Tutorial de propagación de ondas terrestres

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La propagación de ondas terrestres es una forma de propagación de señales donde la señal viaja sobre la superficie del suelo, y como resultado se utiliza para proporcionar cobertura regional en las bandas de onda larga y media.

La propagación de ondas terrestres es particularmente importante en la porción de LF y MF del espectro radioeléctrico. La propagación de radio ondas terrestres se utiliza para proporcionar una cobertura de comunicaciones de radio relativamente local, especialmente por estaciones de radio que requieren cubrir una localidad en particular.

La propagación de la señal de radio de onda terrestre es ideal para la propagación de distancia relativamente corta en estas frecuencias durante el día. La propagación ionosférica de ondas celestes no es posible durante el día debido a la atenuación de las señales en estas frecuencias causadas por la región D en la ionosfera. En vista de esto, las estaciones de radiocomunicaciones deben confiar en la propagación de ondas terrestres para lograr su cobertura.

Una señal de radio de onda de tierra se compone de una serie de componentes. Si las antenas están en la línea de visión, habrá una onda directa, así como una señal reflejada. Como los nombres sugieren, la señal directa es una que viaja directamente entre las dos antenas y no se ve afectada por la localidad. También habrá una señal reflejada, ya que la transmisión será reflejada por una serie de objetos, incluyendo la superficie de la tierra y cualquier colina, o edificios grandes. Eso puede estar presente.

Una antena transmisora de transmisión de onda media utilizada para una cobertura relativamente local utilizando la propagación de ondas terrestres
Una antena transmisora de transmisión de onda media utilizada para una cobertura relativamente local utilizando la propagación de ondas terrestres

Además de esto, hay onda superficial. Esto tiende a seguir la curvatura de la Tierra y permite que la cobertura se alcance más allá del horizonte. Es la suma de todos estos componentes lo que se conoce como la onda terrestre.

Más allá del horizonte, las ondas directas y reflejadas están bloqueadas por la curvatura de la Tierra, y la señal está compuesta puramente por la onda superficial difractada. Es por esta razón que la onda superficial se llama comúnmente propagación de ondas terrestres.

Onda superficial

La señal de radio se extiende desde el transmisor a lo largo de la superficie de la Tierra. En lugar de viajar en línea recta, las señales de radio tienden a seguir la curvatura de la Tierra. Esto se debe a que las corrientes se inducen en la superficie de la tierra y esta acción ralentiza el frente de onda en esta región, haciendo que el frente de onda de la señal de comunicaciones de radio se incline hacia abajo hacia la Tierra. Con el frente de onda inclinado en esta dirección, es capaz de curvarse alrededor de la Tierra y ser recibido mucho más allá del horizonte.

Propagación de radio de ondas terrestres
Propagación de radio de ondas terrestres

Efecto de la frecuencia en la propagación de ondas terrestres

A medida que el frente de onda de la onda terrestre viaja a lo largo de la superficie de la Tierra, se atenúa. El grado de atenuación depende de una variedad de factores. La frecuencia de la señal de radio es uno de los principales factores determinantes a medida que las pérdidas aumentan con el aumento de la frecuencia. Como resultado, hace que esta forma de propagación sea impracticable por encima del extremo inferior de la porción de HF del espectro (3 MHz). Por lo general, una señal a 3,0 MHz sufrirá una atenuación que puede estar en la región de 20 a 60 dB más de uno a 0,5 MHz dependiendo de una variedad de factores en la trayectoria de la señal, incluida la distancia. En vista de esto, se puede ver por qué incluso las estaciones de radio de alta potencia de alta potencia pueden ser audibles solo a unas pocas millas del sitio de transmisión a través de la onda terrestre.

Efecto del suelo

La onda superficial también depende mucho de la naturaleza del suelo sobre el que viaja la señal. La conductividad del suelo, la rugosidad del terreno y la constante dieléctrica afectan a la atenuación de la señal. Además de esto, la penetración del suelo varía, volviéndose mayor a frecuencias más bajas, y esto significa que no es solo la conductividad superficial lo que es de interés. A las frecuencias más altas esto no es de gran importancia, pero a las frecuencias más bajas la penetración significa que los estratos terrestres de hasta 100 metros pueden tener un efecto.

A pesar de todas estas variables, se encuentra que el terreno con buena conductividad da el mejor resultado. Por lo tanto, el tipo de suelo y el contenido de humedad son importantes. El agua salada de mar es la mejor, y la rica agricultura o tierra pantanosa también es buena. El terreno seco de arena y los centros de las ciudades son, con mucho, los peores. Esto significa que los senderos marítimos son óptimos, aunque incluso estos están sujetos a variaciones debido a la rugosidad del mar, lo que resulta en que las pérdidas de senderos dependen ligeramente del clima. También debe tenerse en cuenta que en vista del hecho de que la penetración de la señal tiene un efecto, la capa freática puede tener un efecto dependiendo de la frecuencia en uso.

Polarización y propagación de ondas terrestres

El tipo de antena y su polarización tienen un efecto importante en la propagación de las ondas terrestres. La polarización vertical está sujeta a una atenuación considerablemente menor que las señales polarizadas horizontalmente. En algunos casos, la diferencia puede ascender a varias decenas de decibelios. Es por esta razón que las estaciones de transmisión de onda media utilizan antenas verticales, incluso si tienen que ser cortas físicamente añadiendo carga inductiva. Los buques que utilizan las bandas marinas MF a menudo utilizan antenas L invertidas, ya que son capaces de irradiar una proporción significativa de la señal que está polarizada verticalmente.

A distancias que normalmente están hacia el borde del área de cobertura de ondas terrestres, alguna señal de ondas celestes también puede estar presente, especialmente por la noche, cuando se reduce la atenuación de la capa D. Esto puede servir para reforzar o cancelar la señal general, lo que resulta en cifras que diferirán de las que se pueden esperar.

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