CURSO 2: DISEO DE RADIOENLACES GENERALIDADES.

El presente curso tiene como objetivo hacer una revisin de los fenmenos de Propagacin Radioelctrica bsicamente en la porcin del espectro que abarca los rangos de frecuencias correspondientes a las seales en VHF, UHF y SHF. Contempla adems los criterios y mtodos para realizar Clculos de enlaces para los cual se presentaran los aspectos tericos y luego la aplicacin programas que permitan elaborar con rapidez y eficiencia los diseos respectivos.

El curso incluye los siguientes tpicos: Descripcin de las Bandas VHF, UHF y SDH. Anlisis del ruido radioelctrico. Propagacin de las ondas Radioelctricas. Se incluyen los modos de

transmisin de lnea de vista directa as como los fenmenos de reflexin, refraccin y difraccin.

Clculos de Enlaces y ejemplos de aplicacin. Parmetros del Sistema Equipamiento de estaciones terminales y repetidoras. Redundancia de los sistemas. Sistemas de diversidad(Espacio, Frecuencia y de Polarizacin)

1. Descripcin de las Bandas de Radiofrecuancia VHF, UHF y SHF

1.1 VHF- Muy Altas Frecuencias Gama de Frecuencia: de 30 MHz a 300 MHz. Longitud de Onda: de 10 a 1 metros. Caractersticas: prevalentemente propagacin directa,

espordicamente propagacin Ionosfrica o Troposfrica. Uso Tpico: Enlaces de radio a corta distancia, Televisin, Radiodifusin

en Frecuencia Modulada

La Televisin, comunicaciones mviles, radiodifusin en FM, comunicaciones areas y martimas operan en VHF. A partir de los 50 MHz encontramos frecuencias asignadas, segn los pases, a la televisin comercial; son los canales llamados "bajos" del 2 al 13. Entre los 88 y los 108 MHz encontramos frecuencias asignadas a las radios comerciales en Frecuencia Modulada o FM. Se la llama "FM de banda ancha" porque para que el sonido tenga buena calidad, es preciso aumentar el ancho de banda. Entre los 108 y 136.975 Mhz se encuentra la banda area usada en aviacin. En 137 MHz encontramos seales de satlites meteorolgicos. Entre 144 y 146 MHz, incluso 148 MHz en la Regin 2, encontramos las frecuencias de la banda de 2m de radioaficionados.

Entre 156 MHz y 162 MHz, se encuentra la banda de frecuencias VHF internacional reservada al servicio radiomartimo. Por encima de esa frecuencia encontramos otros servicios como bomberos, ambulancias y radio-taxis etc. Las comunicaciones aeronuticas en su gran mayora se realizan en la banda VHF y van de 118.0 MHZ a 136.0 MHZ

La caracterstica distintiva de las ondas de radio de VHF (a partir de los 30 Mhz) es su corto alcance sobre la superficie terrestre. Se limita a decenas de kilmetros para comunicaciones directas punto a punto entre estaciones terrenas. Cuando atraviesan la atmosfera no se reflejan en las diferentes capas, las atraviesan totalmente y se pierden en el espacio exterior. El limite es el horizonte ptico. La televisin y la radio en frecuencia modulada se transmiten en VHF, con En ciertas condiciones se pueden aprovechar las caractersticas de refraccin de la atmsfera y se logran distancias considerables durante perodos variables de tiempo, que incluso pueden permanecer durante das. La capa de la atmosfera que tiene mayor influencia sobre las frecuencias de VHF y superiores es la troposfera, gobernada por los cambios de clima. Las condiciones de propagacin de VHF, al igual que los cambios climticos, se pueden predecir con relativa exactitud.

1.2 UHF- Ultra Altas Frecuencias

Gama de Frecuencia: de 300 MHz a 3.000 MHz. Longitud de Onda: de 1 metro a 10 centmetros. Caractersticas: Exclusivamente propagacin directa, posibilidad de enlaces por reflexin o a travs de satlites artificiales. Uso Tpico: Enlaces de radio, Radar, Ayuda a la navegacin area, Televisin.

Usualmente, las bandas de seales de UHF se degradan ms por la humedad que bandas de menor frecuencia como la VHF La UHF puede ser de ms provecho por el ducto troposfrico donde la atmsfera se calienta y enfra durante el da. La principal ventaja de la transmisin UHF es la longitud de onda corta que es debido a la alta frecuencia.

La UHF es ampliamente usada en sistemas de transmisin y recepcin para telfonos inalmbricos. Las seales UHF viajan a travs de trayectorias que son las lneas de vista. Las transmisiones generadas por radios de transmisin y recepcin (transceptores) y telfonos inalmbricos no viajan muy lejos como para interferir con otras transmisiones locales. Algunas comunicaciones pblicas seguras y de negocios son tomadas en UHF. Las aplicaciones civiles como GMRS, PMR446, UHF CB, y los estndares WiFi 802.11b y 802.11g (los ms habituales en Europa) son usos populares de frecuencias UHF. Para propagar seales UHF a una distancia ms all de la lnea de vista se usan repetidoras

1.3 SHF Frecuencias Super Altas

Gama de Frecuencia: de 3 GHz a 30 GHz. Longitud de Onda: de 10 a 1 cm. Caractersticas:. En esta banda se produce la propagacin por trayectoria ptica directa Uso Tpico: Enlaces de microondas, satelitales, radar.

Los sistemas SHF se usan mayoritariamente para establecer enlaces de transmisin. Son afectados por los mismos efectos de refraccin, reflexin y difraccin l que las otras bandas radioelctricas.

Estos sistemas se incluyen dentro de la categora de sistemas terrenales con visin directa (LOS, Line-Of-Sight). La caracterstica de visibilidad directa o LOS proviene de la dificultad de las seales de radio de alta frecuencia para propagarse bordeando esquinas o para difractarse en torno a obstculos. Es decir, debe existir un camino directo sin obstculos para la propagacin de la seal radio entre las antenas transmisora y receptora.

2. ANALISIS DEL RUIDO RADIOELECTRICO

En todo sistema de comunicaciones el ruido es el principal enemigo. El ruido perturba la seal y causa errores en las transmisiones. Aunque el ruido se introduce constantemente en un medio de comunicaciones ya sea por el medio de transmisin as como por el propio equipamiento, esto puede sobreponerse con un buen diseo. De hecho, la cantidad de ruido presente no es lo mas importante comparado con la relacin entre la seal y el ruido. Cuanto mayor sea la relacin seal a ruido, mejor ser la transmisin. Consecuentemente, la cantidad de ruido presente en el receptor determinara el umbral de seal o seal minima que deber recibirse.

2.1 Fuentes de Ruido.

Existen bsicamente dos tipos de ruido. El ruido llamado trmico (tambin llamado Ruido blanco o ruido de Johnson) el cual existe siempre y que es generado por los propios equipos tales como amplificadores, mezcladores y el Ruido de Intermodulacion que se genera por una gran carga de seales o incremento de niveles de seal. A mayor carga de trfico o a mayor nivel de seal, se genera mayor ruido de intermodulacin. Generalmente la Intermodulacion aumenta en forma lenta hasta un punto de quiebre despus del cual aumenta muy rpidamente. Sin embargo, es deseable operar el

sistema con niveles altos de seal sin llegar al punto de quiebre para mejorar la relacin seal - ruido.

La mayor contribucin del ruido ocurre en la primer etapa de amplificacin que es donde el nivel de la seal es baja y el ruido insertado en esta etapa es proporcionalmente muy grande comparado con seal.

2.2 Temperatura de Ruido

La temperatura de ruido es un concepto muy til en los receptores de comunicaciones pues provee una manera de determinar cuanto de ruido trmico generan los elementos activos y pasivos de un sistema de recepcin. A las frecuencias de microondas todos los objetos con una temperatura fsica Tp mayor a 0 grados Kelvin generan un ruido elctrico a la frecuencia de recepcin.

La potencia de ruido esta dada por: Pn =kTB

Donde k es la constante de Boltzmann = 1.38x10-23 J/K= -228.6 dBW/K/Hz

T temperatura de ruido de la fuente expresada en grados Kelvin. B es el ancho de banda del dispositivo de medicin en Hertz. Pn es la potencia de ruido disponible y que ser entregada a un

dispositivo que este matchado (igual impedancia) a la fuente.

Como las seales que se reciben pueden ser bajas, es imprescindible reducir el ruido en los receptores para mantener lo mejor posible la relacin portadora/ruido.

La relacin Portadora/Ruido en el demodulador es : C/N = Pr / kTB

2.3 Figura de Ruido y Temperatura de Ruido

La Figura de Ruido se usa frecuentemente para especificar el ruido generado en un dispositivo.

Se expresa como: NF = (S/N)in/ (S/N)out

La Figura de Ruido se puede relacionar con la Temperatura de Ruido Td segn la siguiente formula:

Td = To(NF-1)

Donde To es la temperatura de Ruido referencial usada para el calculo de la figura de Ruido estndar, generalmente 290 Grados Kelvin.

NF generalmente se da en decibeles y debe de ser convertido a un ratio a fin de poder ser usada en la ecuacin anterior.

Ejemplo 1: Un amplificador tiene una Figura de ruido (NF) de 2.5 Db, cual es la temperatura de Ruido equivalente?

Usando la ecuacin anterior: Td = 290(1.78 1) = 226 K

Ejemplo 2 : Para un dispositivo electrnico que funciona a la temperatura de de 17 grados centgrados con ancho de banda de 10 Khz, calcular la potencia de Ruido expresada en watts y Dbm.

Temperatura expresada en grados Kelvin = 17+270 = 290 grados Kelvin Pn = kTB = (1.38x10-23) (290) (1x10000) = 4x10-17 watts En Dbm sera : 10log (Pn/0.001) = 10log (4x10-7/0.001) = -134 Dbm

2.4 Factor de Merito G/T

La relacin Gr/Ts se denomina el Factor de Merito de una estacin. La relacin (C/N) es funcin del la relacin Gr / Ts

2.5 Especificacin del (C/N)

El factor limitante para el (C/N) es el efecto umbral (threshold) en el demodulador (receptor). Tanto en sistemas de radio analgicos como digitales existe una relacin lineal entre la relacin (S/N) o el VER de la salida del demodulador y el C/N a la entrada del mismo,

La salida (S/N) a la salida del demodulador esta dada por: (S/N) = (C/N)+ mejora FM(FM improvement)

El termino mejora FM es la razn principal de usar FM, se puede obtener un adecuado S/N con bajos C/N en el sistema de recepcin.

El umbral de un demodulador FM se define como el nivel de C/N al cual el S/N a la salida del demodulador se aleja en 1 Db de la relacin lineal de la ecuacin anterior. El nivel exacto del umbral de FM depende del tipo de demodulador y de la desviacin y ancho de banda de la seal de FM.

En enlaces digitals los mtodos mas usuales de modulacin son los PSK,QPSK. La relacin entre la salida del modulador VER y el C/N a la entrada dependen del tipo de modulacin utilizado. El umbral de C/N es determinado especificando un mnimo BER permitido tpicamente entre 10-8 y 10-3 y calculando el C/N correspondiente.

3. Propagacin de ondas Radioelctricas.

3.1 Influencia del medio en la propagacin.

El suelo, la troposfera y la ionosfera son responsables de que el modelo ideal de propagacin en espacio libre, descrito en la ecuacin de Friis, no sea correcto en la mayora de los casos reales. La orografa del suelo y sus caractersticas morfolgicas, que condicionan sus propiedades elctricas, afectan a la propagacin de las ondas electromagnticas. Por ejemplo, a bajas frecuencias (por debajo de MF), la Tierra se comporta como buen conductor, excitndose una onda de superficie que se adapta a la orografa del terreno y transporta los campos electromagnticos mucho ms all de la zona de visibilidad directa. A ms alta frecuencia, la atenuacin de este mecanismo es muy elevada y es necesario elevar las antenas respecto al suelo. En este caso, la comunicacin se establece normalmente como suma de una onda directa y otra reflejada en el suelo, que interfieren entre s.

La concentracin no uniforme de gases en la troposfera, que tpicamente es mayor a menor altura, produce una curvatura de los rayos debido al cambio del ndice de refraccin del medio con la altura. Por otra parte en las bandas de microondas se produce una atenuacin adicional en las molculas de los gases que constituyen la atmsfera. Adems, el agua en forma de vapor de agua, o de hidrometeoros como lluvia, niebla, nieve, etc, produce atenuaciones adicionales en la propagacin y cierta despolarizacin.

Finalmente, la presencia de la ionosfera, capa de la atmsfera entre unos 60 y 400 km, refleja las ondas de frecuencias bajas (VLF y LF), refracta a frecuencias de MF y HF, y despolariza la onda en las bandas de VHF y UHF.

De lo antes dicho, la evaluacin de la potencia recibida ya no puede realizarse empleando nicamente la Frmula de Friis. Esta frmula debe corregirse introduciendo en ella diversos factores de atenuacin correspondientes a cada uno de los fenmenos de propagacin. Estos factores presentan adems una dificultad puesto que el entorno es, al menos, parcialmente desconocido, y

adems, vara con el tiempo y con el espacio. De ellos se obtiene generalmente un valor medio y una desviacin tpica, lo que permite valorar la potencia o el campo recibido de modo estadstico. En los modelos que se presentan a continuacin se estudia la fenomenologa de los diversos mecanismos, dando una buena estimacin de los valores medios. Los modelos ms realistas que contemplan las variaciones temporales responden a modelos estadsticos obtenidos a partir de medidas.

En el modelo de propagacin en espacio libre, donde las antenas se suponan aisladas y situadas en el vaco, la densidad de potencia incidente sobre la antena receptora es (3.1), tal como vimos en el captulo anterior:

donde d es la distancia al transmisor, y el producto de potencia transmitida por ganancia la PIRE del transmisor. El campo incidente sobre la antena receptora se puede escribir en funcin de la densidad de potencia, y despejando podemos obtener el campo elctrico en dicha situacin:

Cuando nos encontramos en una situacin de espacio real, el campo incidente no es exactamente el que seala la expresin (3.2). Hay que modificarlo con un factor que va a depender del entorno, que se denomina factor de atenuacin de campo.

Para el clculo de la potencia recibida, en condiciones de espacio libre se aplicaba la frmula de Friis. En condiciones de propagacin en un entorno real hay que incluir un factor de potencia Fp, que multiplica a la potencia recibida, obtenida a partir de la frmula de Friis en espacio libre. Este factor de potencia es el mdulo al cuadrado del factor de campo.

3.2 Mecanismos de propagacin

La banda de frecuencia de trabajo va a definir los mecanismos de propagacin de ondas que hay que considerar a la hora de analizar un canal de radio. Del mismo modo van a diferir las aplicaciones a las que se puede dar servicio en cada una de las bandas, tal como se vio en el Apartado 1.2.

En la banda de muy bajas frecuencias VLF (3 kHz 30 kHz) tanto el suelo como la ionosfera se comportan como buenos conductores. La distancia que separa al suelo de la ionosfera (entre 60 y 100 km) es comparable con la longitud de onda en dicha banda (entre 100 km a 3 kHz y 10 km a 30 kHz). La propagacin de ondas se puede modelar como una gua esfrica con prdidas. Las aplicaciones para las que se emplea este mecanismo de propagacin son comunicaciones a larga distancia (navales y submarinas) o aquellas que deseen cobertura global (telegrafa naval, ayuda a la navegacin). Las antenas que se utilizan son verticales, elctricamente pequeas, aunque de dimensiones fsicas muy grandes.

Figura 3.1: Variacin del Campo elctrico con la distancia para VLF A las frecuencias de LF (30 kHz 300 kHz) y MF (300 kHz 3 MHz) se produce la propagacin mediante onda de tierra u onda de superficie. Esta onda se propaga en la discontinuidad tierra aire debido a las corrientes inducidas en la Tierra. Este modo slo propaga la polarizacin vertical, porque la polarizacin horizontal se atena muy rpidamente debido al carcter conductor de la superficie de la tierra en estas frecuencias. El alcance que se obtiene vara con la frecuencia, la potencia transmitida y el tipo de suelo (tierra seca, hmeda, mar). En LF se pueden conseguir alcances de hasta unos 2000 km, en MF de hasta unos 300 km, mientras que ya en frecuencias ms altas como HF, apenas se llega a los 50 km. Las aplicaciones ms importantes son los sistemas de comunicaciones navales y los sistemas de radiodifusin (LF y onda media en AM). Las antenas que se utilizan habitualmente son monopolos verticales con alturas entre 50 y 200 m que radian polarizacin vertical.

Figura 3.2: Propagacin por onda de tierra

En las bandas de MF (300 kHz 3 MHz) y HF (3 MHz 30 MHz) la ionosfera refleja las ondas radioelctricas, haciendo que stas retornen a la tierra. Este mecanismo se denomina reflexin ionosfrica1. Los enlaces radio transocenicos de Marconi sugirieron a Heaviside y Kennelly la existencia de esta capa ionizada en la atmsfera que reflejaba las ondas enviadas al espacio. En dichos enlaces estas ondas llegaban al mar y se reflejaban de nuevo, y de este modo, en varios saltos, se consegua cruzar el ocano. El alcance que se consigue para un solo salto depende de la frecuencia, la hora del da y de la direccin de apuntamiento de la antena. En MF, durante la noche, es de hasta unos 2000 km mientras que en HF se pueden alcanzar hasta 4000 km tanto de da como de noche. Este mecanismo de propagacin lo utilizan los radioaficionados, comunicaciones navales y, antes de existir los satlites eran el medio ms utilizado para comunicaciones de voz, punto a punto y a largas distancias. Se utilizan antenas elevadas con polarizaciones horizontales y verticales como abanicos logperidicos, antenas rmbicas.

Para las frecuencias de VHF (30 MHz 300 MHz) y superiores el mecanismos de propagacin es el de onda de espacio. En estas frecuencias la ionosfera se hace transparente y los mecanismos de propagacin se ven afectados por la influencia del suelo (mediante reflexiones o difracciones) y por la troposfera (mediante los procesos de refraccin, atenuacin y dispersin). El alcance es muy variable: en VHF y UHF la difraccin permite alcances algo ms all del horizonte visible, mientras que a frecuencias superiores los radioenlaces punto

a punto necesitan visin directa, por lo que la distancia se reduce a algunas decenas de km (el valor depende de la frecuencia y las alturas de las antenas). En comunicaciones va satlite se puede llegar hasta 36000 km (satlites geostacionarios) y en aplicaciones de observacin de espacio profundo hasta millones de km.

La propagacin por onda de espacio es el mecanismo que se utiliza en la mayora de los sistemas de comunicaciones: radiodifusin de FM y TV, telefona mvil, radioenlaces fijos, radiocomunicaciones va satlite, sistemas radar. Las antenas que se emplean son elevadas y directivas, como yagis, bocinas, arrays, reflectores. En la Figura 3.4 se presentan varios mecanismos de propagacin por onda de espacio. El ms comn es el radioenlace terrenal, donde hay que tener en cuenta los efectos del suelo (reflexin y difraccin) y los efectos de la troposfera (atenuacin y refraccin). En los enlaces va satlite el nivel de seal recibido es muy bajo, por lo que es importante escoger frecuencias suficientemente altas para que la ionosfera sea transparente. Adems hay que considerar los efectos de la atenuacin troposfrica.

Por ltimo, hay un mecanismo de propagacin, denominado dispersin troposfrica, que aprovecha el fenmeno de dispersin de la onda electromagntica debida a las irregularidades dielctricas de la troposfera asociada a variaciones de densidad y temperatura de gas. Con este mecanismo se conseguan alcances bastante mayores que la visin directa, pero su poca estabilidad y la necesidad de muy altas potencias transmitidas lo han dejado prcticamente en desuso, aunque sigue siendo utilizado por los radares transhorizonte.

Figura 3.4: Mecanismos de propagacin por onda de espacio

3.3 Propagacin por onda de superficie

Los primeros modelos de onda de superficie fueron propuestos por A. Sommerfeld en 1909, aunque fueron Shuleikin y Van der Pol los que aplicaron estos trabajos a la ingeniera de comunicaciones. Posteriormente Burrows, Norton y Wait contribuyeron decisivamente para configurar los modelos de Onda de Tierra. En general estos modelos suponen una tierra lisa y de caractersticas elctricas uniformes, lo que implica una longitud de onda mucho mayor que las posibles discontinuidades. Adems se suponen que tanto la antena transmisora como la antena receptora se encuentran muy prximas a la superficie terrestre de modo que:

Una onda de superficie se propaga en la discontinuidad tierra aire. La componente vertical se propaga sobre la superficie sin apenas prdidas, mientras que la componente horizontal se atena por el efecto de la conductividad del suelo. La atenuacin por absorcin es tanto mayor cuanto menor sea la conductividad del suelo. Adems de la atenuacin por absorcin se produce una atenuacin por la dispersin de la energa.

La onda de espacio compuesta por el rayo directo y del rayo reflejado en el suelo se anula a nivel del suelo, ya que el coeficiente de reflexin en el suelo es prcticamente igual a 1 y los caminos de ambos rayos son prcticamente iguales.

La propagacin de estas seales depende fundamentalmente de la frecuencia y del tipo de suelo. La caracterizacin correcta del suelo es fundamental para una correcta prediccin de la propagacin mediante onda de superficie. El suelo se caracteriza como un dielctrico con prdidas definido por los parmetros de permitividad relativa y conductividad (Tabla 3.1). En funcin de estos valores y de la frecuencia predominan corrientes de desplazamiento o de conduccin, y el suelo se asemeja ms a un dielctrico o a un conductor.

Tabla 3.1: Caracterizacin del suelo

Para el clculo del alcance mediante este mecanismo de propagacin se emplea un modelo aproximado de tierra plana, vlido para distancias cortas, y un modelo de tierra esfrica para distancias largas. A continuacin veremos ambos modelos: Modelo de tierra plana:

Esta modelo simple supone una propagacin de espacio libre afectada por un factor de atenuacin de campo elctrico Fe, tal como aparece en la Expresin (3.3). Las antenas que se utilizan son monopolos sobre tierra, la cual se modela mediante un plano conductor.

En el Tema 4 se realizar un anlisis de estos elementos radiantes mediante teora de imgenes. Para este modelo, y a efectos prcticos, basta con conocer la directividad de las mismas, que depende de su longitud:

Monopolo corto (longitudes mucho Monopolo de longitud /4 sobre tierra Do = 3.28 (5.16 dBi) El

factor de atenuacin de campo Fe (3.5) se calcula a partir de una variable p denominada distancia numrica (3.6), que depende de la distancia, de la frecuencia (o longitud de onda) y de la conductividad del suelo.

Para distancias suficientemente grandes (p>>1), el factor de atenuacin de campo tiende a la Expresin (3.7) con lo que se tiene que el campo elctrico vara como 1/d2:

La validez de este modelo se extiende hasta la distancia en la que la difraccin asociada a la curvatura de la Tierra cobra importancia (3.8)

Modelo de tierra esfrica:

Para distancias mayores es necesario contar con los fenmenos asociados a la difraccin que produce la curvatura de la Tierra. Para ello la UIT-R proporciona grficas que modelan la intensidad de campo producida por una antena transmisora, de tipo monopolo corto con potencia radiada de 1 kW, en funcin de la frecuencia, la distancia y el tipo de terreno. En las Figuras 3.5 y 3.6 se presentan las grficas para dos tipos de terreno: tierra seca y mar. Se puede observar que el alcance que se obtiene sobre el mar es mucho mayor del que se obtiene sobre tierra seca para las mismas condiciones.

Para otro tipo de antenas u otra potencia de transmisin hay que realizar una transformacin de los valores ledos en la carta a valores reales de campo. Esta transformacin pasa por la relacin entre la PIRE realmente utilizada y la PIRE del caso de referencia. Este valor de PIRE de referencia es 3 kW (1 kW de potencia radiada por un monopolo corto, con directividad igual a 3).

Figura 3.5: Intensidad de la onda de superficie en tierra seca. Pradiada = 1 kW. Monopolo corto.

Figura 3.6: Intensidad de la onda de superficie en mar. Pradiada = 1 kW. Monopolo corto.

Las conclusiones principales que se obtienen para la propagacin por onda de superficie, tras examinar los grficos anteriores, son:

Mientras la antena transmisora sea elctricamente corta (monopolo corto) la amplitud de los campos no depende de la altura real de la antena.

En regiones prximas a la antena el campo decae como 1/d2 En regiones intermedias el campo decrece como 1/d2 A grandes distancias de la antena transmisora, donde la curvatura de

la Tierra se hace importante, el campo decrece de forma exponencial.

El alcance depende del tipo de terreno, siendo mayor en zonas hmedas que en secas.

El alcance, para una sensibilidad dada, es menor cuanto mayor es la frecuencia. Por encima de MF el alcance sobre tierra es muy reducido.

Ejemplo 3.1: Propagacin por onda de superficie

Empleando las cartas de la UIT-R, obtenga la distancia a la que se alcanza un campo de 100 V/m eficaces transmitiendo con un mstil de 75 m que a 1 MHz radia una potencia de 91.5 kW.

a) Sobre la superficie del mar b) Sobre tierra seca

Para resolver el ejercicio se utilizan las grficas de las Figuras 3.5 y 3.6 para la frecuencia de 1MHz. Conocemos que el campo elctrico de 100 V/m, se consigue radiando 91.5 kW con una antena de longitud igual a 75 metros, que corresponde a un monopolo de longitud /4. Para dicha longitud, la directividad del monopolo es 3.28, con lo que la PIRE es:

Por lo tanto, tendremos que buscar el valor de ordenadas en sendas cartas de:

Obteniendo: En la grfica de tierra seca un alcance de 100 km En la grfica de mar un alcance de 1100 km

3.4 Propagacin por onda ionosfrica

La ionosfera es la regin de las capas altas de la atmsfera (60 a 400 km de altura) que, debido a su ionizacin, refleja las seales radioelctricas hasta las frecuencias de 30 MHz. En el ao 1902, Kennelly y Heaviside postularon la existencia de esta capa, relacionndola como la responsable de la reflexin de las ondas electromagnticas que hacan posibles las comunicaciones telegrficas de largas distancias, que Marconi haba establecido en 1901 entre

Gales y Terranova. Sin embargo, no fue hasta 1925 cuando se realizaron medidas directas que confirmaron la existencia de la ionosfera. Appleton y Barnett, mediante una transmisin vertical, determinaron la altura de reflexin de la onda en la ionosfera.

La ionizacin, o presencia de electrones libres, se produce fundamentalmente por las radiaciones solares en las bandas de ultravioletas y de rayos X, por los rayos csmicos y por los meteoritos. Esto hace que la densidad de electrones vare segn la hora del da, la estacin del ao y los ciclos de manchas solares (con periodicidad de 11 aos).

Capas de la ionosfera:

La densidad de electrones tambin vara con la altura al suelo, presentando una serie de mximos relativos que permiten dividir la ionosfera en una serie de capas. En la Figura 3.7 se presenta la densidad de electrones libres con la altura, tanto para el da como para la noche.

Figura 3.7: Densidad de electrones libres con la altura. Capas de la ionosfera.

La primera capa es la capa D. Es una zona de baja densidad electrnica comparada con la molecular, que se produce entre los 60 y los 90 km. Esta capa decrece rpidamente tras la puesta de sol y su efecto ms importante es la atenuacin en la banda MF (Figura 3.8). Este efecto hace que las seales en esta banda durante el da lleguen a Tierra muy atenuadas.

Figura 3.8: Atenuacin de la capa D a 1 MHz, de noche y da

La capa E est localizada entre 90 y 130 km. Aparece fundamentalmente de da, y muy tenuemente por la noche, reflejando las frecuencias de MF. En determinadas situaciones y de da, aparece una capa E espordica, situada entre 90 y 150 km, haciendo que la atenuacin sea mayor.

La capa ms importante, donde se produce principalmente la reflexin ionosfrica, es la capa F. Se extiende desde los 150 hasta los 400 km, y de da se desdobla en dos capas F1 y F2.

Propagacin en la ionosfera: modelo de plasma y rotacin de Faraday

La propagacin de las ondas electromagnticas en la ionosfera se modela como la propagacin en un plasma simple, definida como una regin del vaco que contiene electrones libres en la que se puede despreciar el movimiento trmico de los mismos. La frecuencia de colisiones entre un electrn y las distintas partculas (tomos, molculas, iones ...) es funcin de la densidad molecular Np. La velocidad de un electrn, sometido a las fuerzas del campo electromagntico, se puede obtener igualando las fuerzas elctricas y mecnicas a las que est sometido.

Despreciando el efecto del campo magntico terrestre, para simplificar el modelo, y teniendo en cuenta que la fuerza elctrica es mucho mayor que la fuerza magntica se obtiene:

En rgimen permanente sinusoidal, la velocidad compleja v, despejando, resulta:

de modo que la corriente elctrica de conduccin en un plasma de N electrones/m3 vale:

Sustituyendo esta corriente en la ley de Ampere, se puede definir una permitividad relativa equivalente y una conductividad equivalente, que permiten modelar la propagacin en el plasma, cuyos valores aproximados cuando >> son:

En condiciones de plasma de bajas prdidas se puede definir un coeficiente de propagacin definido por una constante de fase y una constante de atenuacin , que dependen de los parmetros anteriores.

Ntese que la atenuacin es proporcional a la frecuencia de colisiones, que a su vez es proporcional a la densidad de partculas (mayor en la capa D). Asimismo, la atenuacin es inversamente proporcional al cuadrado de la frecuencia, de modo que, aunque es muy elevada en la capa D durante el da en onda media (MF), se reduce considerablemente en HF.

Para una densidad de electrones dada, la permitividad equivalente hace que la constante de propagacin presente una frecuencia de corte (fc), por debajo de la cual la onda se hace evanescente reflejndose su energa.

Adems, la ionosfera se comporta como un medio dispersivo: las velocidades de fase y de grupo son funciones de la frecuencia y la altura, desde el momento en que el ndice de refraccin n lo es. Esto implica que slo se pueda utilizar este mecanismos de propagacin para la transmisin de seales de banda estrecha (telegrafa, telefona, radiodifusin AM)

Por otra parte, la presencia del campo magntico terrestre imprime un movimiento de rotacin a los electrones. Si se tiene en cuenta este efecto giratorio de los electrones, la constante dielctrica compleja toma dos posibles valores. Esto hace que cuando la onda incide en la ionosfera se descomponga en dos rayos, denominados ordinario y extraordinario, asociados cada uno a una constante de propagacin diferente. Cada uno de ellos sigue una trayectoria diferente con velocidades de fase y de grupo diferentes, dando lugar en recepcin a una combinacin de las dos seales desfasadas entre ellas, que produce en general una rotacin (variable en el tiempo) de la polarizacin del campo recibido respecto de la del campo incidente. Esta rotacin recibe el nombre de Rotacin de Faraday.

La rotacin de Faraday no slo tiene importancia en la banda de propagacin ionosfrica sino que hay que tenerla en cuenta en las bandas utilizadas para comunicaciones por satlite. En estas frecuencias, el efecto sobre una onda linealmente polarizada que atraviesa la ionosfera se puede analizar descomponindola en dos polarizaciones circulares ortogonales. El campo elctrico de estas polarizaciones hace rotar a los electrones a izquierdas y derechas respectivamente, de forma que la rotacin giroscpica del campo magntico en un caso se suma y en el otro se resta, dando lugar a dos constantes de propagacin diferentes para ambas polarizaciones circulares. De este modo a la salida de la ionosfera una polarizacin circular est desfasada respecto de la otra dando lugar a que la polarizacin lineal est rotada un

determinado ngulo respecto a la posicin que ocupaba a la entrada de la ionosfera. El ngulo de rotacin es tanto menor cuanto mayor es la frecuencia. Para frecuencias superiores a 10 GHz la rotacin es totalmente despreciable (inferior a 1), sin embargo en las bandas de VHF y UHF puede tener valores considerables que son impredecibles. Este es el motivo por el que a estas frecuencias es necesario emplear polarizacin circular en las comunicaciones tierra - satlite.

Modelo de refraccin ionosfrica:

En la ionosfera el ndice de refraccin disminuye con la altura, puesto que la densidad de electrones aumenta. Si se considera un modelo de ionosfera estratificado en planos paralelos (Figura 3.9), y consideramos un rayo incidente procedente de la Tierra, ste se curva en la ionosfera segn un ngulo que resulta de la aplicacin de la Ley de Snell.

Figura 3.9: Modelo estratificado de ionosfera

Se producir retorno a tierra siempre y cuando el rayo alcance la horizontal, es decir si i = 90. Considerando que el ndice de refraccin en Tierra es no = 1, esa situacin se produce para un ndice de refraccin en la ionosfera dado por:

En el caso de incidencia vertical tenemos que o = 0, con lo que se producir el retorno (reflexin) siempre y cuando se alcance un punto de la ionosfera donde ni = 0. Esto ocurrir dentro de cada capa para aquellas frecuencias inferiores a la denominada frecuencia crtica de la capa (frecuencia de corte del plasma para Nmax en la capa), ya que para dichas frecuencias siempre existir un N donde se cumpla que ni = 0.

Cuando la incidencia no es vertical, la frecuencia mxima que retorna de cada capa depende del ngulo de incidencia o. A partir de la Expresin (3.22), y sustituyendo el valor de la frecuencia crtica (3.23) se obtiene el valor de dicha frecuencia, denominada frecuencia mxima utilizable o MUF.

La frecuencia ms elevada que retorna a la Tierra, reflejndose en la capa de F2 se obtiene calculando el valor de la MUF para una onda radiada rasante con la Tierra (elevacin =0). Este valor es aproximadamente 30 MHz y por encima de esta frecuencia el mecanismo de propagacin ionosfrica ya no se puede utilizar. La energa incidente con cualquier ngulo se escapa hacia el espacio exterior.

Lonogramas:

Para incidencia vertical se define la altura virtual como la del punto ideal en que se producira la reflexin para el mismo tiempo de propagacin si la velocidad fuera constante e igual a la de la luz en el vaco. Se mide utilizando radares pulsados de frecuencia variable que miden el tiempo de propagacin que tarda la seal en ir y volver, con emisiones verticales:

Un ionograma representa la variacin de la altura virtual con la frecuencia. Las frecuencias crticas de cada capa se producen en los mximos del ionograma. En la Figura 3.10 se presenta un ionograma, donde se desdobla en rayo ordinario del rayo extraordinario (lnea de puntos), debido a la anisotropa que imprime el campo magntico terrestre a la ionosfera.

Figura 3.10: Ionograma

Ejemplo 3.2: Propagacin por onda ionosfrica. Ionogramas.

A partir del ionograma de la figura para el rayo ordinario, y considerando un modelo de tierra plana, calcule la MUF de un enlace ionosfrico de 900 Km de alcance que utiliza la capa E.

En la Figura 3.10 (lnea continua para el rayo ordinaria) la frecuencia crtica de la capa E es 2.8 MHz, que corresponde a una altura virtual de 170 km. La MUF cumple la Ley de la secante, con lo que se tiene:

Modelo de propagacin ionosfrica para Tierra Plana:

Para realizar estudios de alcance aproximado se consideran la Tierra y la ionosfera estratificadas en capas planas. Aplicando la Ley de la secante, se puede calcular el alcance, definiendo una altura virtual hv de una emisin a una frecuencia f y con un ngulo de incidencia o como aqulla que le correspondera a una frecuencia fv con incidencia vertical:

En la Figura 3.11 se muestran las distintas dimensiones. El lmite de este modelo se encuentra para un ngulo mximo de incidencia de 74, que corresponde al ngulo de elevacin =0, rasante con la Tierra.

Figura 3.11: Clculo del alcance

La relacin entre el alcance y la mxima frecuencia utilizable se obtiene aplicando la Ley de la secante al esquema de la Figura 3.11.

En comunicaciones no se suele trabajar con la mxima frecuencia utilizable, sino que se deja un margen de guarda para garantizar la estabilidad de la comunicacin y se trabaja a la denominada frecuencia ptima de trabajo. Esta frecuencia corresponde con el 85% de la MUF. Sin embargo, tampoco interesa trabajar en frecuencias muy inferiores porque aumentara la atenuacin y el nivel de ruido atmosfrico.

Cuando se precisan alcances medios o cortos, se suele trabajar por debajo de la frecuencia crtica de la capa F2. De este modo se asegura cobertura en toda la zona alrededor de la estacin transmisora. En este caso, hay zonas de la cobertura donde llegan seales por onda de superficie y por onda ionosfrica. Uno de los problemas que puede darse es que la interferencia entre ambas seales produzca unos desvanecimientos muy fuertes.

Cuando se requieren grandes distancias de cobertura, es necesario trabajar por encima de dicha frecuencia crtica. Esto hace que aparezcan zonas de sombra. El lmite de la zona de sombra se obtiene, a partir de la altura virtual hv de la capa F2 y del ngulo o,min aplicando la Ley de la secante para la frecuencia de emisin

Figura 3.12: Zona de sombra y zona de cobertura

Ejemplo 3.3: Propagacin por onda ionosfrica: alcance

Calcule el alcance mnimo a 10 MHz de un enlace ionosfrico a travs de la capa F, cuya frecuencia crtica es de 6 MHz y la altura virtual es de 350 km.

Conocida la frecuencia de emisin y la frecuencia crtica de la capa, se puede calcular el ngulo mnimo de transmisin, que corresponde con el alcance mnimo.

A partir de dicho ngulo o,min se puede calcular el alcance mnimo (Figura 3.12) como:

3.5 Propagacin por onda de espacio

En frecuencias de VHF y superiores se consideran aquellos mecanismos de propagacin en los que la contribucin ms importante proviene de la combinacin del rayo de visin directa (propagacin en espacio libre), del rayo reflejado en la superficie terrestre y del rayo difractado por las irregularidades del terreno, o por la propia curvatura de la Tierra. En la mayora de los casos, sobre todo en las bandas de microondas, se requiere enlace visual entre las antenas con lo que se limita el alcance a la lnea del horizonte. En este apartado se estudiarn los fenmenos de reflexin, difraccin, junto con los fenmenos debidos a la presencia de la troposfera: atenuacin y refraccin troposfrica.

Efecto del suelo: reflexin en la Tierra

El modelo ms simple para calcular los coeficientes de reflexin considera una tierra plana, unos rayos ideales y una superficie de reflexin caracterizada por su permitividad relativa r y su conductividad . Los coeficientes de reflexin

dependen del tipo de suelo, del ngulo de incidencia y de la polarizacin de la onda. Cuando la distancia entre las antenas es muy grande comparada con la altura de las mismas (situacin habitual) el ngulo de incidencia tiende a 0. En ese caso los coeficientes de reflexin para ambas polarizaciones tiende a 1, que es el valor usual en tierra plana. En situaciones donde no se puede considerar tierra plana, como en reflexiones suelos irregulares y rugosos, se aplican factores de correccin que dependen de la altura elctrica de los mismos y del ngulo de incidencia. Estos factores hacen que, habitualmente, el mdulo del coeficiente de reflexin sea menor que la unidad.

En radioenlaces terrestres (Figura 3.13), la seal que llega al receptor es la suma del rayo directo y del rayo reflejado. Como la distancia entre antenas d es muy grande comparada con las alturas hT y hR, tiende a 0 y la variacin entre los caminos recorridos.

R1 y R2 por ambos rayos va a ser muy pequea. Por ello, la atenuacin de ambos caminos va a ser prcticamente la misma, existiendo nicamente una variacin en la fase entre las seales que llegan al receptor. Adems en este caso, las antenas tienen prcticamente la misma ganancia para ambos rayos. Segn la fase con la que se sumen ambas seales (asumiendo un coeficiente de reflexin igual a 1) tendremos una ganancia de 6 dB (suma en fase) con respecto a la propagacin del rayo directo, o un nulo de campo (suma en oposicin de fase), como indica la Figura 3.14

Figura 3.13: Rayo directo + Rayo reflejado

Figura 3.14: Prdidas respecto al espacio libre por la combinacin de rayo directo y reflejado

Para un coeficiente de reflexin cualquiera tendremos la siguiente expresin del campo en el receptor, donde se ha considerado que la atenuacin por caminos es la misma para ambos rayos, y las variaciones se encuentran en el coeficiente de reflexin y en la fase debida a la diferencia de caminos . Esta fase depende de la diferencia de caminos R=R2-R1, y de la longitud de onda.

Asumiendo un coeficiente de reflexin en el suelo igual a 1, la expresin anterior se puede simplificar. El mdulo del campo recibido es entonces:

mucho mayor que la altura de las mismas. Notar que en las expresiones anteriores no se utilizan directamente las alturas de las antenas, sino los valores de alturas efectivas, donde se considera la altura respecto al punto de reflexin. Es habitual que las antenas se siten en promontorios, y la altura fsica de las torres sea muy inferior a dichas alturas efectivas.

En (3.31), cuando el argumento del seno se hace muy pequeo, ste se hace igual a su argumento y se observa que el mdulo del campo recibido vara de forma inversa al cuadrado de la distancia, producto de la distancia que aparece en la frmula y de la variacin propia del rayo directo segn aparece en la Frmula de Friis. Esto significa que la potencia variar de forma inversamente proporcional a la distancia elevada a cuatro, en lugar de la distancia al cuadrado tal como lo hace el rayo directo (espacio libre). En la Figura 3.14 este comportamiento se da en la parte derecha de la grfica. Para esta zona la Frmula de Friis, considerando adaptacin de impedancias y polarizacin, se reduce a:

Se ve que elevar las antenas lo ms posible, adems de aumentar la visibilidad, reduce las prdidas de propagacin. Por el contrario, si la antena receptora se sita muy prxima al suelo la potencia recibida tiende a cero. En distancias ms cortas aparecen fuertes fluctuaciones del campo recibido, debido a la suma del rayo directo y del rayo reflejado.

Ejemplo 3.4: Reflexin en el suelo

Considere un radioenlace a 5.625 GHz de corto alcance (d = 10 Km) sobre una llanura que utiliza como antenas pequeos reflectores, de unas 20 de dimetro, situados sobre sendas torres de 20 metros de alto. Considerando que

el coeficiente de reflexin es igual a = -0.5, calcule en cuanto cambia la amplitud del campo incidente sobre la antena receptora respecto al caso en que la propagacin fuera en espacio libre.

El campo total ser la suma del campo directo y el campo reflejado en el suelo. Para antenas de este tamao, y con esta distancia y alturas de antenas la ganancia de las antenas es igual para el rayo directo que para el rayo reflejado. Del mismo modo la amplitud del campo de ambos rayos no vara, variando nicamente la fase. Por lo tanto el campo ser:

donde =-0.5 es el coeficiente de reflexin del suelo, k0=2pi/ es el nmero de onda y R es la diferencia de caminos entre los dos rayos. Esta diferencia de caminos corresponde a:

Efecto del suelo: difraccin por obstculos

Cuando las ondas electromagnticas inciden sobre un obstculo se difractan. Este fenmeno permite explicar la presencia de ondas electromagnticas

detrs de irregularidades del terreno, como montaas, edificios, la propia curvatura de la Tierra..., aunque no exista estrictamente visibilidad directa entre transmisor y receptor. Sin embargo, las atenuaciones son muy superiores a las propias de espacio libre, con lo que la seal que llega al receptor es ms dbil.

El fenmeno de difraccin de las ondas electromagnticas es el mismo que se produce con las ondas de luz. En el anlisis de la difraccin hay que tener en cuenta el volumen que ocupa la onda, definiendo los elipsoides de Fresnel, con aquellos puntos C del espacio que cumplen que: TC+CR=TOR+n/2, siendo n un nmero natural (n=1,2, ...)

(Figura 3.15). Las intersecciones de estos elipsoides con un plano P, situado sobre el obstculo, definen las llamadas zonas de Fresnel. Desarrollando en serie las races cuadradas de las distancias TC y CR, y quedndose con los primeros trminos se llega a:

Figura 3.15: Elipsoides de Fresnel

El campo transmitido desde el punto T, genera unos campos elctricos en el plano P. El campo recibido en el punto R se puede escribir, aplicando el Principio de Huygens, como la superposicin de los campos provenientes de los puntos C de dicho plano P, es decir, de las fuentes secundarias elementales situadas en dicho plano. Cada contribucin llegar con una fase proporcional al camino TCR recorrido. Tal como se han definido las zonas de Fresnel, los campos de las distintas zonas se suman aproximadamente en fase

entre s. Adems, la contribucin de la segunda zona es de amplitud similar a la de la tercera, cancelndose entre s, lo que sucede tambin con la cuarta y la quinta, y as sucesivamente. De este modo, el campo total en R se puede aproximar por la contribucin de las fuentes de la primera zona de Fresnel. Por ello, en sistemas de radiocomunicaciones es suficiente con dejar visible una zona de Fresnel sobre cada obstculo para que el efecto de la difraccin sea despreciable.

Las prdidas por difraccin de obstculos montaosos se modelan, segn su forma, con la solucin analtica producida por una cua o por un obstculo redondeado. En la Figura 3.16 se presenta el modelo de cua y el campo recibido con respecto a la situacin de espacio libre.

Figura 3.16: Difraccin sobre un obstculo en cua. Campo recibido sobre espacio libre

En la Figura 3.16 se puede observar que en cuanto se libera una zona de Fresnel (h/r1=-1) el efecto de la difraccin es despreciable. De igual modo, en cuanto se oculta una zona de Fresnel (h/r1=1) el campo recibido est atenuado en ms de 16 dB con respecto al de espacio libre. En la parte izquierda de la grfica, el rizado del campo con respecto al espacio libre se debe a las contribuciones en fase o en oposicin de fase de cada una de las zonas de Fresnel.

Cuando los obstculos son redondeados la atenuacin por filo se corrige aadiendo otros factores de prdidas que tienen en cuenta el ngulo de visin, los radios de redondeo, las distancias del obstculo a transmisor y receptor... Para el caso de la difraccin producida por la curvatura de la Tierra, existen frmulas y grficas semiempricas que, a partir de la distancia entre antenas y la altura de cada antena, calculan las prdidas respecto al espacio libre. Del mismo modo, en un ambiente real, como el que puede darse en comunicaciones mviles, el suelo y los edificios producen reflexiones y difracciones mltiples. Existen modelos fsicos que consideran una estructura dada de edificios y modelos estadsticos basados en medidas para predecir el campo recibido por el mvil en cada punto. Hoy da hay datos estadsticos muy completos que permiten planificar entornos complejos en ambientes urbanos.

Efecto de la troposfera: atenuacin

Hasta aqu hemos visto dos efectos relacionados con el suelo. En estas frecuencias son tambin muy importantes ciertos fenmenos que tienen que ver con la presencia de la troposfera. El primero de ellos es la atenuacin que producen los elementos de la misma: gases (agua y oxgeno) e hidrometeoros (lluvia, nieve, niebla...), que se hacen importante a partir de 3 GHz. Todas estas atenuaciones se presentan en curvas que proporciona la UIT-R de atenuaciones para trayectos horizontales prximos a Tierra.

La atenuacin por los gases moleculares (oxgeno y vapor de agua) se debe a la existencia de frecuencias de resonancia en la estructura electrnica de las diversas molculas de la atmsfera. En estas frecuencias el el gas absorbe energa y produce una fuerte atenuacin. El nivel de atenuacin depender, adems de la frecuencia, de la concentracin de gases, y por lo tanto de la altura. Por lo tanto, la atmsfera es selectiva en frecuencia, produciendo unos mximos y mnimos de atenuacin. Para aplicaciones de radioenlaces se utilizan las ventanas de atenuacin mnima, en torno a 35 GHz y 94 GHz. Para otras aplicaciones las fuertes atenuaciones permiten utilizar radiocomunicaciones de corto alcance casi indetectables, como el caso de comunicaciones militares seguras.

La atenuacin por niebla se suele medir en funcin de la intensidad de la mismaexpresada en g/m3. Presenta gran incidencia en las bandas de milimtricas, infrarrojos y superiores.

La atenuacin por lluvia depende del tamao de las gotas y de su deformacin al caer, pero sobre todo de la cantidad global de agua en el aire. Debido a la dificultad de medir los primeros parmetros se expresa en funcin de la intensidad de lluvia medida en mm/h o litros/hora. La atenuacin se produce por la disipacin por efecto Joule debida al comportamiento del agua como dielctrico con prdidas, y a la dispersin de la energa en direcciones diferentes a la de propagacin que producen las propias gotas. Esta atenuacin vara con la frecuencia hasta unos 100 GHz y el UIT-R proporciona grficas de atenuacin en dB/km para distintos niveles de lluvia. A la hora de disear un radioenlace se consideran las estadsticas de lluvia en la zona, y se asegura un servicio fiable un porcentaje de tiempo dado (tpicamente mayor del 99%).

En la Figura 3.17 se presenta una grfica de atenuacin por gases, lluvia y niebla donde se pueden observar las ventanas de atenuacin. En la Figura 3.18 se presenta una grfica con la atenuacin debida a lluvia para distintas intensidades de agua en litros/h (o mm/h).

Figura 3.17: Atenuacin en la troposfera

Figura 3.18: Atenuacin en dB/km debida a lluvia

Ejemplo 3.5: Atenuacin por gases e hidrometeoros

Un radioenlace de 1.5 Km a 60 GHz utiliza sendas antenas parablicas de 1 metro de dimetro, que poseen eficiencias de 0.7. La antena transmisora radia una potencia de 100 W hacia el horizonte. Cunto valen las prdidas adicionales respecto del mismo radioenlace en condiciones de vaco (espacio libre) cuando el trayecto de propagacin est bajo una lluvia de 25 mm/h de intensidad? Utilice las Figuras 3.17 y 3.18

La atenuacin adicional se da por atenuacin de gases y atenuacin por lluvia en el trayecto de 1.5 km. En la grfica de gases (Figura 3.17) a 60 GHz se tiene una atenuacin adicional de 15 dB/km. En la grfica de lluvia (Figura 3.18) de 25 mm/hora a 60 GHz se tiene una atenuacin adicional de 10 dB/km

En total se tiene: (15+10) dB/km x 1.5 km = 37.5 dB

Efecto de la troposfera: refraccin

El ndice de refraccin n = r en la troposfera es muy prximo a la unidad, aunque su valor presenta una pequea diferencia que depende de las condiciones atmosfricas de presin, humedad y temperatura.

Todas estas variables varan con la altura, por lo que el ndice de refraccin de la troposfera variar tambin con la altura. Por comodidad se suele trabajar con una variable modificada del ndice de refraccin denominada condice, que se define como:

En las capas bajas de la atmsfera, este condice vara linealmente con la altura. Por otra parte, las situaciones ms normales son prximas a la de la Expresin (3.36), que corresponde a la atmsfera estndar definida por la UIT-R. En esta expresin h es la altura en km sobre el nivel del mar.

Si aplicamos la Ley de Snell a una atmsfera como la anterior tenemos una situacin como la de la Figura 3.19, donde el ndice de refraccin va disminuyendo con la altura, teniendo:

Figura 3.19: Modelo de troposfera para estudio de la refraccin

El radio de curvatura del rayo (r=dl/d) se obtiene diferenciando la Expresin (3.37), donde dh es el diferencial de altura, dl el diferencial de trayecto del rayo, n el ndice de refraccin y el ngulo del trayecto. En el caso de radioenlaces terrestres, donde el ngulo es prcticamente 90 y el ndice de refraccin 1, se obtiene la aproximacin de la Expresin (3.38).

Para atmsfera estndar se obtiene un radio de curvatura del rayo:

A la hora de disear radioenlaces terrestres se hace difcil trabajar con dos radios de curvatura, el de la Tierra y el del rayo. Por ello se suele trabajar con un modelo de rayo recto y se modifica el radio de la Tierra de modo que se mantenga la distancia entre ambas curvas (Figura 3.20). Esta modificacin permitir analizar de una forma ms sencilla los efectos de reflexin y difraccin estudiados anteriormente. Introduciendo el valor del radio de la Tierra de 6370 km, se obtiene el valor del radio modificado en funcin de la derivada del condice con la altura.

Figura 3.20: Radio modificado de la Tierra

Normalmente este radio modificado se suele expresar como un factor k que multiplica al radio de la tierra: a = ka. Para los valores de atmsfera estndar (3.36) que recomienda la UIT-R, y considerando a = 6370 km, n = 1 y sen = 1 se llega a un valor deradio modificado de la tierra igual a: a = 8490 km, que

equivale a un factor de modificacin del radio de la Tierra igual a k = 4/3. En estas condiciones destacar que el alcance es mayor que el que se producira con visin directa, por lo que el fenmeno de refraccin troposfrica favorece, para condiciones estndares de la atmsfera, el alcance visible. Sin embargo, la atmsfera es muy variable y la pendiente del condice de refraccinvara desde valores ligeramente positivos, que producen refraccin negativa y curvatura de los rayos contraria a la de la Tierra, hasta valores de superrefraccin (dN/dh

Como el radio de la tierra es mucho mayor que los 100 metros de la antena, el alcance ser igual al arco de la figura. El arco es igual al radio por el ngulo:

El arco se calcula a partir del tringulo rectngulo de la figura:

siendo a el radio modificado de la Tierra y h=100 metros la altura de la antena

El radio modificado de la Tierra se obtiene como:

5. Diseo de Radioenlaces.

Con la finalidad de establecer un radioenlace se debe de cumplir con las especificaciones tcnicas necesarias:

Requisitos de calidad (BER) y tiempo de interrupciones (indisponibilidad)

Consideraciones sobre el nmero de canales necesarios y posibles ampliaciones.

Fiabilidad del sistema

En primer lugar se deben determinar los emplazamientos de las estaciones terminales.

En las ciudades, para evitar reflexiones y sombras de edificios, se suelen instalar las estaciones de radio en las afueras, prolongando los circuitos hasta la central por medio de cable coaxial o fibra ptica.

Lo anterior aunque es aconsejable, muchas veces no se hace con el fin de economizar y se sitan sobre un edificio.

Emplazamientos de las estaciones repetidoras:

No existe un procedimiento sistemtico para realizar esto. El nmero y la ubicacin de los repetidores y por lo tanto el de vanos vendr condicionado por:

Imperativos geogrficos, redes de comunicacin existentes, frecuencia de trabajo, exigencias de calidad, facilidad de acceso y de suministro de energa.

La longitud de los vanos esta fuertemente condicionada por la frecuencia y la capacidad del radioenlace:

Las longitudes medias menores de 45 km. Para frecuencias inferiores a 8GHz.

Con el aumento de la frecuencias y la capacidad del mismo (desvanecimientos) se van disminuyendo la distancia del vano pudiendo llegar a ser de pocos km.

Obtencin de las coordenadas geogrficas: longitud, latitud, altitud o UTM

Utilizacin de mapas y planos topogrficos a diferentes escalas, dependiendo del tipo de entorno.

Rural: 1:50 000 1:25 000. Urbano: 1:2 000 1:1 000

Trazado de perfiles Una vez decididos los puntos de ubicacin de las torres de antenas. Se toman pares distancia-elevacin sobre el mapa a distancias

irregulares (depende del entorno) y los puntos singulares elevados.

Trazado de perfiles (II)

Condiciones de despojamiento Clearance Para considerar que existe visibilidad directa y que por lo tanto el

trayecto se encuentra libre de obstculos. La distancia entre la lnea recta que une las antenas (line of sight) y el

perfil del terreno debe cumplir. para k = 4/3, (atmosfera estndar) debe liberarse el 100% de del radio

de la primera zona del Fresnel R1. Para K mnimo (valor superado durante el 99,99%) (podemos suponer

a falta de datos K = 2/3) debe liberarse el 60% de del radio de la primera zona de Fresnel R1.

Es suficiente con comprobar las condiciones anteriores en el punto mas critico del perfil (edificios, cimas, .rboles).

Con ellos se traza un diagrama de perfiles: (Uno por vano) donde se incluye la curvatura ficticia de la tierra: (factor k)

Se une mediante una recta los extremos del trayecto (incluida la altura de las torres. Valores por defecto 10 a 15 m.

En el caso de que no se cumpla el despejamiento se puede aumentar (razonablemente) la altura de las torres para salvar dichos obstculos.

Si esto no es posible, deber introducirse en los clculos la atenuacin .por difraccin de los obstculos.

Trazados de Perfiles (III)

Para efectos prcticos se usan programas de software como el Radio Mobile que simulan radiopropagaciones para predecir el comportamiento de sistemas de radio, simular radioenlaces y representar reas de cobertura de redes de comunicaciones para rangos entre 20 mhz y 20 Ghz.

Se puede descargar este software de la pgina: http://www.cplus.org/rmw/download.html

6. Equipamiento en Terminales y Repetidoras de Microondas.

Bsicamente una Estacin Terminal de microondas consiste de una unidad de interface instalada generalmente en un rack, una unidad de RF externa y una antena. La unidad de Rf externa usualmente se conecta a la antena mediante una guia de onda flexible para minimizar perdidas. Para aumentar la

confiabilidad se pueden tener equipos adicionales para constituir una configuracin redundante (hot stand by).

Los componentes externos de RF estn instalados en gabinetes climatizados que lo protegen de la lluvia, humedad, corrosin, etc.

La unidad de interface acepta la seal digital y a un canal de servicio y convierte estas seales a una seal de banda base para aplicarlas luego al transmisor. En la unidad de interface tambin se incluyen las facilidades de diagnostico, monitoreo y supervisin.

La proteccin del sistema pude ser brindada mediante la redundancia del sistema as como con configuraciones de diversidad tanto en espacio como en frecuencia. El unidad de RF realiza la conversin de frecuencias de RF y contiene adems el transmisor de potencia. La facilidad de Administracin del sistema debe de permitir la realizacin de supervisin, monitoreo, configuracin y reporte de fallas, no solo del Terminal sino tambin de la red en conjunto Se debe de contar tambin con facilidades para hacer loopbacks tanto locales como remotos mediante comandos.

Adicionalmente a los equipos de radio, se deben de considerar los siguientes equipos, sistemas y facilidades en general :

Sistema de Antena (parablica slida, antena Yagui, antenas tipo grilla) Sistema de cables y/o gua de onda (cables coaxiales,guias de onda) Sistema de Energia. (Energa comercial, Grupo electrgeno de back

up,UPS, bateras, etc,) Torre de comunicaciones.(ventada o autosoportada) Caseta de equipos y /o sala de equipos.(Caseta en lugares remotos,

aire acondicionado).

Equipos de Radio en Estacin Terminal

Construccin Mecnica (II)

Especificaciones (I)

Especificaciones (II)

Lneas Cables coaxiales y guas de onda

Antenas para Radioenlaces Diagrama de radiacin

Antenas para Radioenlaces (II) Ganancias por directividad k: eficiencia del alimentador (0,5-0,8)

Antenas para Radioenlaces (III) Torres, accesorios

Especificaciones Tcnicas de un Terminal de Microondas:

Caractersticas Generales: Capacidad de Transmisin. Caractersticas del Transmisor Frecuencia de Operacin. Frecuencia fija o sintonizable. Ancho de Banda del Canal Tipo de Modulacin. Estabilidad de frecuencia Potencia de Salida

Caractersticas de Recepcin: -Figura de Ruido -Frecuencia Intermedia -Oscilador Local -Sensibilidad Requerimientos de Energa. Sistema Redundante.

Estaciones Repetidoras. Repetidoras Pasivas.

A veces no se puede obtener claridad con solo colocar torres de comunicaciones en la estaciones de radio debido a por ejemplo la presencia de una montaa.

Aunque se pueden usar repetidoras para readicionar las seales. se tiene la opcin de usar repetidoras pasivas que no amplifican pero que cambian la direccin de la trayectoria de una onda.

Aunque no amplifican, no requieren energa y necesitan muy poco mantenimiento as que parecen una solucin interesante para lugares de difcil acceso.

El tipo mas comn de repetidor pasivo es el llamado billboard que consiste en una superficie grande y plana que actuara como reflector.

Tamaos tipitos de reflectores son de 6x8 pies a 24x30 pies. Debido a que la atenuacin es mayor en las primeras distancias de una trayectoria, la ubicacin del reflector es fundamental.

Cada vez que se dobla la trayectoria, se incrementa la atenuacin en 6 Db. Es tambin recomendable que se coloque un repetidor pasivo cerca de uno de los terminales porque l atenuacin total es mayor cuando las dos distancias son iguales.

Repetidoras Activas.

Los repetidores realizan dos funciones esenciales: Proveer ganancia y realizar un cambio de la frecuencia .Esto ltimo se refiere a que la frecuencia retransmitida sea diferente a la recibida para proporcionar aislamiento suficiente a fin de minimizar las interferencias entre los saltos.

Un mode de repetidora consiste en conectar dos terminales espalda con espald (back to back).En este arreglo la seal es trasladada a una frecuencia Intermedia, amplificada, demodulada y amplificada nuevamente en Banda Base. Finalmente la seal es remodulada para su transmisin a la frecuencia de transmisin. A este tipo de Repetidora se le conoce como back to back.

Se tienen tambin las repetidoras llamadas Heterodinas: Heterodinas en IF y Heterodinas en IF. La repetidora Heretodina en IF realiza la amplificacin a nivel de If sin ir a la desmodulacin de la seal. La seal recibida es convertida a IF, aqu es amplificada y luego trasladada a la frecuencia de transmisin mediante un conversor de frecuencia. Por lo generla se requiere un

amplificador de potencia. La repetidora heterodina en RF realiza la amplificacin a nivel de microondas. Este tipo de repetidora no es muy usada por lo costoso de los filtros y amplificadores a nivel de microondas. Entonces se tiene como repetidoras mas usadas la de Banda Base y la Heterodina de IF.

Como ventaja de la Heterodina de IF se tiene el hecho de que al no demodular la seal, se tiene menos ruido de intermodulacion,

La ventaja que tiene la repetidora de Banda Base es el hecho de que al demodular la seal, se tiene disponible la banda base y ser posible realizar el llamado drop o insert (se quedan circuitos en el lugar o se insertan nuevos circuitos en la transmisin).Para dejar (drop) canales se hace uso de filtros, Estos espacios se pueden llenar insertando otros canales.

Indisponibilidad de los Enlaces.

Se define la Indisponibilidad de un radioenlace a la interrupcin o funcionamiento degradado durante un tiempo mayor que un valor de referencia.

Como causas de Indisponibilidad se tienen: Mal funcionamiento de los equipos. Propagacin (lluvias) Tiempo de restablecimiento del servicio.

Objetivos de Indisponibilidad:

Recomendacin UIT-R F. 557-4 .Indisponibilidad para el TDRF: Se considera indisponible cuando al menos en un sentido de la

transmisin se producen segundos con muchos errores durante ms de 10 segundos consecutivos.

Recomendacin UIT-T G.821 y G.826.SESR(BER mayor a 10.-3) El tiempo total de indisponibilidad en un periodo superior a un ao no

debe ser superior al 0.3 %

Recomendacin UIT-R F.695 .Indisponibilidad para Radioenlaces reales. Para un radioenlace digital real destinado a formar parte de un circuito

de grado alto dentro de una RDSI, de una longitud L, comprendida entre 280 y 2,500 Kms

I= ( 0.3 L / 2500)% Si L = 280 Kms , I = (0.3 x280/2500)= 0.036 %

Calculo de la Indisponibilidad:

Indisponibilidad Total: Indisponibilidad de los Equipos+Indisponibilidad por lluvias

Indisponibilidad de los equipos : Iee(%) = MTTR/(MTBF+MTTR) x100

MTBF: Tiempo medio entre fallas del equipo MTTR ; Tiempo medio de reparacion.

Sistemas de Diversidad.

En los sistemas de radiotransmision por microondas, los trayectos de propagacin entre puntos fijos excepto cuando quedan ubicados en zonas sumamente favorables estn sujetos a sufrir desvanecimiento o fluctuaciones de intensidad de las seales. Estos fenmenos, que perjudican la recepcin de las seales, se deben a las alteraciones que se producen en las caractersticas de propagacin del propio trayecto o del medio de transmisin. En consecuencia, deben tomarse medidas adecuadas para reducir al mnimo aceptable los efectos de dichos fenmenos con el fin de obtener la confiabilidad necesaria del sistema.

En los sistemas de microondas que emplean trayectos de lnea visual entre puntos fijos, el efecto de desvanecimiento de las seales se puede mantener al mnimo empleando mtodos de proteccin por diversidad, ya sea de frecuencia o de espacio (vase la figura 1). Para la diversidad de frecuencia la misma informacin se transmite simultneamente por dos frecuencias distintas; en la

recepcin, el receptor minimiza los efectos del desvanecimiento utilizando en cada instante la frecuencia que va teniendo la mayor intensidad de seal. Para la diversidad de espacio, la informacin se enva en una misma frecuencia por dos trayectos diferentes, mediante una sola antena. Los trayectos se eligen de manera que no exista la posibilidad de ocurrir desvanecimiento simultneo en ambos. Para la recepcin generalmente se usan dos antenas con separacin vertical en una misma torre; las seales captadas pasan a dos receptores que entregan una seal de salida combinada de intensidad prcticamente constante.

Figura 1. La diversidad de frecuencia y la de espacio se emplean con el mismo fin de proteger la recepcin de las seales en los sistemas de comunicacin. Sin embargo, estos mtodos difieren en cuanto a la disposicin de los equipos y antenas.

En comparacin con la diversidad de espacio, la de frecuencia resulta mas econmica, ya que se emplea una disposicin mas sencilla de equipos; adems se obtienen ciertas ventajas de operation y mantenimiento. Sin embargo, debido al constante desarrollo y ampliacin de los medios de telecomunicaciones, en muchos pases se ha producido una seria congestin del espectro de frecuencias disponibles.

Separacin de antenas

En la transmisin por 6 GHz se puede obtener una excelente proteccin por diversidad con una separacin de antenas en el orden de 9 a 12 m. En la actualidad la mayora de los ingenieros e investigadores concuerdan en que la separacin entre antenas no es un factor crtico y no necesita calcularse. por lo menos en los trayectos convencionales sobre tierra (sin pasar por mar u otra superficie acutica). Se ha determinado que el efecto de la diversidad tiende a mejorar a medida que aumenta la separacin entre antenas, pero para este objeto tambin puede ser necesario aumentar la altura de las torres, lo que influira en el costo del sistema. Una separacin de 9 a 12 m resulta adecuada para transmisin en la banda de 6 GHz.

Durante muchos anos se estimo empricamente que con una separacin de 12 m en un sistema de 6 GHz con un margen de ganancia de 40 dB para contrarrestar el desvanecimiento, se poda obtener una mejora de por lo menos 100 a 1 en el efecto de la diversidad o en la confiabilidad del sistema. De acuerdo con los datos tericos y experimentales suministrados por los laboratorios del Bell System, en realidad se obtiene una mejora en el orden de 250 a 1 en la transmisinn por 6 GHz con un margen de 40 dB contra el desvanecimiento. Segn datos publicados por firmas japonesas, se ha obtenido una mejora todava mas elevada: ;en el orden de 5 000 a 1. En la actualidad existen mtodos para calcular los periodos de interruption del servicio susceptibles de ocurrir en un sistema de microondas, en dos condiciones: 1) como una funcin de los factores de clima y propagacin por un trayecto sin diversidad y 2) como una funcin de la mejora que se obtiene con la aplicacin de diversidad.

Las especificaciones de espaciamiento de antenas ahora son bastante moderadas. En general se recomienda una separacin de 9 a 12 m en 6 GHz, de 14 a 15 m en 4 GHz y de 18 a 24 m en 2 GHz. Con estos valores se obtiene suficiente efecto de diversidad para eliminar el desvanecimiento de trayectos mltiples. En la banda de 11 GHz se obtiene una proteccin adecuada con una separacin de 8 a 9 m . En algunos casos muy aislados, cuando en el trayecto puede predominar una reflexin acutica o terrena intensa, puede emplearse un valor ms moderado. En la experiencia se ha comprobado que aunque se aplique una separacin reducida (por ejemplo 4,5 a 6 m), siempre se obtiene un buen efecto de diversidad, por lo menos en la banda de 6 GHz. Se ha observado que aun con una pequea separacin de 3 m se logra una notable mejora.

Figura 2. Tres disposiciones de diversidad de frecuencia: a) Con la mayor separacin entre la antena inferior existente y la nueva antena superior en ambos extremos, en cuyo caso se obtiene una altura libre adecuada en todos los trayectos de propagacin; b) cuando se instala una nueva antena arriba y otra abajo de la antena existente en cada extremo, tres de los' cuatro trayectos resultan satisfactorios: c) cuando la nueva antena queda debajo de la antena existente en cada extremo, el nico trayecto bueno queda entre las antenas superiores.

Torres y antenas

En la figura 2 se ilustra un mtodo ultramoderado de calcular la altura de las torres para la diversidad de espacio, que consiste en tomar la altura para transmisin sin diversidad y aumentarla en la proporcin necesaria para funcionamiento en diversidad. En realidad, esto significa aplicar el mtodo de clculo de altura libre del trayecto mas bajo para la antena inferior. Otro mtodo, todava mas razonable y moderado, seria aumentar la altura de las torres en proporcin a la mitad de la separacin de las antenas. Esto equivaldra a aplicar el mtodo de libre del trayecto, partiendo de la antena superior en un extremo hasta la inferior del otro. Sin embargo, comnmente se aplica el criterio bsico de altura libre al trayecto entre la antenas superiores y un criterio mas estricto al trayecto desde la antena superior hasta la inferior. En la figura 2 se muestran tres disposiciones comunes de antenas que dan como resultado tres diferentes alturas de torres. En todo caso es necesario asegurarse que no se presentaran problemas de obstculos cercanos a un extremo trayecto, susceptibles de obstruir la lnea visual de la antena mas baja.

Desventajas

La diversidad de espacio tiene ciertas desventajas en comparacin con la diversidad de frecuencia. Una de las principales, que se presenta por lo menos en los sistemas de telefona es la imposibilidad de efectuar pruebas entre ambos entremos del trayecto sin retirar el equipo del servicio. Otra desventaja obvia es el mayor costo del sistema debido al mayor nmero de antenas y guas de onda necesarias aparte de la consiguiente sobrecarga de las torres. En los sistemas telefnicos con diversidad de espacio el "segundo canal" es inseparable, por lo cual no se puede usar ocasionalmente para otros servicios, como sucede a menudo con el canal de proteccin por diversidad de frecuencia.

Redundancia

Los sistemas con diversidad de frecuencia disponen de un canal de proteccin completo de uno a otro extremo, que se puede colocar automaticamente en servicio para reemplazar un canal averiado. Con la diversidad de frecuencia se dispone de equipo redundante (doble) completo para proteger el servicio en caso de avenrias de circuitos o desvanecimiento de las seales. En los sistemas con uno o dos canales de proteccin para un nmero determinado de canales en servicio, no se necesita conmutacin en todos los enlaces, sino que se establece una seccin de conmutacion compuesta de varios enlaces en tandem. Ninguna de estas disposiciones puede utilizarse con la diversidad de espacio.

Con la diversidad de espacio se puede o no introducir redundancia de equipos, lo que depende de la disposition del sistema. En los sistemas industriales generalmente se emplean dos receptores completos en la seccin de recepcin de ambos extremos de cada enlace de microondas; un receptor se conecta a la antena ms alta y el otro a la ms baja. Ambos receptores captan la onda completa de informacin y en ausencia de desvanecimiento la atenuacin de la seal de un receptor no afecta la seal combinada de salida, ya que el equipo esta provisto de un conmutador o combinador automtico que permite dejar ambas seales de entrada en la lnea o elegir la mejor captada por un receptor cuando el otro pierde su serial por desvanecimiento o averias.

En la figura 3 se ilustra un sistema de un canal de radiofrecuencia simplex (de una va) para transmisin desde A hasta B por una sola frecuencia. En la prctica, la mayora de los sistemas son duplex (de doble va), por lo cual se necesita el doble del equipo de la figura 3. En esta forma se obtiene una redundancia completa, ya que para el funcionamiento normal solo se necesita un transmisor y un receptor.

Para la redundancia de equipo de transmisin, normalmente se instala un transmisor de reserva que se mantiene encendido, listo para entrar a

reemplazar el transmisor en servicio en caso necesario. Este transmisor de reserva se indica con lneas de trazos en el punto A de la figura 3. Los transmisores son idnticos y generalmente ambos se modulan con la senial de entrada y generan una potencia de salida, pero normalmente solo uno va conectado a la lnea. La transferencia en caso necesario se efecta instantaneamente mediante dispositivos conmutadores de gua de onda.

Figura 3. Sistema de transmisin simplex con proteccin por diversidad de espacio, donde solo se usa diversidad en el extremo de recepcin.

Si los receptores son de tipo heterodino con una salida en la banda de 70 MHz en lugar de la banda de base, la situacin es diferente. A menos que se empleen mtodos especiales de sincronizacin, las salidas de 70 MHz de ambos receptores no quedaran en fase y pueden llegar hasta un descasamiento completo. En estos casos debe usarse conmutacion selectiva en lugar de combinacin de seales. Con un sistema por diversidad de espacio provisto de conmutacion en FI se obtiene una proteccin por redundancia de equipo para las secciones FI y RF del receptor, pero se requiere proteccin adicional independiente para cualquier equipo demodulador o de: banda de base colocado a continuacin del conmutador.

Combinacin y conmutacion

La conmutacion y combinacin en RF se ha empleado para solucionar problemas de trayectos de sistemas en que la proteccin por diversidad de frecuencia resulta inadecuada y se requiere proteccin adicional con diversidad de espacio en un trayecto determinado. Este objeto se logra, por ejemplo, combinando en una T hibrida las seales RF de las dos antenas verticales (principal y auxiliar) antes de pasarlas al receptor (vase la figura 4). Para esta disposicin se necesita un control esmerado de la posicin relativa de las dos antenas y una igualacin muy precisa de la longitud elctrica de las dos guas de onda que conectan las antenas a la T hibrida, debido a que para un funcionamiento correcto ambas seales deben quedar dentro del mayor grado posible de fase en la frecuencia de microondas.

Figura 4. Sistema con diversidad de espacio, sin equipo redundante, en que se usa una T hibrida para la combinacin de seales y un variador de fase para el control automtico de fase.

Figura 5. Tambin se puede obtener diversidad de espacio sin redundancia de equipo empleando un circulador de enclavamiento para la conmutacion de seale de RF en el receptor.

En cambio en la figura 5 se muestra una disposicin ms sencilla, pues se emplea conmutacion de RF en lugar de combinacin para obtener proteccin con diversidad de espacio en los trayectos sujetos a desvanecimiento excesivo. En este arreglo, las guas de onda de las dos antenas se unen a los respectivos orificios de entrada de un circulador de enclavamiento. El circulador conecta una de las entradas al receptor y la otra a una terminacin de gua de onda. En condiciones normales de funcionamiento, el receptor va conectado a la antena principal. Cuando se pierde la recepcin por dicha antena, como sucede cuando la tensin del CAG baja hasta un nivel predeterminado, un dispositivo lgico cambia la posicin del circulador y traspasa la antena auxiliar al receptor.