Radioenlace: Conceptos Clave, Propagación y Aplicaciones en Telecomunicaciones

Introducción al Radioenlace

Un radioenlace es un sistema utilizado para transportar información a través del espacio, empleando ondas de radio como medio de transmisión. Estas ondas son de naturaleza electromagnética y presentan tres elementos fundamentales:

Elementos de una Onda de Radio

• Frecuencia (f): Es el número de cambios por segundo de los niveles de campo magnético de la onda de radio.
• Amplitud (A): Indica la magnitud de la onda y es la medida del campo eléctrico o voltaje.
• Fase (λ): Es el desplazamiento de la onda respecto a una onda de radio de referencia. La longitud de onda (λ) se relaciona con la velocidad de la luz (c) y la frecuencia (f) mediante la fórmula:
  λ = c / f
  donde c ≈ 3 × 108 m/s (velocidad de la luz en el vacío).

Frecuencias de Radioenlaces

La forma en que las ondas de radio se propagan varía significativamente según su frecuencia:

• Frecuencia Baja: Las ondas se propagan de forma dispersa, lo que las hace adecuadas para establecer comunicación a largas distancias en entornos con poca obstrucción.
• Frecuencia Alta: Estas ondas se propagan en una dirección más definida, ya que tienden a desplazarse en líneas rectas.

Trayectos de Propagación de Ondas de Radio

Las ondas de radio pueden seguir diferentes trayectorias para llegar desde el transmisor al receptor:

1. Ondas Terrestres

   Se propagan cerca de la superficie de la Tierra y se subdividen en:

   • Onda Directa: Ondas que se transmiten directamente desde el emisor al receptor.
   • Onda Reflejada Terrestre: Ondas que se reflejan en la superficie de la Tierra antes de llegar al receptor.
   • Onda Terrestre Superficial: Onda que se mueve a lo largo de la superficie terrestre.
   • Onda Difractada: Ondas que logran propagarse detrás de obstáculos como edificios o montañas.

2. Propagación Troposférica

   Ondas propagadas bajo la influencia de la troposfera, la capa más baja de la atmósfera terrestre.

3. Propagación Ionosférica

   Ondas propagadas bajo la influencia de la ionosfera, una capa de la atmósfera superior que puede reflejar ondas de radio.

Ventajas del Radioenlace

La radiocomunicación ofrece múltiples beneficios, entre los que destacan:

• La comunicación no se interrumpe fácilmente por desastres naturales o eventos que afecten infraestructuras físicas.
• Las rutas de enlace pueden establecerse en un corto período de tiempo.
• No se requiere cableado físico, lo que es fundamental para aplicaciones como la telefonía móvil.
• Puede ser instalado para transmitir información a múltiples destinos simultáneamente.

Desventajas del Radioenlace

A pesar de sus ventajas, los radioenlaces presentan ciertas limitaciones:

• Cuando la onda de radio se propaga en el aire, la potencia receptora decrece, un fenómeno conocido como desvanecimiento (fading).
• Las ondas de radio pueden ser significativamente atenuadas por fenómenos meteorológicos como la lluvia.
• Su uso está restringido a bandas de frecuencia específicas, reguladas por normativas internacionales.

Teoría de Fresnel

La Teoría de Fresnel fue desarrollada para explicar la difracción de la luz en presencia de obstáculos y su propagación. Fresnel establece que la cantidad de energía transmitida en el espacio libre y recibida en un punto determinado está contenida dentro de un elipsoide de Fresnel. El tamaño de este elipsoide, crucial para asegurar una línea de vista clara en un radioenlace, depende de la longitud de la onda y de la distancia entre el transmisor y el receptor.

El radio de la primera zona de Fresnel (la más importante para la propagación de la señal) se puede calcular con la siguiente fórmula simplificada:

R = 17.3 * √(d1 * d2 / (f * d))

Donde:

• R: Radio de la primera zona de Fresnel (en metros).
• d1: Distancia del transmisor al obstáculo (en kilómetros).
• d2: Distancia del obstáculo al receptor (en kilómetros).
• d: Distancia total entre transmisor y receptor (d = d1 + d2, en kilómetros).
• f: Frecuencia de la señal (en GigaHertz - GHz).

Asegurar que la línea de vista esté libre de obstrucciones dentro de la primera zona de Fresnel es fundamental para minimizar la atenuación y garantizar la calidad del enlace.