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8/17/2019 Sistemas Comunicaciones I_CLASE 6
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SISTEMAS DE COMUNICACIONES I
C L A S E # 62 8 / 0 3 / 2 0 1 6
Docente: Wilfredo Fermin [email protected]
Carrera: Ingeniería de Telecomunicaciones.Sección: ITS-7D01 y ITS-9N01
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CONTENIDO
UNIDAD III RADIOPROPAGACIÓN.
1.- Medios de propagación
2.- Línea de vista LDV)
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DIVERSOS MODOS DE PROPAGACIÓN
1 Ondas Superficiales Ondas terrestres
2 Ondas Directas Ondas troposfericas
3 Ondas Reflejada en Tierra
4 Ondas Difractadas
5 Ondas de dispersión
6 Ondas reflejadas en Ionosfera Ondas Ionosfericas
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4
5
VOLUMEN DEDISPERSIÓN
ONDASUPERFICIAL ODE TIERRA
CAPAIONOSFERICA
ONDA DIRECTA
ONDAREFLEJADA
ONDADIFRACTADA
ONDADISPERSADA
ONDAIONOSFERICA
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PROPIEDADES OPTICAS DE LAS ONDAS DE
RADIO
1.- REFRACCIÓN
2.- REFLEXIÓN
3.- DIFRACCIÓN
4.- INTERFERENCIA
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REFRACCION
La refracción electromagnética es el
cambio de dirección de un rayo en pasar
en dirección oblicua de un medio a otro
con distinta velocidad de propagación. La
velocidad a que se propaga una onda
electromagnética es inversamente
proporcional a la densidad del medio en
que lo hace
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REFRACCION
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REFLEXIÓN
La reflexión electromagnética se presenta
cuando una onda incidente choca con una
frontera entre dos medios y algo o toda la
potencia incidente no entra al segundo
material. Las ondas que no penetran en el
segundo material se reflejan.
Como todas las ondas reflejadas se
mantienen en el medio 1 las velocidades de
las ondas incidentes y reflejadas son iguales.
Por consecuencia el angulo de reflexión es
el mismo que el incidente no asi la
intensidad del campo.
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DIFRACCIÓN
La DIFRACCIÓN es la redistribución de la
energía dentro de un frente de onda al pasar
cerca de una orilla de un objeto opaco. Este
fenómeno permite que las ondas luminosas o
de radio se propaguen en torno a esquinas.
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INTERFERENCIA
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LDV CON PUNTO DE REPETICIÓN
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Tx
Rx
ONDAS REFLEJADAS Y
DIFRACTADAS
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Tx Rx
LINEA DE VISTANO HAY LINEA DE VISTA
PERDIDA DE LA LDV
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SEÑAL RECIBIDA
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1
100
10000
1000
10
1 10 100 1000 km
[ V/m]E
T R
Onda directa
Onda reflejada
Onda de superficie
Propagación por onda de superficieBandas VLF – LF - MF (3 kHz – 3 MHz)
Características del suelo:
r=15 = 10-2 S/mf = 500 kHz
Onda directa + onda reflejada= onda de EspacioOnda de espacio + onda de superficie = onda de tierra
Propagación Troposférica (LOS)*
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Onda directa
Onda reflejada
Propagación Troposférica (LOS)*Bandas VHS-UHF-SHF (30 MHz – 10 GHz)
Onda directa + Onda reflejada= Onda de Espacio
*(LOS): Line-of-Sight
Multitrayectorias
: Índice derefracciónrelativo al vacío
1
2
1
2
Ley de Snell: 1 sin 1 ( ) 2 sin 2 ( ) Fenómeno de la refracción atmosférica
ó é
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f>MUF
f =MUF
f
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La propagación de las microondas en la atmósfera terrestre difiere de la propagación enel vacío por la presencia de la atmósfera y de la superficie terrestre.La diferencia de composición de la atmósfera terrestre de acuerdo a la altura produce
diferentes modos de propagación:•Propagación troposférica.•Propagación ionosférica.•Propagación terrestre.La propagación troposférica es afectada por el fenómeno de la refracción atmosférica, lapresencia de múltiples rayos reflejados por la superficie terrestre y por otros obstáculos,
los efectos de la condiciones atmosféricas que atenúan la onda de espacio(especialmente lluvia, aunque los efectos de ésta empiezan a ser importantes porencima de los 10 GHz). El modo troposférico de propagación se produce para un amplioespectro de frecuencias, cubre las bandas VHF, UHF y parte de SHF (30 MHz-10 GHz)La propagación ionosférica es un fenómeno complejo, puesto que los estratos altos delas atmósfera se encuentran ionizados y una onda electromagnética que viaja en esta
región interactúa con las partículas ionizadas, siendo el resultado de esta interacciónuna reflexión casi completa de la onda, dependiendo del ángulo de incidencia y de lafrecuencia utilizada. Esto permite la transmisión de señales radio más allá del horizonte,técnica ampliamente utilizada en la radiodifusión por medio de ondas cortas (MF y HF:1,6 a 30 MHz) . Puesto que la altura de la ionosfera varía considerablemente entre el díay la noche, la recepción de las transmisiones en onda corta varía en consecuencia.
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Por debajo de 2 MHZ toma importancia la onda de superficie , la cual sigue el contornoterrestre por efecto de la difracción, en este caso la tierra juega el papel de guía de onda.La difracción permite que una onda se propague alrededor de un obstáculo, sin embargo esnecesario que la longitud de onda sea comparable con las dimensiones del obstáculo. Eneste caso el propio obstáculo es la tierra y por lo tanto solo las ondas LF y VLF (3 a 300KHZ) presentan el fenómeno de propagación por medio de la onda de superficie , puestoque a frecuencia muy bajas la onda directa y la onda reflejada se cancelan entre sí dejandosólo la onda de superficie, en caso de frecuencias más alta en estas bandas y una alturaadecuada de la antena las ondas de superficie y de espacio son comparable, y se puedensumar fasorialmente dando origen a la onda de tierra (de no confundirse con la sola ondade superficie ).
La propagación se produce por onda de superficie hasta alrededor de 1000 km, despuéstoma importancia la onda de espacio . Es notable que Marconi realizó las primerastransmisiones radio transatlánticas utilizando estas bajas frecuencias.ELF es la banda comprendida entre 30 y 300 Hz y tiene importancia porque es el solométodo conocido hasta ahora para comunicarse con los submarino en inmersión profunda.Puesto que las dimensiones de una antena eficiente deben ser del orden de la longitud deonda transmitida, se deja al lector imaginar este tipo de antenas! Sin embargo, puesto queestas comunicaciones son de carácter militar y por lo tanto conciernen la seguridadnacional, no se escatima dinero, pudiéndose de esta forma utilizar transmisores de granpotencia y antenas pocos eficientes, pero de dimensiones contenidas. La banda transmitirtambién resulta extremadamente pequeña: si se considera que el ancho de banda esnormalmente el 1% de la frecuencia de la portadora, entonces la señal a transmitir debetener una banda de alrededor de 3 Hz, es decir sólo pueden transmitirse señales morse.
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Diseño de un enlace de microondas
100
300
500400
200
600
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
T R
100
300
500
400
200
600
05
25101520
30 354045505560657075
TR
Curvatura terrestre
Curvatura del haz por efecto de la refracción atmosférica
Expansión del Haz
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Se seleccionan dos ubicaciones tentativas para la antena transmisora y lareceptora.Hay que procurarse un mapa topográfico del trayecto con las altura de todos losrelieves: estos pueden ser obstáculos que interfieran con la propagación. Se
traza una línea recta entre transmisor y receptor.Primer problema: la curvatura terrestre hace que los obstáculos, desde laperspectiva del transmisor, sean más elevados.Segundo problema: la refracción atmosférica hace que el haz de microondas sedoble, usualmente hacia la superficie terrestre. Esto hace que el haz sea más
cercano a los obstáculos. Se puede tomar en cuenta este factor, en lugar debajar la trayectoria del haz, elevando la altura de los obstáculos.Tercer problema: el haz se expande a medida que se propaga. Nuevamente, laexpansión hace que el haz se acerque más a los obstáculos. En lugar de dibujarla expansión del haz y su consecuente acercamiento a los obstáculos, se eleva laaltura de éstos, dejando recta la trayectoria del haz.Al final, una vez corregida las alturas de todos los obstáculos, éstos hanadquirido una altura virtual.Pero, ¿Cómo determinar las correcciones de altura que hay que aportar a losobjetos?
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Diseño de un enlace de microondas
D h ct 0.078 d 1 d 2
D h ct 0.078 d 1 d 2
k
D h Fr 0.6 17.3 d 1 d 2
f d 1 d 2 + ( )
Curvatura terrestre
Curvatura del haz porefecto de la refracciónatmosférica
Expansión del Haz
d1, d2: distancias delobstáculo de lasextremidades del enlace,en km
k: factor de corrección por
curvatura debida a larefracción atmosférica;depende del índice derefracción. En primeraaproximación se toma igual a4/3
f: frecuencia de laportadoraEntre paréntesis: el radiode la primera zona deFresnel