Propagación superficial sobre tierra homogénea

      Radiación y Propagación 

Propagación de ondas;

La propagación de ondas se refiere a  la propagación de ondas electromagnéticas  en el espacio libre .

Aunque el espacio libre realmente implique en el vacío, con frecuencia  la propagación por la atmósfera terrestre se llama propagación por el espacio libre y se puede considerar siempre así. La principal diferencia es que la atmósfera de la tierra introduce perdidas de la señal que no se encuentran en el vacío.

Las ondas electromagnéticas se propagan a través de cualquier material dieléctrico incluyendo el aire pero no se propagan bien a través de conductores con perdidas como el agua de mar ya que  los campos eléctricos hacen que fluyan corrientes en el material disipando con rapidez la energía de las ondas.

Influencia del medio en la propagación:

El suelo:

• A frecuencias bajas y para antenas próximas al suelo se excita una onda de superficie.
• A frecuencias superiores, para antenas elevadas, el suelo produce reflexiones o difracciones, cuando obstaculiza a  la onda.

Atmósfera:

• Los gases de la troposfera curvan, por refracción, la trayectoria de los rayos de propagación. 
• Además dependiendo de la frecuencia (en microondas) producen una atenuación adicional a la del espacio libre.
• En frecuencias de microondas, la presencia de lluvia, niebla y otros hidrometeoros produce también absorción, dispersión, y cierta despolarización de las ondas, dando lugar a atenuación adicional.
• La ionosfera produce fuertes refracciones -“reflexión ionosférica”- (a las frecuencias de MF y HF) que van acompañadas de atenuación, dispersión y rotación de polarización.

Propagación de onda terrestre:

Radio comunicaciones usando el suelo de propagación de ondas no dependen de las ondas refractadas de la ionosfera. Propagación de la onda por tierra  se ve afectada por las características eléctricas de la tierra y por  las condiciones metereológicas.

La intensidad de la  onda  es en el receptor  depende de la energía de salida del transmisor, forma de la tierra y conductividad a lo largo de la vía de transmisión  y las condiciones climáticas locales. 

La onda terrestre incluye tres componentes;la onda directa, la onda reflejada en el suelo y la onda de superficie.

Onda directa:

La onda directa viaja directamente de la transmisión antena a la antena receptora. La onda directa se limita a la linea de visión directa (LOS) entre la antena de transmisión y la antena receptora, mas la corta distancia añadida por la refracción atmosférica y difracción de la onda entorno a la curvatura de la tierra. Esta  distancia se puede ampliar mediante el aumento de la altura de la antena del emisor o receptor, o ambas cosas. 

Onda de Tierra Reflejada;

La onda de tierra alcanza  la antena reflectora después de ser reflejada por la superficie de la tierra.

La cancelación de la señal de radio se produce, cuando la componente reflejada y onda directa llegan a la antena de recepción al mismo tiempo  y están 180° fuera de fase entre si.

Onda Superficie;

La onda de superficie sigue la curvatura de la tierra  y se ve afectada por la conductividad de la tierra  y su constante dieléctrica. Esto  ocurre, debido a que se producen tensiones entre  el suelo y las ondas propagadas teniendo pérdida de energía, provocando en la onda una atenuación y como resultado de esto, una menor distancia de propagación.

Características de las Ondas Terrestres;

Varias frecuencias determinan que componente de onda prevalecerá a lo largo de una determinada ruta de señal.
En las frecuencias de 30 a 300 khz, las perdidas de suelo son muy pequeñas, por l o que el componente de onda de superficie, sigue la curvatura de la tierra.
Puede ser utilizado para comunicaciones de larga distancia, siempre que el operadr de radio tenga suficiente potencia en el transmisor.
Las frecuencias de 300 khz a 3Mhz se utiliza para comunicaciones a larga distancia en el mar y para las comunicaciones en distintas medidas sobre la tierra.
A altas frecuencias, de 3 a 30 Mhz, la conductividad del suelo es extremadamente  importante, especialmente por encima de los 10 Mhz, donde la constante dieléctrica o la conductividad de la superficie de la tierra determinan cuanta absorción de señal ocurre.
En general la señal es mas fuerte en las frecuencias mas bajas, cuando la superficie sobre la que viaja tiene una alta constante dieléctrica  y  conductividad.
La constante dieléctrica o conductividad de la superficie de la tierra, determina la cantidad de energía de señal que se absorve o se pierde. Aunque la superficie de la conductividad de la tierra en su conjunto es generalmente pobre.

Propagación de ondas  a través del Espacio:

Las ondas tienen trayectorias básicas  que son efectuadas a través del espacio:

Onda de Cielo;

Las señales de onda  se cielo son radiadas por la antena o la atmósfera superior, donde se reflejan de regreso a la tierra. Este doblez o reflexión de señal lo produce la refracción en una región de la atmósfera superior llamada ionización.

La ionización se produce en la atmósfera por medio de la radiación de los rayos ultravioletas del sol.
Cuando la atmósfera se ioniza se carga de señales eléctricas.

En este caso los átomos toman o liberan electrones, convirtiéndose en iones positivos o negativos. También ahí existe la presencia de electrones libres.

La ionosfera en su punto más  bajo se encuentra a 50 Km sobre la tierra y se extiende hasta unos 400 Km de la tierra.

La ionosfera se considera dividida en tres capas; capa D, capa E y capa F.

La capa F se divide en capa F1 y F2.

Las capas D y E son las mas alejadas del sol y están ligeramente ionizadas.

Las capas F1 y F2 son las más cercanas al sol y están altamente cargadas, creando mayor efecto positivo a las señales de radio. Las capas F existen en la noche y en el día. El efecto principal de las capaz F es causar refracción de las señales de radio cuando éstas cruzan las fronteras entre capas de la ionosfera con diferentes niveles  de ionización hacen que la onda de radio se doble en forma gradual.

La dirección del doblez depende del ángulo al cual entra la onda de radio  en la ionosfera y de los diferentes grados de ionización de las capas, como lo determina a ley de Snell.

Las VHF y UHF y las de microondas pasan por la ionosfera y no se refractan a menos que existan manchas solares u otro fenómeno electromagnético.

Ondas Espacio:

Ondas de frecuencia entre 30Mhz y 30MGhz.

Utiliza radiación directa( linea de vista) entre la antena de la estación terrena y la del satélite. El satélite es un repetidor  emplazado  en el espacio.

Se utiliza  en radioenlaces por microondas satelital, telefonía móvil satélital, difusión por televisión satelital.

Los  radioenlaces  por microondas satelitales  se explotan  entre 2 a 50 Ghz. Se llaman asi por que uno de los terminales  transmisor o receptor esta en un satelite.

Satélites pasivos:Se limitan a reflejar la señal recibida.

Satélites activos: Reciben y retransmiten la señal.

La combinación receptor -transmisor dentro del satélite se denomina transpondedor. La mayoría de los satélites tienen muchos transpondedores, por lo cual es posible retransmitir múltiples  señales, logrando comunicaciones de alcance mundial en frecuencias de microondas.

La mayor parte de los satélites se colocan en una órbita geoestacionaria a 36,2000 Km  sobre el Ecuador. Como a esa distancia toma exactamente 24 horas en dar una vuelta alrededor de la tierra, los satélites de comunicaciones aparentan estar estacionarios. Operan como estaciones repetidoras fijas.Las señales enviadas  a un satélite se amplifican y retransmiten de regreso a la tierra a grandes distancias.