PROPAGACIÓN EN PROPAGACIÓN EN EL ESPACIO LIBREEL ESPACIO LIBRE

z

x

y

RADIADOR ISOTRÓPICORADIADOR ISOTRÓPICOrrx

DPiP T

4 r2Wm2

Dirección de Dirección de máxima máxima radiaciónradiación

GGT T [dB][dB]

GTmáx

1010

4466

88

0º

90º

270º

DIAGRAMA HORIZONTAL TÍPICO DE DIAGRAMA HORIZONTAL TÍPICO DE RADIACIÓN DE UNA ANTENA REAL RADIACIÓN DE UNA ANTENA REAL

DGT

PDPi

GT dB 10 log DP 10 log Dpi

dT R

D PRP T

4 d2G T

P RP T

4 d2G T Aeff

Se comprueba que:

Aeff 2

4 G R

P R P T G T G R

4 d

2

POTENCIA ABSORBIDA POR POTENCIA ABSORBIDA POR LA ANTENA RECEPTORALA ANTENA RECEPTORA

RELACIÓN ENTRE LA RELACIÓN ENTRE LA POTENCIA RECIBIDA Y POTENCIA RECIBIDA Y

TRANSMITIDATRANSMITIDA

P RP T

G T G R

4 d

2

P RP T

G T G Rc

4 d f

2

PRP T

GT GR5.7 1014

d f( )2

Pérdidas de Transmisión en el espacio libre Pérdidas de Transmisión en el espacio libre

C es la velocidad de la luz en el vacíoC es la velocidad de la luz en el vacío 3x103x1088 m/s m/s

(C/4)2=5.7x1014

T

P RP

dB

10 log G T 10 log G R 14.756 20 log d( ) 20 log f( )147.56

LdB 20 log d( ) 20 log f( ) 14.756 147.56

P RP T

dB

G TdBGRdB

LdB

CAMPOS LEJANOS Y CAMPOS LEJANOS Y ONDAS TEMONDAS TEM

X

Y

Z

E

Hx

Onda TEM

Solución de las ecuaciones de onda en el espacio libre y a gran distancia de la antena (sólo onda incidente):

oH y

E zZ

Ez Emáx ej ko x

D p12

Emáx2

Z o

k o2

En donde: se denomina constante de fase

Observe que los campos eléctricos y magnéticos son fasores que representan campos armónicos. La expresión de los campos en función del tiempo se obtiene de la manera usual:E z x t( ) Emáx cos o t k o x

FEM en los terminales (abiertos) FEM en los terminales (abiertos) de la antena receptorade la antena receptora

fem

D R1

4

P T G T

d2

Relación general Relación general entre campo eléctrico entre campo eléctrico y densidad de y densidad de potencia potencia electromagnática electromagnática (para onda incidente)(para onda incidente)

Para el espacio libre:Para el espacio libre:

Z o o o

= 120 []

D E2

Zorms

ERrmsZ o4

P T G T

d2

30 P T GT

d leff [V]femrms

ERrms Zo DR

Erms30 P T G T

d

Vista lateral del vector E con polarización vertical en un instante de referencia t=0

E z Emáx cos k o x

x

Polarización Polarización verticalvertical

Polarización Polarización horizontalhorizontal

Polarización Polarización elípticaelíptica

Superficie terrestre

y

z

z

yx

x

E EE

3 -3 -

30 -30 -

300 -300 -

- 100- 100

- 10- 10

- 1- 1

3 -3 -

30 -30 -

300 -300 -

- 100- 100

- 10- 10

- 1- 1

30 -30 -

300 -300 -

- 10- 10

- 1- 1

3 -3 -

30 -30 -

300 -300 -

- 100- 100

- 10- 10

- 1- 1

mmmm

mm

kmkm

MmMm

GHzGHz

MHzMHz

kHzkHz

HzHz

EHFEHF

SHFSHF

UHFUHF

VHFVHF

HFHF

MFMF

LFLF

VLFVLF

ELFELF Comunicaciones submarinasComunicaciones submarinas

Propagación por onda de superficie, onda de cielo para Propagación por onda de superficie, onda de cielo para grandes distancias (modo guiado)grandes distancias (modo guiado)

Onda de superficie, onda de cielo (meno confiable). Onda de superficie, onda de cielo (meno confiable). Radio Navegación Radio Navegación

Onda de tierra para distancias cortas, onda ionosférica Onda de tierra para distancias cortas, onda ionosférica para grandes distancias. Radiodifusión y radio para grandes distancias. Radiodifusión y radio comunicacionescomunicaciones

Onda ionosférica. Radio comunicaciones de ondas cortasOnda ionosférica. Radio comunicaciones de ondas cortas

Onda de espacio. Radio comunicaciones en línea de Onda de espacio. Radio comunicaciones en línea de vista. Servicios de radio difusiónvista. Servicios de radio difusión

Onda de espacio. Radar. Comunicaciones espaciales. Onda de espacio. Radar. Comunicaciones espaciales. Microondas en línea de vista.Microondas en línea de vista.

1

100

10000 1000

10

1 10 100 1000 kmkm

[V/m]EE

T R

Onda directaOnda directa

Onda reflejadaOnda reflejada

Onda de superficieOnda de superficie

PropagaciónPropagación por onda de superficie por onda de superficieBandas Bandas VLVLF – F – LLFF - MF - MF ( (3 kHz3 kHz – 3 MHz) – 3 MHz)

Características del suelo:r=15 = 10-2 S/mf = 500 kHz

Onda directa + onda reflejada= onda de EspacioOnda de espacio + onda de superficie = onda de tierra

Onda directa

Onda reflejada

Propagación Troposférica (LOS)*Propagación Troposférica (LOS)*Bandas VHS-UHF-SHF (30 MHz – 10 GHz)Bandas VHS-UHF-SHF (30 MHz – 10 GHz)

Onda directa + Onda reflejada= Onda de Espacio

*(LOS): Line-of-Sight

Multitrayectorias

:: Índice de Índice de refracción refracción relativo al vacío relativo al vacío

11

22

11

22

Ley de Snell: 1 sin 1 2 sin 2

Fenómeno de la refracción atmosféricaFenómeno de la refracción atmosférica

f>MUF

f=MUF

f<MUF

N = densidad de electrones de un estrato de la ionosfera

fo 9 Nmáx

MUF fo sec

Haces con el mismo ángulo de incidencia y diferentes frecuencias

ionización

fo = frecuencia crítica

MUF = Máxima frecuencia utilizable

Haces con la misma frecuencia y diferentes ángulos de incidencia

ionización

(m-3)

123

Propagación Ionosférica (BLS)*Propagación Ionosférica (BLS)*Bandas MF – HF (1,6 – 30 MHz)Bandas MF – HF (1,6 – 30 MHz)

*(BLS) Beyond Line- of- Sigh

Diseño de un enlace de microondasDiseño de un enlace de microondas

100

300

500400

200

600

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75

T R

100

300

500400

200

600

0 52510 15 20 30 35 40 45 50 55 60 65 7075

T R

Curvatura terrestreCurvatura terrestre

Curvatura del haz por efecto de la refracción atmosféricaCurvatura del haz por efecto de la refracción atmosférica

Expansión del HazExpansión del Haz

Diseño de un enlace de microondasDiseño de un enlace de microondas

h ct 0.078 d 1 d 2

h ct0.078 d 1 d 2

k

h Fr 0.6 17.3d 1 d 2

f d 1 d 2

Curvatura terrestreCurvatura terrestre

Curvatura del haz por Curvatura del haz por efecto de la refracciónefecto de la refracción atmosféricaatmosférica

Expansión del HazExpansión del Haz

d1, d2: distancias del obstáculo de las extremidades del enlace, en km

k: factor de corrección por curvatura debida a la refracción atmosférica; depende del índice de refracción. En primera aproximación se toma igual a 4/3

f: frecuencia de la portadoraEntre paréntesis: el radio de la primera zona de Fresnel

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

TR

Obstáculod1Km

d2Km

Alturam

hCTm

hFRm

Vegetaciónm

Altura Virtualm

h ct0.078d 1 d 2

43

h Fr 0.6 17.3d 1 d 2

f d 1 d 2

fGHz

1234

14353956

56353114

250180250300

646727146

14181814

15151515

325285354375

100

200

300

250

150

350

400

TT

70 Km

GT 34.5dB G R 34.5dB

L LT 3.2dB L LR 3.2dB

f o 3.85GHz

f 18MHz

RR

N F 4dB

T 290K

G A 1

ii

oo

Nivel de la señal en recuadros de fondo rojo

0.70.7 dBW dBW

32 dBW32 dBW

-109.05 dBW-109.05 dBW

-77.75 dBW-77.75 dBW

““Piso” de ruido del receptor: -127.75 dBWPiso” de ruido del receptor: -127.75 dBW

--2.5 dBW2.5 dBW-74.55 dBW-74.55 dBW

L=141 dBL=141 dB

CÁLCULO DE LA POTENCIA DEL CÁLCULO DE LA POTENCIA DEL TRANSMISORTRANSMISOR

Enlace de MicroondasEnlace de MicroondasCanales

telefónicos Canales telefónicos

4 GHz 12 GHz

FDMMUX

BB 0-6 MHz IF 70 MHz IF 70 MHz IF 70 MHzBB 0-6 MHz

REPETIDOR

RXF1

RXF2

TXF2

TXF1

F1 = 4 GHzF1 = 4 GHz

F2 = 12 GHzF2 = 12 GHz

FMMOD

FDMDMUX

FMDMOD