domingo, 20 de septiembre de 2009

ONDAS TERRESTRES

Las ondas terrestres son aquellas que se propagan sobre la superficie de la Tierra o muy cerca de ella. La figura 8 representa las formas de propagación en estas condiciones. Esta tiene lugar de dos modos diferentes, uno directo, desde la antena emisora hasta el receptor, y otro reflejado sobre la superficie de la Tierra o los obstáculos que encuentra en su camino.


La onda superficiales guiada, por decirlo de alguna manera, sobre la superficie de la Tierra siguiendo su curvatura y si la Tierra fuese un conductor perfecto la transmisión alcanzaría distancias enormes, pero no ocurre así. Se inducen tensiones entre las ondas y el suelo que dan lugar a una cierta pérdida de energía que, como hemos dicho, provoca una atenuación o pérdida de la energía de propagación de la onda y, con ello, acortan en gran medida la distancia útil a la que es capaz de llegar la señal radiada por la antena del emisor.

En la propagación tiene una gran importancia la frecuencia de la señal, las ondas de alta frecuencia son atenuadas más rápidamente que las ondas de frecuencias más bajas.

Fijémonos un poco más en estos dos tipos de propagación sobre la superficie de la Tierra.
Para la propagación directa de las ondas tiene una importancia considerable la altura de las antenas. En los alrededores de las ciudades estamos acostumbrados a ver antenas que se elevan más de un centenar de metros, los reemisores para las emisoras de radio y televisión se levantan a grandes alturas, sobre los montículos dominantes de la orografía del terreno que se desee cubrir con la señal, lo cual condiciona la longitud de onda y el alcance directo de la emisión.

Cuando las antenas emisora y receptora están a la vista, la señal que recibe esta última no es única, sino que es la resultante de dos ondas, la onda directa y la reflejada. Ambas se encuentran y se suman, de tal modo que la onda resultante puede quedar reforzada o disminuida según que dichas señales lleguen en fase o en oposición de fase.

Cuando una onda llega a tierra, su frente se refleja y se invierte su fase, sufre un defase de 180 ° con relación a la onda que sale de la antena y cuando la distancia entre antenas es corta y quedan casi a la misma altura del suelo, prácticamente se considera idéntica la longitud recorrida por las dos ondas y se anula en la antena receptora. Estarán también en fase cuando la señal reflejada llegue a la antena receptora un múltiplo impar de una semionda y, en cambio, también estarán en oposición de fase cuando la señal reflejada llegue al punto receptor un múltiplo par de la semionda.

Entre las dos posiciones extremas (que las ondas estén en fase o en oposición de fase) pueden darse todos los casos intermedios, así la interacción entre las ondas directa y reflejada puede dar lugar a señales que irán desde un valor máximo a un valor mínimo.

En la práctica se procurará adecuar la longitud, la altura de la antena receptora y la situación de ésta con relación a la dirección de propagación, para que ésta sea directa y evitando en lo posible la interposición de obstáculos entre emisor y receptor.

Si la distancia entre antenas es mayor que la máxima distancia visual, teóricamente no debería recibirse señal en la antena receptora, pero como se ha expuesto antes, las ondas terrestres se difractan sobre la superficie contorneando los obstáculos. Las ondas sonoras, son de baja frecuencia y rodean con facilidad los grandes obstáculos, pero no sucede lo mismo con las ondas electromagnéticas en donde la difracción es más pequeña.

Durante el día, la mayor parte de las transmisiones tienen lugar basándose en la propagación de las ondas superficiales, pero los mejores resultados se consiguen con frecuencias medias y bajas puesto que las frecuencias elevadas sufren una atenuación mucho mayor.

La tierra es un gran absorbente de ondas sonoras debido a la resistencia que aquélla opone a las mismas, pero cuando aumenta el grado de humedad también lo hace la conductividad y ello favorece la propagación. Sucede esto porque la humedad propicia la conductividad eléctrica. Recuerde, por ejemplo, que la descarga de los pararrayos sólo era efectiva cuando la zona de tierra hacia la que se llevaba el conductor de bajada estaba suficientemente húmeda como para ofrecer una resistencia mínima.

Algo similar sucede con las ondas electromagnéticas superficiales: la conductividad es tanto mayor cuanto más húmedo está el terreno, asimismo es mucho mayor a través del mar que sobre tierra firme. Este es uno de los motivos por los que las emisoras situadas junto al mar aumentan en gran medida su alcance cuando dirigen sus emisiones en esta dirección. Por un lado el agua favorece la conductividad y por otro la ausencia de obstáculos físicos permite a la onda superficial adaptarse al máximo a la curvatura terrestre. Este tipo de emisora de cara al mar se dedica, sobre todo, a comunicaciones sobre este medio, dirigidas a los barcos, con ondas largas que llegan a distancias difíciles de alcanzar con ondas directas o reflejadas. La banda de frecuencia llega de 15 a 300 kHz, lo que supone una longitud de onda a partir de 1.000 m en adelante.

Por las especiales condiciones de propagación se utilizan poco con fines comerciales y su interés reside en aprovechar las ondas superficiales sobre el mar, donde la onda se atenúa muy poco y se alcanzan distancias de hasta 1.500 km. Estas señales son muy estables y no sufren variaciones diurnas ni estacionases.

Tal como va aumentando la frecuencia, desde 300 kHz hasta 3 M Hz, la distancia alcanzada apenas es superior a los 300 km y ello con potencias de emisión considerables y siempre que se mantengan unas condiciones ideales de propagación sobre la superficie terrestre por la que discurren.

A partir de 3 MHz, la onda terrestre sufre una atenuación tan grande que no es utilizable para distancias superiores a 30 km, lo que fija el límite de su empleo en la práctica, debiendo emplearse otros métodos de propagación para frecuencias mayores a distancias importantes.


ONDAS ESPACIALES

En la figura 7 pueden observarse claramente las ondas espaciales. Este tipo de ondas corresponde al que se proyecta desde la antena hacia el firmamento sin llegar a las proximidades de la superficie.

A su vez, las ondas espaciales pueden clasificarse en otros dos tipos, ondas troposféricas y ondas ionosféricas.

Las primeras se propagan por zonas cercanas a la superficie, hasta 10 km aproximadamente, mientras que las segundas lo hacen por encima de esta altura hasta llegar a 500 km, en la zona conocida como ionosfera.

Con estas últimas pretendemos desviar la trayectoria de las ondas electromagnéticas haciéndolas regresar de nuevo a la superficie de la Tierra en un lugar muy alejado del punto de emisión.

Ondas troposféricas

Las ondas troposféricas son aquellas que se propagan en la zona de la atmósfera que tiene este mismo nombre: troposfera. Esta región situada entre 300 y 10.000 metros sobre la superficie, es el lugar en donde se forman las nubes y en el que las ondas pueden sufrir algún tipo de modificación debido a la influencia de las capas del aire.


Las condiciones de propagación de estas ondas presentan una gran dependencia de la temperatura y humedad del aire contenido en la troposfera. Como estos valores no son constantes en ninguna zona, la propagación será irregular en esta capa atmosférica. Basta observar cualquier mapa meteorológico para darse cuenta de que la temperatura va disminuyendo con arreglo a la altura, cuanto más lejos estamos de la superficie más frío está el aire, y, por otro lado, las fotografías desde los satélites muestran una diferente localización de las nubes en cada momento del día y en cada punto del globo.

Una atmósfera ideal sería aquella que partiera de valores máximos de densidad y de conducción en las zonas bajas hasta llegar a una densidad prácticamente nula y sin humedad en las zonas altas.

Sin embargo, en la práctica, estas condiciones no se dan nunca lo normal es que en el aire de la troposfera se den zonas de turbulencias (masas cambiantes de nubosidad) y estratos más o menos paralelos de diferente temperatura y concentración de humedad, lo que permite alcanzar en casos especiales distancias importantes.

En la figura 9 representamos lo que sucede con la propagación de las ondas en las proximidades de zonas montañosas. La influencia que tienen las diferentes elevaciones del terreno sobre las masas de aire que las rodean hace que no existan grandes capas uniformes de aire que tengan idéntica temperatura y humedad, lo que conlleva una dispersión de las ondas que llegan a ellas.

A este tipo de propagación se le conoce como propagación por dispersión. La dispersión se aprovecha muy poco en las zonas montañosas pero resulta de gran utilidad sobre grandes llanuras o áreas marítimas, en donde los estratos son más estables, y sobre todo a frecuencias de cientos o miles de megahercios.

Las comunicaciones por dispersión resultan útiles en la transmisión de señales de televisión o telefonía utilizando grandes potencias y antenas direccionales. Con las señales de VHF, UHF y SHF se puede llegar a distancias mayores que el alcance visual pero perdiendo estabilidad y recogiendo perturbaciones de tipo atmosférico. La lluvia, la nieve, las tormentas con descargas eléctricas, etc. ocasionan importantes variaciones en la propagación de las ondas de este tipo.


http://hamradio-radioaficion.com/index.php?option=com_content&task=view&id=66&Itemid=99

1 comentario: