La refracción en las ondas y radioenlaces
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Otro de los fenómenos destacados que afecta a las ondas electromagnéticas en la parte baja de la atmósfera es la refracción.
Al igual que el resto de efectos ópticos, la refracción altera la trayectoria de la señal de un radioenlace, en este caso, produciendo una flexión o cambio de dirección.
En este artículo vamos a ver por qué y cómo se produce.
La refracción electromagnética
La refracción es el cambio en la trayectoria de una onda electromagnética que sucede al pasar en dirección oblicua de un medio a otro con diferente densidad.
Siempre que una onda de radio pasa de un medio a otro con distinta densidad, sucede un cambio en su velocidad de propagación. Si el medio es más denso, la velocidad disminuye, si es menos denso, la velocidad aumenta.
Ahora pensemos en un frente de onda al estilo Huygens, que avanza por un material con una determinada densidad ρ. El frente está formado por un conjunto de rayos, avanzando de forma paralela en la misma dirección. Imagina que el frente incide de forma oblicua hacia otro material, con mayor densidad ρ’. Como vemos en la imagen, habrá un rayo que llegue primero al otro medio, en el ejemplo es el rayo 1:
Refracción en el avance de un frente de ondas
Al comenzar a atravesar el nuevo medio, la velocidad del rayo 1 decrece y la trayectoria cambia, porque la anulación de las ondas secundarias a lo largo de todo el frente, ya no es la misma que en el medio anterior. Comienzan a llegar nuevos rayos y sucede lo mismo que con el primero. Al final, el frente completo cambia a la nueva trayectoria, acercándose en este caso a la normal (perpendicular imaginaria entre ambos materiales). Si el paso fuera de un medio más denso a otro menos denso, se alejarían de la normal.
- ρ<ρ’ de menos denso a más denso: se acerca a la normal
- ρ>ρ‘ de más denso a menos denso: se aleja de la normal
La refracción en radioenlaces
Los radioenlaces punto a punto trabajan en la parte baja de la atmósfera, que presenta cambios de densidad y que además varían a través del tiempo debido a fenómenos meteorológicos (aire caliente, aire frío, lluvia…).
Como hemos visto, la refracción se produce al pasar de un medio a otro con densidades diferentes, por tanto, en la troposfera pueden pasar 3 tipos de supuestos:
- Que aumente el alcance del radioenlace porque las ondas se elevan por encima de la línea vista.
- Que disminuya el alcance del radioenlace porque las ondas descienden por debajo de la línea vista.
- Que la señal atraviese áreas de densidad variable y se propague por una especie de conducto que se forma entre las capas atmosféricas y la superficie terrestre.
En el diseño de radioenlaces debemos tener en cuenta este fenómeno, pues si los obstáculos están muy cercanos a la línea vista, puede que nuestra señal sea interceptada si sucede una refracción que la haga descender hacia la superficie. Otro motivo más para calcular las zonas de Fresnel.
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Fuentes:
- Electronic Communications Systems – Wayne Tomasi
