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EFECTOS ATMOSFERICOS EN LA EFECTOS ATMOSFERICOS EN LA PROPAGACION DE LAS ONDASPROPAGACION DE LAS ONDAS

Maestría Ingeniería de Telecomunicaciones

Alumna : Raquel Medina Rodríguez

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RADIACION Y PROPAGACION DE ONDAS DE RADIOFRECUENCIA

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En la mayoría de las situaciones de control industrial, el transductor de medición y el dispositivo corrector final están en la misma zona. Hay aplicaciones ocasionales en las que el valor medido debe ser transmitido una distancia bastante grande, tal vez varios metros o más.

En otros casos, por ejemplo en la distribución de la potencia eléctrica, la medición de una gran distancia, por alambre o por fibra óptica, no puede mantenerse en su forma analógica original.

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En la actualidad el control y monitoreo de variables en algunos módulos habitacionales o industrias, utilizamos cables metálicos o sistemas infrarrojos, a manera de medios de transmisión, para pasar información de un lado a otro. Sin embargo, frecuentemente, en los sistemas de comunicación es "impráctico" o imposible "interconectar" a dos piezas de equipo con una facilidad física tal como el cable, por ejemplo, a través de espacios de agua muy grandes, montañas robustas o terreno desértico, o desde y hacia un transponder de satélite estacionado a 22,000 millas arriba de la tierra.

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Además, cuando los transmisores y receptores son móviles, como el radio de dos vías o teléfono móvil, las facilidades vía infrarrojo o vía cable son imposibles. Por lo tanto, el espacio libre en la atmósfera de la tierra se usa frecuentemente como medio de transmisión. La propagación en el espacio libre de las ondas electromagnéticas, a menudo, se llama propagación de la radiofrecuencia (RF) o simplemente propagación de radio.

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Propagación de ondas Electromagnéticas

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En los sistemas de comunicación de radio, las ondas se pueden propagar de varias formas, dependiendo del tipo de sistema y el ambiente. Se sabe las ondas electromagnéticas viajan en línea recta, excepto cuando la tierra y su atmósfera alteran su trayectoria. Hay tres formas de propagación de ondas electromagnéticas: ondas de tierra, ondas espaciales (que incluyen tanto las ondas directas como ondas reflejadas a tierra), y propagación de ondas del cielo.

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Cuando una onda de radio , emitida por la antena se propaga a través del espacio , las diferentes porciones de ella siguen trayectorias distintas y pueden ser afectadas por los obstáculos que se encuentren en su curso .

Una parte de la onda se desplaza cerca de la superficie de la tierra, por lo que se llama ONDA DE TIERRA.

El resto se propaga hacia arriba alejándose de la antena y constituye lo que se llama ONDA ESPACIAL

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Como se vera mas adelante, cada una de estas porciones determina un tipo totalmente distinto de transmisión de señales. En ciertas condiciones la onda de tierra proporciona el mejor medio de transmisión, mientras que en otras es preferible utilizar la onda espacial.

Es importante tener presente que las ondas de tierra y la espacial , en realidad, son de la misma onda, emitida por la antena.

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Propagación por ondas de tierra

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Una onda de tierra es una onda electromagnética que viaja por la superficie de la tierra. Por lo tanto, las ondas de tierra a veces se llaman ondas superficiales. Las ondas de tierra deben estar polarizadas verticalmente. Esto es debido al campo eléctrico, en una onda polarizada horizontalmente estaría paralela a la superficie de la tierra, y dichas ondas harían corto circuito por la conductividad de la tierra. Con las ondas de tierra, el campo eléctrico variante induce voltajes en la superficie de la tierra, que causa que fluyan corrientes que son muy similares a las líneas de transmisión

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Por lo general , se distinguen tres componentes de esta onda. Una se propaga directamente a través del espacio, de la antena emisora a la receptora; a esta se llama ONDA DIRECTA. La segunda componente , también, se propaga en el espacio entre las dos antenas, pero en lugar de seguir una trayectoria directa, es reflejada desde la tierra hacia la antena receptora, por lo cual recibe el nombre de ONDA REFLEJADA.

A la tercera componente se le llama ONDA DE SUPERFICIE, porque se propaga a lo largo de la superficie terrestre y esta en contacto con ella.

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Propagación por onda directa y la reflejada

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En este tipo de propagación, las ondas de radio parten del transmisor y llegan directamente al receptor en línea recta. Para que se establezca este tipo de enlace se necesita que haya visibilidad óptica entre el emisor y el receptor. Esta propagación se utiliza sobre todo en altas frecuencias, por encima de los 50 MHz, pues las altas frecuencias se ven menos afectadas por los fenómenos atmosféricos, además de requerir antenas de longitud más pequeña. Además, para estas altas frecuencias se puede generar un haz de ondas muy dirigido, lo que evita que la información llegue a lugares no deseados, garantizando así un relativo secreto en las comunicaciones.

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Ésta es la forma más utilizada en la propagación de las ondas de radio, y sólo puede utilizarse en distancias pequeñas.

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En que sean diferentes las trayectorias seguidas por la onda directa y la reflejada desde la tierra, no tiene mayor importancia; sin embargo, las ondas mismas difieren considerablemente cuando llegan a la antena receptora.

Tal diferencia esta en las fases de las ondas; ambas están en fase cuando se separan de la antena transmisora, pero la onda reflejada que sigue una trayectoria mas larga, llega a la antena receptora un poco mas tarde que la onda directa y, por tanto, esta desfasada con respecto a ello .

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Debido al desplazamiento de fase de 180ª, producido por reflexion, y a la diferencia en la longitud de sus trayectorias, las ondas directa y reflejada llegan a la antena receptora fuera de fase.

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Este tipo de propagación se da, por ejemplo, en televisión y en radio FM, así como en las comunicaciones de la policía, bomberos, ambulancias, empresas privadas, etc.

En este tipo de propagación, también se pueden dar las ondas reflejadas a tierra, que son las que se reflejan por la superficie terrestre entre la antena transmisora y receptora.

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Propagación por onda terrestre o curvatura de tierra

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En esta propagación, las ondas siguen la curvatura de la Tierra y su orografía. De esta forma pueden salvar montañas y alcanzar una considerable distancia antes de ser absorbidas por el propio suelo.

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La propagación más común en emisoras de onda media y onda larga para cubrir grandes distancias.

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Este tipo de propagación se da en frecuencias bajas, inferiores a los 4 MHz, siendo mayor el alcance para frecuencias más bajas. Este tipo de propagación se da en emisoras de radiodifusión de onda media y onda larga.

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La superficie de la tierra también tiene resistencia y pérdidas dieléctricas. Por lo tanto, las ondas de tierra se atenúan conforme se propagan. Las ondas de tierra se propagan mejor sobre una superficie que sea un buen conductor, como agua salada, agua dulce, aguas pantanosas y áreas desérticas muy áridas. Las pérdidas de ondas de tierra se limitan generalmente a frecuencias por abajo de los 2MHZ.

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Sin embargo, se debe tener cuidado al seleccionar la frecuencia y el terreno sobre el cual se propagará la onda de tierra para asegurarse que el frente de onda no se incline excesivamente y, simplemente, se voltee, permanezca plana sobre la tierra, y cese de propagarse.

A frecuencias por debajo de unos 3 MHz se puede obtener propagación de la onda de tierra hasta unas 200 millas a causa de la difracción de la onda debajo del horizonte de radio. A frecuencias más altas prevalece más el efecto de la refracción que el de la difracción en cuanto a la propagación de la onda de tierra más allá del horizonte de la Tierra.

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La propagación de ondas de tierra se utiliza comúnmente para comunicaciones de barco a barco y de barco a tierra, para la radio navegación, y para las comunicaciones marítimas móviles. Las ondas de tierra se utilizan a frecuencias tan bajas como de 15KHZ.

Sobre terreno rocosos y desierto la transmisión es muy pobre, mientras que en zonas selváticas

es prácticamente inutilizable. Las condiciones de humedad en el aire cercanas a la tierra afectan grandemente las ondas terrestres. Las características de propagación de la onda terrestre también son afectadas por la frecuencia de la onda.

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Propagación por ondas espaciales

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 La onda espacial esta compuesta habitualmente por dos rayos: un rayo directo entre la antena trasmisora y la receptora y un rayo reflejado en tierra que también parte de la antena trasmisora, se refleja en la tierra y llega a la antena receptora. La diferencia de distancia recorrida por el rayo directo y el reflejado determinará la intensidad de la señal en el receptor.

Además otra definición será de que hay una porción de la energía radiada por una antena que se propaga hacia arriba y hacia fuera de la antena a través del espacio

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La onda espacial es el modo fundamental de propagación en las frecuencias superiores a los 30 MHz y 150 MHz . También es responsable de parte de la señal trasmitida en los comunicados a corta distancia en todo el espectro de HF. No debe confundirse este modo con la traducción del inglés "sky wave" que se podría traducir como "onda celeste o del cielo" el cual hace referencia a la propagación por "onda ionosférica".

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La onda espacial o una parte de ella puede trasmitir señales a largas distancias porque es refractada o doblada hacia la Tierra por la Ionosfera.

Actualmente se emplea para casi todas las aplicaciones de radiocomunicación a gran distancia.