revista de radipropagación remotis

UNIVERSIDAD FERMIN TORO ESCUELA DE TELECOMUNICACIONES

CABUDARE – ESTADO LARA

Año 1. N° 1 Barquisimeto, Noviembre de 2012

RADIOPROPAGACIÓN

¿Todas las ondas se propagan de

la misma manera?

ADEMÁS

Mecanismos de Propagación.

Propagación en medio natural.

Modos de propagación.

Propagación de onda en medio natural

Remotis Barquisimeto, Noviembre de 2012

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Editorial 3

ARTÍCULOS

Propagación 4

Propagación en medio natural 6

Mecanismos de propagación 8

Propagación por onda ionosférica 10

Entretenimiento

Sopa de Letras 15

Receta de cocina 16

Acerca de los autores 17


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Esta revista ha sido creada con el propósito de

dar a conocer la radiopropagación.

De esta modo la revista está dedicada a todo

aquél que esté interesado en las

telecomunicaciones, puesto que se evidencia

artículos de interés tecnológicos y sus avances.

En esta edición, nos enfocaremos en la

radiopropagación, pero no sin antes de dar un

concepto general de lo que significa. Una onda

radioeléctrica (o de radio) es una onda generada

por radiación electromagnética, altamente

empleada en las telecomunicaciones

Por lo tanto cuando se habla de

radiopropagación no es más que un estudio

formal de cómo se propagan las ondas

radioeléctricas en el espacio libre. No obstante

esta última tarea no es del todo sencilla porque

hay muchas variables que considerar y

dependiendo de la aplicación hay parámetros

que varían más que otros, y en este sentido se

tienen lo que se denomina modelos de

propagación.

En el contenido de esta revista se darán a

conocer tales aspectos.

Las ondas son uno de los fenómenos físicos más fundamentales: las ondas

sobre la superficie del agua y los terremotos, las ondulaciones en resortes,

las ondas de luz, las ondas de radio, las ondas sonoras, etc.

Podemos observar ejemplos de movimiento ondulatorio en la vida diaria: el sonido producido en la laringe de los

animales y de los hombres que permite la comunicación entre los individuos de la

misma especie, las ondas producidas cuando se lanza una piedra a un

estanque, las ondas electromagnéticas producidas por emisoras de radio y

televisión, etc. Comencemos por un fenómeno familiar,

la propagación de las ondas en la superficie de un estanque. La superficie

de un líquido en equilibrio es plana y horizontal. Supongamos que arrojamos

un objeto a un estanque. Cuando el objeto entra en contacto con la superficie del agua se produce una perturbación de

su estado físico.

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Una perturbación de la superficie produce un desplazamiento de todas las

moléculas situadas inmediatamente debajo de la superficie. Teniendo en

cuenta las fuerzas que actúan sobre los elementos de fluido: peso del fluido

situado por encima del nivel de equilibrio y la tensión superficial, se llega a una

ecuación diferencial, a partir de la cual se puede calcular la velocidad de

propagación de las ondas en la superficie de un fluido. El análisis de esta situación es complicado, pero veremos con detalle

una más simple la propagación de las ondas transversales en una cuerda.

Referencias

• http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/ondas/descripcion/descripcion.html

•http://definicion.de/propagacion/

•http://www.fis.usb.ve/~mcaicedo/geophysics/ondas.pdf

Aunque el mecanismo físico puede ser diferente para los distintos movimientos ondulatorios, todos ellos tienen una característica común, son situaciones producidas en un punto del espacio, que se propagan a través del mismo y se reciben en otro punto.

Antes de que Hertz realizara sus experimentos para producir por primera vez ondas electromagnéticas, su existencia había sido predicha por Maxwell como resultado de un análisis cuidadoso de las ecuaciones del campo electromagnético. El gran volumen de información que se ha acumulado sobre las ondas electromagnéticas (cómo se producen, propagan, y absorben) ha posibilitado el mundo de las comunicaciones que conocemos hoy en día.

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Heinrich R. Hertz (1857 – 1894): Científico alemán. Probó experimentalmente la existencia de ondas electromagnéticas

Propagación de ondas en medio natural

El suelo, la troposfera y la ionosfera son

responsables de que el modelo ideal de

Propagación en espacio libre, descrito en la

ecuación de Friis, no sea correcto en la mayoría

de los casos reales.

La orografía del suelo y sus características

morfológicas, que condicionan sus propiedades

eléctricas, afectan a la propagación de las ondas

electromagnéticas.

La concentración no uniforme de gases en la

troposfera, que típicamente es mayor a menor

altura, produce una curvatura de los rayos

debido al cambio del índice de refracción del

medio con la altura

La ionosfera, capa de la atmósfera entre unos 60

y 400 km, refleja las ondas de frecuencias bajas

(VLF y LF), refracta a frecuencias de MF y HF, y

despolariza la onda en las bandas de VHF y

UHF.

La radiocomunicación es un tipo de

telecomunicación que se desarrolla a partir

de la propagación de ondas de radio. El

comportamiento de estas ondas estará

vinculado a las bandas de frecuencia del

espectro radioeléctrico.

En las figuras: A la izquierda una analogía de

las ondas de luz con las ondas de radio que

provienen de una lámpara que incide sobre

unos libros pudiéndose observar que quedan

zonas sin iluminación (zonas de sombras).

Arriba la regla de la mano derecha para

indicar la dirección de las componentes del

rayo electromagnético y su dirección en la

que se visualiza que son perpendiculares

entre sí.

Regla de la mano para la Radiopropagación

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De lo antes dicho, la evaluación de la

potencia recibida ya no puede realizarse

empleando únicamente la Fórmula de Friis.

Esta fórmula debe corregirse introduciendo en

ella diversos factores de atenuación

correspondientes a cada uno de los

fenómenos de propagación.

Fórmula para el modelo de propagación en

espacio libre. Fórmula de Friis

Para el cálculo de la potencia recibida, en

condiciones de espacio libre se aplicaba la

fórmula de Friis. En condiciones de

propagación en un entorno real hay que

incluir un factor de potencia Fp..

Referencias:

•http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/ondas/descripcion/descripcion.html

•http://definicion.de/propagacion/

•http://www.fis.usb.ve/~mcaicedo/geophysics/ondas.pdf

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Mecanismos de propagación

¿Como es posible? La banda de frecuencia de trabajo va a definir los mecanismos de propagación de ondas que hay que considerar a la hora de analizar un canal de radio. Del mismo modo van a diferir las aplicaciones a las que se puede dar servicio en cada una de las bandas. En la banda de muy bajas frecuencias VLF (3 kHz – 30 kHz) tanto el suelo como la ionosfera se comportan como buenos conductores. La distancia que separa al suelo de la ionosfera (entre 60 y 100 km) es comparable con la longitud de onda en dicha banda (entre 100 km a 3 kHz y 10 km a 30 kHz). Propagación mediante onda de tierra u onda de superficie. Esta onda se propaga en la discontinuidad tierra – aire debido a las corrientes inducidas en la Tierra. Este modo sólo propaga la polarización vertical, porque la polarización horizontal se atenúa muy rápidamente debido al carácter conductor de la superficie de la tierra en estas frecuencias.

La ionosfera “refleja” las ondas

radioeléctricas, haciendo que éstas retornen a la tierra. Este mecanismo se denomina reflexión ionosférica Para las frecuencias de VHF (30 MHz – 300 MHz) y superiores el mecanismo de propagación es el de onda de espacio. En estas frecuencias la ionosfera se hace transparente y los mecanismos de propagación se ven afectados por la influencia del suelo (mediante reflexiones o difracciones) y por la troposfera (mediante los procesos de refracción, atenuación y dispersión).

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TermoSystem Barquisimeto, Septiembre de 2012

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.

Modelo de tierra plana:

Este modelo simple supone una propagación de espacio libre afectada por un factor de atenuación de campo eléctrico Monopolo corto (longitudes mucho menores λ) sobre tierra Do = 3 (4.77 dBi) Monopolo de longitud λ/4 sobre tierra Do = 3.28 (5.16 dBi) factor de atenuación de campo. Modelo de tierra esférica: Para distancias mayores es necesario contar con los fenómenos asociados a la difracción que produce la curvatura de la Tierra. Para ello la UIT-R proporciona gráficas que modelan la intensidad de campo producida por una antena transmisora, de tipo monopolo corto con potencia radiada de 1 kW, en función de la frecuencia, la distancia y el tipo de terreno. En el cuadro a la izquierda se ven los tipos de suelo, su constante dieléctrica y conductividad a una frecuencia dada. En la imagen a la izquierda dos puntos de un radioenlace en el cual uno tiene línea de vista directa mientras que el otro no.

Caracterización del suelo

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Propagación por onda ionosférica

La 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. 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, la estación del año y los ciclos de manchas solares (con periodicidad de 11 años).

Propagación en la ionosfera: modelo de plasma y rotación de Faraday. La propagación de las ondas electromagnéticas en la ionosfera se modela como la propagación en un plasma simple, definida como una región del vacío que contiene electrones libres en la que se puede despreciar el movimiento térmico de los mismos. Por otra parte, la presencia del campo magnético terrestre imprime un movimiento de rotación a los electrones. Si se tiene en cuenta este efecto giratorio de los electrones, la constante dieléctrica compleja toma dos posibles valores. Esto hace que cuando la onda incide en la ionosfera se descomponga en dos rayos, denominados ordinario y extraordinario, asociados cada uno a una constante de propagación diferente. En la figura de la izquierda hay una representación gráfica del modelo. La antena emite la onda apuntando a la ionosfera y ésta se refracta para luego ser reflejada en la superficie hasta llegar a la antena receptora. En este caso se considera a la ionosfera como un repetidor pasivo.

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Ionosfera: La densidad de electrones también varía con la altura al suelo, presentando una serie de máximos relativos que permiten dividir la ionosfera en una serie de capas

Un ionograma representa la variación de la

altura virtual con la frecuencia. Las

frecuencias críticas de cada capa se

producen en los máximos del ionograma.

Modelo de propagación ionosférica para

Tierra Plana:

Para realizar estudios de alcance

aproximado se consideran la Tierra y la

ionosfera estratificadas en capas planas.

Aplicando la Ley de la secante, se puede

calcular el alcance, definiendo una altura

virtual hv de una emisión a una frecuencia f

y con un ángulo de incidencia φo como

aquélla que le correspondería a una

frecuencia fv con incidencia vertical:

Para realizar estudios de alcance aproximado

se consideran la Tierra y la ionosfera

estratificadas en capas planas. Aplicando la

Ley de la secante, se puede calcular el alcance,

definiendo una altura virtual hv de una

emisión a una frecuencia f y con un ángulo de

incidencia φo como aquélla que le

correspondería a una frecuencia fv con

incidencia vertical:

Ionogramas

Modelo de propagación

ionosférica para Tierra Plana

Propagación por onda de espacio

En frecuencias de VHF y superiores se

consideran aquellos mecanismos de

propagación en los que la contribución más

importante proviene de la combinación del

rayo de visión directa (propagación en

espacio libre), 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.

Tomado de: incógnitas

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Efecto del suelo: reflexión en la

Tierra

El modelo más simple para calcular los

coeficientes de reflexión considera una

tierra plana, unos rayos ideales y una

superficie de reflexión caracterizada por su

permitividad relativa εr y su conductividad

σ. Los coeficientes de reflexión dependen

del tipo de suelo, del ángulo de incidencia y

de la polarización de la onda. Donde los

coeficientes de reflexión para dos

polarizaciones tienden a –1, que es el valor

usual en tierra plana. En situaciones donde

no se puede considerar tierra plana el

coeficiente de reflexión sea menor que la

unidad.

Efecto del suelo: difracción por

obstáculos

Cuando las ondas electromagnéticas inciden

sobre un obstáculo se difractan. Este

fenómeno permite explicar la presencia de

ondas electromagnéticas detrás de

irregularidades del terreno, como montañas,

edificios, la propia curvatura de la Tierra. El

fenómeno de difracción de las ondas

electromagnéticas es el mismo que se

produce con las ondas de luz. En el análisis

de la difracción hay que tener en cuenta el

volumen que ocupa la onda, definiendo los

elipsoides de Fresnel Las intersecciones de

estos elipsoides con un plano situado sobre

el obstáculo, definen las llamadas zonas de

Fresnel.

Efecto de la troposfera: atenuación

La atenuación producida por ciertos gases (agua,

oxígeno) e hidrometeoros (lluvia, nieve, niebla, etc.)

se hacen importantes para frecuencias superiores a

los 3 GHz. Todas estas atenuaciones se presentan

en curvas que proporciona en algunas

recomendaciones de la UIT-R para trayectos

horizontales próximos a Tierra.

La atenuación por los gases moleculares (oxígeno y

vapor de agua) se debe a la existencia de frecuencias

de resonancia en la estructura electrónica de las

diversas moléculas de la atmósfera. Se producen

fuerte atenuación

La atenuación por niebla se suele medir en función

de la intensidad de la misma expresada en g/m3.

Presenta gran incidencia en las bandas de

milimétricas, infrarrojos y superiores.

La atenuación por lluvia depende del tamaño de las

gotas y de su deformación al caer, pero sobre todo

de la cantidad global de agua en el aire. Debido a la

dificultad de medir los primeros parámetros se

expresa en función de la intensidad de lluvia

medida en mm/h o litros/hora

Atenuación por gases e hidrometeoros

La atenuación adicional se da por atenuación de

gases y atenuación por lluvia en el trayecto de 1.5

km. En la gráfica de gases a 60 GHz se tiene una

atenuación adicional de 15 dB/km

Efecto de la troposfera: refracción

El índice de refracción en la troposfera es muy

próximo a la unidad, aunque su valor presenta una

pequeña diferencia que depende de las

condiciones atmosféricas de presión, humedad y

temperatura

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Modelo de Propagación de Tierra Curva

Modos de Propagación de Ondas

Como la reflexión se produce sobre una superficie esférica convexa, el haz de rayos reflejados experimenta una divergencia, lo que equivale a una reducción aparente del coeficiente de reflexión.

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Para distancias largas es necesario contar con los fenómenos asociados a la difracción que produce la curvatura de la Tierra. Para ello la UIT-R proporciona gráficas que modelan la intensidad de campo producida por una antena transmisora, de tipo monopolo corto con potencia radiada de 1 kW, en función de la frecuencia, la distancia y el tipo de terreno. Se aplica este modelo para longitudes de enlaces tales que las flechas debidas a la curvatura terrestre son superiores a unos 5m.

Propagación de Onda Superficial 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 El alcance, función de la potencia transmitida y la frecuencia, varía entre:

Onda de espacio o troposférica

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Este modelo se aplica a Radiodifusión de FM y TV, Telefonía móvil, enlaces fijos, radar, comunicaciones vía satélite, etc. Para las frecuencias de VHF y superiores, para las que la ionosfera se hace transparente, se asume una propagación en espacio libre modificada por el suelo (reflexión y difracción) y por la troposfera (refracción, atenuación y dispersión). Se emplea con antenas elevadas y directivas.

Se aplica en radiodifusión, comunicaciones punto a punto, navales.

Propagación Onda Guiada Tierra-Ionosfera

En VLF (3KHz-30KHz) el suelo y la ionosfera se comportan como buenos conductores Las aplicaciones son Telegrafía naval y submarina, ayudas a la navegación, etc. Y poseen cobertura global Las “reflexiones ionosféricas” (realmente refracciones) se producen en las bandas MF y HF (0.3-30 MHz). El alcance de un solo salto varía entre:

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X D G N M I L O P X S E

T R O P O S F E R A A R

I Y E N R R G I A N R B

O H C X O N S A O M L I

N E I A P E T S I S X L

O O P U A Y U S C I A O

S C C B G R A D I O S I

F O I C A U N E T A L C

E E V N C Q W R S T Y A

R R F J I B R O E V L P

A P C B O Z C P U T E S

A O S D O R T C E P S E

B E S A C A N I P S E C

W O A N A B O N D A O U

Buscar Propagación Radio Onda Atenuación Espacio Libre Ionosfera Troposfera Espectro


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Ingredientes: 500 g de brócoli (Para la salsa de yogurt) 1 yogurt natural desnatad 2 cucharadas de aceite de oliva Perejil 1/2 limón Pimienta

Sal

Preparación:

Hacemos la salsa de yogurt mezclando el yogur con el zumo de limón, el aceite, perejil fresco picado, pimienta y sal, removemos bien y reservamos en la nevera.

Ponemos agua a hervir con sal (o lo hacemos al vapor). Cuando hierva a borbotones echamos el brócoli en ramilletes y lo dejamos cocer destapado unos 10 minutos.

Escurrimos tapamos con la salsa de yogurt. (Podemos comerlo frío o templado)

Tomado de: http://recetas.mundorecetas.com/receta20497.htm

Porciones / número de personas: 2 Tiempo de Preparación: 20 minutos Tiempo de cocción: 10 minutos Categoría: Verduras y legumbres, Light Dificultad: Fácil

Tomado de: http://recetas.mundorecetas.com/receta20497.htm


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Alexandra Valero [email protected]

Fernando Vera [email protected]

Prof. Heddy Lu Giménez


Rubén Quintero [email protected]

revista de radipropagación remotis

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