campo próximo/campo lejano en las estaciones radioeléctricas

CAMPO PRÓXIMO/CAMPO LEJANO EN LAS
ESTACIONES RADIOELÉCTRICAS:
PROBLEMÁTICA ESPECÍFICA DE LAS
ESTACIONES DE AM, FM Y TV
Juan E. Page
Jaime Esteban
[email protected] [email protected]
Dpto. de Electromagnetismo y Teoría de Circuitos
Universidad Politécnica de Madrid
Septiembre 2002
LEGISLACIÓN
ESTABLECE UN NIVEL DE REFERENCIA PARA E
ESTABLECE UN NIVEL DE REFERENCIA PARA H
QUE POR DEBAJO DE 10 MHz
NO CUMPLEN LA RELACIÓN DE CAMPO LEJANO
SE ESTIMA CAMPO LEJANO A
DISTANCIAS SUPERIORES A 38
m kW
PIRE REQUERIDA PARA QUE EL NIVEL DE
REFERENCIA DE E SE SUPERE A DISTANCIAS
MAYORES QUE 38
1 .10
7
1 .10
6
1 .10
5
1 .10
4
1 .10
3
Límite de campo lejano y PIRE
100
10
1
0.1
0.01
0.1
1
Campo lejano (m)
PIRE crítica (kW)
10
f (MHz)
100
1 .10
3
EN FRECUENCIAS BAJAS
NO ES UNA SITUACIÓN DE CAMPO LEJANO
INCLUSO EN FRECUENCIAS MAS ALTAS
SALVO EN LAS DIRECCIONES DE MÁXIMA RADIACIÓN DE LAS ANTENAS
LAS DISTANCIAS DE PROTECCIÓN SON TAN PEQUEÑAS
QUE NO PUEDE USARSE LA APROXIMACIÓN DE CAMPO LEJANO
A EFECTOS DE LOS NIVELES DE REFERENCIA
EL PROBLEMA DE LAS ANTENAS
NO ES UN PROBLEMA DE ANTENAS
PARA CONOCER LOS CAMPOS PRODUCIDOS POR UN
ELEMENTO RADIANTE EN ZONA PRÓXIMA
- SON INÚTILES TODOS LOS CONCEPTOS DE LA
TEORÍA CLÁSICA DE ANTENAS
- SE REQUIEREN CÁLCULOS RELATIVAMENTE
COMPLICADOS
- EL RESULTADO DEPENDE MUCHO DE LOS DETALLES
DE LA DISTRIBUCIÓN DE CORRIENTE
BANDA DE AM
CASO DE REFERENCIA
MONOPOLO SOBRE TIERRA PERFECTA
RECORRIDO POR CORRIENTE SINUSOIDAL
¡CAMPOS ANALÍTICOS!
GRÁFICAS UNIVERSALES (PIRE=1 W)
DE CAMPO ELÉCTRICO DEL MONOPOLO EN 8/4
EN FUNCIÓN DE LA ALTURA
PARA DISTINTAS DISTANCIAS
Campo eléctrico normalizado
1
0.9
0.8
Altura/longitud del monopolo
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
20
40
60
80
100
120
Longitud de onda E (PIRE=1 W)
140
160
180
200
220
Distancia=Longitud de onda/40
Distancia=Longitud de onda/20
Distancia=Longitud de onda/10
¡EXISTE UNA ALTURA DE MÁXIMO RIESGO!
GRÁFICAS UNIVERSALES (PIRE=1 W)
DE CAMPO MAGNÉTICO DEL MONOPOLO EN 8/4
EN FUNCIÓN DE LA ALTURA
PARA DISTINTAS DISTANCIAS
Campo magnético normalizado
1
0.9
0.8
Altura/longitud del monopolo
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
Longitud de onda H (PIRE=1 W)
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
Distancia=Longitud de onda/40
Distancia=Longitud de onda/20
Distancia=Longitud de onda/10
¡EL SUELO ES LA ZONA DE MÁXIMO RIESGO!
SUPERFICIE DE PROTECCIÓN PARA E
(f=1 MHz POTENCIA RADIADA=5 kW)
Perfil de nivel de referencia para E
1.2
Altura/Longitud del monopolo
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
0.01
Distanciaa al pie/Longitud de onda
0.02
0.03
,,, NIVEL DE REFERENCIA
0.04
0.05
,,, NIVEL DE REFERENCIA REDUCIDO 6 dB
SUPERFICIE DE PROTECCIÓN PARA H
(f=1 MHz POTENCIA RADIADA=5 kW)
Perfil de nivel de referencia para H
Altura/Longitud del monopolo
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0.02
0.015
0.01
0.005
0
0.005
Distanciaa al pie/Longitud de onda
0.01
,,, NIVEL DE REFERENCIA
0.015
,,, NIVEL DE REFERENCIA REDUCIDO 6 dB
0.02
SUPERFICIE DE PROTECCIÓN CONJUNTA
(f=1 MHz POTENCIA RADIADA=5 kW)
Perfil de nivel de referencia comjunto
1.2
Altura/Longitud del monopolo
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0.025
0.02
0.015
0.01
0.005
0
0.005
Distanciaa al pie/Longitud de onda
0.01
0.015
,,, NIVEL DE REFERENCIA
0.02
0.025
LA SUPERFICIE DE PROTECCIÓN NO GUARDA
RELACIÓN ALGUNA CON EL DIAGRAMA DE
RADIACIÓN
NO SE PUEDE DETERMINAR UNA SUPERFICIE DE
PROTECCIÓN A PARTIR DEL DIAGRAMA DE RADIACIÓN
Perfil de nivel de referencia comjunto
Altura/Longitud del monopolo
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0.03
0.025
0.02
0.015
0.01
0.005
0
0.005
Distanciaa al pie/Longitud de onda
0.01
0.015
0.02
0.025
,,, SUPERFICIE DE PROTECCIÓN VERDADERA
0.03
,,, SUPERFICIE OBTENIDA DEL DIAGRAMA DE RADIACIÓN
LA LONGITUD DEL DIPOLO INFLUYE EN LA FORMA DE
LA SUPERFICIE DE PROTECCIÓN
(f=1 MHz POTENCIA RADIADA=5 kW)
8/5
8/4
8/3
EL PROBLEMA DE LA POLARIZACIÓN
POLARIZACIÓN DE E
EN LAS PROXIMIDADES DEL MONOPOLO
DIAGRAMA DE ERROR DE IMPEDANCIA (ÁREA 28×28)
ERROR DE IMPEDANCIA
ERROR ACEPTABLE FUERA DE UNA ESFERA
DOBLE DE LA ESFERA MÍNIMA
(LA CIRCUNSCRITA EN LA ANTENA)
LÍMITE
DENTRO DE LA ESFERA LÍMITE
NO DEBE USARSE EL DIAGRAMA DE RADIACIÓN
HAN DE CONSIDERARSE ESPECIALMENTE LAS ZONAS DE
NULOS DE DICHO DIAGRAMA
LOS MÁXIMOS DE E NO SE PRODUCEN EN LA MISMA
POSICIÓN QUE LOS DE H
LA POLARIZACIÓN ES DISTINTA DE LA DEL CAMPO LEJANO,
LO QUE HA DE TENERSE EN CUENTA EN LA MEDIDA
LA DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE LA SUPERFICIE DE
PROTECCIÓN REQUIERE MEDIR TANTO E COMO H
BANDA DE FM
CASO DE REFERENCIA
DIPOLO SOBRE TIERRA PERFECTA
RECORRIDO POR CORRIENTE SINUSOIDAL
SUPERFICIE DE PROTECCIÓN PARA
DIPOLO EN 8/2
(f=100 MHz
WRad=1 kW
118× 5,58)
ME1, MH1
ALTURA=8
ME1, MH1
ALTURA=28
ME1, MH1
ME1, MH1
ALTURA=38
ALTURA=48
DIPOLO SIN EFECTO DE TIERRA
(f=100 MHz 68×68)
ME1, MH1 , M1
ME1, MH1 , M1
Wrad=1 kW
Wrad=0.25 Kw
EL ERROR COMETIDO SI SE USA EL DIAGRAMA DE
RADIACIÓN CRECE AL BAJAR LA POTENCIA RADIADA
SITUACIÓN MULTI-SERVICIO
DIPOLO (f=100 MHz) SOBRE MONOPOLO (f=1 MHz)
SUPERFICIES DE PROTECCIÓN PARA E
WRad2=1 kW)
(WRad1=5 kW
MME , ME1, ME2
MME , ME1, ME2
H=80 m
H=82.5 m
CONCLUSIONES
EN LA BANDA DE AM
NO DEBE USARSE EL DIAGRAMA DE RADIACIÓN
(EN PARTICULAR NO DEBEN TOMARSE COMO VÁLIDAS
LAS ZONAS DE MÍNIMOS DE DICHO DIAGRAMA)
LOS MÁXIMOS DE E NO SE PRODUCEN
EN LA MISMA POSICIÓN QUE LOS DE H
LA POLARIZACIÓN ES DISTINTA DE LA DEL CAMPO LEJANO,
LO QUE HA DE TENERSE EN CUENTA EN LA MEDIDA
LA DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE LA SUPERFICIE
DE PROTECCIÓN REQUIERE MEDIR TANTO E COMO H
EN LA BANDA DE FM
PARA POTENCIAS RADIADAS ALTAS
EL DIAGRAMA DE RADIACIÓN
PROPORCIONA INFORMACIÓN ÚTIL
PERO DEBEN RELLENARSE
LAS ZONAS DE MÍNIMOS
LA PRESENCIA DE UN SUELO PRÓXIMO (ALGUNAS 8)
HA DE TENERSE EN CUENTA EN LOS CÁLCULOS YA
QUE ALTERA DE FORMA NOTABLE LOS RESULTADOS
EN SITUACIONES DE DOBLE SERVICIO
CON LAS ANTENAS SEPARADAS ALGUNAS 8
SE PRODUCEN IMPORTANTES INTERACCIONES
ENTRE LAS SUPERFICIES DE PROTECCIÓN
OBTENIDAS PARA CADA UNO POR SEPARADO
QUE PRODUCEN AUMENTO DE TAMAÑO
Y RELLENO DE MÍNIMOS