ITU-R P 1147-4 SPANISH-2007 Prediction of sky-wave field strength at frequencies between about 150 and 1 700 kHz《150-1700 KHz频段内天波场强的预测》.pdf

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1、 Rec. UIT-R P.1147-4 1 RECOMENDACIN UIT-R P.1147-4 Prediccin de la intensidad de campo de la onda ionosfrica en frecuencias comprendidas entre 150 y 1 700 kHz aproximadamente (Cuestin UIT-R 225/3) (1995-1999-2003-2005-2007) Alcance La presente Recomendacin proporciona un procedimiento de prediccin d

2、estinado a la gama de frecuencias comprendidas entre 150 y 1 700 kHz aproximadamente, para longitudes de trayecto entre 50 y 12 000 km. La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que es necesario suministrar orientaciones a los ingenieros encargados de los planes relativos a los s

3、ervicios de radiodifusin en las bandas de ondas kilomtricas y hectomtricas; b) que es importante determinar la distancia geogrfica mnima entre las estaciones que trabajan en los mismos canales o en canales adyacentes, a fin de evitar las interferencias originadas por la propagacin ionosfrica a larga

4、 distancia; c) que como el servicio de radiodifusin y otros servicios en diferentes Regiones comparten porciones de esta gama de frecuencias, es necesario disponer de un mtodo preciso de prediccin de la interferencia para mantener la utilizacin eficaz y ordenada de esas porciones del espectro radioe

5、lctrico, recomienda que convendra adoptar el mtodo que figura a continuacin, teniendo en cuenta en particular el anlisis sobre su precisin que se hace en el Anexo 1. 1 Introduccin Este mtodo permite predecir valores de la intensidad de campo nocturna de la onda ionosfrica para una o ms antenas verti

6、cales que radien una potencia determinada, medida a nivel del suelo con una antena de cuadro cuyo plano vertical coincide con el del crculo mximo que contiene la direccin del transmisor. El mtodo se basa en las mediciones efectuadas en las bandas de frecuencias atribuidas a la radiodifusin y se apli

7、ca a trayectos con una longitud de 50 a 12 000 km para esas bandas de ondas kilomtricas y hectomtricas en particular. Para un anlisis de la propagacin diurna, vase el Anexo 2. Las Figs. 1, 2 y 3 constituyen una parte esencial del mtodo de prediccin. Para mayor comodidad se han incluido mapas geomagn

8、ticos en las Figs. 5, 6 y 10. Las Figuras restantes y el Apndice 1 contienen informacin adicional que permite simplificar la aplicacin de este mtodo. 2 Rec. UIT-R P.1147-4 2 Valor mediano anual de la intensidad de campo nocturna La intensidad de campo prevista de la onda ionosfrica viene dada por la

9、 expresin: E = V + E0 Lt= V + GS Lp+ A 20 log p La Lt Lr(1) siendo: E: valor mediano anual de las intensidades de campo medianas semihorarias (dB(V/m), para una fuerza cimomotriz del transmisor dada, V, y a una hora dada, t, contada a partir de la puesta o salida del Sol, segn convenga E0: valor med

10、iano anual de las intensidades de campo medianas semihorarias (dB(V/m), para una fuerza cimomotriz del transmisor de 300 V y a la hora de referencia definida en el 2.1 V: fuerza cimomotriz del transmisor (dB por encima de una fuerza cimomotriz de referencia de 300 V) (vase el 2.2) GS: correccin de g

11、anancia debida a la proximidad del mar (dB) (vase el 2.3) Lp: prdida adicional por acoplamiento de polarizacin (dB) (vase el 2.4) A: una constante. Para ondas kilomtricas, A = 110,2. Para ondas hectomtricas, A = 107 salvo en los trayectos de propagacin cuyo punto medio est situado en la parte de la

12、Regin 3 al sur del paralelo 11 S. En esos casos, A = 110 La: factor de prdida que incorpora los efectos de la absorcin ionosfrica y factores conexos (vase el 2.6) Lt: factor de prdida horaria (dB) (vase el 2.7) Lr: factor de prdida que incorpora el efecto de la actividad solar (vase el 2.8). La Fig.

13、 4 da E0en funcin de la distancia, d, medida sobre el suelo, para distintas latitudes geomagnticas cuando los valores de GS, Lpy R son todos iguales a cero; donde R es igual al nmero internacional relativo de manchas solares, suavizado para 12 meses. 2.1 Hora de referencia Como hora de referencia se

14、 toma la de la puesta del Sol en un punto S de la superficie de la Tierra, ms seis horas. En los trayectos inferiores a 2 000 km, S es el punto medio del trayecto. En los trayectos ms largos, S se encuentra a 750 km del terminal donde el Sol se pone ms tarde, medidos a lo largo del trayecto de crcul

15、o mximo. 2.2 Fuerza cimomotriz La fuerza cimomotriz del transmisor V (dB(300 V) viene dada por la expresin: V = P + GV+ GH(2) siendo: P: potencia radiada (dB(1 kW) GV: factor de ganancia de la antena transmisora (dB) debido a la directividad vertical, dado en la Fig. 1 GH: factor de ganancia de la a

16、ntena transmisora (dB) debido a la directividad horizontal. En las antenas directivas, GHes funcin del acimut. En las antenas omnidireccionales GH= 0. Rec. UIT-R P.1147-4 3 2.3 Ganancia debida a la proximidad del mar GSes la ganancia adicional de la seal cuando uno o ambos terminales estn situados c

17、erca del mar, pero no se aplica a propagacin sobre agua dulce. Para un solo terminal, GSviene dada por: 021210)(para GccccGGS6 500 km, y en la banda de ondas kilomtricas, G0= 4,1 dB cuando d 5 000 km, siendo d la distancia con respecto al suelo entre los dos terminales. La correccin c1viene expresad

18、a por: 0111Grsc = (5) siendo: s1: distancia del terminal al mar, medida a lo largo del trayecto de crculo mximo (km) r1= km/101203fQG f: frecuencia (kHz) Q1= 0,30 en la banda de ondas kilomtricas y 1,4 en la banda de ondas hectomtricas. La correccin c2viene expresada por: 222202para1 rsrsGc =+=ILIIL

19、pp(8) donde I es la inclinacin magntica, N o S (grados) en el terminal, y es el acimut del trayecto medido en grados con relacin a la direccin magntica E-W, de tal forma que | | 90. Lpdebe evaluarse por separado para los dos terminales, dado que e I pueden tomar valores diferentes; a continuacin se

20、suman los dos valores de Lp. Para determinar e I deben usarse los valores ms precisos disponibles de la inclinacin y de la declinacin magnticas que se indican en las Figs. 5 y 6. La Fig. 7 muestra los valores de Lpcalculados por medio de la ecuacin (8). Rec. UIT-R P.1147-4 5 6 Rec. UIT-R P.1147-4 FI

21、GURA 2 Ganancia debida a la proximidad del mar (G0) para un solo terminal situado en la costa FIGURA 3 Factor de prdida horaria (Lt) Rec. UIT-R P.1147-4 7 2.5 Distancia real del trayecto de propagacin, p Para trayectos superiores a 1 000 km, p (km) es aproximadamente igual a la distancia medida sobr

22、e el suelo, d (km), entre el transmisor y el receptor. Para trayectos ms cortos: p = (d2+ 40 000)1/2(9) La ecuacin (9) puede utilizarse en trayectos de cualquier longitud con un error despreciable. Conviene utilizarla siempre que las distancias consideradas comprendan las distancias menores y mayore

23、s a los 1 000 km para evitar discontinuidades en la intensidad de campo en funcin de la distancia. 2.6 Factor de prdida que incorpora los efectos de la absorcin ionosfrica y factores conexos Laes el factor de prdida que incorpora los efectos de la absorcin ionosfrica, enfoque, prdidas del terminal y

24、 prdidas entre las secciones de los trayectos con mltiples saltos. 0001/pkLa= (10) y el coeficiente de prdida bsico, k, viene dado por la expresin: k = (2 + 4,95 tg2) (11) En la ecuacin (11) es la latitud geomagntica (dipolo) del punto medio del trayecto estudiado. Las latitudes septentrionales se c

25、onsideran positivas y las australes, negativas. Se puede utilizar la Fig. 10 para obtener la latitud geomagntica a partir de coordenadas geogrficas conocidas del punto medio. Si el valor de es mayor que +60, la ecuacin (11) se evala para = +60. Si el valor de es menor que 60, la ecuacin (11) se eval

26、a para = 60. Los trayectos superiores a 3 000 km estn divididos en dos secciones iguales, y k para cada seccin se determina segn la ecuacin (11). La media algebraica de dos valores de k (keff ) se usa para calcular la intensidad de campo (vase tambin la Fig. 9). 2.7 Factor de prdida horaria El facto

27、r de prdida horaria, Lt(dB) viene dado en la Fig. 3. El tiempo, t, representa el nmero de horas despus del ocaso o antes del orto (o alba), segn proceda. Este tiempo se toma a nivel del suelo, en el punto medio del trayecto, para trayectos cuando d 45, Lr= b(R/100) (p/1 000) dB (12) siendo: b = (| |

28、 45)/3 excepto en Europa donde b = 1 (13) se ha de utilizar independientemente de la latitud. Los trayectos superiores a 3 000 km se dividen en dos secciones iguales como se describe en el 2.6. Se calculan y se suman los valores de Lrde las dos secciones. FIGURA 4A Curvas que representan E0para la b

29、anda de ondas kilomtricas cuando Gs, Lpy R son todos iguales a cero en latitudes geomagnticas constantes Rec. UIT-R P.1147-4 9 3 Variaciones de un da a otro y durante cortos periodos de tiempo de las intensidades de campo nocturnas A una hora concreta con respecto al crepsculo o al amanecer, la dife

30、rencia (w), donde w es normalmente 10 1, entre la intensidad de campo rebasada durante el w % del tiempo y el valor mediano anual viene expresada por: en ondas kilomtricas: (10) = 6,5 dB (14) y (1) = 11,5 dB (15) en ondas hectomtricas: (10) = 0,2 | | 2 dB (16) y (1) = 0,2 | | + 3 dB (17) En la ecuac

31、in (16), (10) es mayor o igual a 6 dB pero menor o igual a 10 dB. En la ecuacin (17), (1) es mayor o igual a 11 dB pero menor o igual a 15 dB. FIGURA 4B Curvas que representan E0para la banda de ondas hectomtricas cuando Gs, Lpy R son todos iguales a cero en latitudes geomagnticas constantes 10 Rec.

32、 UIT-R P.1147-4 1147-05180 160W 140 120 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 1809080706050403020101020N304050607080900180 160W 140 120 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 1809080706050403020101020N304050607080900FIGURA 5Mapa de inclinacin magntica (para 1975,0)(Se ha obtenido de:

33、Magnetic inclination or dip (epoch 1975.0) Chart No. 30 World U.S. Defense Mapping Agency Hydrographic Center)LatitudLongitudRec. UIT-R P.1147-4 11 1147-06180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 1809080706050403020101020N304050607080900180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 20 40 60

34、 80 100 120 140 160 1809080706050403020101020N304050607080900FIGURA 6Mapa de declinacin magntica (para 1975,0)(Se ha obtenido de: Magnetic variation (epoch 1975,0) Chart No. 42 World U.S. Defence Mapping Agency Hydrographic Center)LatitudLongitud12 Rec. UIT-R P.1147-4 FIGURA 7 Prdida adicional por a

35、coplamiento de polarizacin, Lp(para un solo terminal) Rec. UIT-R P.1147-4 13 1147-08a025010210352101525214 Rec. UIT-R P.1147-4 1147-08b102103521015252250Rec. UIT-R P.1147-4 15 16 Rec. UIT-R P.1147-4 Rec. UIT-R P.1147-4 17 1147-11OND18 Rec. UIT-R P.1147-4 Apndice 1 Este Apndice contiene ecuaciones qu

36、e se pueden utilizar en lugar de las Figs. 3 y 11 para el factor de prdida horaria y las horas de salida y puesta del sol, respectivamente. A efectos del presente Apndice se utilizan los siguientes smbolos adicionales: Lista de smbolos : latitud geogrfica de un punto del trayecto (grados) : longitud

37、 geogrfica de un punto del trayecto (grados) S: hora media local del ocaso o del orto en un punto (h). Las coordenadas Norte y Este se consideran positivas, y las coordenadas Sur y Oeste, negativas. 1 Factor de prdida horaria, LtLas siguientes ecuaciones se pueden utilizar en lugar de las curvas de

38、la Fig. 3, dentro de los lmites fijados para t. Para las horas intermedias (es decir, cerca de medianoche), se toma Lt= 0. Lt (ocaso) = 12,40 9,248 t + 2,892 t2 0,3343 t3para 1 1, no hay ocaso u orto. De cos H se obtiene H en grados; para el orto: 180 (foE) sec i, donde foE es la frecuencia crtica d

39、e la capa E e i es el ngulo de incidencia en la capa E, la onda atravesar la capa E y se reflejar en la capa F. Hay probabilidad mxima de que esto suceda en las frecuencias ms altas de la banda de ondas kilomtricas a distancias terrestres inferiores a 500 km, especialmente a altas horas de la noche

40、y durante el periodo de mnima actividad solar. El mtodo puede utilizarse de todos los modos, siempre que se calcule p para reflexin en la capa F a una altura de 220 km y la fuerza cimomotriz V para el ngulo de elevacin correspondiente. Las mediciones efectuadas en los Estados Unidos de Amrica permit

41、en pensar que es probable que la Fig. 3 (factor de prdida horaria) sea precisa para las frecuencias cercanas a 1 000 kHz en un ao de escasa actividad solar. Si la frecuencia se desva en cualquier direccin desde unos 1 000 kHz, en particular durante las horas de transicin, pueden producirse apreciabl

42、es errores. Estas mediciones sugieren tambin que la magnitud del efecto de actividad solar dos horas despus de la puesta del Sol es considerablemente mayor que seis horas despus de dicha puesta del Sol. As, en un ao de alta actividad solar, la diferencia entre las intensidades de campo registrada se

43、is horas despus y dos horas despus de la puesta del Sol puede ser considerablemente mayor que la que muestra la Fig. 3. Durante la noche, en la banda de ondas hectomtricas la onda ionosfrica que se propaga en latitudes templadas tiene mayor intensidad en primavera y otoo y menor en verano e invierno

44、, siendo el mnimo veraniego el ms acentuado. La variacin total puede ascender a 15 dB en las frecuencias ms bajas de la banda de ondas hectomtricas, descendiendo hasta unos 3 dB en el borde superior de la banda. En la banda de ondas kilomtricas la variacin estacional durante la noche presenta la ten

45、dencia opuesta, con un mximo acentuado en verano. La variacin estacional es mucho menor en latitudes tropicales. Anexo 2 Anlisis de la propagacin de la onda ionosfrica diurna 1 Casos en ondas kilomtricas Las intensidades de campo al medioda en ondas kilomtricas son de 7 a 45 dB inferiores que los va

46、lores a medianoche. La diferencia depende de la frecuencia, la distancia y la estacin (vase tambin la Recomendacin UIT-R P.684). 2 Casos en ondas hectomtricas Los datos disponibles muestran que las intensidades de campo de la onda ionosfrica al medioda presentan importantes variaciones segn la estac

47、in, que llegan a su punto mximo en los meses invernales. La intensidad de campo promedio durante los meses de invierno es de unos 10 dB superior al valor mediano anual y la relacin entre el invierno y el verano puede exceder de 30 dB. El valor mediano anual de la intensidad del campo al medioda es a

48、proximadamente 43 dB inferior a seis horas despus de la puesta del sol. La intensidad de campo rebasada durante el 10% en los das del ao es aproximadamente 13 dB superior al valor mediano anual. Vase tambin el Manual del UIT-R La ionosfera y sus efectos en la propagacin de las ondas radioelctricas.