Tema 7: Propagación
Atenuación de la señal
Propagación en espacio libre
La atenuación aumenta con la distancia y la frecuencia:
Al duplicar la distancia, la señal se reduce 6 dB (1/4 de potencia).
Relación señal/ruido (S/N)
Determina la calidad de recepción. Depende de:
- Potencia de la señal recibida
- Ruido externo (atmosférico, artificial, galáctico)
- Ruido interno del receptor
La ionosfera
Región de la atmósfera (60-600 km) donde los gases están ionizados por radiación solar. Permite la propagación a larga distancia en HF.
Capas de la ionosfera
| Capa | Altura | Características |
|---|---|---|
| D | 60-90 km | Solo de día. Absorbe frecuencias bajas. Desaparece de noche. |
| E | 90-140 km | Presente de día, débil de noche. Refracta frecuencias medias. |
| Es (E esporádica) | ~100 km | Irregular, puede refractar VHF. Más común en verano. |
| F1 | 140-200 km | Solo de día, se fusiona con F2 de noche. |
| F2 | 200-600 km | Principal capa para HF. Presente día y noche. |
Influencia del Sol
- Ciclo solar (11 años): Mayor actividad = mejor propagación en frecuencias altas
- Variación diaria: Ionización máxima al mediodía local
- Variación estacional: Diferencias entre verano e invierno
- Tormentas solares: Pueden causar perturbaciones o apagones de propagación
Frecuencias críticas
Frecuencia crítica (foF2)
Máxima frecuencia que puede ser reflejada por una capa en incidencia vertical.
MUF (Maximum Usable Frequency)
Máxima frecuencia utilizable para una distancia determinada.
θ = ángulo de incidencia
Típicamente MUF ≈ 3 × foF2 para distancias largas.
FOT (Frequency of Optimum Traffic)
Frecuencia óptima de trabajo. Aproximadamente 85% de la MUF. Proporciona margen de seguridad.
LUF (Lowest Usable Frequency)
Frecuencia mínima utilizable. Por debajo hay demasiada absorción (especialmente en capa D de día).
Modos de propagación
Onda de tierra (ground wave)
- Se propaga siguiendo la superficie terrestre
- Predominante en MF y frecuencias bajas de HF
- Alcance limitado (100-500 km típico)
- Más eficaz sobre mar que sobre tierra
- Usada en 160m y 80m de día
Onda de espacio (sky wave)
- Refractada por la ionosfera
- Permite comunicaciones a larga distancia (DX)
- Predominante en HF
- Varía con hora, estación y ciclo solar
Ángulo de radiación
Ángulo de la onda respecto al horizonte:
- Ángulo bajo (5-15°): DX, saltos largos
- Ángulo alto (>30°): Comunicaciones regionales, NVIS
Distancia de salto (skip distance)
Distancia mínima para comunicación ionosférica. Existe una zona de silencio entre la cobertura de onda de tierra y el primer salto ionosférico.
Saltos múltiples
La señal puede reflejarse varias veces entre ionosfera y tierra, permitiendo alcances de miles de kilómetros.
Desvanecimiento (fading)
Variación de la intensidad de señal debido a:
- Interferencia entre ondas por múltiples trayectos
- Cambios en la ionosfera
- Rotación de la polarización
Propagación troposférica
La troposfera (0-10 km) afecta principalmente a VHF y superiores.
Línea de visión directa
Algo mayor que el horizonte óptico por refracción
Influencia de la altura de antena
Mayor altura = mayor alcance. Fundamental en VHF/UHF.
Inversión de temperatura
Cuando una capa de aire caliente queda sobre aire frío, se forma un conducto que puede extender enormemente el alcance en VHF/UHF.
Propagación por conducto (ducting)
- Las ondas quedan atrapadas en capas atmosféricas
- Alcances de cientos o miles de km en VHF
- Más frecuente en verano y sobre el mar
Modos especiales de propagación
Capa E esporádica
- Nubes de ionización intensa a ~100 km
- Puede reflejar señales de VHF (hasta 144 MHz, a veces más)
- Impredecible, más común en verano
- Duración variable (minutos a horas)
Reflexión por auroras
- Señales reflejadas por la ionización de las auroras boreales/australes
- Produce señales distorsionadas (flutter)
- Útil en VHF, especialmente en latitudes altas
Dispersión por meteoritos (meteor scatter)
- Los meteoritos crean estelas ionizadas al entrar en la atmósfera
- Reflexiones breves (segundos) en VHF
- Útil para comunicaciones de ~1000-2000 km
- Mejor durante lluvias de meteoritos
Reflexión lunar (EME - Earth-Moon-Earth)
- La señal viaja a la Luna y vuelve
- Retardo ~2.5 segundos
- Requiere equipos potentes y antenas de alta ganancia
- Pérdidas de ~250 dB
Ruido
Ruido atmosférico
Generado por tormentas eléctricas. Predominante en frecuencias bajas. Mayor en zonas tropicales.
Ruido galáctico
Radiación de fondo del universo. Notable en VHF cuando se apunta al centro de la galaxia.
Ruido artificial
Fuentes: motores, líneas eléctricas, electrónica, fuentes conmutadas, LED. Principal limitante en zonas urbanas.
Ruido térmico
Generado por la agitación térmica de los electrones. Presente en todos los conductores.
Predicción de propagación
Índices solares
- SFI (Solar Flux Index): Flujo solar a 2800 MHz. Mayor = mejor propagación HF alta.
- SSN (Sunspot Number): Número de manchas solares.
- K-index: Perturbación geomagnética (0-9). Bajo = condiciones estables.
- A-index: Media diaria de perturbación.
Cálculo básico
Para estimar la banda adecuada:
- Calcular la hora solar en el punto medio del trayecto
- Considerar el índice SFI y la estación del año
- Usar programas de predicción (VOACAP, etc.)
- Experiencia y observación de las condiciones