CURVAS DE SUPERFICIE

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CURVAS DE SUPERFICIE

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DESCRIPCIÓN

Este modelo se describe en su totalidad en la Recomendación 369-9 de la ITU-R. Es un modelo empírico que se ha utilizado principalmente para la planificación de radiodifusión de emisiones de Onda Media.

Este método proporciona información sobre la intensidad de campo y su dependencia de las características del terreno debido a la propagación por onda de superficie para frecuencias comprendidas entre 10 Khz y 30 MHz.

Es un modelo que no tiene en cuenta los posibles obstáculos del terreno, la razón de esto es que el modelo está basado en un grupo de medidas llevadas a cabo a diferentes frecuencias en diferentes tipos de suelo y climas. Esto significa que, por ejemplo, en algunos casos, incluso presentando un obstáculo muy dominante, la predicción de la fuerza de la señal puede casi ser la misma para receptores situados delante o detrás del obstáculo, especialmente si existe un segundo obstáculo entre el dominante y el receptor.

DESARROLLO

Las medidas se presentan en un juego de curvas de propagación por onda de superficie que corresponden a un cierto número de valores-tipo de frecuencias y de características del suelo y han sido calculadas con arreglo a las siguientes hipótesis:

La Tierra es una esfera homogénea lisa.

En la troposfera, el índice de refracción disminuye exponencialmente en función de la altura, conforme se describe en la Recomendación UIT-R P.453.

Tanto las antenas transmisoras como las receptoras se hallan situadas en tierra.

El elemento radiante es un monopolo vertical corto. Se supone dicha antena vertical en la superficie de una Tierra plana, perfectamente conductora y excitada de forma que radie 1 kW, en cuyo caso la intensidad de campo a 1 Km de distancia será de 300 mV/m.

Las curvas se han trazado para distancias medidas siguiendo la curvatura de la tierra.

Las curvas dan el valor de la componente vertical de la intensidad del campo de radiación, es decir el que puede efectivamente medirse en la región de campo lejano de la antena.

curves1

En el caso de que la propagación de la señal se produzca a lo largo de un trayecto en que las características del terreno no varíen (trayecto homogéneo) se aplican directamente estas curvas con las interpolaciones que apliquen necesarias, en función de la frecuencia y la distancia del punto de recepción a la antena transmisora.

En el caso de tener una situación de propagación por trayectos mixtos (Tierra lisa no homogénea), se aplicará el método de Milington, para determinar la intensidad de campo.

Los trayectos mixtos pueden estar constituidos por las secciones S1, S2, S3 de longitudes d1, d2, d3, etc., cuyas conductividades y permitividad son σ1, ε1; σ2,ε2; σ3, ε3, tal como como se indica en la ilustración para tres secciones:

curves2

Para la aplicación del método de Millington se consideran disponibles las curvas correspondientes a los distintos tipos de terreno de las secciones S1, S2, S3, etc., supuestas individualmente homogéneas; también se suponen dichas curvas trazadas con relación a un mismo origen T.Se escoge entonces para una determinada frecuencia la curva correspondiente a la sección S1, y se determina el valor de la intensidad de campo E1(d1) en dB(mV/m) a la distancia d1. Mediante la curva correspondiente a S2 se determinan las intensidades de campo E2(d1) y E2(d1 + d2) y, procediendo de la misma manera con la curva correspondiente a la sección S3, se determinan las intensidades de campo E3(d1 + d2) y E3(d1 + d2 + d3) y así sucesivamente.

La ecuación (1) define así una intensidad de campo recibida ER:

ER = E1(d1) - E2 (d1) + E2 (d1 + d2 ) - E3(d1 + d2 ) + E3(d1 + d2 + d3)

Se invierte luego el procedimiento, denominando R el transmisor y T el receptor, lo que conduce a una intensidad de campo ET definida por la ecuación:

ET = E3 (d3 ) - E2 (d3) + E2 (d3 + d2 ) - E1(d3 + d2 ) + E1(d3 + d2 + d1)

La intensidad de campo requerida viene dada por ½ [ER + ET], siendo evidente la forma de extender el cálculo a un número mayor de secciones.

curves3

curves4

Para realizar un cálculo de una relativa precisión es necesario disponer de un mapa de conductividades del terreno que lo caracterice, este mapa de conductividades se introduce en el cálculo mediante la utilización de una Capa de Morfografía, en el caso de no disponer de mapa de conductividades podrá introducirse una conductividad por defecto en los parámetros del método de cálculo, considerándose todo el trayecto de este modo como homogéneo.

 

Parametrización del método

Se implementa un mecanismo que permite incluir las posibles pérdidas adicionales provocadas por los desniveles del terreno. Es decir, además de la potencia transmitida, la frecuencia y la conductividad del terreno, los posibles obstáculos entre el transmisor y el punto de recepción influirán en el nivel de seña recibido. Este mecanismo se basa en estudios realizados por universidades y centros de investigación que pretenden estimar las posibles pérdidas que dependen de los desniveles del terreno y proponen un procedimiento para su cálculo. En concreto, se basa en el estudio realizado en [2].

Si bien este tipo de procedimientos no se encuentran estandarizados ni reconocidos a nivel técnico en el marco internacional, pueden resultar de aplicación en casos prácticos en los que, experimentalmente, los técnicos han demostrado mediante medidas de campo la influencia de obstáculos significativos sobre la propagación de la señal.

Este mecanismo para el cálculo de las posibles pérdidas introducidas por obstáculos se presenta como un complemento al método de propagación de onda de superficie expuesto en la Recomendación 368-9 de la ITU-R [1]. Las pérdidas se modelan con parámetros ajustables (en función de la altura del obstáculo en longitudes de onda) de forma que el usuario pueda ajustar los resultados a las condiciones particulares del entorno.

APLICACIONES

El modelo no es muy preciso, especialmente en entornos montañosos.

Es utilizado normalmente en servicio de Onda Media para predicciones a larga distancia.

Aceptado para coordinación internacional y por organismos reguladores.

Es muy rápido, ya que interpola valores previamente almacenados.

REFERENCIAS

[1] Recommendation ITU-R P.368-9, "Ground-wave propagation curves for frequencies between 10 kHz and 30 MHz".

[2] "Estimation of the single obstacle attenuation in MF band from field data". Susana López, David de la Vega, David Guerra, Gorka Prieto, Manuel Velez, and Pablo Angueira.

Department of Electronics & Telecommunications. Bilbao Engineering College (University of the Basque Country). Alameda Urquijo s/n. 48013 Bilbao. SPAIN.