Tipos de Propagación de Ondas

Tipos de Propagación de Ondas
Zona de Silencio
Alcance Visual
siendo: r1 = radio de la tierra;
__
h1 = altura de la antena 1;
OA = r1
h2 = altura de la antena 2
+ h1
AB = distancia del punto hasta el horizonte de ese punto.
Aplicando el teorema de Pitágoras...
Nótese que el término
nos queda:
es despreciable y puede consierarse nulo porque el radio de la tierra es mucho mayor que la altura de la antena.
Procediendo idénticamente para obtener
La distancia en linea recta entre los puntos A y C que nos interesa será:
Consideraciones
•
•
La densidad de la atmósfera disminuye con la altura haciendo que la
constante dieléctrica de la misma disminuya en consecuencia y esto
hará que también disminuya el índice de refracción (que es
proporcional a la raíz cuadrada de la misma).
Esto determina que el horizonte efectivo pare las ondas de radio se
encuentre normalmente algo más allá del horizonte real (óptico) y, en
término medio, todo sucede como si el radio de la tierra fuera
aproximadamente un 33% mayor que el radio real
d en mts
h1 y h2 en mts
El concepto de Earth Bulge
• En enlaces mayores a 10 Km la curvatura de la
tierra se presenta como un obstáculo
h=(d1*d2)/17 para k=4/3
h en mts, d1 y d2 en Km
Propagación en espacio libre
• El concepto de zonas de Fresnel
– Es una elipsoide de revolución con puntos
focales en las antenas
– Su contorno incluye todos aquellos puntos que
λ una diferencia de fase
al ser reflejados tienen
con la señal directa igual a nλ/2
Elipsoide de Fresnel
Asegurar el enlace
implica mantener
despejada la
primera zona de
Fresnel o al menos
el 70% de ella
Características de un enlace
Factores que determinan el alcance
• Potencia de salida del transmisor
• Sensibilidad del receptor
• Frecuencia de operación, a mayor frecuencia
mayor atenuación
• Ganancia de las antenas. A mayor frecuencia, una
antena dada tendrá mayor ganancia para un mismo
tamaño
• Pérdidas en el sistema: atenuación de espacio,
pérdida en los conectores, alimentadores, etc
Características de las antenas
• Ganancia de la antena: Es el cuociente entre la
potencia emitida por la antena en su dirección de
máxima emisión respecto a una antena
– Isotrópica: Se expresa en dBi
– Dipolo lambda medio: Se expresa en dBd
• Ancho del haz: Es el ángulo subtendido por la
radiación emitida entre los puntos en que la
potencia cae a la mitad (-3dB)
Ejemplo: Antena parabólica
• Para una antena parabólica la ganancia G es
» Donde R es el rendimiento (típico 0,6) y D es el
´diámetro en mts
• Expresando λ en términos de f en MHz la
ganancia en dB será
– G(dB)= -42+20 log D(mts)+20 log f (MHz)
Atenuación en espacio libre
• a0 = 92.4 dB+20 log d dB+20 log f dB
f en GHz
d en Km
Requerimiento de altura de antenas
Distancia
Km
1
5
15
Radio Fresnel
mts
0,7*Fresnel en
2400 MHz
Curvatura
terrestre
Total
en mts
Altura de las antenas
• Un buen enlace requiere el despeje de la primera zona de
fresnel.
• Probablemente esto significará la mayor altura necesaria de
las antenas tal que se asegure eso.
• Mayor altura significa mayor uso de cables y por ende
mayor pérdida o atenuación en ellos con una consiguiente
menor cobertura.
• Sugerencias:
– Uso de cable con menores pérdidas (implica mayor
costo). Ver características de LMR400, LMR600,
LMR1800 en dB/pie
– Uso de amplificadores (mayor costo). Implica posible
aumento de niveles de ruido que pueden comprometer
la relación S/N
Cuidado con las reflexiones
• Señales reflejadas en superficies pueden
llegar con 180º de desfase respecto a una
señal directa en el receptor (λ/2) y por tanto
anular completamente la señal en el punto