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TEMA II. Sistemas de Radiocomunicaciones en las Bandas de Ondas Kilométricas y Hectométricas Bandas LF (30 a 300 KHz) y MF (300 a 3000 KHz). Consideraciones generales Características de las Ondas kilométricas y hectométricas Servicios que brindan los Sistemas de LF y MF Aplicaciones
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TEMA II Sistemas de Radiocomunicaciones en las Bandas de Ondas Kilométricas y Hectométricas Bandas LF (30 a 300 KHz) y MF (300 a 3000 KHz)
Consideraciones generales Características de las Ondas kilométricas y hectométricas Servicios que brindan los Sistemas de LF y MF Aplicaciones Descripción de los Servicios de Comunicaciones de ondas Kilométricas y Hectométricas Propagación de las ondas Kilométricas y Hectométricas Regulación Sumario
Punto de partida ... Iniciamos nuestro análisis de casi todas las bandas de frecuencia, con las bandas de LF y MF simultáneamente debido a que su comportamiento es muy similar. ¿Porqué no iniciamos nuestro analisis con VLF...? Discutamos un poco esta situación.
Consideraciones Generales Según la clasificación de las ondas de radio, las longitudes de onda de las señales kilométricas y hectométricas (Banda LF= 30 a 300 kHz y Banda MF= 300 a 3000 kHz); se pueden conocer haciendo uso de la ecuación:
Consideraciones Generales Para las ondas kilométricas, las longitudes de ondas comprendidas son: Según esto, las ondas kilométricas están comprendidas entre 1 y 10 km. Ahora comprendemos el porqué de su nombre !
Consideraciones Generales De forma similar, para las ondas hectométricas se tiene: Para este caso, las longitudes de ondas están comprendidas entre 100 m y 1 km
Consideraciones Generales Tabla resumen:
Características de las Ondas kilométricas y hectométricas • Las bandas de ondas kilométricas y hectométricas tienen asociadas varias características que las hacen útiles para varios tipos de comunicaciones. • Estas características son: • La información que se trasmite es en banda estrecha (radiotelegrafia, voz, etc.). • b) La transmisión de las señales se realiza utilizando métodos de modulación poco inmunes al ruido. • c) Los ruidos que afectan estas bandas son los atmosféricos, los industriales y los propios del receptor (ruido térmico, etc.)
Características de las Ondas kilométricas y hectométricas Continuación ... d) Las potencias de transmisión son altas. e) Las antenas son generalmente omnidireccionales o de baja directividad. f) La Propagación se realiza por ondas de superficie y ondas ionosféricas. g) La polarización utilizada es la vertical. h) Las zonas de cubrimiento son de áreas extensas.
Servicios que brindan los Sistemas de LF y MF • Radionavegación marítima (radiofaro): 285 - 325 kHz. • Radionavegación aeronáutica (radiofaro): 325 a 415 kHz. • Móvil marítimo (radiotelegrafía): 415 a 525 kHz. Es hora de comenzar a utilizar su CUNABAF, Consúltelo ahora mismo
Servicios que brindan los Sistemas de LF y MF • Radiodifusión comercial: 535 a 1605 kHz. • Radioaficionados, 1800 a 2000 kHz, conjuntamente con otros servicios, entre ellos el de radionavegación Lorán, el cual tiene prioridad. • Como se puede observar esta banda de frecuencia es utilizada ampliamente, la razón es histórica y la discutiremos a continuación.
Servicios que brindan los Sistemas de LF y MF Estos servicios utilizan en las transmisiones los siguientes tipos de emisiones: A1 - Telegrafía sin modulación por audiofrecuencia (manipulación por interrupción de la portadora). A2 - Telegrafía con manipulación por interrupción de una o más audiofrecuencia de modulación o con manipulación por interrupción de la portadora modulada.
Servicios que brindan los Sistemas de LF y MF Continuación . . . A2H - El mismo tipo de modulación que la anterior, pero en banda lateral con portadora completa. La telegrafía en los dos casos anteriores es generalmente en clave Morse A3 - Modulación de Amplitud de Doble Banda Lateral (radiodifusión sonora). Para los radiofaros la modulación es de amplitud con un tono de audiofrecuencia.
APLICACIONES • Servicio de Radionavegación • Este servicio está destinado a permitir a una estación móvil (ya sea un barco o avión) determinar su situación o su dirección con relación a la estación utilizada (radiofaro). • Los radiofaros deben estar instalados: • en tierra firme • en barcos fondeados permanentemente • en barcos que naveguen en una zona reducida • Las emisiones de los radiofaros podrán ser direccionales u omnidireccionales.
APLICACIONES Servicio de Radionavegación(Cont.) La potencia de las transmisiones utilizadas en los radiofaros es del orden de los cientos de Watt. Las antenas utilizadas pueden ser unipolos verticales, en forma de T y L invertidas en los radiofaros. Radio faro de Cabo Mayor, Santander ( Cantabria )
APLICACIONES El servicio de radionavegación (Cont.) Distancia Posición
Descripción de los Servicios de Comunicaciones de ondas Kilométricas y Hectométricas El servicio móvil marítimo. Este servicio está destinado a la transmisión de radiotelegrafia en clave Morse. En él los transmisores pueden alcanzar potencias del orden de los kilowatt; las antenas utilizadas son unipolos verticales, antena T y antena L invertida.
Descripción de los Servicios de Comunicaciones de ondas Kilométricas y Hectométricas Servicio de radiodifusión sonora. Este servicio que transmite en MF es muy popular. El sistema de radiocomunicaciones está compuesto por la fuente de información (FI) (voz, música, etc.), el conversor de la información señal eléctrica (C) y el transmisor (Tx), el sistema de alimentación de antenas y la antena (línea de transmisión y antena). El canal de comunicación (CC) y el receptor (Rx) (n receptores en la zona de cobertura de la antena trasmisora).
Descripción de los Servicios de Comunicaciones de ondas Kilométricas y Hectométricas Servicio de radiodifusión sonora. Diagrama de bloques
Descripción de los Servicios de Comunicaciones de ondas Kilométricas y Hectométricas Servicio de radiodifusión sonora. La potencia de estas estaciones van desde los kilo a los megawatts. Sus transmisores poseen varios amplificadores en cascadas. La antena utilizada es un unipolo polarizada verticalmente. Su patrón de radiación puede ser direccional (en pocos casos) y omnidireccional. La línea de la antena es cable coaxial o seudo coaxial.
Propagación de las ondas Kilométricas y Hectométricas Los mecanismos de propagación que utilizan las ondas de radio kilométricas y hectométricas son las ONDAS DE SUPERFICIE y LAS ONDAS IONOSFÉRICAS. Las de superficie se propagan por encima de la tierra y las ionosféricas lo hacen a través de la ionosfera.
Propagación de las ondas de Superficie para LF y MF CONSIDERACION: Para los campos electromagnéticos correspondientes a las frecuencias de onda media, los diferentes tipos de suelos actúan, en su mayoría, como conductores, incluyendo las superficies acústicas.
Propagación de las ondas de Superficie para LF y MF CONSECUENCIA El campo magnético cerca de la superficie terrestre es fundamentalmente tangencial, mientras que el campo eléctrico solo tiene una pequeña componente tangencial, siendo la absorción, por tanto, relativamente escasa.
Ventajas de las ondas de Superficie • Dan suficiente potencia de transmisión, las ondas de tierra se pueden utilizar para comunicarse entre dos ubicaciones cualesquiera del mundo. • Las ondas de tierra no se ven relativamente afectadas por los cambios en las condiciones atmosféricas.
Desventajas de las ondas de Superficie • Las ondas de tierra requieren de una potencia relativamente alta para transmisión. • Las ondas de tierra están limitadas a frecuencias VLF, LF y HF que requieren antenas muy grandes. • Las pérdidas por tierra varían considerablemente con el material de la superficie.
Atenuación de las ondas de Superficie La alteración del campo en el punto de reflexión debido a la influencia del rayo reflejado y el rayo directo, se representa matemáticamente por la función de atenuación: R: es el coeficiente de reflexión complejo de la Tierra. R: la diferencia de marcha entre el rayo directo y el rayo reflejado. : corrimiento de fase debido a la reflexión h1 y h2: las alturas de las antenas trasmisora y receptora respectivamente. r: la distancia entre el transmisor y el receptor.
Atenuación de las ondas de Superficie La distancia máxima hasta la cual se puede propagar la señal, se puede determinar como: La función de atenuación varía con la distancia pasando por máximos y mínimos hasta la distancia Rmax
Propagación de las ondas Ionosféricas De acuerdo con la densidad electrónica que existe en las capas de la atmósfera las ondas radioeléctricas se reflejan en ellas o las penetran, en dependencia de su longitud de onda. La densidad electrónica suficiente para que se refleje una onda larga, no lo es para el caso de las ondas medias, por lo que estas serán absorbidas por esa capa de la atmósfera y sufrirán, por consiguiente, una atenuación mayor que las anteriores.
Propagación de las ondas Ionosféricas Las ondas medias están sujetas a una refracción gradual en la sección baja de su trayectoria y experimentan, en la ionosfera, una reflexión total en su cresta. Valle de la Onda Sentido de Propagación Cresta de la Onda Ionosfera
De Día: Mayor atenuación en las Capas D y E Atenuación De Noche: Menor atenuación en la Capas E Atenuación Propagación de las ondas Ionosféricas Se ha demostrado que durante el día la atenuación en la región de las capas D y E es mucho mayor que la que existe en la capa E durante la noche y esta atenuación aumenta con la disminución de la longitud de onda.
Propagación de las ondas Ionosféricas • Durante el día las longitudes comprendidas entre 200 y 2000 m se atenúan en la ionosfera hasta tal punto que la propagación por onda ionosférica puede ser despreciada, independientemente de la potencia del trasmisor • Por la noche, la atenuación en esta gama de longitudes de ondas es tan pequeña que la propagación por onda ionosférica es considerada como dominante.
Campo Eléctrico en Propagación de las ondas Ionosféricas Según el método de cálculo planteado por el CCIR se utiliza, para obtener el valor de intensidad de campo eléctrico, la expresión: donde: EA: es la intensidad de campo eléctrico característico a 1 km de distancia P: es la potencia del transmisor, en kW. A(p): es la función de atenuación de la onda. D: la distancia al transmisor expresada en kilómetros.
Campo Eléctrico en Propagación de las ondas Ionosféricas La distancia máxima hasta donde las expresiones usadas, son validas sin incurrir en errores apreciables, está dada por: donde F: es la frecuencia en megahertz R: la distancia en millas. Mas allá de esta distancia la ecuación para determinar la intensidad de campo no es valida.
Campo Eléctrico en Propagación de las ondas Ionosféricas Por encima de este valor, la intensidad de campo real comienza a desviarse de los resultados que se obtienen suponiendo la tierra plana. La curvatura de la tierra afecta la propagación de la onda de superficie, ya que impide que la onda alcance el punto de recepción según una trayectoria recta; la onda llega al receptor por medio de la refracción en las zonas más bajas de la atmósfera y por difracción en la tierra.
Métodos de Cálculo de Intensidades de Campo A continuación se describe el método de cálculo de intensidades de campo para las ondas de superficie y la ionosférica utilizando gráficos y expresiones prácticas recomendadas por el CCIR.
Métodos de Cálculo de Intensidades de Campo CASO: ONDA DE SUPERFICIE Para el caso específico de la onda de superficie el método se basa fundamentalmente en la curvas de intensidad de campo eléctrico en función de la distancia, para distintos valores de la conductividad del terreno. El método contempla la posibilidad de calcular el campo para una distancia dada y la distancia para un campo determinado, tanto para terrenos homogéneos como heterogéneos.
Métodos de Cálculo de Intensidades de Campo CASO: ONDA IONOSFÉRICA Para la onda ionosférica el método de cálculo también usa fórmulas prácticas y tablas recomendadas.
Métodos de Cálculo de Intensidades de Campo Caso: Ondas de Superficie PARA EL CASO DE LAS ONDAS DE SUPERFICIE SE PRESENTAN DOS CASOS: TRAYECTO HOMOGÉNEO:el valor de la conductividad del terreno es constante. TRAYECTO HETEROGÉNEO:El valor de la conductividad del terreno NO es constante.
Regulaciones en Telecomunicaciones En Venezuela existe la Ley Orgánica de Telecomunicaciones, aprobada en gaceta oficial Nro. 36.970 de fecha 12 de junio del 2000, la cual tiene por objeto: Esta Ley tiene por objeto establecer el marco legal de regulación general de las telecomunicaciones, a fin de garantizar el derecho humano de las personas a la comunicación y a la realización de las actividades económicas de telecomunicaciones necesarias para lograrlo, :,in más limitaciones que las derivadas de la Constitución y las leyes. Se excluye del objeto de esta Ley la regulación del contenido de las transmisiones y comunicaciones cursadas a través de los distintos medios de telecomunicaciones, la cual se regirá por las disposiciones constitucionales, legales y reglamentarias correspondientes.
