la reutilización de frecuencias.

La mayoría de los sistemas de comunicación requieren comunicaciones bidireccionales. Esto se puede lograr mediante la comunicación semidúplex donde cada parte debe esperar un canal claro antes de transmitir.

Esto a veces se denomina acceso múltiple con carriensnsed (CSMA) cuando se realiza automáticamente para comunicaciones de datos o push-to-talk (PTT) en referencia a la operación de walkie-talkie.

La operación dúplex completa se puede realizar cuando solo dos usuarios reciben servicio de dos canales de comunicación independientes, como cuando se usa la función dúplex de frecuencia.

Aquí cada usuario escucha en la frecuencia de transmisión del otro usuario. Este enfoque requiere el doble de ancho de banda, pero permite una forma más natural de comunicación de voz.

Se pueden usar otras técnicas para permitir que muchos usuarios compartan la misma asignación de frecuencia, como el acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) y el acceso múltiple por división de código (CDMA).