Aplicación de la dispersión ionosférica ecuatorial para las telecomunicaciones en el Perú

Abstract

Bajo condiciones normales la ionosfera consta de tres capas principales de ionización capaces de reflejar las ondas de radio a determinadas frecuencias, estas capas son la capa E, F y F, que se encuentran aproximadamente a una altura de 100, 200 y 300 Km. La densidad dé ionización y por ello la capacidad de reflejar señales de radio de alta frecuencia (HF) es mayor para la capa F y menor para la capa E. Debajo de la capa E se encuentra la capa D, que se caracteriza por ser la causante de la absorción de las- señales a determinadas frecuencias, esta absorción es mayor en bajas- frecuencias y decrece a medida que la frecuencia aumenta. Durante las horas de la noche la densidad de ionización en todas las capas decrece y como resultado de ello, la frecuencia que cada capa es capaz de reflejar decrece también. Durante dichas horas las capas F1 y F2 se combinan formando una sola capa y la capacidad de la capa D de absorber las ondas electromagnéticas disminuye, pudiéndose decir que durante la noche la ionósfera está formada solamente por la capa F. Las características de la ionósfera difieren en las diversas localidades geográficas, estas características cambian con las estaciones, los ciclos solares, y los diversos factores que son responsables de estos cambios, no son independientes de sus efectos, estando todos estos íntimamente ligados entre sí. Hay también variaciones de carácter aleatorio, que está siendo estudiadas en todo el mundo. Un problema típico en propagación ionosférica consiste en seleccionar una determinada frecuencia, para un servicio dado, sobre una trayectoria determinada y a una hora prefijada, además de lo cual hay que tener en cuenta las limitaciones de los equipos de transmisión y de recepción. La frecuencia de trabajo deberá ser lo suficientemente baja de manera que las señales puedan ser reflejadas por las capas superiores de la ionósfera hacia el lugar donde se desea recibir dichas señales. Si esta señal es muy alta penetrará en la ionósfera, y si la frecuencia es muy baja las señales estarán sujetas a una muy fuerte absorción al pasar por la capa D, y por lo tanto la potencia. radiada requerida para satisfacer las condiciones de recepción será excesiva. Bajo ciertas condiciones esta selección es fácil de realizar, pero en otras condiciones no es posible establecer circuitos ionosféricos prácticos. Loa primeros experimentos de transmisión de señales de Alta Frecuencia, revelaron que para cada distancia determinada de transmisión había un límite superior de frecuencia., se encontró que este límite era mayor de día que de noche, y mayor también en verano que en invierno. La existencia de este límite superior de frecuencia se debía al hecho de que la ionósfera reflejaba solamente las señales de frecuencias inferiores a las de cierto valor crítico, este valor límite se conoce con el nombre de Máxima. Frecuencia Utilizable (MUF). Luego existe una máxima frecuencia utilizable para lograr una. comunicación entre dos puntos dados, si esta frecuencia, es superior la onda será reflejada a un punto más alejado que el punto determinado, o en caso de ser muy alta la seña1 atravesará la ionósfera y no regresará a la tierra. A medida que la frecuencia de la señal decrece por debajo de la MFU, esta, empieza, a ser atenuada por la. capa D, y es por esto por lo que es deseable que las transmisiones ocurran en las cercanías de la MFU. El método más ampliamente difundido para hallar la MFU es el método del National Bureau of Standards que permite, por medio de una serie de gráficos y de predicciones hallar la MFU para un circuito dado, el NBS edita folletos mensuales con estas predicciones y el método de aplicarlo está dado detalladamente en la Circular del NBS # 467. La propagación ionosférica entre dos puntos de la superficie terrestre se lleva a cabo por la reflexión combinada de las capas ionosféricas y de la superficie terrestre. Una combinación particular constituye un modo de propagación. Existen muchísimos modos de propagación, los modos elementales son los modos soples como el modo de salto simple por la capa F, o de salto simple por la capa E, estando la zona de reflexión en ambos casos en el punto medio de la trayectoria. Otro modo es el de doble salto, ya sea por la capa F, o por la capa E o por salto combinado entre las dos capas. Cuando se realiza una transmisión por medio de reflexión en las capas ionosféricas, la intensidad recibida no es constante, variando con el tiempo esta variación se debe al hecho de las múltiples trayectorias por las que llega la señal y a las fluctuaciones de las características de la ionósfera. El término de desvanecimiento (fading) se refiere a las rápidas variaciones que se realizan en espacio de minutos o segundos y esto es debido a que la superficie reflectora de la ionósfera exhibe variaciones irregulares de densidad electrónica, y su efecto es semejante al que produciría una gran cantidad de reflectores independientes y móviles cada uno de los cuales contribuiría con una parte muy pequeña para formarla señal total. Por lo tanto, en un instante dado la señal viene a ser igual a la suma vectorial de los componentes independientes, cuyas componentes de fase son por lo demás aleatorias. De modo similar, las ondas celestes que llegan al punto de recepción después de seguir diferentes trayectorias, sea por describir distintos números de saltos, sea por reflejarse en distintas capas, interfieren también las unas con las otras dando lugar al desvanecimiento. El ritmo del desvanecimiento tiende a ser más rápido a medida que aumenta la frecuencia, ya que, a un dado movimiento de la irregularidad o un dado desplazamiento de la capa reflectora, produce un mayor corrimiento de fase debido a que la longitud de la onda será menor. Este hecho, o sea que el desvanecimiento depende de la frecuencia, hace que las distintas componentes de la señal modulada varíen de intensidad diferentemente. Esto da lugar a una deformación de la envolvente de modulación y el desvanecimiento será diferente tanto para la portadora como para las bandas laterales. El ancho de banda para un circuito ionosférico está determinado en gran parte por este tipo de desvanecimiento que se conoce como desvanecimiento selectivo. Para estudiar la gran variedad de fenómenos que ocurren en la ionósfera y que por lo tanto afectan a los circuitos ionosférica existen dos técnicas principales: la del sondaje vertical y la del sondaje oblicuo, mientras que el primer método registra solo lo que sucede sobre la cabeza del observador, el sondaje oblicuo permite el estudio desde un mismo punto de una región de la ionosfera mucho mayor. En adición a esto el sondaje oblicuo facilita el estudio de las clases de irregularidades ionosféricas la3 cuales en virtud de su forma ofrecen una marcada sensibilidad de aspecto a la incidencia oblicua, mientras que justo debajo del ecuador magnético esta sensibilidad de aspecto existe para el sondaje vertical.