El espectro electromagnético está vagamente dividido en regiones. Durante la Segunda Guerra Mundial, se utilizaron letras para designar varias frecuencias bandas, particularmente las que se usan para el radar. Estas designaciones se clasificaron en el tiempo, pero han encontrado su camino hacia el uso convencional.
El modelado de propagación de RF es todavía un campo en maduración, como lo demuestra el vasto
número de modelos diferentes y el continuo desarrollo de nuevos modelos.
INTRODUCCIÓN A
PROPAGACIÓN DE RF
Introducción
A medida que los sistemas inalámbricos se vuelven más indispensables en la cotidaniedad de la sociedad, tanto en sus avances tecnologicos es necesario tener encuenta como se realiza la propagacion de radiofrecuencia, ya que los sistemas inalambricos deben propagar señales atrvez de ambientes no lineales
Efectos de propagación en función de la frecuencia
Como ya se ha dicho, los efectos de la propagación de la RF varían considerablemente con la frecuencia de la onda.La banda de muy baja frecuencia (VLF) cubre de 3 a 30 kHz. La baja frecuencia dicta que se necesitan grandes antenas para lograr una eficiencia razonable. Una buena regla empírica es que la antena debe ser del orden de una décima parte de una longitud de onda o más en tamaño para proporcionar un rendimiento eficiente. La banda VLF sólo permite utilizar anchos de banda estrechos (la banda entera tiene sólo 27kHz de ancho). El modo principal de propagación en el rango de VLF es la propagación de la onda terrestre. La VLF se ha utilizado con éxito con antenas subterráneas para la comunicación submarina.
Las bandas de baja (LF) y media frecuencia (MF), cubren el rango de 30kHz a 3MHz. Ambas bandas utilizan la propagación de la onda terrestre y algo de la onda celeste. Aunque las longitudes de onda son más pequeñas que las de la banda de LF, estas bandas aún requieren antenas muy grandes. Estas frecuencias permiten un ancho de banda ligeramente mayor que la banda VLF. Los usos incluyen la transmisión de radio AM y la señal de referencia de tiempo de la WWVB que se transmite a 60 kHz para los relojes automáticos ("atómicos").
La banda de alta frecuencia (HF), cubre de 3 a 30 MHz. Estas frecuencias soportan cierta propagación de la onda terrestre, pero la mayor parte de la comunicación en HF se realiza a través de la onda celeste. Quedan pocos usos comerciales debido a la falta de fiabilidad, pero las ondas celestes de HF fueron una vez el principal medio de comunicación a larga distancia. Una excepción son las emisiones internacionales de onda corta AM, que todavía dependen de la propagación ionosférica para llegar a la mayoría de sus oyentes. La banda de HF incluye la radio de banda ciudadana (CB) en 27 MHz. La radio CB es un ejemplo de planificación deficiente de la reutilización de frecuencias. Aunque está destinada a la comunicación de corto alcance, las señales de CB se propagan fácilmente a través de las ondas celestes y a menudo pueden escucharse a cientos de kilómetros de distancia
SELECCIÓN Y APLICACIÓN DE MODELOS
La selección del modelo a utilizar para una aplicación particular a menudo resulta ser tanto arte (o religión) como ciencia. La cultura corporativa puede dictar qué modelos se utilizarán para una aplicación determinada. Por lo general, es una buena idea emplear dos o más modelos independientes, si están disponibles, y utilizar los resultados como límites del rendimiento esperado. El proceso de elaboración de modelos de propagación es necesariamente estadístico, y los resultados de un análisis de propagación deben utilizarse en consecuencia.
Puede existir la tentación de "comprar" diferentes modelos hasta que se encuentre uno que proporcione la respuesta deseada. se puede decir decir que esto puede conducir a un rendimiento decepcionante en algún momento del futuro. Aun así, puede ser valioso para determinadas circunstancias, como la comercialización altamente competitiva o la elaboración de propuest
Propagación ionosférica
Ls propiedades de la ionosfera son una función de la densidad de electrones libres, que a su vez depende de la altitud, la latitud, la estación y principalmente de las condiciones solares. Típicamente, las bandas D y E desaparecen (o se reducen) por la noche y la F1 y la F2 se combinan. Para la comunicación por ondas celestes a través de cualqauier trayectoria en un momento dado existe una frecuencia máxima utilizable (MUF) por encimaa de la cual las señales ya no se refractan, sino que pasan a través de la cap F.
También hay una frecuencia mínima utilizable (LUF) para cualquier camino dado, por debajo de la cual la capa D atenúa demasiada señal para permitir una comunicación significativa. La capa D absorbe y atenúa la RF de 0,3 a 4 MHz. Por debajo de 300 kHz, doblará o refractará las ondas de RF, mientras que la RF por encima de 4 MHz pasará sin ser afectada. La capa D está presente durante la luz del día y se disipa rápidamente después del anochecer. La capa E reflejará o refractará la mayor parte de la RF y también desaparecerá después de la puesta del sol. La capa F es responsable de la mayor parte de la propagación de las ondas del cielo (reflexión y refracción) después de la oscuridad.
La ionosfera es un plasma ionizado alrededor de la tierra que es esencial para la propagación de las ondas del cielo y proporciona la base para casi todas las comunicaciones en HF más allá del horizonte. También es importante en el estudio de las comunicaciones por satélite a frecuencias más altas, ya que las señales deben atravesar la ionosfera, lo que da lugar a la refracción, la atenuación,despolarización y dispersión debido a la demora y dispersión de grupos dependientes de la frecuencia.
La comunicación en HF basada en la propagación ionosférica fue una vez la columna vertebral de todas las comunicaciones a larga distancia. En las últimas décadas, la propagación ionosférica se ha convertido principalmente en el dominio de las emisoras de onda corta y los radioaficionados. En general, se considera que los efectos ionosféricos son más un impedimento para la comunicación que un facilitador, ya que la mayoría de las comunicaciones comerciales a larga distancia se realizan por cable, fibra o satélite. Los efectos ionosféricos pueden impedir la comunicación por satélite, ya que las señales deben pasar a través de la ionosfera en cada dirección.
La propagación ionosférica puede a veces crear interferencias entre los sistemas de comunicaciones terrestres que funcionan en frecuencias de alta frecuencia e incluso de ondas métricas, cuando las señales de una zona geográfica se dispersan o son refractadas por la ionosfera hacia otra zona. Esto se denomina a veces "salto".
La ionosfera consiste en varias capas de plasma ionizado atrapadas en el campo magnético terrestre . Se extiende típicamente de 50 a 2000 km por encima de la superficie terrestre y se divide aproximadamente en bandas (alturas reflectantes aparentes) como sigue:
D 45–55 miles
E 65–75 miles
F1 90–120 miles
F2 200 miles (50–95 miles thick)
Propagación troposférica
La troposfera es el primero (más bajo) 10 km de la atmósfera, donde existen los efectos del clima.
La propagación troposférica consiste en la reflexión (refracción) de la radiofrecuencia de las capas de temperatura y humedad de la atmósfera. La propagación troposférica es menos fiable que la propagación ionosférica, pero el fenómeno se produce con suficiente frecuencia como para ser motivo de preocupación en la planificación de las frecuencias.
Este efecto se denomina a veces conducto, aunque técnicamente el conducto consiste en un canal o ducto elevado en la atmósfera.
Propagación indirecta u obstruida
Aunque no es una definición literal, la propagación indirecta describe acertadamente la propagación terrestre donde la LOS está obstruida. En tales casos, la reflexión y la difracción en torno a los edificios y el follaje pueden proporcionar una fuerza de señal suficiente para que se produzca una conmutación significativa. La eficacia de la propagación indirecta depende de la cantidad de margen en el enlace de comunicación y de la fuerza de las señales reflejadas por difracción
La frecuencia de funcionamiento tiene un impacto significativo en la viabilidad de la propagación indirecta, siendo las frecuencias más bajas las que mejor funcionan. Las frecuencias de ondas decamétricas pueden penetrar fácilmente en edificios y follajes pesados. Las frecuencias VHF y UHF pueden penetrar en edificios y follaje también, pero en menor medida. Al mismo tiempo, VHF y UHF tendrán una mayor tendencia a difractarse alrededor o a reflejarse/dispersarse de los objetos en el camino. Por encima de UHF, la propagación indirecta se vuelve muy ineficiente y rara vez se utiliza. Cuando las cara
Cuando las características de la obstrucción son grandes comparadas con la longitud de onda, la obstrucción tenderá a difractar la onda en lugar de dispersarla.
Propagación sin LOS
Hay varios medios de propagación de ondas electromagnéticas más allá de la LOS la propagación. Los mecanismos de la propagación sin LOS varían considerablemente, basado en la frecuencia de funcionamiento. En las frecuencias de VHF y UHF, la indirecta
La propagación se utiliza a menudo. Ejemplos de propagación indirecta son los teléfonos celulares,
localizadores, y algunas comunicaciones militares. Una LOS puede o no existir para estos sistemas. En ausencia de una trayectoria LOS, la difracción, la refracción, y/o
Los reflejos multitrayecto son los modos de propagación dominantes.
La difracción es el fenómeno de las ondas electromagnéticas que se curvan en el borde de una obstrucción, resultando en que la sombra del bloqueo sea parcialmente rellenada. La refracción es la flexión de las ondas electromagnéticas debido a la falta de homogeneidad del medio. El multitrayecto es el efecto de las reflexiones de múltiples objetos en el campo de
que puede dar lugar a que muchas copias diferentes de la onda lleguen a la receptor.
Los efectos de propagación sobre el horizonte se clasifican vagamente como ondas celestes, ondas troposféricas y ondas terrestres. Las ondas celestes se basan en la reflexión/refracción ionosférica y se discuten actualmente. Las ondas troposféricas son aquellas ondas electromagnéticas que se propagan a través de la atmósfera inferior y permanecen en ella. Las ondas terrestres incluyen las ondas superficiales, que siguen el contorno de la tierra, y las ondas espaciales, que incluyen la propagación directa, LOS, así como la propagación por el rebote de la tierra
RESUMEN
La propagación de las ondas electromagnéticas puede ocurrir por medio de ondas terrestres, troposféricas o celestes. La mayoría de los sistemas de comunicación contemporáneos utilizan ya sea de propagación directa o indirecta, donde las señales son lo suficientemente fuertes para permitir la comunicación por reflexión, difracción o dispersión. Ionosférico y la propagación troposférica se utilizan raramente, y los efectos tienden a ser tratado como una molestia en lugar de un medio de propagación deseado.
Debido a estos impedimentos, las características fundamentales de la propagación de la RF varían generalmente con la frecuencia de la onda electromagnética que se propaga
En el espacio libre, la pérdida de propagación entre un transmisor y un receptor es fácilmente predecible. Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones, la propagación se ve perjuicada por la proximidad a la tierra, los objetos que bloquean la pérdida y/o los efectos atmosféricos.
Propagación de la línea de visión y el horizonte de radio .
En el espacio libre, las ondas electromagnéticas se modelan como propagándose hacia afuera de la fuente en todas las direcciones, lo que resulta en un frente de ondas esféricas .La fuente se llama radiador isotrópico y en el sentido más estricto, no existe.
A medida que la distancia de la fuente aumenta, el frente de onda esférica (o fase) converge en un frente de ondas planas sobre cualquier área de interés finito, que es como la propagación está modelada. La dirección de propagación en cualquier punto dado en el frente de onda está dada por el producto vectorial cruzado del campo eléctrico (E) y el campo magnético (H) en ese punto.
La polarización de una onda se define como la orientación del plano que contiene el campo E.
Designaciones de Frecuencias
Modos de Propagación
La propagación de las ondas electromagnéticas está descrita por las ecuaciones de Maxwell, que que un campo magnético cambiante produce un campo eléctrico y un cambio el campo eléctrico produce un campo magnético. Por lo tanto, las ondas electromagnéticas son capaces para autopropagar.
¿POR QUÉ LA PROPAGACIÓN DE MODELOS?
El objetivo de la modelización de la propagación suele ser determinar la probabilidad de un funcionamiento satisfactorio de un sistema de comunicación u otro sistema que dependa de la propagación de las ondas electromagnéticas. Es un factor importante en la red de comunicaciones . Si el modelado es demasiado conservador, pueden producirse costos excesivos, mientras que un modelado demasiado liberal puede dar lugar a un rendimiento insatisfactorio
Para la planificación de las comunicaciones, el modelado del canal de propagación tiene por objeto predecir la intensidad de la señal recibida al final del enlace. Además de la intensidad de la señal, existen otras degradaciones del canal que pueden degradar el rendimiento del enlace. Entre esas deficiencias figuran la dispersión del retardo (difuminado en el tiempo) debida a la propagación por trayectos múltiples y el rápido desvanecimiento de la señal dentro de un símbolo (distorsión del espectro de la señal)
En cambio, se supone que el equipo ha sido diseñado adecuadamente para el canal. En algunos casos esto puede no ser cierto y un El enlace de comunicación con suficiente intensidad de señal de recepción puede no funcionar bueno
Fuentes modelo
Muchas situaciones de interés tienen modelos relativamente maduros basados en grandes cantidades de datos empíricos reunidos específicamente con el fin de caracterizar la propagación para esa aplicación. También existen diversos modelos patentados basados en datos recogidos para aplicaciones muy específicas. En cuanto a los modelos más ampliamente aceptados, organizaciones como la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) ofrecen recomendaciones para la elaboración de modelos de diversos tipos de impedimentos de propagación. Si bien estos modelos no siempre son los más adecuados para una aplicación concreta, su amplia aceptación los hace valiosos como punto de referencia.
