Miguel Bernal 18186128 Prof. Heddy Lu Giménez

7 BsF

INTRODUCCION

Para realizar un análisis de la propagación de las ondas se debe tomar en cuanta

la naturaleza de la misma, es decir, si son mecánicas o electromagnéticas.

Cuando se habla de ondas mecánicas, se hace referencias a aquellas que

necesariamente utilizan un medio para su transmisión. Cuando se refieren a ondas

electromagnéticas (OEM) son aquellas que se basan en un campo eléctrico y uno

magnético, y estas no utilizan un medio para su trasmisión.

Se puede decir entonces que cuando una onda se propaga en el espacio libre

esta no sufren perdidas de energía, no obstante, estas se degradan por

factores como lo son; la atenuación cuando la densidad de la potencia disminuye;

la absorción establece que la atmosfera contienen partículas que absorben

le energía electromagnética debido a los componentes de la misma y estas

reducen la densidad de la potencia; la interferencia es aquella perturbación de

una señal en su recepción.

MODOS DE PROPAGACIÓN

Para conocer los modos de propagación, debemos primeramente conocer algunos conceptos básico

que nos serán de gran ayuda a la hora de entender algunos conceptos o criterios en la

propagación de ondas que se nos presenten a lo largo de esta revista. Existen dos tipos de

fenómenos como lo son:

• Superficies Lisas

• Superficie Rigurosa

Reflexión especular: es cuando la propagación de la onda no pasa a un segundo medio o se

reflejan

Reflexión interna total: es cuando la onda se regresa al primer medio o se refracta al más de

90º.

Refracción: es cuando una onda cambia de dirección de un medio a otro con distinta velocidad

como sucede con la luz.

Difracción: son aquellas ondas que rellenan la zona de sombras de radio

Dispersión: cuando la onda se divide y su resultante se propaga en diferentes

direcciones.

PROPAGACION

SUPERFICIAL Este tipo de onda viaja por la superficie de la tierra.

Para realizar su polarización debe ser verticalmente, ya que se

realiza de manera horizontal se produce un corto con la

conductividad del suelo, por lo tanto se utilizan antenas verticales

de baja altura y con una banda de frecuencia operando 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. En el caso real en el que el transmisor y el receptor están

situados en la superficie terrestre y con visibilidad directa, la propagación se efectúa mediante la onda directa entre las

antenas y la onda reflejada en el suelo. La combinación de ambasse denomina onda espacial. La propagación de ondas

superficiales o terrestres son mas efectivas en el mar, utilizando bandas ya se MF ó HF sin depender en que altura se encuentre

la antena; todo esto se debe a que el agua salada es buena conductora, en cambio las superficies desérticas no lo son. Se debe

tomar en consideración que el rango de frecuencia de 15 KHZ-2MHZ no se atenúa en la superficie.

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 Este tipo de

propagación se utiliza para la comunicación entre barcos, barco-tierra, radionavegaciones, radio difusión AM, estación del

tiempo, transmisores militares, etc.

PROPAGACION

TROPOSFERICA La propagación troposférica puede actuar de dos formas. O bien se puede

dirigir la señal en línea recta de antena a antena (visión directa) ó se

puede radiar con un cierto ángulo hasta los niveles superiores de la

troposfera donde se refleja hacia la superficie de la tierra. El primer

método necesita que la situación del receptor y el transmisor esté dentro

de distancias de visión, limitadas por la curvatura de la tierra en relación a la altura de las antenas. El segundo método permite cubrir

distancias mayores. Se analiza la propagación troposférica debido a que cuando en una transmisión se sobrepasa una frecuencia de 150

Mhz, como por ejemplo en modulaciones Vhf, Uhf y superiores, los modos de propagación por superficie e ionosfera ya no son útiles. En

la troposfera las ondas se propagan en capas bajas de la atmosfera PROPAGACION

IONOSFERICA

La propagación de ondas electromagnéticas en la ionosfera se puede modelar a partir

de la propagación de pasmas. Un plasma es una región del espacio, con la

permisividad e y la permeabilidad magnética m del vacío, que contiene electrones

libres. Un modelo simplificado es el del plasma frío, en el que se desprecia el

movimiento de los electrones por causas térmicas. Un análisis más acorde con la

realidad es considerar la presencia de un campo magnético estático, de la misma manera que en la ionosfera existe el campo magnético

terrestre.

RECOMENDACIÓN UIT-R P.528-3 Curvas de propagación para los servicios móvil aeronáutico y de radionavegación

aeronáutica que utilizan las bandas de ondas métricas, decimétricas y centimétricas

Esta Recomendación contiene un método para predecir las pérdidas de transmisión básicas en la gama de frecuencias 125-15 500 MHz

para los servicios aeronáutico y por satélite. El método utiliza una interpolación en los datos de pérdidas de transmisión básicas

extraídos de un conjunto de curvas. Estos conjuntos de curvas son válidos para enlaces suelo-aire, suelo-satélite, aire-aire, aire-satélite

y satélite satélite. Los únicos datos necesarios para aplicar este método son la distancia entre antenas, las alturas de las antenas sobre

el nivel medio del mar, la frecuencia y el porcentaje de tiempo. Esta Recomendación también presenta los cálculos de la relación de

protección esperada o de la relación señal deseada/señal interferente rebasada en el receptor durante al menos el 95% del tiempo, R

(0,95). Este cálculo requiere emplear los siguientes datos adicionales de las señales deseada y no deseada: potencia transmitida,

ganancia de la antena transmisora y ganancia de la antena receptora.

Elaboración y aplicación de las curvas

Los métodos para predecir las pérdidas de transmisión han sido ampliados e incorporados en el modelo de propagación IF-77 que

determina pérdidas de transmisión básicas durante el 1, 5, 10, 50 y 95% del tiempo para alturas de antenas aplicables a los servicios

aeronáuticos. Esos métodos se basan en una considerable cantidad de datos experimentales que se han comparado ampliamente

con las predicciones. Para realizar estos cálculos se tomó como base una tierra llana (parámetro del terreno Δh = 0) con un

coeficiente del radio ficticio de la Tierra k de 4/3 (coíndice de refracción en la superficie Ns= 301); además se compensó la curvatura

excesiva de los rayos que acompaña al modelo 4/3 a grandes altitudes. También se utilizaron constantes para terreno medio,

polarización horizontal, antenas isótropas y estadísticas a largo plazo de desvanecimiento de potencia en un clima continental

templado. Aunque esos parámetros pueden considerarse razonables o representativos del caso más desfavorable para muchas

aplicaciones, hay que utilizar con precaución las curvas si las condiciones difieren radicalmente de las previstas en la hipótesis.

DESCRIPCION DE LAS CURVAS

CUESTIÓN UIT-R 214-2/3

Ruido radioeléctrico (1978-1982-1990-1993-2000-2000-2007)

La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT,

Considerando que el ruido radioeléctrico de origen natural o artificial determina a menudo el

límite práctico de la calidad de funcionamiento de los sistemas radioeléctricos, por lo que es

un factor importante para planificar la eficaz utilización del espectro

Considerando que se ha aprendido mucho sobre el origen, características estadísticas e intensidades habituales del ruido

radioeléctrico de origen natural o artificial, pero que se necesita aún más información, en particular de las partes del

mundo no estudiadas con anterioridad, para la planificación de sistemas de telecomunicaciones;

Considerando que para el diseño de los sistemas, la determinación de la calidad de funcionamiento de los mismos y de los

factores de utilización del espectro, es esencial determinar los parámetros de ruido apropiados que han de utilizarse al

considerar varios métodos de modulación, incluyendo como mínimo los parámetros de ruido descritos en la

Recomendación UIT-R P.372,

Se decide también que la información apropiada sobre el ruido radioeléctrico que resulte de los estudios del UIT-R se

incluya en una única Recomendación como también que estos estudios estén completados en 2010 categoría S2

PROPAGACION DE TIERRA PLANA

Influencia del terreno

Cuando el transmisor y el receptor están sobre la superficie terrestre y existe

visibilidad mutua, se modela la propagación mediante un rayo directo y

un rayo reflejado en el suelo. Dependiendo de la frecuencia y la polarización de la onda puede haber una onda de superficie. La

expresión general del campo recibido es:

Donde e: intensidad de campo en condiciones reales.

e0: intensidad de campo en condiciones de espacio libre

Si k 2 <k 1=>∆f es positivo y ∆h también, por lo que se reduce el despejamiento En el trayecto real este cálculo es muy complicado

por lo que se recurre a cartografía digital

Cuando una onda plana incide sobre la superficie terrestre sufre una reflexión, caracterizada por el coeficiente de reflexión, que

relaciona el vector de intensidad decampo de la onda reflejada con el de la onda incidente. La intensidad de campo total recibida es

igual a la suma vectorial de las correspondientes a las ondas incidente y reflejada. El coeficiente de reflexión depende de un modo

complejo de la conductividad y de la permisividad del suelo, de la frecuencia y del ángulo de incidencia de la onda. Con un suelo

perfectamente reflector la onda reflejada es de igual magnitud que la incidente, dependiendo las relaciones de fase de la polarización

de la onda. Así, teniendo en cuenta las condiciones de contorno en el suelo, las componentes con polarización horizontal delos campos

eléctricos incidente y reflejado se cancelan en la superficie del reflector (suelo), en tanto que las componentes verticales se suman en

dicha superficie cuando el ángulo de incidencia es pequeño. Por tanto, en función de la distancia del trayecto y dela altura de las

antenas, el rayo directo y el rayo reflejado pueden verse total o parcialmente atenuados. Los efectos más importantes de la tierra sobre

la propagación de ondas se reflejan en la ecuación siguiente

PROPAGACION DE TIERRA PLANA Obstáculo agudo

Obstáculo redondeado

Los parámetros que intervienen en el cálculo son:

h = despejamiento

d1,d2 = distancias a los extremos del enlace

Θ = ángulo de difracción El CCIR proporciona valores de

atenuación en función del parámetro dimensional definido

como:

v y h tienen el mismo signo. v es 2 ½ veces el

espejamiento normalizado h/R 1. La atenuación por

difracción puede calcularse mediante la siguiente

aproximación numérica:

LD(v) = 6,9 + 20 log [ ( (v-0,1)2+ 1)½+ v – 0,1)dB

Los parámetros geométricos que

intervienen en el cálculo son los

siguientes:

1.d: longitud del enlace (en Km.)

2.distancias horizonte (en Km.)

3.Alturas de los puntos de horizonte zht, zhr (en m)

4.Angulo de difracción θ (en mrad)

5.Radio de curvatura del obstáculo (en Km.) r

6.Altura h del punto P de intersección Suponemos conocidas las alturas de las

antenas z(0) y z(d)R = KR 0

Difracción en Obstáculos

Para evaluar las pérdidas por difracción se idealizan los obstáculos,

comparándolos con aristas finas o gruesas. Se tratan por separado obstáculos

aislados y múltiples.

Obstáculos aislados

Modelo aplicable a trayectos con visibilidad directa salvo este obstáculo. Habrá

pérdidas aunque el rayo pase por encima del obstáculo si -0,6R 1< h <

0(despejamiento insuficiente).El cálculo se hace según la Recomendación CCIR 526,

que distingue dos casos de obstáculo aislado: obstáculo agudo y obstáculo

redondeado

PROPAGACION EN TIERRA PLANA Las características eléctricas de la tierra y su orografía influyen en la propagación de las ondas electromagnéticas. Al incidir una onda

electromagnética sobre la tierra se produce una reflexión. La superposición de la onda directa y la reflejada da lugar a la llamada onda de

espacio. La formación de la onda de espacio puede ser constructiva o destructiva en función de las fases de la onda directa y la reflejada,

lo que puede resultar en variaciones apreciables de la potencia recibida respecto al valor esperado en espacio libre.

Las características de propagación de una onda dependen de:

· La situación del trayecto respecto a obstáculos: suelo, colinas, edificios, vegetación, etc.

· De las características eléctricas del terreno: constante dieléctrica y conductividad.

· De las propiedades físicas del medio: intensidad de precipitación, gases, etc.

· De la frecuencia y polarización de la onda.

La tierra es un medio dieléctrico con pérdidas cuyas

constantes dieléctricas varían en función del tipo de

suelo, el grado de humedad y la frecuencia. La tabla

muestra el valor de la permisividad relativa y de la

conductividad para diferentes tipos de suelo a dos

frecuencias distintas, en bandas típicas de

radiocomunicaciones (MF y UHF). Es de destacar

que un determinado tipo de terreno se comportará

como un buen conductor cuando e =s we >>e

condición doblemente dependiente de la frecuencia ya

que la conductividad también depende de ella

PROPAGACION EN TIERRA CURVA

Los métodos para predecir las pérdidas de transmisión han sido ampliados e incorporados en el modelo de propagación IF-77 que

determina pérdidas de transmisión básicas durante el 1, 5, 10, 50 y 95% del tiempo para alturas de antenas aplicables a los servicios

aeronáuticos. Esos métodos se basan en una considerable cantidad de datos experimentales que se han comparado ampliamente con

las predicciones. Para realizar estos cálculos se tomó como base una tierra llana (parámetro del terreno Δh = 0) con un coeficiente

del radio ficticio de la Tierra k de 4/3 (coíndice de refracción en la superficie Ns = 301); además se compensó la curvatura

excesiva de los rayos que acompaña al modelo 4/3 a grandes altitudes. También se utilizaron constantes para terreno medio,

polarización horizontal, antenas isótropas y estadísticas a largo plazo de desvanecimiento de potencia en un clima continental

templado. Aunque esos parámetros pueden considerarse razonables o representativos del caso más desfavorable para muchas

aplicaciones, hay que utilizar con precaución las curvas si las condiciones difieren radicalmente de las previstas en la hipótesis.

A excepción de una zona «próxima» al horizonte radioeléctrico, se han obtenido los valores medianos de la pérdida básica de

transmisión para los trayectos «dentro del horizonte» agregando la atenuación debida a la absorción atmosférica (en dB) a la pérdida

de transmisión correspondiente a las condiciones en el espacio libre. Para la zona «próxima» al horizonte radioeléctrico, se han

calculado los valores de la pérdida de transmisión según las leyes de la óptica geométrica, a fin de tener en cuenta la interferencia

entre el rayo directo y un rayo reflejado en la superficie de la Tierra.

los cambios del valor mediano.

PROPAGACION EN TIERRA CURVA

dhr dht

ht hr

KRT

Distancia de horizonte dht y dhv

Distancia de visibilidad dv

ya que al ser Rt >> ht se desprecia el primer término frente al segundo dentro del radicando. Conocido el valor del radio de la

Tierra, y expresando la distancia en Km y la altura en m, queda,

y para la antena Receptora

Teniendo en cuenta que K = 4 / 3 , Resulta

Uniendo los segmentos de las curvas obtenidas por estos dos métodos, se ha formado una curva que muestra el incremento

monotónico del valor mediano de la pérdida básica de transmisión con la distancia. Para calcular los valores medianos «dentro del

horizonte», no se ha utilizado exclusivamente el modelo de interferencia de dos rayos, ya que la forma lobular resultante de este modelo

para los trayectos cortos depende mucho de las características de la superficie del suelo (tanto de su irregularidad como de sus constantes

eléctricas), de las condiciones atmosféricas (el radio ficticio de la Tierra varía en el tiempo), y de las características de la antena

(polarización, orientación y diagrama de directividad). Las curvas así obtenidas, en vez de ser útiles, conducirían a errores, ya que los

detalles de la forma lobulada están muy sujetos a la influencia de parámetros difíciles de determinar con exactitud suficiente. Sin embargo,

la estructura lobulada se tiene en cuenta a efectos estadísticos en el cálculo de la variabilidad. Para disponibilidades en el tiempo distintas

de 0,50, las curvas de la pérdida básica de transmisión Lb, no siempre aumentan monotónicamente con la distancia, pues los cambios de

variabilidad en función de la distancia pueden a veces contrarrestar los cambios del valor mediano.