Antenas 2 - Propagación de ondas VHF PDF

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Propagación de ondas VHF...

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Propagación en banda VHF

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA, ELECTRICA Y DE TELECOMUNICACIONES

PROPAGACION EN BANDA VHF

CURSO:

LABORATORIO DE SISTEMAS DIGITALES

ALUMNOS:

ARROYO ANGELES, ALFREDO

COD: 15190100

BARRAZA CCACCYA , ROMEL

COD: 13190144

CANALES MEZA, ANDRE CHRISTIAN MAYTA SALHUA JORDY BRYAN QUISPE FIERRO RUSSELL OSCAR

COD: 15190002 COD: 14190093 COD: 15190126

QUISPERIMA GALDOS WASHINGTON COD: 15190128

FECHA DE REALIZACION: 7 OCTUBRE – 28 OCTUBRE DEL 2019

FECHA DE ENTREGA: 29 DE OCTUBRE DEL 2019

PROFESOR: ING. VALLEJOS

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Propagación en banda VHF

INDICE: - Introduccion................................................................ 3 - Comunicaciones en VHF............................................... 4 - Propagación en la banda VHF....................................... 4 - Condiciones de propagación en VHF............................. 6 1. Refracción Troposférica......................................... 6 - Tipos de Atmosferas............................................. 7 2. Refracción de Superficie........................................ 7 3. Superrefraccion ……………………………………............... 8 - Efecto Conducto .................................................. 9 - Aplicaciones de la banda VHF………………..................... 10 - Cuadro de atribución de bandas de frecuencias en VHF para Perú................................................................... 10 -Bibliografía…………………………………………………………………13

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Propagación en banda VHF

INTRODUCCION:

El espectro de radio está dividido en bandas que corresponden a varios grupos de frecuencias. Esas bandas pueden ser identificadas de varias maneras: por sus frecuencias, por sus longitudes de onda, por acrónimos descriptivos y por sus aplicaciones. De modo que puede uno referirse a una misma banda utilizando diferentes nombres. Es común referirse a las bandas de radio por la longitudes onda, dada en metros, de alguna de sus frecuencias, como ocurren con la banda ciudadana (o banda civil) que también se la conoce como banda de once metros, o con la internacional de transmisiones en los diecinueve metros, o la de radioaficionados de diez metros. La ITU clasifica las frecuencias de acuerdo con números asignados a las bandas: Banda 1, Banda 2, etc.

Las ondas de radio pueden ir desde la antena transmisora hasta la receptora de tres formas. Cuando se propagan sobre la superficie de la tierra o del agua (onda terrestre), cuando lo hace por ductos y cuando son reflejadas por la atmósfera superior, lo cual está directamente relacionado con la frecuencia de las mismas.

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Propagación en banda VHF

COMUNICACIONES EN VHF: La transmisión en línea visual requiere que entre las antenas transmisora y receptora no haya obstáculos. En la banda de 2m o superiores, las comunicaciones se hacen por línea visual. La tropósfera es la parte más baja de la atmósfera, o sea la que está en contacto con la superficie terrestre y es donde se producen todos los fenómenos meteorológicos. Estos fenómenos pueden producir formas de propagación que, aunque esporádicas, son muy importantes para las comunicaciones en las bandas de VHF y UHF. Cuando por atravesar capas de distinto contenido de humedad, nubes, zonas de distinta presión y/o temperatura, frentes de tormenta, etc. las ondas de radio son refractadas o reflejadas, se produce el fenómeno conocido como dispersión troposférica. De forma similar, cuando las ondas de radio quedan atrapadas entre dos capas atmosféricas de diferente altura y temperatura, estaremos en presencia de los llamados ductos troposféricos. Ambas formas de propagación troposférica permiten en ocasiones contactos a distancias superiores a los 2 mil kilómetros en las bandas por encima de los 144 MHz. La propagación por reflexión auroral se produce en zonas cercanas a las regiones polares y durante tormentas ionosféricas o magnéticas. Las frecuencias en que se tiene reflexión por este medio son, aproximadamente, las de 150 Mhz, y la propagación se caracteriza por unas variaciones rápidas, que dificultan enormemente la telefonía, pero afectan poco a la onda continua. La radiación debe dirigirse, como es lógico, a los casquetes polares -norte o sur, según la localidad de que se trate- la antena receptora tendrá que estar orientada también a ellos. La propagación por dispersión sobre la cola del meteoro o dispersión meteórica consiste en un fenómeno de corta duración, que a menudo es inferior a un minuto, producido cuando la atmósfera superior es atravesada por un meteoro que deja tras de sí una estela de ionización. Esto causará una reflexión parcial de las ondas de radio. Esta forma de propagación es ampliamente utilizada en las bandas por encima de los 50 MHz y aunque hasta hace poco tiempo eran necesario alta potencias y antenas muy eficaces, en la actualidad la utilización de programas especializados de computación permite realizar contactos por esta vía de una forma mucho más fácil.

PROPAGACIÓN EN LA BANDA VHF (30MHz-300MHz) Las ondas muy cortas o de frecuencias muy altas como lo son las de VHF, se propagan del mismo modo que la luz; por lo que son detenidas por los obstáculos o reflejadas por ellos.

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Propagación en banda VHF

Este modo de propagación, además de limitarla zona de cobertura, obliga a captar las ondas en el sitio más despejado de obstáculos. En este caso, la propagación de las ondas recibe el nombre de propagación en línea recta y las ondas el de ondas de espacio. Los contactos por propagación directa conciernen a los enlaces locales, la energía suministrada por el emisor es directamente captada por una antena situada en las cercanías y llevada al receptor. En este tipo de enlaces se depende en gran medida de la antena, de la presencia de obstáculos (edificios, montañas, etc.) y en menor medida de la potencia de emisión.

Es necesario que se tomen en cuenta algunos fenómenos que intervienen en la propagación como son la absorción del suelo y el debilitamiento de la señal en el aire. En cuanto a la curvatura de la tierra, ésta limita también el alcance en la medida en que las ondas no siguen este arco de manera fiel. Las características de la propagación directa ilustran claramente la necesidad de disponer de una antena, no solamente colocada a una buena altura, sino también despejada, para evitar en lo posible los obstáculos eventuales para la propagación. Un obstáculo elevado y más cercano puede comprometer toda recepción. Lo anterior explica la existencia de los repetidores. A veces, reflexiones en obstáculos despejados pueden permitir una recepción correcta en regiones en las que la radiación directa está interceptada. Cabe recordar que, la propagación en esta banda de frecuencias presenta algunas reflexiones en la ionósfera para los rangos bajos de frecuencia dentro de VHF, por lo que, la propagación es básicamente mediante Línea de Vista. Se presenta también dispersión debida a la inversión de la temperatura y el ruido cósmico. La propagación en la parte inferior de esta banda es posible por la refracción en la atmósfera, sin embargo, las reflexiones en la ionósfera son considerables para frecuencias superiores a 50 o 60 MHz, particularmente por debajo de 150 MHz. Dentro de las frecuencias de VHF existen tres bandas para uso de radioaficionados, que son las siguientes: • Banda de 6 metros: de 50 a 54 MHz. • Banda de 2 metros: de 144 a 148 MHz. • Banda de 1, 25 metros: de 220 a 225 MHz. La característica distintiva de las ondas de radio de VHF, UHF y SHF (a partir de los 30 MHz) es su corto alcance sobre la superficie terrestre. Se limita a decenas de kilómetros para comunicaciones directas punto a punto entre estaciones terrenas. Cuando atraviesan la atmósfera no se reflejan en las diferentes capas, las atraviesan totalmente y se pierden en el espacio exterior. El límite es el horizonte óptico. La 5

Propagación en banda VHF

televisión y la radio en frecuencia modulada se transmiten en VHF, con alcance local solamente. Para lograr establecer comunicación entre puntos situados a miles de kilómetros se utilizan satélites artificiales que reflejan, amplifican y en algunos casos procesan la señal que llega en una línea recta y retorna hacia la superficie. En ciertas condiciones se pueden aprovechar las características de refracción de la atmósfera y se logran distancias considerables durante períodos variables de tiempo, que incluso pueden permanecer durante días. La capa de la atmósfera que tiene mayor influencia sobre las frecuencias de VHF y superiores es la tropósfera, gobernada por los cambios de clima. Las condiciones de propagación de VHF, se pueden predecir como veremos en el presente trabajo utilizando modelos de propagación adecuados al medio ambiente de interés.

CONDICIONES DE PROPAGACION DE VHF: 1. Refracción Troposférica.

Como su nombre lo indica esta refracción se lleva a cabo en la tropósfera, este fenómeno hace posible que las ondas de radio sigan una especie de curvatura hacia la tierra, superando el horizonte óptico La troposfera, es la parte de la atmósfera, que se extiende desde el suelo hasta: 8-10 km en latitudes polares; 10-12 en latitudes medias y 16-18 en el Ecuador. •

•

Se caracteriza porque sus condiciones de presión, temperatura y humedad varían fuertemente con la altura. En primera aproximación válida para los 2 primeros Km de altura h (en Km): –

Temperatura:

T ( h )=290−6,5 h ( K )

–

Presión:

P ( h )=950 −117h ( mB )

–

Presión parcial del vapor de agua:

–

La presión parcial de vapor de agua disminuye hasta que coincide con la de saturación en que precipita y se hace nula ( a partir de 2-3 km)

Efecto neto sobre N:

e ( h )=8 −3 h ( mB )

(

N=N s⋅exp −

)

z , N s=315 7 .35 6

Propagación en banda VHF

•

La trayectoria de la propagación (rayos) se analiza utilizando la Ley de Snell de la refracción en función del índice de refracción n. Formas clásicas de analizar el problema de propagación en la troposfera: –

Obtención de radio equivalente y trabajo con rayos rectos.

–

Refractividad modificada y tierra plana.

TIPOS DE ATMOSFERA:

2. Refracción de Superficie. Este fenómeno afecta de manera directa a las ondas de superficie. Al modo de propagación basado en la refracción de superficie se le conoce como propagación por ondas de superficie, en este tipo de propagación las señales de VHF se desplazan en línea recta en todas direcciones incluso hacia el espacio exterior donde ya no se pueden seguir propagando y se pierden. Para comunicaciones en sobre la superficie de la Tierra, el alcance teórico de la señal se limita a la línea de vista u horizonte óptico. La superficie de la tierra absorbe parte de las señales y esto ocasiona pérdidas en la propagación de la señal. Con la ecuación (1) se puede hacer una estimación del radio de alcance de la señal:

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Propagación en banda VHF

D=4.124 √ H

……………….Ecuación [1]

D=distancia al horizonte (km) H =altura de la antena(m ) Para poder establecer un enlace de comunicación entre dos puntos se debe de mantener una distancia de separación entre ellos que no exceda el radio de alcance de cada una de las. Este radio de alcance varia en base a las condiciones climáticas y atmosféricas, y puede aumentar si las condiciones de refracción son adecuadas.

3. Superrefracción. Una vez superado el horizonte óptico, las señales de VHF se pierden en el espacio, y en otros casos pueden describir una curva descendiente mientras se desplazan. La distancia que puede cubrir la señal es de aproximadamente 1200 Km y la atenuación es prácticamente nula. Entonces, la prolongación del camino en cientos de kilómetros por refracción en la tropósfera se produce cuando las señales son dobladas en su trayectoria y vuelven a la superficie de la tierra. En frecuencias de VHF se puede dar gracias a diferencias en el índice de refracción de la tropósfera, generado por las variaciones climáticas propias de esta región. La distancia máxima que se puede llegar a cubrir depende de la altura y de la región atmosférica común a ambas estaciones de radio. El índice de refracción varía con respecto a los cambios de clima, que corresponden a la baja atmósfera. La altura de antena es la condición básica para lograr cubrir una larga distancia. Cuando el índice de refracción aumenta, las ondas de radio incidentes se doblan y llegan nuevamente a la tierra, si el área de refracción abarca un área extensa, mayor será la distancia que se puede cubrir y se puede llegar hasta los 1500 Km. Esto es provocado debido a la diferencia de temperatura del aire con la altura y una caída abrupta de humedad, y se conoce como inversión de temperatura. Entre los principales usos de este rango de frecuencias están las comunicaciones móviles, televisión, radiodifusión en FM, control de tráfico aéreo, radio navegación, radiocomunicaciones de dos vías.

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Propagación en banda VHF

Efecto conducto: En condiciones en que sobre una gran extensión horizontal hay un decrecimiento grande de la refractividad con la altura, las ondas de radio quedan atrapadas en el margen de alturas de dichas condiciones formando un conducto.

No es un mecanismo suficientemente estable de comunicación pero sí provoca interferencias más allá del horizonte y desvanecimientos en enlaces visuales. Condiciones de formación de conductos:     

dN

dM

Condición necesaria en un margen de la troposfera:...