Com viatja RF?

 

Les ones de freqüència de ràdio (RF) són un tipus de radiació electromagnètica i la seva propagació segueix els principis fonamentals de les ones electromagnètiques. A continuació, es mostra una anàlisi detallada de com es propaguen les ones de RF:

 

1. Natura de les ones de RF

Les ones de RF formen part de l’espectre electromagnètic, amb un rang de freqüència d’aproximadament 3 quilohertz (kHz) a 300 gigahertz (GHz). Com totes les ones electromagnètiques, consisteixen en oscil·lats camps elèctrics i magnètics, que són perpendiculars entre si i ambdós perpendiculars a la direcció de propagació.

 

2. Modes principals de propagació de RF

La propagació de les ones de RF depèn de la seva freqüència, dels factors ambientals i de la distància entre el transmissor i el receptor. Els principals modes de propagació inclouen:

a. Propagació de la línia de visió (LOS)

Principi: Les ones de RF viatgen en línies rectes, similars a la llum visible, requerint un camí sense obstacle entre el transmissor i el receptor.

Rang de freqüències: Normalment utilitzat per a freqüències més altes.

Exemplars: Enllaços per satèl·lit, torres de microones, Wi-Fi de curt abast i sistemes de radar.

Limitació: Bloquejat per edificis, muntanyes o la curvatura de la Terra. Per tant, els enllaços LOS de llarga distància solen confiar en torres o satèl·lits per aconseguir "visibilitat mútua".

b. Propagació de les ones de terra

Principi: Les ones de RF viatgen per la superfície terrestre, guiades pel terra i l’atmosfera inferior. Les ones indueixen corrents a terra, fent que s’alenteixin i s’inclinin (seguint la curvatura de la Terra).

Rang de freqüències: Freqüències baixes (LF, 30-300 kHz) i freqüències mitjanes (MF, 300 kHz - 3 MHz), com la ràdio de modulació d’amplitud (AM) (535-1605 kHz).

Avantatge: Pot propagar -se a llargues distàncies sobre la terra o l’aigua, amb el terreny proporcionant un camí estable.

Limitació: Sota l'atenuació (debilitament de l'energia) pel sòl, especialment sobre un terreny rugós o altament conductor (per exemple, zones humides).

c. Sky Wave (ionosfèrica) Propagació

Principi: Les ones de RF es reflecteixen o es refracten per la ionosfera-una capa de partícules carregades (ions) a l'atmosfera superior de la Terra, situada a 60-1000 quilòmetres sobre el terra. Les ones reboten entre la ionosfera i el sòl, permetent una comunicació de llarga distància.

Rang de freqüències: Freqüències altes (HF, 3-30 MHz), utilitzades per a la ràdio d'ona curta, la ràdio aficionada i la comunicació marítima de llarg abast.

 

3. Factors que afecten la propagació de les ones:

Angle de transmissió: Un angle inferior permet un "llúpol" més llarg.

d. Difracció

Principi: Quan es troben amb vores o obertures, les ones de RF es doblen al voltant dels obstacles (com ara edificis o turons). Això permet als senyals arribar a zones darrere dels obstacles fins i tot sense una línia directa de visió.

e. Reflex

Principi: Les ones RF reflecteixen superfícies com edificis, aigua, objectes metàl·lics o terra. Les ones reflectides poden arribar al receptor indirectament, però poden provocar interferències múltiples (quan les ones directes i reflectides estan fora de fase, debilitant o distorsionant el senyal).

f. Refrigeració

Principi: Les ones de RF es doblen quan passen per medis de diferents densitats (per exemple, capes atmosfèriques amb temperatura, humitat o densitat d’ions variables), que poden causar desviació cap amunt o descendent.

4. Atenuació i pèrdues

Les ones de RF perden energia (atenuació) durant la propagació per les raons següents:

Pèrdua de ruta espacial lliure: La propagació natural de les ones mentre viatgen lluny del transmissor (la intensitat del senyal disminueix amb el quadrat de la distància).

Absorció: Substàncies com el vapor d’aigua, la pluja o el fullatge absorbeixen l’energia de RF.

Dispersió: Les ones es dispersen per partícules petites o superfícies rugoses, reduint la força del senyal.

 

Sumari

Les ones de RF es propaguen com a radiació electromagnètica i els seus modes de propagació es determinen per freqüència i l’entorn: les freqüències més altes utilitzen principalment la propagació de la línia de visió, les freqüències inferiors es basen en les ones de terra i les freqüències altes aconsegueixen la propagació de l’ona del cel mitjançant el reflex ionosfèric. A més, hi ha efectes auxiliars com la difracció, la reflexió i la refracció. Comprendre aquests modes és crucial per dissenyar sistemes de comunicació (per exemple, xarxes cel·lulars, ràdio, satèl·lits) per assegurar una transmissió fiable.