Autor Tema: Clase Nº 9  (Leído 895 veces)

LU7HA

  • Moderator
  • Newbie
  • *****
  • Mensajes: 16
  • Solo se que no cenaba...
    • Ver Perfil
Clase Nº 9
« en: Junio 23, 2020, 06:40:41 pm »
                                  Modulación

Para que pueda existir comunicación no es suficiente que la antena irradie, también es necesario
introducir de algún modo en la onda electromagnética información o sentido inteligente. Este proceso se conoce como modulación.
Para ello la onda electromagnética que se transmite es modulada o adaptada de tal forma que la misma contenga un mensaje . Hay diferentes tipos de modulación:
CW: Significa “Continuos Wave” u onda continua, que equivale a la transmisión de una señal portadora de onda continua, la cual es interrumpida a un ritmo determinado correspondiente al código Morse (puntos y rayas). Esta modulación se divide en dos subgrupos: A1 que consiste en la emisión CW por interrupción de la portadora y A2 que consiste en la emisión CW por modulación en tono de audio. AM: Significa Amplitud Modulada, y consiste en un tipo de emisión en el que la amplitud dela onda portadora varía con la misma amplitud que la voz humana. Es la modulación más utilizada históricamente y es la usada por la radiodifusión. Técnicamente se le designa como A3. Este tipo de modulación consta de dos bandas laterales, cada una con el mismo ancho que la moduladora, y resto de la portadora. Se transmite la misma señal en dos frecuencias diferentes, más un tono fijo que no lleva información, lo que supone un derroche de ancho de banda y de potencia. SSB: Significa “Single Side Band” que equivale a banda lateral única (BLU). Es en realidad un subgrupo de la modulación AM. Consiste en eliminar la portadora y una de las bandas laterales.
Para ello es necesario un filtro muy selectivo. El ancho de banda es el mismo que el de la moduladora por lo que no se desperdicia potencia ni anchura de banda. En el aparato receptor se mezcla la señal recibida con la de un oscilador que la desplaza a frecuencias bajas para que sea audible. Es el modo más utilizado por los radioaficionados por su reducido ancho de banda. Técnicamente la modulación en SSB se designa como A3J. Existen algunas variantes de esta modalidad según cual sea la banda suprimida: USB: Significa “Uper Side Band” o banda lateral superior cuando es suprimida la portadora y la banda lateral inferior. LSB: Significa “Lower Side Band” o banda lateral inferior cuando es suprimida la portadora y la banda lateral superior. Banda lateral con portadora suprimida cuando solo se suprime la portadora.
FM: Significa Frecuencia Modulada. La modulación de la señal se hace con la frecuencia, sin cambiar su amplitud. Se caracteriza por su alta calidad sin embargo su ancho de banda es grande.
Técnicamente se le designa como F3.
SSTV: Significa “Slow Scan Televisión” o televisión de barrido lento. Este tipo de emisión permite emitir imágenes que se completan cada ocho segundos ocupando tan solo un ancho de banda de 2.7 KHz. Técnicamente se le designa como F5.
ATV: Significa “Amateur Televisión” o televisión de aficionados y corresponde a la emisión de señales de televisión normal, en blanco y negro, colores y sonido. Por la gran anchura de banda que ocupa se utiliza su transmisión en VHF. Técnicamente se le designa como A5.
RTTY: Significa “Radio Teletype” o radio teletipo técnicamente denominado F1 consiste en la emisión de un formato denominado Baudot el cual representa caracteres en series de 5 bits , los cuales a su ves integran marcas (1) y espacios (0). Técnicamente se le designa como F1. En el campo de los modos digitales existen otros formatos o protocolos de emisión RTTY como el TOR (Telex Over Radio) y el AMTOR, Packet, FSK, ASK y el PSK



                                                      LA IONOSFERA

Antes de pasar a la exposición de transmisión de ondas mediante intervención de la ionosfera es necesario conocer un poco esta zona que rodea la Tierra.
La ionosfera es un conjunto de zonas por encima de 15 km, desde 60 hasta 600 km de altura, en las que el aire está ionizado y es un buen conductor de electricidad. Ello sucede porque hay una gran cantidad de iones y de electrones libres en esta zona, lo que influye en gran medida sobre la propagación de ondas electromagnéticas.
(Recuerde que la ionización consiste en que un átomo pierda o gane algún electrón).
En esta zona de la atmósfera existe una gran cantidad de gases y el impacto que producen en los átomos los rayos cósmicos y radiaciones ultravioletas les arranca algún electrón dejándolos convertidos en iones positivos, Las condiciones de propagación de  las radiaciones son excelentes en las capas altas de la atmósfera y a ellas llegan con facilidad las radiaciones ultravioletas del Sol.
Cuando ha tenido lugar la ionización, los iones y los electrones libres que se han formado chocan y se recombinan entre sí incesantemente; un ion positivo tiene la tendencia a dejar estable su estructura recuperando el electrón o electrones que le faltan, pero este proceso se mantiene de forma ininterrumpida debido a que las radiaciones continúan llegando a todas las zonas de la atmósfera (especialmente a la ionosfera).
La ionización no es constante ni igual en todos los puntos de la ionosfera, influyen sobre ella la rotación de la Tierra, la formación de manchas solares, las erupciones solares y sobre todo, la cantidad de radiación que llega según sea de día o de noche. Lo que importa es la densidad de ionización, es decir, el número de iones por cada unidad de volumen puesto que de ello depende la mayor o menor propagación de las ondas.
Las radiaciones no penetran con idéntica intensidad en todas las zonas de la atmósfera porque si bien las capas superiores son alcanzadas de lleno por toda la radiación, a las capas inferiores apenas llega un pequeño porcentaje de ésta.


     


Sobre la Tierra y las capas bajas de la atmósfera incide solamente un pequeño porcentaje de las radiaciones ultravioletas y cósmicas, el resto queda absorbido por las capas superior y media de la atmósfera.
En la parte superior de la ionosfera, aunque la ionización es muy grande, también lo es el número de recombinaciones, por lo que sufre variaciones importantes. Cada ion tiene un tiempo de vida muy corto al recombinarse enseguida con algún electrón de los muchos existentes en sus proximidades. A la parte baja de la atmósfera llega muy poca radiación puesto que ésta ha sido absorbida y amortiguada por todo el espesor de atmósfera que ha debido atravesar.
Las capas en que sesubdivide la ionosfera están reverenciadas D,E, F, y F,. Estas dos últimas sólo existen
durante el día ya que en la noche se recombinan formando una única capa, la F

La ionización será más importante en la zona central porque aunque llegue un poco menos de radiación que a la parte superior, los iones formados duran más tiempo y ello resulta más importante a efectos de propagación de ondas electromagnéticas.
Para estudiarla mejor se ha subdividido la zona conocida como ionosfera en varias subzonas o capas según la distancia que las separa de la superficie y del grado de ionización que contengan.
Se ha procurado unificar al máximo las alturas de las diferentes capas y en el estudio se parte de un margen considerable de kilómetros entre unas capas y otras.

Capa D
La capa más próxima a la troposfera es la capa D, que oscila entre 20 y 80 km aunque su valor central está aproximadamente alrededor de 70 km. Aquí la ionización es muy pequeña y procede solamente de las radiaciones solares muy intensas, lo que significa que, en la práctica, existe solamente durante el día que es cuando el Sol irradia una mayor energía sobre la superficie de la Tierra. Durante la noche apenas existe esta capa y no tiene utilidad práctica. Su importancia es muy escasa porque al quedar a alturas muy bajas prácticamente se cubre la misma distancia con las ondas  troposféricas y se emplea para la propagación de las ondas largas.

Capa E
Por encima de 80 y hasta 140 km (valor medio 100 km) la capa E permite devolver ondas electromagnéticas hasta una distancia de 2.000 km del punto de origen. La máxima propagación tiene lugar durante el día, pero no sufre una anulación total durante la noche si bien entonces reduce en gran parte su influencia. Esta capa es importante a efectos prácticos de conducción de ondas medias.

                                     

Capa F
La capa F, que es la más importante, tiene alturas medias entre 200 y 400 km. Las capas D y E casi desaparecen durante la noche, especialmente la primera, pero no sucede lo mismo con la segunda ya que la diferencia entre el día y la noche o las estaciones la afectan solamente en un cambio de espesor, densidad de ionización y altura con respecto de tierra. Durante las horas de sol, la capa F se subdivide en otras dos capas, denominadas F1 y F2. La inferior, F1, se mueve entre 140 y 250 km, durante el día y se eleva durante la noche. También influyen las estaciones, según en la que nos encontremos se recibe más o menos directamente la radiación solar y ello implica una variación. Aunque varía su altura, siempre queda por encima de la capa E. Al final del día se recombinan de nuevo las dos subcapas F1 y F2 para formar de nuevo la capa F.
Representación sobre un gráfico de las diferentes capas de la ionosfera. La capa D apenas existe y la capa E sólo tiene verdadera importancia durante el día, por lo cual la representación de las mismas tiene lugar solamente en el margen del tiempo comprendido entre la salida y la puesta del sol.

Esta capa es la que utiliza la onda corta en sus desplazamientos a larga distancia.
Las zonas de baja ionización refractan la trayectoria de los rayos pero la alta densidad provoca la reflexión de las ondas.

En la figura hemos representado de forma simbólica la trayectoria seguida por una onda electromagnética. Al salir de la antena emisora hacia el espacio atraviesa la troposfera siguiendo una trayectoria rectilíneo y al llegar a la zona de baja ionización de la ionosfera, sufre una refracción, que será más o menos acusada según sea la frecuencia y el ángulo con el que incide, para, a continuación, seguir una trayectoria curva que propicia la reflexión de la onda cuando ésta llega a la zona de máxima densidad de la capa, obligándola a seguir una trayectoria descendente que puede retornar a tierra.

Datos de Propagación en las Diferentes Bandas
La propagación varía con las distintas frecuencias y además con la ionización de la atmósfera, la altura de las capas o nubes de Heaviside, y las horas del día y la noche y por ello a continuación se da una idea de las condiciones promedio para cada banda en nuestra zona sin que esto represente la respuesta real en todos los casos.
BANDA DE 160 METROS: Durante las horas diurnas es utilizable solo para distancias muy corta.- Durante la noche es posible realizar contactos en distancias entre 1500 y 2000 Km. y en los casos de mínima actividad solar se logran grandes distancias



                               


                                                       



En la figura hemos representado de forma simbólica la trayectoria seguida por una onda electromagnética. Al salir de la antena emisora hacia el espacio atraviesa la troposfera siguiendo una trayectoria rectilíneo y al llegar a la zona de baja ionización de la ionosfera, sufre una refracción, que será más o menos acusada según sea la frecuencia y el ángulo con el que incide, para, a continuación, seguir una trayectoria curva que propicia la reflexión de la onda cuando ésta llega a la zona de máxima densidad de la capa, obligándola a seguir una trayectoria descendente que puede retornar a tierra.

Datos de Propagación en las Diferentes Bandas

La propagación varía con las distintas frecuencias y además con la ionización de la atmósfera, la altura de las capas o nubes de Heaviside, y las horas del día y la noche y por ello a continuación se da una idea de las condiciones promedio para cada banda en nuestra zona sin que esto represente la respuesta real en todos los casos.
BANDA DE 160 METROS: Durante las horas diurnas es utilizable solo para distancias muy corta.- Durante la noche es posible realizar contactos en distancias entre 1500 y 2000 Km. y en los casos de mínima actividad solar se logran grandes distancias. Es una banda con mucho nivel de ruido lo que dificulta los comunicados. Los máximos rendimientos se logran desde la puesta del sol hasta 30 minutos después a la noche y en la mañana desde 30 minutos antes y hasta su salida.

BANDA DE 80 METROS: Es una banda cuyo mayor rendimiento es durante las horas nocturnas pero durante el día la reflexión en la capa E permite comunicados hasta una distancia de 800 a 1000 Km. Durante los períodos de máxima actividad solar posee un elevado nivel de ruido y sus máximos rendimientos se logran durante una hora antes de la salida y otra hora luego de la puesta del sol.

BANDA DE 40 METROS: Durante las horas diurnas la reflexión el la capa E permite comunicados hasta 2000 Km. Pero durante la noche su alcance es muy grande y podemos decir que toda estación que se encuentre en la zona noche puede contactar con otra en igual situación. Posee un elevado nivel de ruido durante los períodos de máxima actividad solar y su máximo rendimiento se encuentra durante una hora antes y después de la puesta del sol.

BANDA DE 20 METROS: Es una banda que suele permanecer abierta durante las 24 horas y permite la comunicación a gran distancia por lo que es la banda ideal para las comunicaciones a todo el mundo. En los períodos de máxima actividad solar, la elevada ionización de las capas D y E produce fuertes atenuaciones y durante el verano permite comunicados a muy corta distancia pero lo normal es que su zona de silencio sea de 0 hasta 500 Km. Debe tenerse presente para esta banda que su mejor rendimiento es desde las 19 horas hasta las 9 horas del día siguiente por tener menos ionización las capas D y E, de esta manera, la señal se refleja en la capa F lo que eleva su distancia de comunicación.

BANDA DE 15 METROS: Es una banda claramente diurna y solo en los períodos de máxima actividad solar permanece abierta en las primeras horas de la noche. En los períodos de mínima actividad solar puede permanecer cerrada todo el día e incluso varios días y debe tenerse presente que su distancia de salto es de 1000 Km. como
mínimo.

BANDA DE 10 METROS: Es una banda exclusivamente diurna y muy afectada por los ciclos solares ya que durante su máxima actividad permite comunicados a grandes distancias con suma facilidad; en cambio durante la mínima actividad suele permanecer cerrada completamente durante semanas. En condiciones normales de reflexión su distancia de salto es muy grande y puede escucharse perfectamente estaciones situadas a 4000 Km de distancia y no poder escuchar otras más próximas. Es una banda que casi roza la máxima frecuencia de reflexión por lo que exige el uso de antenas de muy bajo ángulo de radiación para lograr un máximo de rendimiento.

BANDA DE 6 METROS: En esta banda se encuentran todos los tipos de propagación tanto las de H.F. como las de V.H.F. y durante los ciclos de máxima actividad solar se logran comunicados de alcance mundial y es muy común el alcance transecuatorial por reflexión en la capa F. Además es una banda que permite la comunicación por reflexión
meteorítica con una duración muy larga.

BANDA DE 2 METROS: Es una banda de propagación troposférica por lo que su señal no refleja el las capas ionosféricas, salvo en casos de auroras o alteraciones elevadasdel campo magnético frecuentes en verano que permiten enlaces hasta 3000 Km.
Además permite comunicados por reflexión meteorítica de hasta 2000 Km pero solo por 20 ó 30 segundos. Es una banda donde sus mejores resultados se logran durante el verano.

BANDA DE 0,70 METROS: En condiciones normales su alcance es ligeramente inferior a la banda de 2 metros pero al ser mas elevada su frecuencia no aparecen ruidos producidos por el ingenio del hombre y por tanto sus señales son muy limpias. Su propagación es troposférica y algo mejor que la banda de 2 metros.

Frecuencia Crítica
La frecuencia crítica de la capa ionosférica es la frecuencia mas elevada que se refleja cuando la onda choca con la capa de incidencia vertical. Las frecuencias mas altas que la crítica atraviesan la capa. La frecuencia crítica de la capa mas intensamente ionizada puede ser tan baja como 2 MHz durante la noche y tan alta como 15 MHz al mediodía.
La frecuencia crítica y la altura de las capas se miden por técnicas de impulsos. El impulso y su eco son observados en una pantalla de rayos catódicos. La frecuencia crítica es de interés para conocer los saltos necesarios para cubrir una distancia determinada. Cuanto más alta es la frecuencia crítica mayor será la ionización de las capas y más alta será la máxima frecuencia utilizable.

Máxima Frecuencia Usable (MFU)
La MFU es la máxima frecuencia que puede utilizarse satisfactoriamente para realizar una comunicación en las bandas de radio, para una distancia dada, sin llegar a la frecuencia crítica. Aclarando que la frecuencia crítica es aquella por encima de la cual las ondas incidentes en las capas reflectoras de la atmósfera la atraviesan y no retornan a la superficie terrestre. Generalmente los enlaces se realizan mediante una onda incidente en forma oblicua con las capas ionosférica y a la cual en algunos casos se suma la onda terrestre y en otros se resta. Por lo expresado el rango de frecuencias varía en concordancia a la longitud del trayecto y la MFU se hace mas baja cuando mas corto es dicho trayecto y más estrecho es el rango de frecuencias permitido. Además la MFU es sumamente influenciada por los ciclos de manchas solares que la estrechan aún más en los períodos de menor actividad solar.
« Última modificación: Julio 08, 2020, 10:57:08 am por LU2HAI »