Efecto de la ionosfera

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UNIVERSIDAD ISAREL JOSE HEREDIA Tx-Rx 9 C PRESENCIAL Mg. Flavio Morales Arévalo ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES

Modelización de la propagación en entornos complejos

Desvanecimientos rápidos multicamino y diversidad

De esta forma se garantiza que no se produzcan desvanecimientos profundos simultáneamente en todas las ramas, y por tanto el empleo de la diversidad mejorará las características globales del receptor. En un sistema de diversidad en espacio significa que la distancia d entre antenas receptoras debe ser tal que exista independencia estadística entre el campo incidente en cada una de las antenas.

receptor conectado a una antena separada una distancia d de las demás, a la salida de cada receptor se realiza una estimación de la relación señal a ruido y a continuación se realiza un proceso de selección o combinación. Una posibiliad es seleccionar en cada momento la salida de la rama que presente una mejor relación señal a ruido.

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.

A este efecto se le denomina desvanecimiento por multicamino, y se caracteriza estocásticamente. En la figura 2.30 se muestra un ejemplo de la potencia recibida en un terminal móvil en función de la distancia.

En una situación real de comunicaciones móviles el campo incidente en la antena receptora es el resultado de la superposición de múltiples contribuciones: campos reflejados en edificios, campos difractados en las aristas o bordes de los edificios, componentes reflejadadas en el suelo, y componentes provenientes de múltiples reflexiones.

Caracterización estadística de las pérdidas de propagación

Dado que estas variaciones dependen de múltiples factores independientes, la resultante es una variación aleatoria de distribución gaussiana. De forma que las pérdidas de propagación

Sin embargo, es evidente que aún manteniendo la distancia a la estación base constante se observarán fluctuaciones en los niveles de señal en distintas ubicaciones del terminal móvil.

Los modelos empíricos sólo proporcionan el valor medio o esperado de las pérdidas de propagación para un entorno genérico en función de la distancia entre la estación base y el terminal.

Modelos empíricos para el valor medio de las pérdidas de propagación. Modelo Okumuna-Hata

Generalmente los modelos empíricos distinguen entre zonas urbanas muy densas, zonas urbanas de baja densidad y zonas rurales. A lo largo del tiempo se han desarrollado distintos modelos empíricos.

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. Evidentemente, mientras que ciertos parámetros como la frecuencia o la altura de las antenas son conocidos de forma unívoca otros, como la tipología del entorno son más difíciles de objetivar.

Introducción

Los modelos de propagación de las secciones anteriores son útiles para evaluar las pérdidas de propagación asociadas a los distintos efectos que se han descrito: reflexión en tierra, difracción por obstáculos, etc. Cuando el efecto dominante en las pérdidas de propagación es únicamente uno de ellos las permiten estimar adecuadamente.

Efecto de la ionosfera

Comunicaciones ionosféricas

altura a la que se produce la reflexión virtual. Esta expresión supone un modelo de tierra plana y no es válida cuando el ángulo de incidencia en la ionosfera es grande, ya que en este caso debe considerarse el efecto de la curvatura de la tierra.

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

Se puede considerar que la superficie de la tierra y la parte baja de la ionosfera forman una guía de ondas que favorece la propagación a grandes distancias en estas bandas de frecuencias (típicamente entre los 5.000 y 20.000 km).

La existencia de la ionosfera permite, tal como comprobó Marconi, las comunicaciones a grandes distancias. El efecto de la ionosfera es distinto para las diferentes bandas de frecuencias. 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. Esta variación abrupta produce una reflexión de la onda incidente en la parte baja de la ionosfera.

Influencia del campo magnético terrestre

video

expresión de una onda polarizada linealmente con una dirección rotada respecto al eje x un ángulo φ dado

Tras propagarse por un medio anisótropo de espesor l con constantes de propagación k1 y k2 para cada una de las polarizaciones circulares se obtiene (despreciando las reflexiones en las superficies de separación entre medios)

En el análisis anterior no se ha considerado el efecto del campo magnético terrestre. Un plasma sometido a un campo magnético constante posee características anisótropas, de forma que la constante dieléctrica no es un escalar sino un tensor.

Propagación en un medio ionizado

funcionamiento

Subtema

eléctrico y otra al campo magnético dadas por

Éste experimentará una fuerza debida al campo

Considérense en primer lugar las fuerzas a las que se encuentra sometido un electrón inmerso en el campo electromagnético de una onda plana.

La propagación de ondas electromagnéticas en la ionosfera se puede modelar a partir de la propagación en plasmas. Un plasma es una región de espacio, con la permitividad eléctrica y la permeabilidad magnética del vacío, que contiene electrones libres. Un modelo simplificado es el de plasma frío, en el que se desprecia el movimiento de los electrones por causas térmicas. Un análisis más acorde con la realidad debe considerar la presencia de un campo magnético estático, de la misma manera que en la ionosfera existe el campo magnético terrestre.

introducion

El 12 de diciembre de 1901, Marconi consiguió realizar de forma satisfactoria la primera comunicación radiotelegráfica transatlántica cubriendo una distancia de 3.000 km entre Gales y Terranova, en el extremo oriental de Canadá. Unos años antes, Hertz había comprobado experimentalmente la existencia de ondas electromagnéticas, cuya naturaleza era similar a la de la luz.