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Frecuencia mínima y máxima utilizable, frecuencia crítica

Frecuencia mínima y máxima utilizable, frecuencia crítica

Hay una serie de frecuencias que son importantes cuando se trabaja con propagación de radio ionosférica. Frecuencias que incluyen la frecuencia crítica; Frecuencia más baja utilizable, LUF; Frecuencia máxima utilizable, MUF; y la frecuencia de trabajo óptima, OWF son todos de gran importancia al determinar qué frecuencias proporcionarán el mejor rendimiento para un enlace de radiocomunicación de radio de onda corta, HF.

Estas frecuencias se mencionan a menudo en las predicciones de propagación de las comunicaciones por radio. Como tal, una descripción general de estos términos es importante para cualquier persona que utilice comunicaciones por radio de HF.

Frecuencia critica

La frecuencia crítica es una cifra importante que da una indicación del estado de la ionosfera y la propagación de HF resultante. Se obtiene enviando un pulso de señal directamente hacia arriba. Esto se refleja y puede ser recibido por un receptor en el mismo sitio que el transmisor. El pulso puede reflejarse de regreso a la tierra y el tiempo medido para dar una indicación de la altura de la capa. A medida que aumenta la frecuencia, se alcanza un punto en el que la señal pasará directamente a través de la capa y a la siguiente, o al espacio exterior. La frecuencia a la que esto ocurre se llama frecuencia crítica.

El equipo utilizado para medir la frecuencia crítica se llama ionosonda. En muchos aspectos se parece a un pequeño conjunto de radares, pero para las bandas de HF. Usando estos conjuntos se puede generar un gráfico de las reflexiones contra la frecuencia. Esto dará una indicación del estado de la ionosfera para esa área del mundo.

Frecuencia máxima utilizable, MUF

Cuando una señal se transmite mediante propagación en ondas decamétricas, en una ruta determinada existe una frecuencia máxima que se puede utilizar. Esto se debe al hecho de que a medida que aumenta la frecuencia de la señal, pasará a través de más capas y eventualmente viajará al espacio exterior. A medida que atraviesa una capa, es posible que se pierda la comunicación porque la señal se propaga a una distancia mayor de la necesaria. Además, cuando la señal pase por todas las capas, se perderá la comunicación.

La frecuencia a la que las comunicaciones por radio comienzan a fallar se conoce como Frecuencia máxima utilizable (MUF). Como regla general, es tres (para la región F) a cinco (para la región E) veces el crítico y es cierto para ángulos de incidencia bajos, aunque existen métodos más exactos para determinar esta cifra.

Es posible calcular la relación con mayor precisión:

Dónde:
MUF = Frecuencia máxima utilizable
CF = frecuencia crítica
θ = el ángulo de incidencia.

El factor sec θ se llama factor MUF y es una función de la longitud del camino si se conoce la capa de altura. Utilizando cifras típicas para las alturas de las diferentes regiones ionosféricas, se pueden determinar los factores.

Región o capaDistancia
1000 kilometros2000 kilometros3000 kilometros4000 kilometros
E esporádico4.05.2
mi3.24.8
F12.03.23.9
F2 invierno1.83.23.74.0
F2 Verano1.52.43.03.3

Factores MUF para varias distancias
asumiendo alturas representativas para las principales regiones ionosféricas

En ocasiones, también se puede ver un formato "operativo" para la frecuencia máxima utilizable. Esta es la frecuencia máxima utilizable, MUF, que permitiría el funcionamiento aceptable de un servicio de radio entre terminales dados en condiciones de trabajo específicas. Esta forma de MUF hace hincapié en la aceptabilidad operativa del circuito. Significa que se consideran factores como la antena, los niveles de potencia y similares y da una indicación sobre la posibilidad de una comunicación real en una estación determinada.

Frecuencia más baja utilizable, LUF

A medida que se reduce la frecuencia de una transmisión, es posible que se necesiten más reflejos de la ionosfera y que aumenten las pérdidas de la capa D. Estos dos efectos significan que existe una frecuencia por debajo de la cual se perderán las comunicaciones por radio entre dos estaciones. De hecho, la frecuencia más baja utilizable (LUF) se define como la frecuencia por debajo de la cual la señal cae por debajo de la fuerza mínima requerida para una recepción satisfactoria.

A partir de esto, se puede ver que la LUF depende de las estaciones en cada extremo del camino. Sus antenas, receptores, potencias de transmisión, el nivel de ruido en las proximidades, etc., afectan a la LUF. El tipo de modulación utilizado también tiene un efecto, porque algunos tipos de modulación se pueden copiar con menor intensidad que otros. En otras palabras, la LUF es el límite práctico por debajo del cual no se puede mantener la comunicación entre dos estaciones de radiocomunicaciones en particular.

Si es necesario utilizar una frecuencia por debajo de la LUF, como guía aproximada se debe hacer una ganancia de 10dB para disminuir la LUF en 2 MHz. Esto se puede lograr mediante métodos que incluyen el aumento de la potencia del transmisor, la mejora de las antenas, etc.

Se encuentra que la LUF en realidad aumenta en períodos de alta actividad solar. Esto se debe a los mayores niveles de radiación solar que dan lugar a mayores niveles de ionización en la capa D. Esto a su vez aumenta el nivel de atenuación introducido por esta capa. Esto significa que en el pico del ciclo de las manchas solares hay una degradación en el rendimiento de las bandas de baja frecuencia para comunicaciones de larga distancia.

Frecuencia de trabajo óptima

Para poder enviar señales a una ubicación determinada, es probable que se puedan utilizar varios caminos diferentes. A veces puede ser posible utilizar las capas E o F, y algunas veces una señal puede reflejarse primero en una y luego en la otra. De hecho, la imagen rara vez está tan bien definida como puede parecer en los libros de texto. Sin embargo, todavía es posible elegir una frecuencia entre una variedad de opciones para ayudar a establecer contacto con un área determinada.

En general, cuanto mayor sea la frecuencia, mejor. Esto se debe a que la atenuación causada por la capa D es menor. Aunque las señales pueden viajar a través de la capa D, aún pueden sufrir niveles significativos de atenuación. Como la atenuación se reduce en un factor de cuatro para duplicar la frecuencia en uso, esto muestra lo significativo que puede ser.

Además, al aumentar la frecuencia, es probable que se utilice una capa superior en la ionosfera. Esto puede resultar en que se requieran menos reflejos. Como se incurre en pérdidas en cada reflexión y cada vez que la señal pasa a través de la capa D, el uso de una frecuencia más alta obviamente ayuda.

Al utilizar las frecuencias más altas, es necesario asegurarse de que las comunicaciones sigan siendo fiables. En vista del estado en constante cambio de la ionosfera, una regla general es usar una frecuencia que esté aproximadamente un 20% por debajo de la MUF. Esto debería garantizar que la señal permanezca por debajo de la MUF a pesar de los cambios a corto plazo. Sin embargo hay que recordar que la MUF cambiará significativamente según la hora del día, por lo que será necesario alterar la frecuencia periódicamente para tenerlo en cuenta.

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