PROPAGACIÓN EN EL ESPACIO LIBRE z x y RADIADOR ISOTRÓPICO r x D Pi P T 4  r 2  W m 2       

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2 PROPAGACIÓN EN EL ESPACIO LIBRE z x y RADIADOR ISOTRÓPICO r x D Pi P T 4  r 2  W m 2       

3 Dirección de máxima radiación G T [dB] G Tmáx 10 4 6 8 0º 90º 270º DIAGRAMA HORIZONTAL TÍPICO DE RADIACIÓN DE UNA ANTENA REAL D G T P D Pi G T dB  10logD P   10logD pi  

4 d T R D PR P T 4  d 2  G T  P R P T 4  d 2  G T  A eff  Se comprueba que: A eff 2 4  G R  P R P T G T G R  4  d        2         POTENCIA ABSORBIDA POR LA ANTENA RECEPTORA

5 RELACIÓN ENTRE LA POTENCIA RECIBIDA Y TRANSMITIDA P R P T G T G R  4  d        2  P R P T G T G R  c 4  d  f        2  P R P T G T G R  5.710 14  df  () 2  Pérdidas de Transmisión en el espacio libre C es la velocidad de la luz en el vacío  3x10 8 m/s (C/4  ) 2 =5.7x10 14 T  P R P        dB 10logG T   10logG R   14.756  20logd()  20logf()  147.56 P R P T        dB G T G R  L  

6 CAMPOS LEJANOS Y ONDAS TEM X Y Z E H x Onda TEM Solución de las ecuaciones de onda en el espacio libre y a gran distancia de la antena (sólo onda incidente): o H y E z Z E z E máx e j  k o  x   D p 1 2 E 2 Z o  k o 2  En donde: se denomina constante de fase Observe que los campos eléctricos y magnéticos son fasores que representan campos armónicos. La expresión de los campos en función del tiempo se obtiene de la manera usual: E z xt  ()E máx cos  o t  k o x   

7 FEM en los terminales (abiertos) de la antena receptora fem D R 1 4  P T G T  d 2          Relación general entre campo eléctrico y densidad de potencia electromagnática (para onda incidente) Para el espacio libre: Z o  o  o = 120  [  ] D E 2 Z o rms E Rrms Z o 4  P T G T  d 2  30P T  G T  d l eff [V] fem rms E Rrms Z o D R  E rms 30P T  G T  d

8 Vista lateral del vector E con polarización vertical en un instante de referencia  t=0 E z E máx cos  k o  x    x Polarizaciónvertical PolarizaciónhorizontalPolarizaciónelíptica Superficie terrestre  y z z y x x E E E

9 3 - 3 - 30 - 30 - 300 - - 100 - 10 - 1 3 - 3 - 30 - 30 - 300 - - 100 - 10 - 1 30 - 30 - 300 - - 10 - 1 3 - 3 - 30 - 30 - 300 - - 100 - 10 - 1 mm m km Mm GHz MHz kHz Hz EHF SHF UHF VHF HF MF LF VLF ELF Comunicaciones submarinas Propagación por onda de superficie, onda de cielo para grandes distancias (modo guiado) Onda de superficie, onda de cielo (meno confiable). Radio Navegación Onda de tierra para distancias cortas, onda ionosférica para grandes distancias. Radiodifusión y radio comunicaciones Onda ionosférica. Radio comunicaciones de ondas cortas Onda de espacio. Radio comunicaciones en línea de vista. Servicios de radio difusión Onda de espacio. Radar. Comunicaciones espaciales. Microondas en línea de vista.

10 1 100 10000 1000 10 km 1 10 100 1000 km [  V/m] E T R Onda directa Onda reflejada Onda de superficie Propagación por onda de superficie Bandas VLF – LF - MF (3 kHz – 3 MHz) Características del suelo:  r =15  = 10 -2 S/m f = 500 kHz Onda directa + onda reflejada= onda de Espacio Onda de espacio + onda de superficie = onda de tierra

11 Onda directa Onda reflejada Propagación Troposférica (LOS)* Bandas VHS-UHF-SHF (30 MHz – 10 GHz) Onda directa + Onda reflejada= Onda de Espacio *(LOS): Line-of-Sight Multitrayectorias  : Índice de refracción relativo al vacío 1111 2222  1 1 1 1  2 2 2 2 Ley de Snell:  1 sin  1   2  2   Fenómeno de la refracción atmosférica

12  f>MUF f=MUF f<MUF  N = densidad de electrones de un estrato de la ionosfera f o 9N máx MUFf o sec    Haces con el mismo ángulo de incidencia  y diferentes frecuencias ionización f o = frecuencia crítica MUF = Máxima frecuencia utilizable Haces con la misma frecuencia y diferentes ángulos de incidencia  ionización (m -3 ) 11 22 33 Propagación Ionosférica (BLS)* Bandas MF – HF (1,6 – 30 MHz) *(BLS) Beyond Line- of- Sigh

13 Diseño de un enlace de microondas 100 300 500 400 200 600 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 T R 100 300 500 400 200 600 0 5 25 10 15 20 3035404550 55 60 65 70 75 T R Curvatura terrestre Curvatura del haz por efecto de la refracción atmosférica Expansión del Haz

14 Diseño de un enlace de microondas  h ct 0.078d 1  d 2   h ct 0.078d 1  d 2  k  h Fr 0.617.3 d 1 d 2  fd 1 d 2              Curvatura terrestre Curvatura del haz por efecto de la refracción atmosférica atmosférica Expansión del Haz d1, d2: distancias del obstáculo de las extremidades del enlace, en km k: factor de corrección por curvatura debida a la refracción atmosférica; depende del índice de refracción. En primera aproximación se toma igual a 4/3 f: frecuencia de la portadora Entre paréntesis: el radio de la primera zona de Fresnel

15 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 T R Obstáculo d1 Km d2 Km Altura m  h CT m  h FR m Vegetación m Altura Virtual m f GHz     12341234 14 35 39 56 35 31 14 250 180 250 300 6 46 72 71 46 14 18 14 15 325 285 354 375 100 200 300 250 150 350 400

16 T 70 Km R i o Nivel de la señal en recuadros de fondo rojo 0.7 dBW 32 dBW -109.05 dBW -77.75 dBW “Piso” de ruido del receptor: -127.75 dBW -2.5 dBW -74.55 dBW L=141 dB CÁLCULO DE LA POTENCIA DEL TRANSMISOR

17 Enlace de Microondas Canales telefónicos 4 GHz 12 GHz FDM MUX BB 0-6 MHzIF 70 MHz BB 0-6 MHz REPETIDOR RX F1 RX F2 TX F2 TX F1 F1 = 4 GHz F2 = 12 GHz FM MOD FDM DMUX FM DMOD