EFECTOS DE LA IONOSFERA

Hertz había comprobado experimentalmente la
existencia de ondas electromagnéticas

El primer experimento para realizar mediciones directas de la ionosfera lo llevaron a cabo Appleton y Barnett en Londres.

La causa primordial de ionización de la ionosfera es la radiación solar en la región del espectro de los rayos X y ultravioletas.

Dado que la causa principal de ionización es la actividad solar, el comportamiento de la ionosfera está muy influido por los ciclos solares observados desde la tierra.

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

Un modelo simplificado es el de plasma frío, en el que se desprecia el movimiento de los electrones por causas térmicas.

Se debe considerar la presencia de un campo magnético estático, de la misma manera que en la ionosfera existe el campo magnético terrestre.

INTRODUCCIÓN

En entornos de propagación complejos en los que existe una
superposición de varios efectos, el cálculo de las pérdidas de propagación debe abordarse de forma
diferente.

La intensidad
de campo eléctrico y por tanto la densidad de potencia incidente en la antena receptora es el resultado
de la contribución de ondas reflejadas y difractadas en los edificios y obstáculos del entorno.

Con sólo desplazar el móvil una distancia del orden de media longitud de onda (17 cm a 900 MHz), la contribución puede ser constructiva, y por tanto se pueden observar fuertes variaciones en la potencia de señal recibida. Estas variaciones pueden ser del orden de 30 a 40 dB con pequeños
desplazamientos.

De forma que desde el punto de vista de la planificación de un servicio, el objetivo es garantizar que una cierta pérdida de propagación no se supere el 90, el 95 o el 99 % del tiempo en función de la fiabilidad que se le quiera conferir al servicio.

MODELOS EMPÍRICOS PARA EL VALOR MEDIO DE LAS PÉRDIDÁS DE PROPAGACIÓN. Modelo Okumuna-Hata

Los modelos empíricos se basan en el ajuste de leyes de decaimiento de la potencia recibida en función
de la distancia, altura de antenas, frecuencia y tipología del entorno a datos medidos.

Uno de los más empleados es el denominado Okumura-Hata, que se desarrolló a partir de medidas realizadas en Tokio.

Cuanto más alta se encuentra la antena de la estación base menor es el exponente que afecta a la distancia.

CARACTERIZACIÓN ESTADÍSTICA DE LAS PÉRDIDAS DE PROPAGACIÓN.

Caracterización estadística de las pérdidas de propagación

Aún manteniendo la distancia a la estación base constante se observarán fluctuaciones en los niveles de señal en distintas ubicaciones del terminal móvil.

Al describir una circunferencia en torno a una estación base se medirán variaciones en las pérdidas de propagación.
Variaciones relativamente lentas en función de la distancia recorrida y que físicamente cabe asociarlas a la variación en el entorno.

DESVANECIMIENTOS RÁPIDOS MULTICAMINO Y DIVERSIDAD.

En entornos urbanos densos en que es habitual que no exista visibilidad directa entre el terminal móvil y la estación base las
fluctuaciones en la densidad de potencia incidente y por tanto en la potencia recibida se caracterizan por una función de densidad de probabilidad Rayleigh.

Un elemento crítico para el adecuado funcionamiento de
un sistema en diversidad es que a la salida de cada rama receptora se obtenga una señal estadísticamente independiente de las demás.

También se pueden realizar sistemas basados en la combinación dinámica de la señal recibida por cada rama de forma que se maximice en cada momento la relación señal a rudio, de forma que el receptor se adapte a las características cambiantes del entorno de propagación. A este concepto se le denomina genéricamente como antenas inteligentes.

Un plasma sometido a un campo magnético constante posee características anisótropas, de forma que la constante dieléctrica no es un escalar sino un tensor.

En concreto la constante de propagación es distinta para una onda polarizada circularmente a derechas o a izquierdas.

A este efecto se le denomina rotación de Faraday. El ángulo de rotacion de la polarización depende de la diferencia entre las dos constantes de propagación. Esta diferencia es función de la dirección de propagación de la onda respecto al campo magnético terrestre,

Las bandas VHF y UHF es necesario el empleo de polarización circular en las comunicaciones tierra - satélite.

A frecuencias bajas y muy bajas (bandas de LF y VLF) la ionosfera supone un cambio brusco en términos de λ del
índice de refracción atmosférico.

La condición para que la onda regrese a la tierra es que para cierta altura se cumpla, según la ley de Snell.

El significado de la MUF es el siguiente: para unas condiciones ionosféricas dadas (fp) y ángulo de elevación respecto al horizonte (ψ), la MUF es la máxima frecuencia utilizable para que la onda regrese a la tierra.

Con el establecimiento generalizado de las comunicaciones por satélite, la propagación ionosférica ha caído en desuso para servicios que requieran calidad y fiabilidad elevada; sin embargo, continúa siendo una alternativa simple y económica para comunicaciones a grandes distancias, utilizada de forma habitual por los radioaficionados.