La propagación

Las ondas de radio, al ser ondas electromagnéticas, están expuestas a fenómenos reflexión, refracción, difracción e interferencia.

La descripción de la propagación de una onda es muy sencilla si la onda no encuentra ninguna obstrucción para moverse en el espacio. Cuando las ondas de radio que parten del transmisor llegan correctamente al receptor en línea recta se trata de una onda directa. Para ello es necesaria una visión óptica perfecta entre emisor y receptor. Esta propagación se utiliza con altas frecuencias, que requieren antenas de longitud más pequeñas y se ven menos afectadas por los fenómenos meteorológicos adversos. Para que la información llegue al lugar deseado y no a otro se puede generar para estas altas frecuencias un haz de ondas dirigido, que permite que el contenido sea más secreto. Esta modalidad lo utilizan los servicios públicos, policía, bomberos etc., además de las cadenas de televisión y la radio en FM.

Una de las formas más importantes de transmisión es por medio de una onda reflejada o ionosférica. La ionosfera es una capa de la atmósfera situada entre los 40 y los 320 kilómetros. Cuando esta capa, formada por aire enrarecido e ionizado muy fuerte por la radiación solar, está cargada eléctricamente se produce una refracción o desviación de la trayectoria de las ondas que se va repitiendo y se convierte en una reflexión actuando a modo de espejo que devuelve las ondas a la Tierra. De este modo se salva la curvatura del planeta y permitir la comunicación entre dos puntos separados.

Las posibilidades de comunicación a través del sistema de propagación ionosférica vienen determinadas por la frecuencia utilizada y por el grado de ionización de la atmósfera. Cuanto mayor sea la frecuencia de la onda, menor será la refracción sufrida por la misma ionosfera. Se conoce como Frecuencia Útil Máxima (MUF) al momento del día en que la frecuencia es máxima y es reflejada por la ionosfera a la Tierra. La MUF depende de la ionización de la ionosfera, y ésta de la radiación del sol, por lo que durante el día será mayor, también en los meses de verano. Cada once años se cumple un ciclo de máxima actividad solar, lo que también sucede con la MUF. En cualquier receptor de onda corta ocurre que durante el día se reciben emisoras en bandas de frecuencias más altas, mientras que las bajas quedan mudas. Por la noche se da la situación contraria. Esta propagación permite a los radioaficionados ponerse en contacto con personas de cualquier parte del mundo.

La propagación más moderna y utilizada hoy en día es por medio de los satélites artificiales. Como en el caso anterior, es necesaria una clara visibilidad del satélite desde ambos puntos, el emisor y el receptor. Hay que separar dos tipos de satélites: los pasivos, que orbitan alrededor de la Tierra y sirven de espejo a las ondas de radio; la estación emisora lanza la onda al satélite y se ve reflejada de vuelta. Los satélites activos amplifican la onda y la reenvían de vuelta a la Tierra, para lo que es necesaria una fuente de energía solar o atómica. Una manera de propagación muy poco utilizada por su bajo rendimiento es por difracción ionosférica. Se produce cuando una frecuencia superior a los 30 MHz alcanza la ionosfera, y pese a que no será reflejada, la onda resulta difractada en una proporción muy pequeña. A través de un receptor muy sensible puede captarse esta onda reenviada a la superficie de la Tierra. La propagación por difracción meteorítica se da por mediación de zonas ionizadas por el frotamiento de los metoritos del exterior. La propagación también se puede realizar por onda terrestre, es decir, siguiendo la orografía de la Tierra con la posibilidad de salvar montañas o cualquier accidente geográfico antes de ser absorbidas por el suelo. En este caso la propagación se da en frecuencias bajas, inferiores a 4 MHz, y se utiliza para las emisoras de radio de onda media y larga.

Otra forma de propagación que permite comunicaciones a larga distancia con frecuencias elevadas es a través de la troposfera, una capa atmosférica que se encuentra debajo de la estratosfera y lugar donde se forman las nubes. En esta capa las temperaturas bajan muy rápido, se produce la denominada inversión térmica, y se crean los canales de ionización, donde las ondas se desplazan de manera veloz. Esta comunicación se da en grandes distancias y con frecuencias de VHS o de UHF, a distancias de hasta 1.500 kilómetros o incluso más. Otra manera de propagación, muy utilizada por los radioaficionados, se desarrolla con la luna como reflectante de las ondas de radio. Para que sea satisfactoria se necesita que la Luna sea visible desde la parte emisora como de la receptora, y una comunicación elevada. En general, cuando una onda alcanza la superficie de separación de dos medios de distinta naturaleza se producen, en general, dos nuevas ondas, una que retrocede hacia el medio de partida y otra que atraviesa la superficie límite y se propaga en el segundo medio. Al primero de los hechos se le llama reflexión y al segundo refracción.

El fenómeno de la refracción supone un cambio en la velocidad de propagación de la onda asociado al paso de un medio a otro de diferente naturaleza o propiedades, que da lugar a un cambio en la dirección del movimiento ondulatorio. En consecuencia, la onda refractada se desvía un cierto ángulo respecto de la incidente. La refracción se presenta con cierta frecuencia debido a que los medios no son homogéneos, sino que sus propiedades y la velocidad de propagación de las ondas en ellos, cambian de un punto a otro. La propagación del sonido en el aire sufre refracciones, dado que su temperatura no es uniforme. En un día soleado las capas de aire próximas a la superficie terrestre están más calientes que las altas y la velocidad del sonido, que aumenta con la temperatura, es mayor en las capas bajas que en las altas. Ello da lugar a que el sonido, como consecuencia de la refracción, se desvía hacia arriba. En esta situación la comunicación entre dos personas bastante separadas se vería dificultada. El fenómeno contrario ocurre durante las noches, ya que la Tierra se enfría más rápidamente que el aire.

En el caso de las ondas sonoras, le reflexión en una pared explica el eco. Si la distancia a la pared es suficiente, es posible oír la propia voz reflejada ya que el tiempo que emplea el sonido en ir y volver permite separar la percepción de la onda incidente de la reflejada.

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...por Sergio Yuguero

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