PROPAGACIÓN RADIOELÉCTRICA Las ondas electromagnéticas se propagan por un entorno no estándar definido por el contenido geográfico y atmosférico que rodea al transmisor y al receptor.
Propagación en el espacio real
Atenuación atmosférica
Las atenuaciones por gases atmosféricos son calculables desde las recomendaciones ITU, las cuales poseen tablas, ecuaciones y sugieren algoritmos para obtener valores estimados.
A una determinada frecuencia, la atenuación puede producir valores altos al entrar en resonancia con las moléculas contenidas.
En sistemas radio que emplean frecuencias superiores a los 12 GHz, existe un factor de atenuación significativo originado por el vapor de agua, aire seco y el oxígeno
Efecto ducto
Las recomendaciones para mitigar el efecto ducto son dadas por ITU
Es posible que este efecto sea permanente, sin embargo, se debe tomar en cuenta en la planificación.
La causa más común que provoca este efecto es la inversión de temperatura.
Cambios abruptos en el índice de refracción de la atmósfera ocasiona que los rayos de los sistemas de radio se curven
DUCTO ELEVADO
Curvatura de los rayos
Alrededor de estas frecuencias y mayores, la longitud de onda se hace tan pequeña que puede considerarse con un haz o un rayo para el efecto de análisis.
FACTOR K
Lo ideal es tener un factor K = 1, para ello es posible corregirle mediante el incremento en la altura de las antenas para gradientes verticales positivos o utilizar diversidad en recepción reduciendo la atenuación por multitrayecto en caso de gradientes verticales negativos. Estas correcciones pueden volver inviable la implementación por una relación de costo – beneficio.
Existen valores estándar de K a ser empleados en el análisis de propagación de sistemas radio LOS. Los efectos de la curvatura de la tierra se presentan en forma de desvanecimiento.
Su valor depende del gradiente vertical (N = dDNdh y tomando en cuenta el radio natural de la tierra (a), se puede calcular mediante
K=1/1+aN
Es una cantidad escalar que modifica el radio de curvatura de la tierra, el cual depende de la no uniformidad del índice de refracción (n) con respecto a una altura (h) en un enlace LOS que funciona en un sitio conocido.
Estos efectos son más notorios en frecuencias cercanas a los 10 GHZ [8], a los cuales debe adicionarse el efecto de la difracción atmosférica y el desvanecimiento
La polución, efectos de gases, concentraciones de agua, arborización y todos los elementos que se encuentren en la trayectoria.
La forma de propagación en las ondas espaciales, la curvatura de la tierra puede llegar a tener influencia en la transmisión
Onda espacial
Series de Mc Laurin: Permite conocer la diferencia de fase (ø) que tendría la onda directa y la reflejada si se relaciona con el recorrido con la longitud de onda.
Para frecuencias por encima de los 30 MHz se encuentran los principales servicios de telecomunicaciones, en donde las ondas directas se caracterizan porque viajan directamente desde el transmisor al receptor y dan la sensación de una línea recta semejante a la que tendría la visión del humano.
A este campo de propagación directa se le conoce como comunicaciones con línea de vista (LOS, Line Of Sigth9
Tiene 2 componentes dominantes, las ondas directas y las reflejadas en la superficie terrestre
Onda ionosférica
Según su frecuencia, la onda ya no sería capaz de acceder más allá de lo que ha alcanzado en la penetración de la ionósfera y, según la naturaleza del índice de reflexión que sigue la ley de Snell, iniciará su descenso hacia la tierra.
CENTELLO
RETARDO DE GRUPO
Dado que existen máximos locales en la densidad de electrones, se producirá un efecto de curvatura en la onda según la variación del índice de reflexión, lo que provoca que su propagación se aleje de la vertical y tienda a convertirse en horizontal, instantáneamente.
Esta variación puede ser caracterizada por la concentración de ionización de la capa, en función del número de electrones (N) por metro cúbico y la frecuencia (f) de la onda.
El índice de reflexión de la ionósfera varía con la altura.
Para frecuencia alrededor de 30 MHz, una onda electromagnética ingrese en la región de la ionósfera y se producirá un efecto de excitación en los electrones libres de esta capa debido a la variación del campo eléctrico
Onda de superficie
La ecuación de pérdidas por propagación en espacio libre no es válida por lo que se recomienda utilizar curvas predefinidas para obtener el campo eléctrico en el receptor definidas.
Cuando la onda es emitida y hace contacto con la superficie, esta rebota produciendo un cambio de fase total.
La polarización de la antena necesariamente debe ser vertical, ya que de lo contrario sería una antena extensa paralela muy próxima a la superficie de la tierra que simularía un cortocircuito.
Para frecuencias alrededor 500 KHz, es decir, longitudes de onda mayores a 600 metros, la onda dominante es la superficial o terrestre
Principio de Huygens-Fresnel
Características
Si se construye un modelo en tres dimensiones de esta aseveración, se presenta una propagación hacia atrás; paradigma matemático que resolvió Agustín-Jean Fresnel al incluir un factor que afecta la amplitud de la fuente secundaria lo que da oblicuidad en la dirección de propagación.
Este principio actúa esencialmente cuando la onda encuentra un obstáculo y da lugar a la refracción en bordes. Esta teoría valida la existencia de ondas propagadas en regiones de sombra, es decir, donde no existe visibilidad entre el transmisor y el receptor, denominadas propagación NLOS (Non Line of Sight)
El físico holandés Christian Huygens estableció en 1678 que la propagación de un frente de onda se daba por la constante generación de fuentes secundarias que se expanden por todo el medio a la misma velocidad
Zonas de Fresnel
Toma la forma de una elipse cuya revolución en tres dimensiones genera un volumen, con las antenas como focos, denominado elipsoide de Fresnel.
Extendiendo es posible lograr elipsoides relacionadas, en las cuales una contendrá la otra siendo contiguas y en contrafase, de tal forma que al realizar un corte transversal se obtengan anillos contenedores de radios.
La primera zona de Fresnel contiene la mayor parte de la energía radiada, se debe garantizar que el 60% de la zona de Fresnel esté completamente despejada para darle viabilidad al sistema de radio
Difraccion
Sin embargo, por su complejidad, es más común la caracterización mediante el modelo de difracción de borde de Fresnel.
Se puede caracterizar con precisión utilizando la teoría geométrica de la difracción (GTD).
Para simplificar el modelo GTD, se supone que el objeto difractor es una cuña.
Subtopic
Es resultado de diferentes fenómenos tales como la superficie irregular del terreno, bordes de las edificaciones u otro tipo de obstáculos que obstruyen la trayectoria de línea de vista entre el transmisor y el receptor
Ocurre cuando una señal transmitida se curva alrededor de un objeto con el que choca antes de llegar al receptor.
