Ionosfera

Modelización de la propagación en entornos complejos

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. 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. En este contexto, la modelización de la propagación debe abordarse a partir de modelos
empíricos que permiten determinar el valor medio o esperado de las pérdidas de propagación.

Modelo Okumuna - Hata

De acuerdo a este modelo las pérdidas de propagación L, están definidas como:

P_L / P_T = -L + G_T + G_R (dB)

Caracterización estadística de las pérdidas de propagación

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. 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.

Desvanecimientos rápidos multicamino y diversidad

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.

Efecto de la Ionosfera

Introducción

Marconi

En 1901 realizó la primera comunicación radiotelegráfica entre Gales y Terranova (3000km). Al realizar experimentos pudo notar que durante el día comunicaciones a menos de 1000km fallaban, mientras que en la noche, comunicaciones mayores a 3000km tenían éxito.

Heaviside

Kennelly y Heaviside postularon en 1902 la existencia de una capa ionizada que era la responsable de la reflexión de ondas electromagnéticas, en honor a ellos la región E se la conoce como capa Kennelly-Heaviside, que está localizada entre los 90 y 150 km de altura sobre la superficie terrestre.

Kenelly

Appleton y Barnett

En 1925 realizaron el primer experimento que consistía emitir una señal de onda continua de fase variable con el tiempo. El resultado de esto fue determinar la altura de la capa ionizada, a la cual la llamaron capa Eléctrica, o Capa E, posterior a estos estudios se determinó la existencia de otras capas inferior como superior que se les denominó Capa D y Capa F respectivamente.

Appleton

Propagación en un medio Ionizado

Se puede modelar a partir de la propagación en plasmas, el plasma es una región de espacio, con permitividad eléctrica y permeabilidad magnética.

Influencia del Campo Magnético Terrestre

El efecto más notable es que la constante de propagación es función de la polarización de la onda. En concreto la constante de propagación es distinta para una onda polarizada circularmente a derechas o a izquierdas. Esto produce una rotación en el plano de polarización de una onda linealmente polarizada. Considérese la siguiente onda linealmente polarizada según el eje x, que se propaga en la dirección del eje z, y que se descompone como la suma de dos ondas polarizadas circularmente

Comunicaciones Ionosféricas

La existencia de la ionosfera permite las comunicaciones a grandes distancias, se considera que la tierra y la parte baja de la ionosfera, favorece a la propagación de grandes distancias (5000km y 20000km) de las bandas de LF y VLF.
A frecuencias mayores a MF, la onda penetra la ionosfera, donde la densidad de ionización aumenta con la altura, donde al reducirse el índice de refracción, se produce la refracción de la onda. La condición para que regrese la onda a la tierra es que se cumpla con la ley de Snell