ITU-R INFORME P 2011-1 SPANISH-1999 PROPAGATION AT FREQUENCIES ABOVE THE BASIC MUF《基于最大可用频率(MUF)之上的频率传播》.pdf

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1、 I. UIT-R P.2011-1 1 INFORME UIT-R P.2011-1 PROPAGACIN EN FRECUENCIAS POR ENCIMA DE LA MUF BSICA (1997-1999) I. UIT-R P.2011-1 1 Introduccin La Recomendacin UIT-R P.373 define la MUF bsica como la frecuencia ms elevada en que una onda radioelctrica puede propagarse entre determinadas estaciones term

2、inales, en un momento dado, mediante refraccin ionosfrica solamente. Esta Recomendacin reconoce adems que ello no determina necesariamente la mxima frecuencia de transmisin en esas circunstancias puesto que tambin presenta una definicin para la MUF operacional. La MUF operacional es la frecuencia ms

3、 elevada que permitira un comportamiento aceptable en un instante determinado y bajo unas condiciones de funcionamiento especificadas. Los diversos mecanismos que pueden contribuir a la propagacin por encima de la MUF bsica (denominada para mayor facilidad propagacin ABM) se describen en el 2. Sin e

4、mbargo, esta situacin se complica por dos razones principales, a saber: la definicin de la MUF bsica implica que sta viene determinada por el modo de propagacin extraordinario, sin tener en cuenta ninguna diferencia en la amplitud de la seal con respecto al modo ordinario; a efectos del UIT-R es nec

5、esario predecir las intensidades de la seal; tales predicciones se basan en mapas mensuales de los valores medianos de las caractersticas ionosfricas y los valores instantneos de la MUF bsica no sern conocidos. Adems, la variabilidad da a da de las caractersticas ionosfricas puede dar lugar a que la

6、 frecuencia utilizada para las comunicaciones se encuentre algunos das por encima de la MUF bsica y otros das por debajo. Cabe sealar que los valores de la MUF bsica instantnea slo pueden determinarse mediante el examen de los ionogramas de incidencia oblicua medidos a lo largo del trayecto de propa

7、gacin. Pueden obtenerse aproximaciones a estos valores utilizando unos sondeos de incidencia vertical correctamente emplazados a lo largo del crculo mximo y suponiendo homogeneidad de la ionosfera o gradientes horizontales especficos. Los sistemas de evaluacin de canal en tiempo real no ofrecern gen

8、eralmente una indicacin clara sobre la MUF bsica. 2 Mecanismos de propagacin responsables de la propagacin en frecuencias por encima de la MUF bsica Los mecanismos de propagacin y las caractersticas ionosfricas que pueden dar lugar a una propagacin ABM son los siguientes: 2.1 Irregularidades ionosfr

9、icas La ionosfera probablemente siempre presenta inhomogeneidades espaciales en todo el volumen responsable de la reflexin de la mayora de los componentes que contribuyen a la potencia de la seal recibida. Estas inhomogeneidades pueden aparecer a cualquier altura y las que se encuentran por debajo d

10、e la altura de la reflexin de los rayos pueden ser muy significativas. En condiciones benignas, las fluctuaciones aleatorias espaciales de la densidad de electrones presen-tarn intensidades que varan con la posicin y con el tiempo. Aparecen cambios importantes, por ejemplo, durante la presencia de p

11、erturbaciones ionosfricas progresivas. Se han realizado estudios tericos utilizando modelos de ionosferas representativos de las condiciones promediadas en latitudes medias. En estos estudios se han considerado fluctuaciones ionosfricas de tipo turbulento con una funcin de correlacin espacial de tip

12、o Kolmogorov y un anlisis de difraccin realizado en trminos de componentes estocsticos (fluctuantes) y coherentes ha llevado a la conclusin de que las intensidades de seal significativas debidas a este mecanismo surgen nicamente en frecuencias de hasta unos 60 kHz por encima de la MUF bsica, lo cual

13、 supone una extensin en frecuencia ms reducida (vase ms adelante) que la que se observa normalmente en la prctica. En otras condiciones, pueden aparecer irregularidades ionosfricas intensas pero contenidas en el espacio, como las que son responsables del fenmeno de dispersin en la capa F observado e

14、n los ionogramas de incidencia vertical. La dispersin en cualquier gama de frecuencias puede permitir la propagacin por refraccin o por dispersin en frecuencias por encima de la MUF bsica en la regin media de la ionosfera. Este mecanismo se observa en algunos ionogramas de incidencia oblicua en los

15、que la mxima frecuencia observada viene determinada por una ampliacin ms all de la frecuencia de unin de los rayos de ngulo bajo y alto. Cabe esperar que las irregularidades ionosfricas tengan densidades de electrones proporcionales al volumen ionosfrico total, de manera que tales extensiones de fre

16、cuencia potenciaran la MUF bsica. 2 I. UIT-R P.2011-1 2.2 Retrodispersin y dispersin lateral en la superficie La propagacin fuera del crculo mximo, en la que intervienen dos saltos por ionosfera y dispersin intermedia en la superficie de la Tierra, puede permitir la propagacin en frecuencias superio

17、res a la MUF bsica de crculo mximo. Estas seales dispersas presentan a menudo ndices de desvanecimientos superiores a 1/s y se reciben con ngulos de llegada acimutal variables. Las intensidades de la seal disminuyen gradualmente a unos valores de 25 a 40 dB inferiores a los del modo de crculo mximo

18、a medida que los trayectos de propagacin se desvan progresivamente de dicho crculo mximo. Los coeficientes de dispersin de la superficie de la Tierra pueden ser muy variables dependiendo de la naturaleza de la superficie y del ngulo de elevacin. El coeficiente de dispersin en la superficie es funcin

19、 del acimut y de la diferencia de acimutes entre los rayos descendente y ascendente, de la presencia de mar o tierra, de las irregula-ridades del terreno, de los ngulos de elevacin y tambin del enfoque debido a la curvatura ionosfrica para ngulos de incidencia rasantes. Ha habido observaciones contr

20、overtidas con respecto a las intensidades de las seales dispersas por el mar en comparacin con las seales dispersas por la tierra. Las intensidades de las seales con retrodispersin y dispersin lateral a frecuencias por encima de la MUF bsica en el trayecto de crculo mximo dependern de sus respectiva

21、s longitudes del trayecto y variarn en proporcin a sus correspondientes MUF bsicas. La prdida en el trayecto ms baja aparecer normalmente para el haz de interseccin de las distancias de salto en torno al transmisor y al receptor debido al enfoque de la distancia de salto. Sin embargo, en la prctica

22、las directividades de las antenas de transmisin y recepcin pueden tener influencia sobre la marcacin de la mxima intensidad de la seal recibida. Se ha sugerido que ste es el mecanismo dominante responsable de la propagacin ABM para trayectos ms cortos de un solo salto de hasta 4 000 km de longitud.

23、2.3 Retrodispersin en modo de orden superior Como una ampliacin del caso de retrodispersin en la superficie con dos saltos, puede haber una retrodispersin desde distancias superiores, lo que supone propagacin por mltiples saltos. Este fenmeno probablemente es ms importante cuando existen unos gradie

24、ntes de densidad electrnica horizontal en la ionosfera significativos. 2.4 Modos de propagacin por conducto En algunos casos, una radiacin con ngulo bajo puede penetrar en conductos formados por perfiles de altura de densidad electrnica particular. En tales casos, puede ser posible la propagacin a l

25、arga distancia y a mayores frecuencias que la MUF bsica de crculo mximo. Este mecanismo, combinado, por ejemplo, con la retrodispersin y la dispersin lateral en la superficie fuera del crculo mximo, puede contribuir a que se produzca una propagacin ABM. 2.5 Propagacin cordal por saltos Las inclinaci

26、ones en la ionosfera, fundamentalmente a ambos lados del ecuador magntico pero tambin en las depresiones subaurorales, pueden permitir trayectos de rayos que van de una refraccin en una regin a otra, sin que se produzca una reflexin en el suelo intermedia. Se ha observado una propagacin transecuator

27、ial de este tipo hasta frecuencias bastante elevadas en la gama de ondas mtricas, acompaada a menudo por una seal en modo disperso asociada con la presencia de irregularidades ionosfricas. Tales seales, especialmente cuando se combinan con la retrodispersin y la dispersin lateral en la superficie, p

28、ueden dar lugar a una propagacin muy significativa por encima de la MUF bsica. 2.6 Dispersin ionosfrica directa La energa de la seal puede dispersarse desde cualquiera de las regiones ionosfricas, tanto a lo largo de un trayecto de crculo mximo como en otras orientaciones. En latitudes elevadas, aur

29、orales y ecuatoriales los fuertes gradientes de densidad de ionizacin pueden permitir una dispersin significativa en la regin F, pero cuando los gradientes no son tan intensos probablemente la dispersin por la regin E es ms importante y, en este caso, se limitara a distancias de unos 2 000 km. El In

30、forme 260-2 del ex CCIR (1974) (oficialmente suprimido) considera con detalle el modo de dispersin ionosfrico. Dicho Informe indica que, al menos para frecuencias por encima de 30 MHz, la intensidad de la seal vara en razn inversa de la potencia 7,5 de la frecuencia. En varios trabajos se ha informa

31、do de la existencia de dispersin lateral ionosfrica procedente de irregularidades en la regin F situadas en las regiones aurorales. En algunos casos, las seales propagadas a lo largo de crculos no mximos se atribuyen a la dispersin directa procedente de irregularidades ionosfricas en ausencia de un

32、tipo ordinario de reflexin ionosfrica. En otros casos, se considera el resultado de modos multisalto generndose las seales dispersas ms intensas por las irregularidades ionosfricas y haciendo intervenir un mecanismo de enfoque. En los trayectos transecuatoriales se han observado desviaciones acimuta

33、les de hasta 50 debidas a la dispersin directa causada por las inhomogeneidades de la capa F cerca del ecuador magntico de la Tierra. Las seales dispersas dominantes se han atribuido a las irregularidades dbiles alineadas con el campo o a la reflexin especular en gradientes horizontales de la densid

34、ad electrnica. I. UIT-R P.2011-1 3 2.7 Propagacin por la capa E espordica La aparicin de ionizacin en la capa E espordica puede permitir la propagacin, por reflexin parcial o por dispersin, a frecuencias muy elevadas. Puede que este modo de propagacin no sea reconocido y, en cualquier caso, no se in

35、cluye en muchos procedimientos de prediccin. Por consiguiente, puede considerarse como otro fenmeno que contribuye a la propagacin por encima de la MUF bsica esperada, para unas longitudes de trayecto de hasta 2 000 km. 2.8 Dispersin auroral Las irregularidades alineadas con el campo en las regiones

36、 aurorales, asociadas con las perturbaciones geomagnticas, dan lugar a un tipo especial de capa E espordica. En los trayectos de propagacin prximos a las regiones aurorales tales irregularidades en la regin E pueden provocar una retrodispersin directa de las seales a frecuencias de hasta 100 MHz o s

37、uperiores. Estas componentes de la seal se han modelado en trminos de dispersin dbil y reflexin crtica. Las reflexiones causadas por dichas irregularidades obedecen a unas condiciones particulares de especularidad. La funcin de dispersin de volumen se ha aproximado mediante una funcin de frecuencia

38、exponencial. Aunque se ha observado propagacin por saltos mltiples, el efecto estar limitado generalmente a longitudes de trayecto inferiores a 2 000 km. 2.9 Dispersin por meteoros En la Recomendacin UIT-R P.843 se considera la propagacin mediante reflexin o dispersin por ionizacin meterica transito

39、ria. Si se dan las circunstancias geomtricas adecuadas, pueden aparecer fenmenos de propagacin de corta duracin en frecuencias elevadas de la gama de ondas mtricas para longitudes de trayecto inferiores a 2 000 km. 3 Datos de medicin recopilados y necesarios La mayora de los datos de medicin limitad

40、os actuales incluyen ejemplos de variaciones de la intensidad de la seal con la frecuencia, o con el tiempo al variar la MUF bsica, sobre trayectos especficos. En Hagn y otros 1993 se describen las mediciones realizadas en un conjunto de trayectos de longitudes comprendidas entre 400 km y 2 580 km.

41、Los datos de medicin existentes, junto con la presente informacin, no son suficientes para el establecimiento de modelos completos que incluyan la dependencia con la longitud del trayecto, el emplazamiento, la hora, etc. Se necesita urgentemente informacin sobre nuevos tipos de mediciones. Es necesa

42、rio, especialmente, establecer las dependencias y las pautas de cambio en los mecanismos de propagacin en las diferentes regiones geogrficas segn la hora del da, la estacin, la poca solar y el grado de perturbacin ionosfrica. 4 Modelos estadsticos de la intensidad de seal en frecuencias por encima d

43、e la MUF bsica Los bancos de datos del UIT-R (Recomendacin UIT-R P.845) incluyen observaciones de la intensidad de seal en frecuencias superiores a la MUF bsica, aunque se desconocen los valores de la MUF bsica correspondientes a cada medicin y no han podido determinarse sin mediciones adicionales e

44、speciales. Idealmente, los sondeos oblicuos simul-tneos deben realizarse en los trayectos de propagacin correspondientes, pero generalmente ello no ha sido posible. En consecuencia, hay que considerar los resultados desde un punto de vista estadstico. Cabe sealar que la variacin da a da en un mes de

45、 la MUF bsica a una hora determinada tendr una gama interdecilos del 30% al 40% del valor mediano de la MUF bsica. Las frecuencias utilizadas para las comunicaciones en esta gama sern algunos das inferiores a la MUF bsica y otros das, superiores. Sin embargo, los modelos de prediccin a largo plazo d

46、eben tomar como punto de partida el valor mediano mensual de la MUF bsica. Por consiguiente, para establecer modelos de estas circunstancias debe combinarse la intensidad de la seal para un trayecto con refraccin a la frecuencia inmediatamente por debajo del valor mediano mensual de la MUF bsica con

47、 las contribuciones de la propagacin ABM descrita anteriormente y a continuacin incluir los valores estadsticos de la variabilidad da a da. Suponiendo que en una ocasin determinada existe un mecanismo de propagacin que da lugar a seales dbiles por encima de la MUF bsica, los cambios diarios en la MU

48、F bsica significan que las diversas frmulas discutidas ms adelante para las prdidas por encima de la MUF en trminos del valor mediano mensual de la MUF bsica deben incluir un elemento sin especificar para tener en cuenta el hecho de que algunos das la MUF bsica se encuentra por debajo del valor mediano mensual. 4 I. UIT-R P.2011-1 Adems de la variabilidad da a da, la ionosfera tambin experimenta cambios de duracin menor de una hora que pueden dar lugar a que la propagacin se mantenga por mtodos convencionales durante parte de una