ET444 - Propagación y Antenas - 2026

INTRODUCCION

La propagación ionosférica y troposférica son dos fenómenos que afectan las comunicaciones por satélite y deben ser considerados para garantizar la calidad y la fiabilidad de los enlaces de comunicación.

Propagación Ionosférica: Este tipo de propagación se produce en la ionosfera, que es una capa de la atmósfera terrestre rica en partículas ionizadas. La ionosfera puede influir en las señales de radio que atraviesan sus capas, provocando efectos como la reflexión y la refracción de las ondas electromagnéticas. Estos fenómenos pueden permitir la comunicación a largas distancias, especialmente en frecuencias más altas, como 50 MHz y más. Sin embargo, la ionosfera introduce efectos que deben ser considerados, como la rotación de Faraday, que afecta a las señales polarizadas.

Propagación Troposférica: Por otro lado, la propagación troposférica se refiere a la transmisión de señales en la parte más baja de la atmósfera, conocida como troposfera. Este tipo de propagación es especialmente relevante para las comunicaciones terrestres y puede verse afectada por fenómenos meteorológicos, como la lluvia, que provocan atenuaciones significativas en las señales. La propagación troposférica también es utilizada en métodos de comunicación que requieren enlaces más robustos y confiables, como aquellos empleados en aplicaciones militares.

FRECUENCIA DE RADIO Y COMUNICACIONES ESPACIALES

La frecuencia de la radiación de una onda de radio es un factor crítico para determinar si se introducirán deterioros en las comunicaciones espaciales debido a la atmósfera terrestre. Una radiación de radio se propagará desde la superficie de la Tierra hacia el espacio exterior siempre que su frecuencia sea lo suficientemente alta como para penetrar la ionosfera, que es la región ionizada que se extiende desde aproximadamente 50 km hasta aproximadamente 2000 km sobre la superficie. Las diversas regiones (o capas) de la ionosfera, designadas D, E y F, en orden de altitud creciente, actúan como absorbentes para las radiaciones de radio a frecuencias por debajo de 30 MHz (aproximadamente). Para estos casos las comunicaciones espaciales no son posibles. 

A medida que la frecuencia aumenta, las propiedades de reflexión de las capas E y F se reducen y la señal podrá propagarse. Las ondas de radio por encima de 30 MHz podrán atravesar la ionosfera; sin embargo, las propiedades de la onda podrían ser modificadas o degradadas en varios grados dependiendo de la frecuencia, la ubicación geográfica y la hora del día. Los efectos ionosféricos tienden a volverse menos significativos a medida que aumenta la frecuencia de la onda, y por encima de aproximadamente 3 GHz, la ionosfera es esencialmente transparente para las comunicaciones espaciales, con algunas excepciones que se discutirán más adelante.

Varios tipos de modos de propagación pueden ser generados en la atmósfera terrestre, dependiendo de la frecuencia de transmisión y otros factores. Por debajo de la frecuencia de penetración de la ionosfera (figura a), una onda de radio se propagará a lo largo de la superficie de la Tierra. Este modo se llama propagación de onda de superficie y consiste en tres componentes: una onda directa, una onda reflejada en el suelo y una onda superficial que se guía a lo largo de la superficie terrestre. Este modo apoya servicios de radiodifusión y comunicaciones, como la banda de radiodifusión AM, radioaficionados, radionavegación y servicios móviles terrestres.

Un segundo tipo de modo de propagación terrestre, llamado onda ionosférica o de cielo (Figura b), también puede ser soportado bajo ciertas condiciones ionosféricas. En este modo, que ocurre a frecuencias por debajo de aproximadamente 300 MHz, la onda se propaga hacia la ionosfera y regresa, saltando a lo largo de la superficie de la Tierra. Este rango de frecuencia incluye las bandas de FM comerciales y de televisión VHF, así como los servicios móviles aeronáuticos y marítimos.

Por encima de aproximadamente 30 MHz, y hasta aproximadamente 3 GHz (figura c), se pueden generar comunicaciones confiables y de larga distancia más allá del horizonte mediante la dispersión de energía de irregularidades en el índice de refracción en la troposfera, la región desde la superficie terrestre hasta aproximadamente 10-20 km de altitud. Este modo de propagación, llamado onda de dispersión troposférica, es altamente variable y está sujeto a intensas fluctuaciones e interrupciones. Este modo ha sido y sigue siendo utilizado para comunicaciones de larga distancia cuando no hay otro medio disponible. La propagación por dispersión troposférica también puede ser un factor en las comunicaciones espaciales cuando la señal dispersada de un transmisor terrestre interfiere con un receptor terrestre que opera en la misma banda de frecuencia. La señal dispersada aparecerá como ruido en el receptor y puede contribuir directamente a una degradación en el rendimiento del sistema.

Finalmente, a frecuencias mucho más altas que la frecuencia de penetración ionosférica, predomina la propagación directa o de línea de visión (figura d), este es el modo principal de operación para las comunicaciones espaciales. Los servicios de comunicaciones y radiodifusión por radio terrestre también operan en este modo, a menudo compartiendo las mismas bandas de frecuencia que los servicios espaciales. 

Las comunicaciones espaciales de línea de visión se llevarán a cabo sin impedimentos a medida que la frecuencia de transmisión aumente, hasta frecuencias donde los constituyentes gaseosos de la troposfera, principalmente oxígeno y vapor de agua, absorben energía de la onda de radio. En ciertas "bandas de absorción" específicas, donde la interacción entre la onda de radio y los gases es particularmente intensa, las comunicaciones espaciales están severamente limitadas. Es en las "ventanas atmosféricas" entre las bandas de absorción donde se han desarrollado las comunicaciones prácticas Tierra-espacio.