2 - Propagacion

2. Propagación de las Señales
Rubén Canga

Propagación de señales.
€ Existen dos formas de propagar las señales de
radio.
De manera guiada, utilizando líneas de
transmisión.
De manera no guiada, utilizando la atmósfera
como medio de transmisión.
€ Dentro de cada uno de estos grandes grupos,
disponemos de varias opciones en función de los
componentes de frecuencias de las señales que
tenemos que transmitir.
CursodeIniciaciónalasTelecomunicaciones.CPRdeAvilés.Marzode2011RubénCangaFeito

Propagación de Señales
€ Propagación no guiada: Existen dentro de
este grupo 4 opciones.
Propagación de ondas de Superficie.
Propagación de ondas Ionosféricas.
Propagación de ondas Espaciales.
Propagación de ondas por dispersión
troposférica.

€ La propagación de la onda depende de la
situación del trayecto, suelo, colinas,
edificios, vegetación.
€ De las características del terreno como la
conductividad.
€ De las propiedades físicas como
precipitaciones, absorción por gases y
vapores.
€ De la frecuencia y de su polarización.

€ Ondas de Superficie: Es una señal de radio
que viaja a lo largo de la superficie de la tierra,
también denominada onda de tierra.
€ La propagación se produce por difracción de la
señal. Esta se produce cuando la longitud de onda
es mayor que las dimensiones del objeto.
€ Se utiliza en frecuencias de transmisión muy bajas
normalmente en la banda de LF, MF y HF por
debajo de los 30 Mhz.

€ Estas señales de baja frecuencia tienen
longitudes de onda muy grandes y tienden por ello
a seguir la curvatura de la tierra propagándose
más allá de la línea del horizonte.

€ Cuanto mayor es la longitud de onda de la señal,
menor atenuación por absorción sufre por los
elementos de la superficie como árboles,
montañas y edificios. (Frecuencias bajas del
espectro hasta la OM).
€ Para mejorar la propagación de estas señales de
superficie se suele utilizar polarización vertical.
€ Las señales en LF tienen poco ancho de banda y
debido al tamaño necesario de las antenas, no
son muy utilizadas por estaciones comerciales,
(Francia). Señales horarias, aplicaciones militares.
€ Mayoritariamente se utiliza la OM para Broadcast
comercial.

€ Propagación por difracción. Filo de navaja.

€ La señal se atenúa con el cuadrado de la
distancia.
P1= Pt / r1
2
P2= Pt / r2
2

€ Onda Ionosféricas. Se produce este tipo de
propagación en señales de radio comprendidas entre
los 1.5 MHz y los 30 MHz, para enlaces por encima
de los 100 Km. Señales HF o Decamétricas.
€ Tiene lugar por reflexión en las capas altas ionizadas
de la atmósfera.
€ Se consiguen grandes alcances pero con cierto grado
de inestabilidad.
€ Son muy útiles sobre todo en casos de catástrofes y
emergencia.

€ Por debajo de 1.5 Mhz las señales sufre mucha
atenuación por absorción, mientras que por encima de
30 Mhz, las señales atraviesan estas capas de la
ionosfera.
€ Presenta algunos inconvenientes que son:
y El carácter aleatorio de las capas de la ionosfera.
y La presencia de ruido en las bandas.
y La existencia de elevados niveles de interferencias por
el alto nivel de uso de las bandas.
y Desvanecimiento por multitrayecto. Fading.
y Valores reducidos de frecuencias, limitan el ancho de
banda y la capacidad del canal.

€ La ionosfera es una región ionizada que se
forma al incidir los rayos X y ultravioleta
procedentes del Sol.
€ Esta zona se extiende entre los 60 km y
500 km formando capas de distinta
ionización.
€ Las capas están nombradas como D, E y
F, que a su vez se subdivide en F1 y F2 .

€ La capa más utilizada en HF para larga
distancia es la F2.
€ El grado de densidad de ionización varía
en función de:
y La radiación solar. (Predicción por manchas
solares y ciclos solares).
y La situación geográfica.
y La estación del año.
y La hora del día.

€ Mapas de predicción de propagación.

€ Para poder utilizar estas capas de manera
optima es necesario emitir con un
determinado ángulo y unos limites de
frecuencia.
€ Existe dos limites de frecuencia, un limite
es el MUF y otro limite es el LUF.
€ MUF, máxima frecuencia utilizable para un
enlace ionosférico.
€ LUF, mínima frecuencia utilizable.

€ Predicción de MUF en función de la hora
del día.

€ Por encima de la MUF, la señal atraviesa las
capas sin producirse reflexión.
€ Por debajo de la LUF la señal es muy atenuada
por la absorción y los niveles de ruido.

€ Propagación por ondas espaciales. Para
frecuencias superiores a los 30MHz la
propagación se realiza a través de las capas
bajas de la atmósfera (Tropósfera).
€ Tres sub-modos:
y Onda directa, enlaza Tx y Rx directamente.
y Onda Reflejada, enlaza Tx y Rx mediante
una reflexión de la onda en el terreno.
y Ondas multitrayecto, son ondas que
alcanzan el Rx tras sufrir reflexiones en
estratos troposféricos.

€ Distribución de las capas de la atmósfera

€ La onda espacial es en general estable,
aunque esta, en teoría, limitada al alcance
óptico entre Tx y Rx (LOS).
Dv= 4.1(√Ht + √ hr)
Dv= Km
Ht y hr= m

€ No obstante, no siempre tenemos, como es el
caso de la emisiones VHF de FM, línea de visión
entre el Tx y el Rx, pero en función de la
frecuencia, las reflexiones y multitrayectos de la
señal, permiten la recepción del a señal.
€ Cuando estas señales multitrayecto no llegan en
fase a la antena de Rx pueden producir el
desvanecimiento del radioenlace.

€ La propagación espacial es común enlaces
terrestres , es habitual su utilización en los
enlaces de alta capacidad en el rango de las
microondas, debido al margen de frecuencias
donde se encuentran.
€

€ Las señales de radio sufren una
atenuación en el espacio libre. El caso más
favorable es el que nos calcula la mínima
pérdida que vamos a tener en el espacio
libre y que está definida por la ecuación de
Friis:
Lbf (dB)= 32.45 + 20 Log F(Mhz) + 20 Log d(Km)
Lbf (dB)= 92.45 + 20 Log F(Ghz) + 20 Log d(Km)

€ Seguidamente se van añadiendo a estas
pérdidas factores de corrección en función de
las características del medio, la frecuencia, la
presencia de obstáculos, la influencia de la
lluvia y los agentes gaseosos, etc.
€ Hay otros factores que influyen en la
propagación de señales como son la refracción
junto a la reflexión y la difracción que ya hemos
visto con anterioridad.

€ La Refracción se produce cuando las señales
de radio pasan de un medio a otro con distinto
índice de densidad, originando un cambio de
ángulo y velocidad de propagación.
€ En el caso del aire, este índice va a variar en
función de la temperatura, la presión
atmosférica y la presión de vapor de agua,
generándose canales de radiofrecuencia.

€ En circunstancias normales no es problema, esto
efecto se compensa con los anchos del haz de
las antenas.
€ En circunstancias menos usuales, las señales de
radio pueden quedar atrapadas en este canal
que se a formado, produciendo así un
desvanecimiento del radioenlace.

€ Este tipo de fenómenos es muy común en zonas
de gran inversión térmica, como llanuras
desérticas y sobre grandes masas de agua,
mares, lagos, etc.
€ En Gijón se aprecia mucho en los meses de
verano, cuando por la temperatura aumenta la
evaporación del mar.
€ Se puede escuchar emisoras de FM de Francia e
Inglaterra, así como frecuencias utilitarias de
estos países.

€ La Reflexión de las señales de radio se produce
cuando la señal incide con un determinado ángulo
sobre una superficie y esta es reflejada con un
ángulo diferente.

€ Es tipo de comportamiento de la señal tiene
algunas ventajas y algunos inconvenientes.
€ La reflexión ayuda a la propagación de las
señales en aquellos lugares donde no
tenemos visión directa con el Tx, como puede
ser las emisoras de FM en la banda de VHF
en ciudades y zonas montañosas.
€ Esta característica es utilizada también para
hacer repetidores de señal pasivos, de
manera que usando una superficie metálica a
modo de espejo, podemos unir dos puntos sin
visión óptica. (Ibias enlace de telefónica).

€ Si la señal reflejada llega en fase a la
antena de Rx, puede tener efectos
beneficiosos, dependiendo de los tiempos
de retardo de la señal, de forma que puede
hacer aumentar el nivel de Rx
€ Pero si no llega en fase, o tiene mucho
retardo, puede producir desvanecimientos
o interferencias en el enlace (Doble
imagen Tv analógica y fading en radio).

€ En la práctica se procura ajustar la altura de las
antenas de manera que la señal directa y reflejada
lleguen en una fase conocida.
€ Puede ser minimizado utilizando vanos que pasen
por zonas reflectoras pobres.
€ Muchos problemas en zonas marinas por
diferencia de mareas.

€ Algo que tenemos que tener muy en
cuenta a la hora de hacer un radioenlace
son las zonas de Fresnel.
€ El frente de ondas propagado por una
antena se va desfasando a medida que se
aleja del eje longitudinal de propagación,
definiéndose la primera zona de Fresnel
cuando la señal esta desfasada 90º con
respecto a la señal longitudinal, la segunda
entre los 90º y 180º, y así sucesivamente.

€ La señales de radio forman anillos concéntricos
alrededor del eje y la mayor densidad de energía
se concentra en la primera zona de Fresnel.

€ En frecuencias inferiores a 3 Ghz, tenemos que
tener libre al menos el 70% de la primera zona
de Fresnel.
€ Para frecuencias superiores a 3 Ghz 100%.

€ La fórmula para calcular estas zonas de Fresnel
es:
€ Donde tenemos
d1: Distancia del Tx al plano considerado (Km).
d2: Distancia del plano considerado al Rx (Km).
f: Frecuencia de la señal (Mhz).
n: Orden de la zona de fase Fresnel.

€ Tenemos que dejar en la medida de lo posible
siempre la primera zona de Fresnel libre y
procurar bloquear por completo la segunda zona
de Fresnel, mejorando con esto la fiabilidad del
radioenlace.
€ En caso de vanos sobre terrenos muy llanos como
arenales y grandes superficies de agua, es
recomendable no instalar las antenas a la misma
altura en torre de con el fin de remover el punto de
inflexión del área de recepción de la antena.

Bibliografía del curso.
€ Transmisión por Radio*.
y Jose María Hernando Rábanos.
y Editorial Universitaria Ramón Areces.
€ Antenas*.
y Ángel Cardama Aznar, Lluís Jofre Roca, Juan Manuel Rius
Casals,Jordi Romeu Robert,Sebastián Blanch Boris.
y Ediciones UPC, Universidad Politécnica de Cataluña.
€ Las Antenas.
y R.Brault y R.Piat.
y Editorial Paraninfo.
€ Cálculo de Antenas
y Armando García Dominguez.
y Editorial Marcombo

€ Manual de Comunicaciones por Radio*.
y R.Harold Kinley.
y Ediciones Ceac.
€ Sistemas de Comunicaciones*.
y Heathkit Educational System. Heath Company Benton Harbor,
Michigan.
y Editado por Comercial A.Cruz S. A. Montesa 38 Madrid.
€ Electrónica de Comunicaciones.
y Manuel Sierra Perez, Belén Galocha Iragúen, Jose Luis
Fernandez Jambrina, Manuel Sierra Castañer. Universidad
Politécnica de Madrid.
y Editorial Pearson.

€ Postgrado Especialista Universitario en Telecomunicaciones.
y Profesorado: Gloria María Torralba Collados, Vicente Gonzalez Millán,
Julio Martos Torres, Enrique J, Sanchis Peris, Jesus Soret Medel,
Nestor García García.
y Universidad de Valencia.
€ Recursos de Internet.
y http://www.upv.es/antenas/, página de la universidad de Valencia.
y http://miguel-ferrando.blogspot.com/, blog dedicado a las Antenas,
catedrático de la Universidad de Valencia.
y http://webs.uvigo.es/servicios/biblioteca/uit/body.htm,
recomendaciones UIT, Universidad de Vigo.
y http://www.gr.ssr.upm.es/docencia/grado/csat/, Universidad de Madrid.
y http://personal.us.es/murillo/ Profesor de la Universidad de Sevilla.
y http://es.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Portada.
y http://www.mityc.es/telecomunicaciones/es-ES/Paginas/index.aspx.

€ Recomendaciones UIT
y UIT – R BS.412-9-1998 , Planificación de Radio difusión sonora en
FM, ondas métricas.
y UIT – R BS. 1698 -2005 Evaluación de Campos sistemas Tx.
y UIR- R P.453-9 -2003 Índice de refracción radioeléctrica.
€ Catálogos, notas técnicas y manuales de distintos
fabricantes disponibles en Internet:
y RVR, Harris,Nautel,Vimesa, Icom.
y Rymsa,Moyano,Televés.
y Exir broadcasting, Spinner, Andrew, RFS.
y Crushcraft, Mosley.
y Rohde and Schwarz, Tektronics, HP.
y Audemat, Axel, Orban.
y Dehnventil.

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