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Propagación y atmósfera de ondas de radio

Propagación y atmósfera de ondas de radio

Los diversos efectos, como la reflexión, la refracción, la difracción, etc., se unen de forma real a medida que las señales de radio se propagan por la atmósfera. Las señales se ven afectadas por una variedad de factores que permiten que las señales se detecten cerca y lejos dependiendo de una variedad de factores.

La forma en que las señales de radio se propagan o viajan desde el transmisor de radio al receptor de radio es de gran importancia al planificar una red o sistema de comunicaciones por radio.

En muchos casos, la propagación de radio terrestre está gobernada en gran medida por las regiones de la atmósfera a través de las cuales pasan las señales. Sin la acción de la atmósfera, no sería posible que las señales de radiocomunicaciones viajen alrededor del mundo en las bandas de onda corta, o viajen más allá de la distancia de la línea de visión en frecuencias más altas.

De hecho, la forma en que la atmósfera afecta las comunicaciones por radio es de tremenda importancia para cualquier persona relacionada con las comunicaciones por radio, ya sean enlaces de radiocomunicaciones bidireccionales, comunicaciones por radio móviles, radiodifusión, comunicaciones por radio punto a punto o cualquier otra radio.

En vista de la importancia de la atmósfera para las comunicaciones por radio, aquí se ofrece una descripción general de su composición.

Capas atmosféricas

La atmósfera se puede dividir en una variedad de capas diferentes según sus propiedades.

Aunque hay varias formas diferentes de clasificar las diferentes regiones atmosféricas, típicamente diferentes desplazamientos científicos pueden tener su propia nomenclatura como resultado de su interés en diferentes propiedades.

La zona más baja del sistema meteorológico se denomina troposfera. Esto se extiende a altitudes de alrededor de 10 km sobre la superficie de la Tierra. Por encima de esto está la estratosfera que se extiende desde altitudes de alrededor de 10 a 50 km. Por encima de esto, a altitudes de entre 50 y 80 km, está la Mesosfera y por encima de ella está la Themosfera: llamada así por el aumento dramático de las temperaturas aquí.

Desde el punto de vista de la propagación por radio, existen dos áreas principales de interés:

  • Troposfera: Como regla general muy aproximada, esta área de la atmósfera tiende a afectar señales superiores a 30 MHz aproximadamente.
  • Ionosfera: La ionosfera es el área que permite que las señales en las bandas de onda corta atraviesen grandes distancias. Atraviesa los límites meteorológicos y se extiende desde altitudes de alrededor de 60 km a 700 km. La región gana su nombre porque el aire en esta región se ioniza por radiación principalmente del sol. Los electrones libres en esta región han afectado las señales de radio y pueden refractarlas de regreso a la Tierra dependiendo de una variedad de factores.

Troposfera

La más baja de las capas de la atmósfera se llama troposfera. La troposfera se extiende desde el nivel del suelo hasta una altitud de 10 km.

Es dentro de la región troposférica donde ocurre lo que llamamos clima. Las nubes bajas ocurren a altitudes de hasta 2 km y las nubes de nivel medio se extienden hasta aproximadamente 4 km. Las nubes más altas se encuentran en altitudes de hasta 10 km, mientras que los modernos aviones de pasajeros vuelan por encima de ellas a altitudes de hasta 12 km.

Dentro de esta región de la atmósfera, generalmente hay una caída constante de la temperatura con la altura. Esto afecta la propagación de radio porque afecta el índice de refracción del aire. Esto juega un papel dominante en la propagación de señales de radio y las aplicaciones de comunicaciones de radio que utilizan la propagación de ondas de radio troposféricas. Depende de la temperatura, la presión y la humedad. Cuando las señales de radiocomunicaciones se ven afectadas, esto suele ocurrir en altitudes de hasta 2 km.

La ionosfera

La ionosfera es el área que tradicionalmente se considera que proporciona los medios por los cuales se pueden establecer comunicaciones de larga distancia. Tiene un efecto importante en lo que normalmente se considera bandas de onda corta, proporcionando un medio por el cual las señales parecen reflejarse de regreso a la tierra desde capas muy por encima del suelo.

La ionosfera tiene un alto nivel de electrones e iones libres, de ahí el nombre de ionosfera. Se encuentra que el nivel de electrones aumenta drásticamente en altitudes de alrededor de 30 km, pero no es hasta que se alcanzan altitudes de alrededor de 60 km que los electrones libres son lo suficientemente densos como para afectar significativamente las señales de radio.

La ionización se produce como resultado de la radiación, principalmente del sol, que golpea moléculas de aire con suficiente energía para liberar electrones y dejar iones positivos.

Obviamente, cuando los iones y los electrones libres se encuentran, es probable que se recombinen, por lo que se establece un estado de equilibrio dinámico, pero cuanto mayor sea el nivel de radiación, más electrones se liberarán.

Gran parte de la ionización se debe a la luz ultravioleta. A medida que llegue a los tramos superiores de la atmósfera, estará en su punto más fuerte, pero a medida que golpee las moléculas en los tramos superiores donde el aire es muy delgado, ionizará gran parte del gas. Al hacer esto, la intensidad de la radiación se reduce

En los niveles más bajos de la ionosfera, la intensidad de la luz ultravioleta, su radiación mucho más reducida y penetrante, incluidos los rayos X y los rayos cósmicos, da lugar a gran parte de la ionización.

Como resultado de muchos factores, se encuentra que el nivel de electrones libres varía a lo largo de la ionosfera y hay áreas que afectan las señales de radio más que otras. A menudo se les conoce como capas, pero posiblemente se piense más correctamente en una región, ya que son bastante indistintas en muchos aspectos. Estas capas reciben las designaciones D, E y F1 y F2.

Descripción de las regiones ionosféricas

  • Región D: La capa D o región D es la más baja de las regiones que afecta a las señales de radio. Existe en altitudes entre aproximadamente 60 y 90 km. Está presente durante el día cuando se recibe radiación del sol, pero debido a la densidad de las moléculas a esta altitud, los electrones e iones libres se recombinan rápidamente después de la puesta del sol cuando no hay radiación para retener los niveles de ionización. El efecto principal de la región D es atenuar las señales que la atraviesan, aunque el nivel de atenuación disminuye al aumentar la frecuencia. En consecuencia, sus efectos son muy obvios en la banda de transmisión de onda media: durante el día cuando la región D está presente, se escuchan pocas señales más allá de las proporcionadas por la cobertura de onda terrestre. Por la noche, cuando la región no está presente, las señales se reflejan desde las capas más altas y las señales se escuchan desde mucho más lejos.
  • Región E: Por encima de la región D, la siguiente región es la región E o la capa E. Esto existe a una altitud de entre 100 y 125 km. El efecto principal de esta región es reflejar las señales de radio, aunque todavía sufren cierta atenuación.

  • En vista de su altitud y la densidad del aire, los electrones y los iones positivos se recombinan con relativa rapidez. Esto significa que después de la puesta del sol, cuando se elimina la fuente de radiación, la capa se reduce considerablemente en resistencia, aunque queda algo de ionización residual.
  • Región F: La región F o capa F es más alta que las regiones D y E y es la región más importante para las comunicaciones de HF de larga distancia. Durante el día, a menudo se divide en dos regiones conocidas como F1 y F2 regiones, la F1 siendo la capa la más baja de las dos.

    Por la noche, estas dos regiones se fusionan como resultado de la reducción en el nivel de radiación para dar una región llamada región F. Las altitudes de las regiones F varían considerablemente. La hora del día, la estación y el estado del sol tienen mayor efectos en la región F. Como resultado, las cifras de altitud son muy variables y las siguientes cifras solo deben utilizarse como una guía muy aproximada. Altitudes típicas de verano para el F1 región puede ser de aproximadamente 300 km con la F2 capa a unos 400 km o incluso más. Las cifras de invierno pueden ver las altitudes reducidas a unos 200 km y 300 km. Las altitudes nocturnas pueden oscilar entre 250 y 300 km.

    Como las regiones D y E, el nivel de ionización de la región F cae por la noche, pero en vista de la densidad del aire mucho más baja, los iones y electrones se combinan mucho más lentamente y la capa F decae mucho más lentamente. Como resultado, es capaz de soportar comunicaciones por radio durante la noche, aunque se experimentan cambios debido a la disminución de los niveles de ionización.

La forma en que las diversas regiones de la atmósfera afectan la propagación de ondas de radio y las comunicaciones por radio es un estudio fascinante. Son muchos los factores que influyen en la propagación de radio y los enlaces de radiocomunicaciones resultantes que se pueden establecer. Predecir las formas en que esto ocurre es complicado y difícil, sin embargo, es posible hacerse una buena idea de las probables condiciones de las comunicaciones por radio utilizando algunos indicadores simples. Más páginas en esta sección del sitio web detallan muchos de estos aspectos.

Ver el vídeo: REFRACCIÓN 2 cosas que les pasan a las ondas en la atmósfera (Octubre 2020).