Propagación en VHF

Artículo publicado por Orlando Chirino Perez, KT4KF URL: http://www.radioaficionados.info/propagacion2.html

"hay diferentes formas en que estas ondas pueden llegar más allá del horizonte visible".

Aún bajo condiciones normales la estructura de la atmósfera cerca de la tierra hace que las ondas de radio (en la banda de 2 metros, por ejemplo) se doblen algo y sigan una senda que las matiene más cerca de la superficie que si fuesen en línea recta. Esto ocurre por la formación de areas o "burbujas" de aire del tamaño de la longitud de onda usada en la comunicación, 2 metros, con una densidad diferente al aire que les rodea. Cuando las ondas electromagnéticas atraviesan areas de diferente densidad, temperatura o conductividad eléctrica, las ondas se doblan, ésto es lo que se conoce como refracción. De esta forma el alcance de las ondas se extiende más allá del horizonte visible, un 15 % más de la distancia entre el transmisor y el horizonte visible, hasta lo que se llama, como mencioné anteriormente, horizonte de radio ("radio horizon", en inglés).

De haber potencia, (más de 100 vatios) y una buena y alta antena (direccional, por ejemplo) la distancia puede extenderse mucho más. Esta forma de propagación se conoce con el nombre de "tropospheric scatter" (dispersión troposférica). hasta el "horizonte de radio".

También ocurre que las ondas de radio al pasar por el borde de objetos como edificios, montañas, o la propia curvatura de nuestro planeta, que son del tamaño de 50 veces o más la longitud de la onda, tienden a doblarse ligeramente hacia abajo ya que la porción inferior de la onda va un tanto más despacio que la porción superior que continua a una velocidad normal (apróximadamente 300,000 kilómetros por segundo). Este comportamiento de las ondas de radio (VHF/UHF) se conoce en inglés con el nombre de "knife-edge diffraction". Se entiende por todo lo dicho anteriormente que la altura de la antena, la ganancia de ésta, la potencia del transmisor y la sensitividad del receptor son factores muy importantes cuando trabajamos esta banda ya que estas ventajas usadas correctamente nos permitirán alcanzar mayores distancias en nuestras comunicaciones de 144 a 148 MHz. La importancia de estos factores debe tenerse muy en cuenta en la instalación de las repetidoras que tanto nos ayudan a extender la distancia en nuestros contactos.

La tropósfera (o troposfera) es la capa de la atmósfera que se extiende desde la superficie de la tierra hasta una altura de unas 6 millas (10 km). Es ahí donde se forman ciertos patrones que definen el clima en nuestro planeta. Los vientos, las tormentas, las lluvias y otros factores meteorológicos tienen su origen en la tropósfera. Son algunos de estos factores meteorológicos, como veremos más adelante, los responsables de algunas condiciones muy interesantes en VHF.

Bajo condiciones normales, las ondas de radio de 2 metros se propagan en linea recta "doblándose" hacia abajo sobre el horizonte visible al atravesar secciones de aire de diferente densidad, llegando hasta un 15% más de la distancia entre el transmisor y el horizonte visible hasta el llamado horizonte de radio (radio horizon). A este tipo de refracción que ocurre sobre el horizonte visible se le llama "tropospheric scatter" (dispersión troposférica). Si se usa potencia (más de 100 vatios) y una alta y buena antena (direccional) la distancia del contacto puede ser mucho mayor. También ocurre que las ondas de radio se doblan ligeramente hacia abajo al pasar por el borde de edificios, montañas u otros objetos, que tienen un tamaño de 50 veces o más que la longitud de la onda. Esto sucede porque la porción inferior de la onda en estos casos se mueve un tanto menos rapido que la porción superior de la onda que mantiene la velocidad normal de cerca de 300,000 km/s. Este comportamiento de las ondas de radio se conoce en inglés con el nombre de “knife-edge diffraction”.

Hay otros cambios de temperatura y densidad del aire en la tropósfera que influyen en la refracción de las ondas de radio de VHF y pueden hacer que nuestras transmisiones se escuchen a grandes distancias. Por ejemplo, despues de un día caliente, una brisa fresca al anochecer que sopla del mar o de un lago puede hacer que el aire caliente suba. Un cambio en las condiciones del clima, como la entrada de un frente frío o la influencia de una alta presión pueden hacer que grandes masas de aire caliente suban y se establezcan sobre una capa de aire más fresco.

Estas condiciones producen una inversión de temperatura, un aumento de temperatura a mayor altura con aire caliente arriba y aire fresco o frío abajo. Esta situación puede durar horas o días y puede extenderse a veces por mil kilómetros o más. Las ondas de radio en las bandas de VHF extenderán enormemente las distancias de alcance pues al pasar del aire frío al caliente serán "dobladas" hacia abajo por la capa de aire caliente y no se perderán en el espacio. Esta refracción tropósferica puede permitir contactos hasta más de 400 km si la inversión de temperatura está cerca de la superficie de la tierra, pero si la inversión ocurre a cientos de metros de altura y se extiende sobre una area grande, los contactos en VHF pueden llegar hasta 1000 km o más.

Lo que ocurre con las ondas de radio es similar a lo que ocurre con los rayos de luz (que también son ondas electromagnéticas) cuando producen un espejismo ("mirage") al esparcirse sobre la capa de aire caliente que está encima de una carretera que ha sido calentada por el sol del día. Al mirar a la distancia, parte de la carretera nos parece como mojada, nos da la sensación de que hay como un espejo a lo lejos; las ondas de luz se esparcen, son reflejadas, al pasar del aire más fresco al aire más caliente cerca de la superficie de la carretera; la luz sufre una refracción pues atraviesa medios de diferente temperatura.

Eso es exactamente lo que les sucede a las ondas de radio durante una inversión de temperatura, son reflejadas hacia abajo al pasar de una masa de aire fresco a una masa de aire más caliente.

Cuando la inversión de temperatura ocurre entre dos capas de la atmósfera se forma un ducto o tunel troposférico. Estos ductos han propagado señales de VHF hasta más de 2500 km, pero si usted está localizado en una montaña arriba del ducto o por debajo de éste en una llanura, usted no puede aprovechar estas condiciones. Ductos de VHF de este tipo son comunes entre California y Hawaii, las Islas Bermudas y la costa este de Estados Unidos, entre otros. En algunos lugares del mundo, como en zonas del Oceano Indico, los ductos son tan frequentes, que son vistos como una condición normal.

Las inversiones de temperatura que producen la refracción o propagación tropósferica pueden ocurrir en cualquier día del año. En Miami, en el sur del estado de la Florida, donde resido, este modo de propagación es más común en la primavera y en el otoño. En los meses de setiembre, octubre y noviembre, por ejemplo, cuando el aire está caliente, brumoso, en calma y las noches son un poco más frescas, las condiciones estan dadas para una inversión de temperatura que permitirá contactos con toda la isla de Cuba, la península de Yucatán, en Méjico y las islas de Gran Caimán, en el Mar Caribe. En una ocasión, para mi propio asombro, hice varios contactos simplex en una noche con el oeste de Cuba usando 1 vatio de potencia y una antena Yagi de tres elementos. Con 5 vatios de potencia y una antena telescópica en un transceptor de mano ("hand-held transceiver") he activado y mantenido contactos con una repetidora en 145.110 MHz que se encuentra en el oeste de Cuba, en la provincia de Pinar del Rio. Son frecuentes los contactos en VHF entre colegas de Miami y colegas de Cuba cuando se dan las condiciones que he descrito en este artículo.

Durante una inversión de temperatura las señales son fuertes durante toda la noche y el amanecer, a veces permaneciendo así durante las horas de la mañana. Recuerden que las condiciones favorables ocurren durante las altas presiones y a la entrada de frentes fríos. También en cualquier día del año cuando el aire es humedo, caliente y hay "smog", entonces se dan las condiciones al ser atrapado el aire más fresco debajo del aire caliente al caer la noche y comenzar a soplar la brisa de un lago o el mar.Una buena indicación de una inversión de temperatura es la aparición de señales de televisión de estaciones lejanas que entran con fuerza a través de la antena de nuestro televisor, a veces, incluso, interfiriendo estaciones locales.

Si le gusta hacer DX en VHF espero que este artículo haya sido de provecho para Ud. A parte de estos modos de propagación (inversión de temperatura y ducto troposférico) existen otras formas en que se propagan las señales de 2 metros y VHF en general. Hay buenos libros escritos por colegas que tocan estos aspectos y es importante repasarlos. Como un último punto, recuerde que nada puede substituir al buen radioaficionado que recorre las bandas a menudo hasta encontrar en cualquier momento esa agradable sorpresa que es una señal lejana de VHF.

El fenómeno de propagación ionosférica no se produce en las bandas de VHF y UHF, ya que la MUF siempre está en valores de la propia banda de HF. De esta forma, las ondas electromagnéticas de VHF y UHF por un lado atraviesan la ionosfera y salen al espacio exterior, siendo de esta forma aptas para las comunicaciones vía satélite, y por otro lado se refractan dentro de una capa de la atmósfera llamada troposfera y que está comprendida desde el nivel de la superficie terrestre hasta unos 30 km de altitud. Este fenómeno se conoce como propagación troposférica.

La propagación troposférica hace que se posibilite el enlace entre estaciones que no están en línea de visión directa debido a la curvatura del radio terrestre.

Además de la refracción en la troposfera, existen otras dos modalidades de propagación que condicionan la propagación en estas bandas.

• • Difracción. El rango de longitudes de onda para estas bandas está comprendido entre los 10 m y los 0,1 m, lo cual hace que en el radiotrayecto exista una gran variedad de obstáculos de tamaño comparable al de la longitud de onda. En estos obstáculos se propuce el fenómeno de la difracción, que permite la comunicación entre estaciones sin línea de visión directa debida a obstáculos como montañas.

  • Propagación multitrayecto. Las ondas de VHF y UHF se reflejan en obstáculos como montañas y fachadas de edificios (ver figura). Al receptor llegará entonces un frente de ondas directo y uno o más reflejados y por tanto desfasados. La suma de todos ellos hace que la señal en el receptor sufra desvanecimientos rápidos, que suceden con mayor frecuencia si se está operando con estaciones móviles en movimiento.

Propagación multitrayecto

Finalmente, las ondas con frecuencia correspondiente a la parte superior de la banda de UHF pueden verse afectadas por la atenuación por lluvia, que en caso de intensidades de precipitación elevadas puede llegar incluso a cortar un radioenlace.

Fuente: http://www.proteccioncivil.es/es/DGPCE/Informacion_y_documentacion/catalogo/carpeta02/carpeta24/vademecum/vade01.htm

Propagación en VHF

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- http://www.ce6rcr.cl/index.php?option=com_content&view=article&id=81:propagacion-en-frecuencias-muy-elevadas-vhf-&catid=42:radiopropagacion&Itemid=86

- http://www.slidefinder.net/p/propagaci%C3%B3n_entorno_terrestre_introducci%C3%B3n_influencia/7784674

- http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/trevino_c_jt/capitulo2.pdf

- http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/trevino_c_jt/capitulo4.pdf

- http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/trevino_c_jt/capitulo5.pdf

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