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_______________________________________________________ _ 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.