propagacion de ondas de radio

PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS DE RADIO
PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS DE RADIO
Sabemos que las ondas de radio se pueden propagar sin necesidad de un
medio guiado, incluso sin necesidad de un medio físico. Pero no todas las
ondas de radio se propagan por igual. El principal factor que influye en la
forma de propagación es la frecuencia, o lo que es lo mismo, la longitud de
onda. Básicamente podemos distinguir 3 tipos de propagación no guiada:
- Propagación de ondas de superficie
- Propagación de ondas ionosféricas (Onda Celestes o Sky-Waves)
- Propagación de ondas espaciales
300 KHz a 3 MHz (MF)
Ondas terrestres o superficiales
3 MHz a 30 MHz (HF)
Ondas ionosfericas
30 MHz a 300 MHz (VHF)
Ondas espaciales
300 MHz a 3 GHz (UHF)
Ondas espaciales
3 GHz a 30 GHz (SHF)
Ondas espaciales
ONDAS DE SUPERFICIE O TERRESTRES
Las ondas de superficie, también llamadas ondas terrestres, se propagan
siguiendo la superficie terrestre desde el emisor hasta llegar al receptor.
Este tipo de propagación es específica de las bandas de frecuencias más
bajas (LF y MF), hasta los 3 MHz.
Estas señales de baja frecuencia tienen longitudes de onda muy grandes y por
lo tanto pueden superar obstáculos como montañas e incluso seguir la
curvatura de la Tierra, lo que permite una propagación más allá de la línea del
horizonte.
El principal inconveniente es que, al ser señales de muy baja frecuencia,
disponen de muy poco ancho de banda para transmitir información.
Además, el tamaño de las antenas necesarias para radiar dichas señales es
muy grande, por lo que su uso es bastante reducido.
Para mejorar la propagación de las ondas de superficie se suelen emplear
grandes antenas monopolo con polarización vertical. El ejemplo más claro de
este tipo de propagación lo encontramos en la difusión de la radio comercial
AM, que comprende las frecuencias entre 530kHz y 1700kHz.
PROPAGACIÓN IONOSFÉRICA
La ionosfera es una capa de la atmósfera que se extiende desde los 50km o
60km hasta los 500km de altura. Recibe este nombre porque la mayor parte de
los gases presentes en ella se encuentran ionizados, debido a que absorben
las radiaciones gamma y X emitidas por el Sol, que son altamente energéticas.
En la propagación ionosférica, la señal de radio que parte la antena emisora,
llega hasta la ionosfera y la atraviesa, pero parte de ella es reflejada por los
iones de dicha capa, siendo devuelta a la tierra. Este tipo de propagación se
produce en señales de radio comprendidas entre los 1.5MHz y los 30MHz.
Por debajo de 1.5MHz las señales sufren mucha atenuación por absorción,
mientras que por encima de los 30MHz las señales atraviesan estas capas de
la ionosfera.
La principal ventaja de este tipo de propagación es que se pueden conseguir
grandes alcances. Por otro lado, el principal inconveniente es que las
transmisiones tienen cierto grado de inestabilidad, ya que dependen del
grado de ionización de la ionosfera, que no es constante, sino que varía en
función de los siguientes factores:
l La radiación solar
l La situación geográfica
l La estación del año
l La hora del día
Por ejemplo, la siguiente imagen muestra la distribución de las capas de la
atmósfera durante el día.
PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS DE RADIO
Como se puede observar, la ionosfera está formada a su vez por 3 capas que
presentan distintos grados de ionización: la capa D, la E y la F, que a su vez
se divide en F1 y F2. La capa D no refleja las ondas de radio, sino que las
atenúa, absorbiendo gran parte de ellas, principalmente las frecuencias por
debajo de los 10MHz. En cambio, la capa F refleja las ondas de radio de la
banda HF. En concreto, la capa F2 es la más utilizada, porque permite
conseguir enlaces de mayor distancia, al encontrarse más alta.
Sin embargo, cuando llega la noche se producen cambios en la ionosfera, ya
que la acción ionizante del Sol desaparece durante unas horas. Como se
puede observar en la imagen inferior, la capa D desaparece completamente,
dejando paso incluso a las frecuencias más bajas de la banda HF. Por otro
lado, las capas F1 y F2 se fusionan en una sola capa, en torno a los 270km.
PROPAGACIÓN POR ONDAS ESPACIALES
Para frecuencias superiores a los 30MHz, es decir, para las bandas de VHF,
UHF y SHF, la propagación se realiza exclusivamente a través de las capas
bajas de la atmósfera, lo que conocemos como troposfera.
Dentro de este tipo de propagación, podemos distinguir cuatro casos
diferentes:
- Propagación por onda directa
- Propagación por onda reflejada
- Propagación por refracción troposférica
- Propagación por difracción
PROPAGACIÓN POR ONDA DIRECTA
Es aquella en el que el camino que recorre la señal es una línea recta desde
el emisor hasta el receptor, sin tocar ni la superficie terrestre ni la ionosfera.
La principal ventaja de este tipo de propagación es que la atenuación es
mínima, siendo únicamente la que se produce por el espacio abierto y los
posibles agentes meteorológicos (lluvia, nieve,... ).
Sin embargo, el principal inconveniente es que para que pueda existir la
comunicación, debe haber visión directa entre el transmisor y el receptor.
Tal es el caso de los radioenlaces de microondas, en los que se utilizan
frecuencias muy altas (superiores a 1GHz) para disponer de un gran ancho de
banda y por tanto mayor capacidad, pero es imprescindible que haya visión
directa para establecer la comunicación, lo que se conoce como línea de visión
(L.O.S., line of sight).
Propagación por onda reflejada
En este tipo de propagación, la comunicación entre el transmisor y el receptor
se realiza mediante una reflexión de la onda en el terreno.
Este es el caso, por ejemplo, de las emisiones de radio FM en la banda VHF,
donde no siempre existe línea de visión entre el transmisor y el receptor, como
sucede por ejemplo en ciudades o en zonas montañosas. En estos casos, las
múltiples reflexiones que sufre la señal permite la recepción de la misma.
Propagación por refracción troposférica
Cuando en la troposfera se encuentra una capa de aire frío entre dos capas de
aire caliente, puede ocurrir que la onda de radio se refracte, es decir, que
modifique su trayectoria, debido a los cambios en los índices de densidad de
las capas de aire. De esta forma, se genera una especie de canal de
radiofrecuencia por donde se propaga la señal.
PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS DE RADIO
Este tipo de propagación puede permitir la comunicación entre dos puntos
que no tienen visión directa, pero también puede suponer un problema, ya
que puede ocurrir que la señal de radio quede atrapada en el canal que se
ha formado, produciendo así un desvanecimiento del radioenlace. Este tipo de
fenómenos es muy común en zonas de gran inversión térmica, como llanuras
desérticas, y sobre grandes masas de agua, como mares o lagos.
Propagación por difracción
La difracción se produce cuando un obstáculo que se opone a la propagación
libre de las ondas se convierte en una fuente secundaria que emite ondas en
todas las direcciones. Gracias a este fenómeno las ondas son capaces de
salvar obstáculos como montañas.
Ejercicios_______________________________________________________
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1.- ¿En qué bandas de frecuencia se produce la propagación por ondas de
superficie?
2.- ¿Cuál es la principal ventaja y el principal inconveniente de este tipo de
propagación?
3.- ¿En qué consiste la propagación ionosférica? ¿En qué rango de
frecuencias se produce?
4.- ¿Cuál es el principal inconveniente de este tipo de propagación?
5.- ¿De qué factores depende el grado de ionización de la ionosfera?
6.- ¿Cuándo crees que es mejor la propagación ionosférica, durante el día o
durante la noche? ¿Por qué?
7.- ¿En qué bandas de frecuencia se produce la propagación espacial?
8.- ¿En qué consiste la propagación por refracción troposférica? ¿En qué
casos puede suponer un problema este tipo de propagación?
9.- ¿Qué tipo de propagación se da en un radioenlace de microondas? ¿Cuál
es la principal limitación que tienen este tipo de radioenlaces?
10.- Busca en Internet información sobre un tipo de propagación muy especial
que no hemos analizado en esta unidad, conocida como propagación EME.