RANGOS DE FRECUENCIAS Los rangos de frecuencia de las bandas de
VHF y UHF, son:
Las longitudes de ondas correspondientes son: RANGOS DE
FRECUENCIAS
PROPAGACIÓN DE ONDAS TERRESTRES SOBRE TIERRA PLANA Cuando
las antenas trasmisoras y receptoras están ubicadas a
corta distancia entre ambas, se puede, con garantía,
ignorar el efecto de la curvatura de la Tierra y considerar que
las ondas de radio se propagan a lo largo de una superficie plana
conductora imperfecta. (Gp:) Tierra Plana
En la práctica los trasmisores emplazados en la Tierra
usan antenas elevadas que trasmiten en el intervalo de onda corta
y ultra corta, siendo típico este uso en el trasmisor de
televisión, los trasmisores de VHF, FM, etc. TV Radio FM
Com. privadas (Gp:) Tierra Plana PROPAGACIÓN DE ONDAS
TERRESTRES SOBRE TIERRA PLANA
Problemas de la esfericidad de la Tierra Se presentan tres casos
Intervalo de visibilidad directa Radiopropagación de
visibilidad directa sobre colinas Radiopropagación sobre
filos de cuchillos
EFECTO DE LA PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS TROPOSFÉRICAS
La troposfera es la capa de la atmósfera que más
afecta las trasmisiones de televisión. Sus
características físicas influyen notablemente sobre
las ondas de radio. Entre estas características tenemos el
índice de refracción, el cual varía con la
altura y que es el responsable más directo de la curvatura
que experimenta la onda trasmitida, dando lugar a diferentes
tipos de refracción troposféricas.
La troposfera causa un efecto de curvatura en el rayo, el cual es
más acentuado en las trasmisiones de VHF y UHF, las ondas
de radio que se propagan según un ángulo de
elevación pequeño viajaran formando arcos cuyos
radios serán iguales a donde EFECTO DE LA
PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS TROPOSFÉRICAS
Debe notarse que las ondas de VHF y UHF experimentan una
refracción mayor en la troposfera estándar que los
rayos con frecuencias ópticas. Esto se debe a que las
moléculas de agua que poseen un momento dipolo permanente
y una masa finita, no pueden seguir fluctuaciones de frecuencia
tan elevadas… … pero si pueden reaccionar positivamente a las
perturbaciones de frecuencias del tipo VHF y UHF, participar
activamente en el movimiento oscilatorio y contribuir a los
cambios del índice de refracción. EFECTO DE LA
PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS TROPOSFÉRICAS
Estos antecedentes dan paso a diferentes aspectos como: aumento
del radio efectivo de la Tierra (ya que como vimos, las ondas se
propagan produciendo un efecto de aumento del radio de la Tierra)
Los casos en que la trayectoria de las ondas
electromagnéticas alcanzan distancias muy superiores a las
previstas teóricamente. EFECTO DE LA PROPAGACIÓN DE
LAS ONDAS TROPOSFÉRICAS
Estos antecedentes dan paso a diferentes aspectos como: (cont.)
La existencia de la súper refracción, que es una de
las formas de refracción troposférica, en la cual
por condiciones especificas y de carácter aleatorio, en
dependencia de las condiciones meteorológicas, se forma lo
que es conocido como ductos troposféricos. Los ductos
producen una serie de reflexiones sucesivas en la superficie
terrestre que se extiende hasta distancias bastante grandes.
EFECTO DE LA PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS
TROPOSFÉRICAS
La condición para que una onda electromagnética se
propague dentro de un ducto es que su longitud de onda
“?” no exceda a una “? critica”, conocida
como ? de corte. Para la mayoría de los casos, la
siguiente expresión nos da el valor de esta “?
crítica”: donde ho es la altura del ducto. EFECTO DE
LA PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS TROPOSFÉRICAS
Valores de longitud de onda críticos para algunos ductos
EFECTO DE LA PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS
TROPOSFÉRICAS
ATENUACION DE LAS ONDAS DE RADIO EN LA TROPOSFERA La
atenuación en la troposfera se debe a cuatro factores: La
absorción por partículas suspendidas, lluvia,
nieve, niebla, etc. Absorción por moléculas.
Dispersión por moléculas y sus colisiones.
Absorción por sólidos.
Las experiencias practicas han verificado que las ondas
más largas que 10 cm. no experimentan atenuación
apreciable en la troposfera. Sin embargo, las ondas más
cortas sí sufren atenuaciones las que pueden ser
considerables. Atenuación Atenuación ATENUACION DE
LAS ONDAS DE RADIO EN LA TROPOSFERA
La expresión para el campo es: donde ? es la
pérdida por unidad de longitud; y L, la longitud del
área lluviosa. ATENUACION DE LAS ONDAS DE RADIO EN LA
TROPOSFERA
SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIONESMOVIL TERRESTRE Es un sistema de
radiocomunicaciones en el cual las estaciones (transmisoras y
receptoras) están en movimiento permanente y
eventual.
El servicio móvil terrestre está compuesto en lo
fundamental por una estación base a la cual está
asociado un grupo de estaciones móviles. La
estación base puede servir a diferentes estaciones
móviles o sistemas móviles que trabajan a
diferentes frecuencias cada uno para servir a un solo sistema.
SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIONESMOVIL TERRESTRE
Clasificación de los sistemas de radiocomunicaciones
móviles terrestres Según sea la forma en que operen
los sistemas de radiocomunicaciones móviles, se pueden
caracterizar los siguientes modos de explotación de
frecuencias: Sistemas simplex de una y de dos frecuencias
Sistemas base duplex de dos frecuencias Sistemas duplex de dos
frecuencias.
Sistema simplex de una sola frecuencia En estos sistemas, tanto
la estación base como la móvil, transmiten a una
frecuencia común. Cada estación debe tomar su turno
para hablar mediante el uso del procedimiento push to talk (pulse
para hablar).
Se transmite y recibe en frecuencias diferentes. Ambas
estaciones, base y móvil, operan en régimen
push-to-talk. Los sistemas móviles pueden operar en zonas,
ubicando una estación base en el centro de cada zona que
se debe cubrir. f1 f2 Sistema simplex de dos frecuencias
Sistema Base Duplex de dos frecuencias Las estaciones bases se
diseñan de tal forma que se pueda trasmitir con una
frecuencia y recibir con otra simultáneamente, mientras
que el móvil opera en el modo simplex de dos frecuencias
en régimen push-to-talk. f2 f1
Sistema Duplex de dos frecuencias En estos sistemas, ambas
estaciones, base y móvil, pueden trasmitir a una
frecuencia y recibir simultáneamente a otra. El
diseño de la estación base en este caso es similar
al de base duplex, pero la estación móvil debe ser
equipada con una segunda antena o filtros necesarios entre el
trasmisor y receptor, para evitar la interferencia. f2 f1
BANDAS DE FRECUENCIAS El CCIR recomienda para los sistemas de
comunicaciones móviles la utilización de cinco
bandas de frecuencias que son las que se muestran en la tabla
siguiente: f2
SEPARACION ENTRE CANALES El ancho de banda nominal de
transmisión, Bn es: siendo: M: la frecuencia máxima
de modulación. Para un caso medio de telefonía
comercial M = 3 kHz. D: la mitad de la diferencia entre los
valores máximos y mínimos de la frecuencia
instantánea. K: el factor numérico que varía
según la emisión y depende de la distorsión
admisible de la señal. Normalmente K = 1.
En nuestro caso hemos adoptado la canalización de 25 kHz
para la cual se tiene que M=3 kHz, D=5 kHz y K=1,
obteniéndose así un ancho de banda nominal, Bn=16
kHz lo que permite un ancho de banda de guarda de 9 kHz. (Gp:) C1
(Gp:) C2 (Gp:) C3 (Gp:) 16 kHz (Gp:) 25 kHz (Gp:) 9 kHz
SEPARACION ENTRE CANALES
APLICACIONES DE LAS BANDAS VHF Y UHF Entre las aplicaciones
más comunes tenemos: Sistemas de televisión de
banda VHF Sistemas de televisión de banda UHF Sistemas de
radio troncalizado Sistemas de radio de comunicaciones privadas
de VHF y UHF Sistemas de telefonía móvil celular
Sistemas de radio control de VHF Sistemas de ayudas para radio
navegación Banda marítima y aérea.
ZONAS DE FRESNELL Zonas de Fresnel: Retome los aspectos relativos
a las zonas de Fresnel estudiados en el tema 1.
CALCULO DE LAS ZONAS DE FRESNEL La fórmula genérica
de cálculo de las zonas de Fresnel es: Donde: rn es el
radio de la enésima zona de Fresnel [m]. d1 es la
distancia desde el transmisor al objeto en [Km]. d2 es la
distancia desde el objeto al receptor en [Km]. d es la distancia
total del enlace en [Km]. f es la frecuencia en [MHz]. ZONAS DE
FRESNELL
Intervalo de Visibilidad Directa La cuestión crucial del
estudio de la propagación en la Tierra real consiste en
determinar si las antenas trasmisoras y receptoras están
dentro del intervalo de visibilidad directa entre sí. Es
deseable que las dos antenas se “vean”una a la otra.
Este es un termino que no debe tratarse literalmente. Él
indica que no debe haber obstaculo entre la antena transmisora y
la receptora.
Caso 1: Si una de las antenas, (la cual la podemos denominar
“A”) está elevada y la otra (llamada
“B”), se encuentra en la Tierra, como se muestra en
la figura. El problema se reduce a encontrar la distancia hasta
el horizonte visible. Si se establece un radio terrestre de
6,37xl06 km, a partir del triángulo OAC tenemos que: La
distancia del intervalo de visibilidad directa la representa el
segmento AC Intervalo de Visibilidad Directa
(Gp:) h (Gp:) r (Gp:) r (Gp:) d (Gp:) A (Gp:) B (Gp:) O
Considerando el triangulo AOB, se tiene: Donde r es el radio
terrestre en kilometro (6371 km), h la altura de la entena en
kilometro. PROPAGACIÓN DE ONDAS Ondas Espaciales y radio
horizonte
PROPAGACIÓN DE ONDAS Ondas Espaciales y radio horizonte d=
distancia a radio horizonte (km) h = a la altura de la antena
sobre el nivel del mar (km) Cálculo de la distancia de
radio horizonte (una antena):
Caso 2: La propagación de ondas terrestres con antenas
elevadas (trasmisor y receptor) se muestra en la figura. La
intensidad de campo total será la suma del rayo directo AB
y el reflejado AOB debido a que se considera la tierra plana.
Intervalo de Visibilidad Directa
PROPAGACIÓN DE ONDAS Ondas Espaciales y radio horizonte
Cálculo de la distancia de radio horizonte (dos antenas):
d= distancia a radio horizonte (km) h = a la altura de la antena
sobre el nivel del mar (km)
Radiopropagación de visibilidad directa sobre colinas. Es
frecuente encontrar elevaciones en la trayectoria de
propagación. En tales casos las ondas viajarán en
presencia de obstáculos, aunque las antenas transmisoras y
receptoras estén dentro del intervalo de visibilidad
directa.
La cuestión radica en que las dimensiones del
obstáculo son una función de la longitud de onda ?.
Por tanto, un terreno puede ser considerado plano para las ondas
OL (ondas largas) y OM (ondas medias), mientras que esta
consideración puede cesar para las ultracortas, cuando los
obstáculos presentan dimensiones considerables, como se
muestra en la figura a continuación.
Radiopropagación de visibilidad directa sobre
colinas.
Las ondas parten de la antena en “A” y llegan a la
antena en “B” pero por trayectos diferentes. (Gp:)
Antena Emisora (Gp:) Antena Receptora (Gp:) a (Gp:) b (Gp:) c
(Gp:) d Radiopropagación de visibilidad directa sobre
colinas.
A primera vista puede parecer que las ondas de radio se propagan
sobre las colinas de la misma forma que en un terreno plano,
exceptuando que en vez de un solo rayo, llegarán ahora
más. Esto no es así, porque el rayo reflejado se
forma dentro de la primera zona de Fresnell y no en un punto
geométrico, y en la mayoría de los casos las cimas
de las colinas son mucho más pequeñas, en
tamaño, que la primera zona de Fresnell.
Radiopropagación de visibilidad directa sobre
colinas.
Radiopropagación sobre filos de cuchillo Los filos de
Cuchillo, son obstáculos puntiagudos y opacos, en la
trayectoria de propagación. Este filo idealizado,
desprovisto de toda propiedad eléctrica, permite el
cálculo del campo difractado por un método
ampliamente conocido de la óptica física.
Estación “A” Estación “B”
Filos de Cuchillo Patrón de radiación
CASO 1: En el caso de la figura “a”, el
obstáculo no corta el rayo directo y solo emerge
parcialmente dentro del volumen significativo. No se obstruye el
paso del rayo Se analizarán dos casos de
radiopropagación sobre filos de cuchillos.
Radiopropagación sobre filos de cuchillo
CASO 2: En el caso de la figura “b” el filo corta el
rayo directo AB. En este caso el filo de cuchillo obstruye el
paso del frente de onda. Radiopropagación sobre filos de
cuchillo
La atenuación se puede determinar haciendo uso de la
teoría de la difracción óptica, con lo cual
la atenuación se expresa por: En la expresión
anterior, C(V) y S(V) son las integrales de Fresnell, donde:
donde b es el radio de la primera zona de Fresnell en el
obstáculo; y H, la altura del obstáculo.
Radiopropagación sobre filos de cuchillo
El gráfico de la función F (V) se muestra en la
figura Radiopropagación sobre filos de cuchillo
Contribución de trayectorias para filos de cuchillo: La
figura muestra que el campo en el punto B se debe a la
combinación de cuatro rayos, cada uno de los cuales ha
sufrido difracción en el filo de cuchillo. En esta figura
los rayos se denominan A’MB, AMB’, A’MB’
y AMB. Radiopropagación sobre filos de cuchillo