COMPARACIÓN DEL SISTEMA DE DISPERSIÓN TROPOSFÉRICA CON EL SISTEMA DE MICROONDAS POR LDV
COMPARACIÓN DEL SISTEMA DE DISPERSIÓN TROPOSFÉRICA CON EL SISTEMA DE MICROONDAS POR LDV
Similitudes – Absorción por oxígeno y vapor de agua – Recepción multitrayectoria – Uso de repetidores de alta sensibilidad – Uso de diversidad en el espacio – Rango de frecuencias (f > 30MHz)
Diferencias: en la tabla 3.1 se muestran las diferencias entre los enlaces por LDV y por dispersión troposférica
LDV
Dispersión Troposférica
No requiere LDV Distancias hasta 80 km.
Requiere LDV
Distancias hasta 650 km. Baja potencia de Tx
Alta potencia de Tx Fenómeno por el que se produce:
Fenómeno por el que se produce:
Refracción
Difracción
Dispersión
Reflexión
Reflexión
Alta dependecia de las condiciones atmosféricas Muy alta dependecia de las condiciones atmosféricas
Baja calidad Alta confiabilidad
Alta calidad
Baja confiabilidad Sistemas en desarrollo
Sistemas en desuso
Tabla 3.1. Comparación entre los sistemas por LDV y por dispersión troposférica
EL ÍNDICE DE REFRACCIÓN DE LA ATMÓSFERA La troposfera se caracteriza porque su constante dieléctrica ( ε ) es función de la presión atmosférica, la
temperatura y la humedad, las cuales varían con la altitud y dependen del clima y del estado del tiempo. La variación de ε produce la variación del índice de refracción (n) con la altitud.
Las señales de microondas deben propagarse a través de la troposfera. El comportamiento de una onda que se propaga por la troposfera está determinado por el índice de refracción en ella, el cual se define como la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio
n = c/c i (3.1)
, entonces (3.2)
Para medios no magnéticos,
(3.3) donde µ o : permeabilidad en el espacio libre
µ r : permeabilidad relativa del medio ε o : permitividad en el espacio libre
ε r : permeabilidad relativa del medio El índice de refracción tiene valores muy próximos a la unidad (p.e. 1,00038), por lo que habitualmente se trabaja con el coíndice de refracción, refractrividad o índice refractivo N
(3.4) Comúnmente
N 6 = ( n − 1 ) × 10 .
+ p 4810 =
77 . 6 e 77 . 6 5 e
p + 3 . 73 × 10 2 (3.5)
donde: p = presión atmosférica total (mb)
e = presión del vapor de agua (mb) T = temperatura absoluta (ºK) La variación horizontal de n es despreciable respecto a su variación vertical, y esta última es mayor en
climas tropicales que en climas fríos. El índice de refracción depende del clima, localización y estación del año. Tanto p, e y T decrecen exponencialmente con la altura, por lo que n en general decrece con h y tiende a la unidad (N → 0). De esta manera
s e (3.6)
donde N s es el coíndice de refracción en la superficie terrestre (adimensional), h la altura (km) y H es una escala de altura que generalmente es igual a 7.32 km, por lo que
(3.7) Una atmósfera que cumpla con la ecuación 3.6 sigue el modelo exponencial aproximado, el que se
− 0 . 136 N h ( h ) = N
caracteriza porque cerca de la superficie terrestre (dentro de los tres primeros kilómetros) ε y N decrecen linealmente con la altura.
Desde el punto de vista macroscópico, como tendencia estadística media, ocurre una disminución exponencial de n con la altura. El CCIR ha definido una atmósfera de referencia, cuya variación exponencial es
− 0 . 136 N h ( h ) = 289 e (3.8)
con h en kms. En las capas bajas de la troposfera (p.e. hasta los tres kilómetros), la variación puede considerarse
lineal, y el gradiente sería constante e igual al valor de la ecuación anterior con h = 0
si este gradiente fuera constante respecto a h, N = 289-39h, y tendríamos una atmósfera normal o estándar. La atmósfera de referencia puede considerarse como una atmósfera con una variación estadística
media, válida en climas templados, en un período de tiempo más o menos largo (p.e. 1 año). Si consideramos las capas bajas de la atmósfera, se observan variaciones en el tiempo, pudiéndose encontrar
variaciones de gradiente entre –80 y –20 km -1 , pudiendo llegar el gradiente a ser positivo. La atmósfera superestandar es la que tiene un gradiente negativo menor a –39 km -1 , y provee condiciones adecuadas para la propagación. La atmósfera subestandar dificulta la propagación, y se da
cuando g>-39, y puede llegar a ser positivo al producirse una inversión de la variación de la temperatura con la altura.