Propagación en el Entorno Terrestre

Transcripción

1 Popagación en el nono eese Influencia el Meio en la Popagación. Mecanismos e Popagación. Popagación po Ona e Supeficie. Popagación po Ona e spacio. Coeficienes e eflexión e la iea. eflexión sobe iea esféica. aioenlaces e visión ieca en pesencia e iea. Difacción sobe obsáculos el eeno. Difacción po la cuvaua eese. DP - - Influencia el Meio en la Popagación Moelo e Popagación en spacio Libe (anenas aislaas siuaas en el vacío) PG Densia e Poencia Inciene: S π Campo Inciene sobe la Anena ecepoa: S π P G Poencia ecibia: Fómula e Fiis Moelo e Popagación en spacio eal, con faco e aenuación que moela la influencia el meio. Campo inciene: Densia e Poencia: P G P G π F S F p Fp e F e Poencia ecibia: Fómula e Fiis* F p DP - -

2 Mecanismo e Popagación en VLF Ona Guiaa iea-ionosfea. n VLF ( KHz-KHz) el suelo y la Ionosfea se compoan como buenos conucoes. Como la isancia h que los sepaa (- Km) es compaable con la longiu e ona en esa bana ( Km- Km), la a popagación se moela como una GUÍA SFÉICA con péias. Las anenas, veicales, son elécicamene pequeñas, aunque e imensiones físicas muy ganes. Las aplicaciones son elegafía naval y submaina, ayuas a la navegación, ec. y poseen cobeua global. ( ( V m) ) log µ P Kw DP - - Mecanismo e Popagación en LF,MF y HF Ona e iea. n las banas LF y MF apaece una ona e supeficie que se popaga en la isconinuia iea-aie. Las anenas habiuales son monopolos veicales con aluas ene y m que poucen polaización veical. l alcance, función e la poencia ansmiia y la fecuencia, vaía ene: LF: a Km MF: a Km HF: meno e Km Se aplica en sisemas navales y en aioifusión. Ona e spacio Ona e iea DP - -

3 Mecanismo e Popagación en MF y HF Ona Ionosféica. Las eflexiones ionosféicas (ealmene efacciones) se poucen en las banas e MF y HF (, MHz-MHz). n HF se uilizan anenas elevaas con polaizaciones hoizonales y veicales (abanicos logpeióicos, ómbicas, ec.). l alcance paa un solo salo vaía ene: MF: a Km HF: a Km Se aplica en aioifusión y comunicaciones puno a puno. Ionosfea x iea x DP - - Mecanismos e Popagación en VHF y banas supeioes Ona e spacio. Paa las fecuencias e VHF y supeioes, paa las que la ionosfea se hace anspaene, se asume una popagación en espacio libe moificaa po el suelo (eflexión y ifacción) y po la oposfea (efacción, aenuación y ispesión). Se emplea anenas elevaas y iecivas. l alcance es muy vaiable: ese las ecenas e Km a los. Km en comunicaciones po saélie y millones e Km en comunicaciones e espacio pofuno. se moelo se aplica en aioifusión e FM y V, elefonía móvil, enlaces fijos, aa, comunicaciones vía saélie, ec. nlace Vía Saélie Dispesión oposféica nlace oposféico h>>λ iea DP - -

4 Popagación po Ona e Supeficie (LF, MF, HF) Los campos aiao po un aiao elemenal, veical, siuao en la poximia (h<<λ) e una iea plana (ε,σ) fueon esuiaos po Noon, Buows y Wai. Poseen: una componene e espacio, que paa punos siuaos sobe iea se cancela con la componene eflejaa, y una componene e supeficie, que se popaga asane a la iea, guiaa po el efeco ielécico e esa. l guiao el campo veicalmene polaizao conlleva ciea aenuación asociaa a la ansfeencia e poencia que la componene hoizonal p pasa a la iea p ε z jλσ DP - - P G Popagación po Ona e Supeficie Apoximación e iea Plana F e G es la ganancia e la anena en pesencia e iea ( xdiecivia el ipolo equivalene) F e es el faco e aenuación e campo +,p Fe + p +,p π sieno p la isancia numéica p (expesión vália paa LF y MF) λ σ Paa isancias ganes p>>, F e y el campo se aenúa como p La valiez el moelo e iea Plana se exiene hasa: max ( Km) f ( MHz) isancia a pai e la que la ifacción asociaa a la cuvaua e la iea coba impoancia. DP - -

5 Popagación po Ona e Supeficie. Moelo e iea sféica Las figuas ajunas popocionaas po el IU moelan la inensia e campo poucia po una anena ansmisoa en función e la fecuencia, la isancia y el ipo e eeno. paa un monopolo coo que aia Kw. Paa oo ipo e anena y oa poencia el valo el campo es: Se obseva que: caa P ( Kw) G G Dieciviaipolo equivalene La ampliu e los campos es inepeniene e la alua el monopolo veical, mienas ese sea coo. n egiones póximas a la anena el campo ecae como / n egiones más alejaas e la anena el campo ecae como / A gan isancia e la anena ansmisoa (> max ) la inensia e campo cae exponencialmene. l alcance, paa un nivel e campo eseao (sensibilia) es meno cuano mayo es la fecuencia. Po encima e MF el alcance sobe iea es muy eucio. DP - - Popagación po Ona e Supeficie. caa P ( Kw) G Inensia e la ona e iea seca (IU) PKw DP - -

6 Popagación po Ona e Supeficie. caa P ( Kw) G Inensia e la ona e supeficie sobe ma (IU) PKw DP - - Cobeua e un ansmiso e AM. La zona e cobeua es aquella en que se gaaniza un nivel e campo supeio, en un faco igual a la elación señal a uio necesaia ( a B), al el nivel el campo equivalene al uio inusial + amosféico capao po la anena. La cobeua epeneá e la poencia ansmiia y e la fecuencia (aenuación y uio cambian en función e la misma). l alcance se obiene el campo equivalene e uio eficaz y el Nivel e señal po popagación : l pimeo se calcula usano un ipolo coo y el ancho e bana (paa AM KHz): N kb π kab, nef λ λ Nivel e señal po popagación: ( + ) A kb A V nef a A (!) π nef! λ ( Bµ V) ( Bµ V) + log P ( Kw) + log log ( µ V) ( B) caa nef + ( B V) A e las gáficas e uio inusial y amosféico G caa µ Alcance S N DP - -

7 Inefeencias po Ona Ionosféica Las señales e LF y MF se popagan ano po ona e iea como po ona ionosféica. De ía la ona ionosféica se aenúa mucho po la pesencia e la capa D (α el oen e B o supeioes). Po la noche, cuano esa esapaece, las señales eflejaas en la capa (a unos Km e alua) eonan a iea con suficiene poencia como paa pouci inefeencias, ano luga a fenómenos e faing y a obene alcances mucho mayoes que con ona e iea. (esponsable en muchos casos e inefeencias sobe oas esaciones locales que funcionan a la misma o paecia fecuencia). Aenuación Noche a MHz B DP - - Popagación po Ona e spacio (VHF y supeioes) Se consiean aquellos mecanismos e popagación en los que la conibución más impoane poviene e: ayo e visión ieca: (popagación en espacio libe) ayo eflejao en la supeficie eese ayo ifacao po las iegulaiaes e la supeficie eese ayo Dieco ayo eflejao ayo Difacao h>>λ se mecanismo e popagación es el uilizao a fecuencias po encima e VHF one no exise popagación po ona e supeficie ni popagación ionosféica. DP - -

8 Coeficienes e eflexión e la iea. Los coeficienes e eflexión se obienen consieano una inciencia oblicua sobe un ielécico plano con péias (ε, σ)que simula la iea. Polaización Hoizonal. ρ h n ángulos póximos a la inciencia asane (ψ): ρ h Paa oos ángulos, la fase pemanece pácicamene fija a valoes cecanos a º. l móulo se alea sobe oo paa alas fecuencias o bajas conuciviaes Polaización Veical. ( ε jx) sen ψ ( ε jx) cos ψ ρv ε jx sen ψ+ ε jx cos ψ Paa inciencia asane (ψ): ρ v Paa ángulos mayoes cambia muy episa ano la fase como el móulo. Paa caa fecuencia apaece un pseuo-ángulo e Bewse. Paa f>mhz son válias las gáficas e esa fecuencia. ( jx) ( jx) sen ψ ε cos ψ sen ψ+ ε cos ψ ( ) ( ) x σ ωε ψ DP - - Coeficienes e eflexión e la iea. ρ h. f MHz f MHz ρ v. f MHz f MHz f MHz ( ) Ag ρ h... f MHz f MHz. ε σ ψ- Gaos sobe el hoizone... ( ) Ag ρ v f MHz ε ψ- Gaos sobe el hoizone σ ε σ ψ- Gaos sobe el hoizone f MHz f MHz f MHz f MHz ε ψ- Gaos sobe el hoizone σ DP - -

9 aioenlaces con Moelo e iea Plana Cuano la isancia es el oen e unas ecenas e kilómeos, la iea se puee moela en muchas ocasiones como una supeficie plana (>>h,h ψ, ρ ) ( ρexp( θ) exp( φ) ) exp( φ) ( ) + j j j hh φ π sen sen λ P cuación e Popagación paa iea plana P P negaax Disponiblex λ π ê G ê [ Γ ] [ Γ ] ( θ, φ ) G ( θ, φ ) sen P P negaa x Disponiblex πh,h λ negaax π << ( h h ) πh h λ G G h ψ ρ h Péias (B) especo espacio libe h (λ) h λ A DP - - Difacción po Obsáculos. lipsoies e Fesnel. Las onas elecomagnéicas cuano incien sobe obsáculos se ifacan. n el análisis e la ifacción hay que ene en cuena el volumen que ocupa la ona. Paa ello se efinen los elipsoies e Fesnel con aquellos punos C el espacio que cumplen: C + C O + n λ n,... Las inesecciones e esos elipsoies con un plano P (siuao sobe el obsáculo) efinen las llamaas Zonas e Fesnel, cuyos aios n valen: C n nλ cuano, >> + n n O P Aplicano el Pincipio e Huygens, el campo sobe la anena ecepoa puee obenese como la supeposición e los campos povenienes e las fuenes secunaias elemenales siuaas en un plano P, llegano caa conibución con una fase popocional al camino C ecoio. l campo oal en coincie en pimea apoximación con la conibución e las fuenes e la pimea zona e Fesnel. DP - -

10 Difacción sobe Obsáculos el eeno. Las péias e Difacción po los obsáculos monañosos el eeno se moelan con la solución analíica e la ifacción poucia po una cuña. h > ( B) Aenuación po ifacción B - B h < -. B nivel e campo ecibio nivel e campo en espacio libe h/ Como se ve, si el obsáculo no penea eno e la pimea zona e Fesnel el efeco e la ifacción es especiable. DP - - Difacción po la Cuvaua eese Zona en somba po la cuvaua eese log F + () + H( h ) H( h ) :inensia el campo ecibio :inensia e campo en el espacio libe, a la misma isancia :isancia ene los exemos el ayeco h y h :alua e las anenas sobe la supeficie e la iea esféica. Las funciones F (influencia e la isancia) y H (ganancias po alua) esán epesenaas po nomogamas ajunos. GHz, GHz Fecuencia, paa k MHz Difacción en una iea esféica feco e la isancia GHz, GHz MHz Fecuencia, paa k / Disancia (km), Nivel especo el espacio libe (B) Polaización hoizonal sobe iea y ma Polaización veical sobe iea (Las escalas unias po flechas han e uilizase conjunamene) Difacción paa una iea esféica Ganancia e alua Alua e la anena sobe Fecuencia paa el suelo (m) k k / GHz, GHz MHz GHz, GHz MHz Ganancia e alua (B) H(h) Polaización hoizonal iea y ma Polaización veical iea DP - -