Más allá de los sentidosMAGAZINE

Modelos de Propagación

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Fue creado con la finalidad de cumplir con una actividad académica, de la universidad Fermín Toro – Cabudare que consta de la creación de una revista s sobre enlaces punto a punto.

Más allá de los

sentidosMAGAZINE

Dirección:Heddy Lu Gimenez

Redacción:María V Hernández

Edición:Jhoan Mota

Modelos de PropagaciónExisten diferentes tipos de modelos de propagación, predicen las perdidas en decibeles de la potencia en un ambiente muy singular, y son un conjunto de expresiones matemáticas, diagramas y Algoritmos usados para representar las características de radio de un ambiente dado. Estos modelos a menudo se basan en modelos probabilísticos, los cuales se pueden cálculos con una probabilidad de que la señal llegue o no llegue, algunos de estos modelos se basan en las mediciones realizadas en el lugar de interés o de predicción se pueden clasificar en empíricos o estadísticos, teóricos o determinanticos o una combinación de estos dos.

Mientras que los modelos empíricos se basan en mediciones, los modelos teóricos se basan en los principios fundamentales de los fenómenos de propagación de ondas de radio. Los modelos de propagación predicen la pérdida por trayectoria que una señal de RF pueda tener entre una estación base y un receptor móvil o fijo. La ventaja de modelar radiocanales teniendo en cuenta las características de la trayectoria entre Transmisor (Tx) y Receptor (Rx), es conocer la viabilidad de los proyectos que se deseen planear en determinados sectores, de esta manera se podrá hacer una estimación acerca de la necesidad, costos y capacidad de los equipos requeridos. 

Onda Superficial¿Sabias que?

Los primeros modelos de onda de superficie fueron propuestos por A. Sommerfeld en 1909, aunque fueron Shuleikin y Van der Pol los que aplicaron estos trabajos a la ingeniería de comunicaciones. Posteriormente Burrows, Norton y Wait contribuyeron decisivamente para configurar los modelos de Onda de Tierra.

En general estos modelos suponen una tierra lisa y de características eléctricas uniformes, lo que implica una longitud de ondamucho mayor que las posibles discontinuidades. Además se suponen que tanto la antena transmisora como la antena receptora se encuentran muy próximas a la superficie terrestre de modo que:

• Una onda de superficie se propaga en la discontinuidad tierra – aire. La componente vertical se propaga sobre la superficie sin apenas pérdidas, mientras que la componente horizontal se atenúa por el efecto de la conductividad del suelo. La atenuación por absorción es tanto mayor cuanto menor sea la conductividad del suelo. Además de la atenuación por absorción se produce una atenuación por la dispersión de la energía.

• La onda de espacio compuesta por el rayo directo y del rayo reflejado en el suelo se anula a nivel del suelo, ya que el coeficiente de reflexión en el suelo es prácticamente igual a –1 y los caminos de ambos rayos son prácticamente iguales

La propagación de estas señales depende fundamentalmente de la frecuencia y del tipo de suelo. La caracterización correcta del suelo es fundamental para una correcta predicción de la propagación mediante onda de superficie. El suelo se caracteriza como un dieléctrico con pérdidas definido por los parámetros de permitividad relativa y conductividad. En función de estos valores y de la frecuencia predominan corrientes de desplazamiento o de conducción, y el suelo se asemeja más a un dieléctrico o a un conductor.

Tipo de suelo

Er Ơ (mS/m)

Agua de mar 80 400

Agua dulce 80 5Tierra humeda 15-30 5-20

Suelo rocoso 7 1-5Tierra seca 4 1-10

Principales caracteristicas:

Propagacion a ras de tierra

Modo de propagacion dominante para frecuencia menores de 30Mhz

Largo alcance, se emplea en telegrafia y radiodifusion

Relativamente estable ante perturbaciones

Ancho de banda reducido

Las antenas no estan electricamente elevadas

La tierra equivale a un plano conductor que modifican las caracteristicas de radiacion

Se emplean antenas monopolo para la transmision

Las potencias radiadas son muy elevadas, del orden de kw hasta Mw.

Onda de espacio o troposférica

Es el tipo de propagación en los que la contribución más importante proviene de la combinación del rayo de visión directa (propagación en espacio libre) refracción, atenuación y dispersión , del rayo reflejado en la superficie terrestre y del rayo difractado por las irregularidades del terreno, o por la propia curvatura de la Tierra.

En la mayoría de los casos, sobre todo en las bandas de microondas, se requiere enlace visual entre las antenas con lo que se limita el alcance a la línea del horizonte. En este apartado se estudiarán los fenómenos de reflexión, difracción, junto con los fenómenos debidos a la presencia de la troposfera: atenuación y refracción troposférica. Se emplea con antenas elevadas y directivas

Caracteristicas principales:Se emplea con antenas elevadas y directivas.

El alcance es muy variable: decenas de Km a los 40.000 Km en comunicaciones por satélite y millones de Km en comunicaciones de espacio profundo

Este modelo se aplica a Radiodifusión de FM y TV, Telefonía móvil, enlaces fijos, radar, comunicaciones vía satélite, etc.

Se aplica en radiodifusión y comunicaciones punto a punto

Propagación por onda ionosféricaLa ionosfera es la región de

las capas altas de la atmósfera (60 a 400 km de altura) que,debido a su ionización, refleja las señales radioeléctricas hasta las frecuencias de 30 MHz. En el año 1902, Kennelly y Heaviside postularon la existencia de esta capa, relacionándola como la responsable de la reflexión de las ondas electromagnéticas que hacían posibles las comunicaciones telegráficas de largas distancias, que Marconi había establecido en 1901 entre Gales y Terranova. Sin embargo, no fue hasta 1925 cuando se realizaron medidas directas que confirmaron la existencia de la ionosfera. Appleton y Barnett, mediante una transmisión vertical, determinaron la altura de reflexión de la onda en la ionosfera.

La ionización, o presencia de electrones libres, se produce fundamentalmente por Las radiaciones solares en las bandas de ultravioletas y de rayos X, por los rayos cósmicos y por los meteoritos. Esto hace que la densidad de electrones varíe según la hora del día

Caracteristicas Principales En VLF (3KHz-30KHz) el suelo y la ionosfera se comportan como buenos Conductores

Las antenas, verticales, son eléctricamente pequeñas, aunque de dimensiones físicas muy grandes

Las “reflexiones ionosféricas” (realmente refracciones) se producen en las bandas MF y HF (0.3-30 MHz).

En HF se utilizan antenas elevadas con polarizaciones horizontales y verticales.

El alcance de un solo salto varía entre

Se aplica en radiodifusión, comunicaciones punto a punto, navales

ComparandoModelode Propagación detierra plana

Modelode Propagación deTierra Curva

Este modelo simple supone una propagación de espacio libre afectada por un factor de atenuación de campo eléctrico Fe. Las antenas que se utilizan son monopolos sobre tierra, la cual se modela mediante un plano conductor.

Se aplica este modelo para longitudes de enlaces tales que las flechas debidas a la curvatura terrestre son superiores a unos 5m.

El angulo de incidencia es: Su angulo de incidencia es:

La firencia de trayectoria : El punto de reflexion es :

La diferencia de fases en ambos trayectos es :

Las Alturas son en mt y Km:

Modelode Propagación detierra plana

Modelo de Propagación deTierra Curva

Cuadro comparativo de Frecuencias y mostrando la forma en que las ondas

viajan va a depender mucho de la banda en la que se transmite:

CONCLUSIONES

Los modelos de propagación se pueden clasificar en base al tipo de ambiente ya sea para ambientes cerrados o abiertos, así mismo también incluso dentro de una misma banda pueden usarse dos modelos de propagación diferentes esto se debe a la aplicación que se le dé al rango de frecuencias.Para el caso de telefonía celular en la banda de UHF se consideran modelos de propagación para ambientes urbanos como por ejemplo el modelo de Longley-Rice, modelo de Okumura- Hata y el Walfisch - Ikegami

RECOMENDACIONESLa recomendación de la ITU-R recoge todos los aspectos anteriores para la estimación de las perdidas. Se basa en varios modelos según el tipo de escenario (con vista directa, con difracción etc).También recoge modelos de dispersión multitrayecto y valores típicos de dispersión

Dirección:Heddy Lu Gimenez

Redacción:María V Hernández

Edición:Jhoan Mota