Sistemas Comunicaciones I_CLASE 6

8/17/2019 Sistemas Comunicaciones I_CLASE 6

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SISTEMAS DE COMUNICACIONES I

C L A S E # 62 8 / 0 3 / 2 0 1 6

Docente: Wilfredo Fermin [email protected]

Carrera: Ingeniería de Telecomunicaciones.Sección: ITS-7D01 y ITS-9N01

mailto:[email protected]:[email protected]


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CONTENIDO

UNIDAD III RADIOPROPAGACIÓN.

1.- Medios de propagación

2.- Línea de vista LDV)


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3

DIVERSOS MODOS DE PROPAGACIÓN

1 Ondas Superficiales Ondas terrestres

2 Ondas Directas Ondas troposfericas

3 Ondas Reflejada en Tierra

4 Ondas Difractadas

5 Ondas de dispersión

6 Ondas reflejadas en Ionosfera Ondas Ionosfericas


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4

6

1

2

3

4

5

VOLUMEN DEDISPERSIÓN

ONDASUPERFICIAL ODE TIERRA

CAPAIONOSFERICA

ONDA DIRECTA

ONDAREFLEJADA

ONDADIFRACTADA

ONDADISPERSADA

ONDAIONOSFERICA


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PROPIEDADES OPTICAS DE LAS ONDAS DE

RADIO

1.- REFRACCIÓN

2.- REFLEXIÓN

3.- DIFRACCIÓN

4.- INTERFERENCIA


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REFRACCION

La refracción electromagnética es el

cambio de dirección de un rayo en pasar

en dirección oblicua de un medio a otro

con distinta velocidad de propagación. La

velocidad a que se propaga una onda

electromagnética es inversamente

proporcional a la densidad del medio en

que lo hace


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REFRACCION


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REFLEXIÓN

La reflexión electromagnética se presenta

cuando una onda incidente choca con una

frontera entre dos medios y algo o toda la

potencia incidente no entra al segundo

material. Las ondas que no penetran en el

segundo material se reflejan.

Como todas las ondas reflejadas se

mantienen en el medio 1 las velocidades de

las ondas incidentes y reflejadas son iguales.

Por consecuencia el angulo de reflexión es

el mismo que el incidente no asi la

intensidad del campo.


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DIFRACCIÓN

La DIFRACCIÓN es la redistribución de la

energía dentro de un frente de onda al pasar

cerca de una orilla de un objeto opaco. Este

fenómeno permite que las ondas luminosas o

de radio se propaguen en torno a esquinas.


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INTERFERENCIA


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2 0

LDV CON PUNTO DE REPETICIÓN


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2 1

Tx

Rx

ONDAS REFLEJADAS Y

DIFRACTADAS


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2 2

Tx Rx

LINEA DE VISTANO HAY LINEA DE VISTA

PERDIDA DE LA LDV


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2 3

SEÑAL RECIBIDA


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2 4

1

100

10000

1000

10

1 10 100 1000 km

[ V/m]E

T R

Onda directa

Onda reflejada

Onda de superficie

Propagación por onda de superficieBandas VLF – LF - MF (3 kHz – 3 MHz)

Características del suelo:

r=15 = 10-2 S/mf = 500 kHz

Onda directa + onda reflejada= onda de EspacioOnda de espacio + onda de superficie = onda de tierra

Propagación Troposférica (LOS)*


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2 5

Onda directa

Onda reflejada

Propagación Troposférica (LOS)*Bandas VHS-UHF-SHF (30 MHz – 10 GHz)

Onda directa + Onda reflejada= Onda de Espacio

*(LOS): Line-of-Sight

Multitrayectorias

: Índice derefracciónrelativo al vacío

1

2

1

2

Ley de Snell: 1 sin 1 ( ) 2 sin 2 ( ) Fenómeno de la refracción atmosférica

ó é


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f>MUF

f =MUF

f


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La propagación de las microondas en la atmósfera terrestre difiere de la propagación enel vacío por la presencia de la atmósfera y de la superficie terrestre.La diferencia de composición de la atmósfera terrestre de acuerdo a la altura produce

diferentes modos de propagación:•Propagación troposférica.•Propagación ionosférica.•Propagación terrestre.La propagación troposférica es afectada por el fenómeno de la refracción atmosférica, lapresencia de múltiples rayos reflejados por la superficie terrestre y por otros obstáculos,

los efectos de la condiciones atmosféricas que atenúan la onda de espacio(especialmente lluvia, aunque los efectos de ésta empiezan a ser importantes porencima de los 10 GHz). El modo troposférico de propagación se produce para un amplioespectro de frecuencias, cubre las bandas VHF, UHF y parte de SHF (30 MHz-10 GHz)La propagación ionosférica es un fenómeno complejo, puesto que los estratos altos delas atmósfera se encuentran ionizados y una onda electromagnética que viaja en esta

región interactúa con las partículas ionizadas, siendo el resultado de esta interacciónuna reflexión casi completa de la onda, dependiendo del ángulo de incidencia y de lafrecuencia utilizada. Esto permite la transmisión de señales radio más allá del horizonte,técnica ampliamente utilizada en la radiodifusión por medio de ondas cortas (MF y HF:1,6 a 30 MHz) . Puesto que la altura de la ionosfera varía considerablemente entre el díay la noche, la recepción de las transmisiones en onda corta varía en consecuencia.


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Por debajo de 2 MHZ toma importancia la onda de superficie , la cual sigue el contornoterrestre por efecto de la difracción, en este caso la tierra juega el papel de guía de onda.La difracción permite que una onda se propague alrededor de un obstáculo, sin embargo esnecesario que la longitud de onda sea comparable con las dimensiones del obstáculo. Eneste caso el propio obstáculo es la tierra y por lo tanto solo las ondas LF y VLF (3 a 300KHZ) presentan el fenómeno de propagación por medio de la onda de superficie , puestoque a frecuencia muy bajas la onda directa y la onda reflejada se cancelan entre sí dejandosólo la onda de superficie, en caso de frecuencias más alta en estas bandas y una alturaadecuada de la antena las ondas de superficie y de espacio son comparable, y se puedensumar fasorialmente dando origen a la onda de tierra (de no confundirse con la sola ondade superficie ).

La propagación se produce por onda de superficie hasta alrededor de 1000 km, despuéstoma importancia la onda de espacio . Es notable que Marconi realizó las primerastransmisiones radio transatlánticas utilizando estas bajas frecuencias.ELF es la banda comprendida entre 30 y 300 Hz y tiene importancia porque es el solométodo conocido hasta ahora para comunicarse con los submarino en inmersión profunda.Puesto que las dimensiones de una antena eficiente deben ser del orden de la longitud deonda transmitida, se deja al lector imaginar este tipo de antenas! Sin embargo, puesto queestas comunicaciones son de carácter militar y por lo tanto conciernen la seguridadnacional, no se escatima dinero, pudiéndose de esta forma utilizar transmisores de granpotencia y antenas pocos eficientes, pero de dimensiones contenidas. La banda transmitirtambién resulta extremadamente pequeña: si se considera que el ancho de banda esnormalmente el 1% de la frecuencia de la portadora, entonces la señal a transmitir debetener una banda de alrededor de 3 Hz, es decir sólo pueden transmitirse señales morse.


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Diseño de un enlace de microondas

100

300

500400

200

600

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75

T R

100

300

500

400

200

600

05

25101520

30 354045505560657075

TR

Curvatura terrestre

Curvatura del haz por efecto de la refracción atmosférica

Expansión del Haz


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Se seleccionan dos ubicaciones tentativas para la antena transmisora y lareceptora.Hay que procurarse un mapa topográfico del trayecto con las altura de todos losrelieves: estos pueden ser obstáculos que interfieran con la propagación. Se

traza una línea recta entre transmisor y receptor.Primer problema: la curvatura terrestre hace que los obstáculos, desde laperspectiva del transmisor, sean más elevados.Segundo problema: la refracción atmosférica hace que el haz de microondas sedoble, usualmente hacia la superficie terrestre. Esto hace que el haz sea más

cercano a los obstáculos. Se puede tomar en cuenta este factor, en lugar debajar la trayectoria del haz, elevando la altura de los obstáculos.Tercer problema: el haz se expande a medida que se propaga. Nuevamente, laexpansión hace que el haz se acerque más a los obstáculos. En lugar de dibujarla expansión del haz y su consecuente acercamiento a los obstáculos, se eleva laaltura de éstos, dejando recta la trayectoria del haz.Al final, una vez corregida las alturas de todos los obstáculos, éstos hanadquirido una altura virtual.Pero, ¿Cómo determinar las correcciones de altura que hay que aportar a losobjetos?


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Diseño de un enlace de microondas

D h ct 0.078 d 1 d 2

D h ct 0.078 d 1 d 2

k

D h Fr 0.6 17.3 d 1 d 2

f d 1 d 2 + ( )

Curvatura terrestre

Curvatura del haz porefecto de la refracciónatmosférica

Expansión del Haz

d1, d2: distancias delobstáculo de lasextremidades del enlace,en km

k: factor de corrección por

curvatura debida a larefracción atmosférica;depende del índice derefracción. En primeraaproximación se toma igual a4/3

f: frecuencia de laportadoraEntre paréntesis: el radiode la primera zona deFresnel

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