Comunicaciones Subacuaticas
Páginas: 8 (1906 palabras)
Publicado: 20 de septiembre de 2012
MATERIA: CAMPOS Y ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
MATERIA: CAMPOS Y ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
INTRODUCCIÓN
Cuando un campo electromagnético variable en el tiempo se propaga en un material dieléctrico, el campo eléctrico crea fuerzas variables en el tiempo sobre los electrones del medio. Los electrones se mueven aceleradamente y, como veremos más adelante, emiten una nueva radiaciónelectromagnética. La energía de esta radiación se toma del campo original, que ve disminuida su energía y va decayendo a medida de que se propaga. Así, desde el punto de vista del campo EM original este proceso de dispersión (scattering) se ve como pérdida de energía.
En este caso se tienen los parámetros:
Entonces:
Y se ve que existe atenuación. Son de interés los llamados dieléctricos de bajaspérdidas, dado que habitualmente el propósito de los dieléctricos es almacenar energía. En tal caso: y podemos aproximar:
La velocidad de propagación es:
La profundidad de penetración es:
La longitud de onda:
Se ve que la profundidad de penetración es grande (porque las pérdidas son pequeñas) y la velocidad de propagación y la longitud de onda tienen expresiones similares a las deldieléctrico ideal.
La impedancia intrínseca es:
ya que . Resulta además que o sea que
Finalmente:
El vector medio de Poynting es:
y entonces podemos calcular los otros parámetros:
(Densidad de potencia media perdida)
(Densidad de energía almacenada)
(Velocidad de la energía)
donde hemos introducido la impedancia intrínseca compleja:La potencia que fluye y las pérdidas se pueden calcular mediante el vector de
Poynting:
donde:
Los dieléctricos con pérdidas de aplicación técnica suelen caracterizarse por la llamada tangente de pérdidas, definida por:
La potencia perdida en la propagación de una onda en el medio es:
CONDUCTIVIDAD DEL AGUA
El agua en su estado puro es un aislante, pero tal y como la encontramosen la naturaleza, contiene sales disueltas y otros materiales que la hacen parcialmente conductora. Cuanto mayor es su conductividad, mayor es la atenuación de las señales de radio que pasan a través de ella.
La conductividad (s) varia tanto con la salinidad como con la temperatura. El agua de mar tiene una alto contenido salino y alta conductividad variando desde 2 mhos por metro en lasregiones frías del ártico hasta 8 mhos por metro en las aguas cálidas y altamente salinas del Mar Rojo. La conductividad media del mar normalmente se considera que es de 4 mohs por metro. Lo que significa que en un cubo de 1 metro de lado de agua mar tiene una conductividad de 4 mhos or una resistencia de 0,25 ohms (es inverso).
Lo que llamamos agua dulce tiene menor conductividad y como base deesto, se utiliza una muestra de análisis de agua de Adelaida tomada en 1983. Esta muestra fue tomada de un area principalmente abastecida por el embalse de Barossa y el análisis muestra que las sales totales disueltas son aproximadamente 300mg/litro y la conductividad de 0,0546 mhos por metro. Lo cerca que está ese valor de la media en aguas de ríos y lagos en Australia no es conocido, pero ha sidoutilizado como referencia.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL MEDIO Y TÉCNICAS DE TRANSMISIÓN SUBACUÁTICAS.
Los sistemas actuales de comunicación subacuática utilizan esencialmente tres métodos de transmisión de información. Estos métodos se basan en ondas sonoras, en ondas electromagnética (EM) y las señales ópticas. Cada una de estas técnicas tiene ventajas y desventajas, principalmente debido a laslimitaciones físicas.
Las señales se propagan a través del agua gracias a las propiedades fisicoquímicas del agua y las propiedades físicas de la luz. Los factores físico-químicos que influyen en las propiedades de la luz son la transparencia, es decir, la cantidad de luz transmitida en el agua de mar, la absorción, la cantidad de radiación que se retiene y la turbidez, lo que reduce la...
MATERIA: CAMPOS Y ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
INTRODUCCIÓN
Cuando un campo electromagnético variable en el tiempo se propaga en un material dieléctrico, el campo eléctrico crea fuerzas variables en el tiempo sobre los electrones del medio. Los electrones se mueven aceleradamente y, como veremos más adelante, emiten una nueva radiaciónelectromagnética. La energía de esta radiación se toma del campo original, que ve disminuida su energía y va decayendo a medida de que se propaga. Así, desde el punto de vista del campo EM original este proceso de dispersión (scattering) se ve como pérdida de energía.
En este caso se tienen los parámetros:
Entonces:
Y se ve que existe atenuación. Son de interés los llamados dieléctricos de bajaspérdidas, dado que habitualmente el propósito de los dieléctricos es almacenar energía. En tal caso: y podemos aproximar:
La velocidad de propagación es:
La profundidad de penetración es:
La longitud de onda:
Se ve que la profundidad de penetración es grande (porque las pérdidas son pequeñas) y la velocidad de propagación y la longitud de onda tienen expresiones similares a las deldieléctrico ideal.
La impedancia intrínseca es:
ya que . Resulta además que o sea que
Finalmente:
El vector medio de Poynting es:
y entonces podemos calcular los otros parámetros:
(Densidad de potencia media perdida)
(Densidad de energía almacenada)
(Velocidad de la energía)
donde hemos introducido la impedancia intrínseca compleja:La potencia que fluye y las pérdidas se pueden calcular mediante el vector de
Poynting:
donde:
Los dieléctricos con pérdidas de aplicación técnica suelen caracterizarse por la llamada tangente de pérdidas, definida por:
La potencia perdida en la propagación de una onda en el medio es:
CONDUCTIVIDAD DEL AGUA
El agua en su estado puro es un aislante, pero tal y como la encontramosen la naturaleza, contiene sales disueltas y otros materiales que la hacen parcialmente conductora. Cuanto mayor es su conductividad, mayor es la atenuación de las señales de radio que pasan a través de ella.
La conductividad (s) varia tanto con la salinidad como con la temperatura. El agua de mar tiene una alto contenido salino y alta conductividad variando desde 2 mhos por metro en lasregiones frías del ártico hasta 8 mhos por metro en las aguas cálidas y altamente salinas del Mar Rojo. La conductividad media del mar normalmente se considera que es de 4 mohs por metro. Lo que significa que en un cubo de 1 metro de lado de agua mar tiene una conductividad de 4 mhos or una resistencia de 0,25 ohms (es inverso).
Lo que llamamos agua dulce tiene menor conductividad y como base deesto, se utiliza una muestra de análisis de agua de Adelaida tomada en 1983. Esta muestra fue tomada de un area principalmente abastecida por el embalse de Barossa y el análisis muestra que las sales totales disueltas son aproximadamente 300mg/litro y la conductividad de 0,0546 mhos por metro. Lo cerca que está ese valor de la media en aguas de ríos y lagos en Australia no es conocido, pero ha sidoutilizado como referencia.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL MEDIO Y TÉCNICAS DE TRANSMISIÓN SUBACUÁTICAS.
Los sistemas actuales de comunicación subacuática utilizan esencialmente tres métodos de transmisión de información. Estos métodos se basan en ondas sonoras, en ondas electromagnética (EM) y las señales ópticas. Cada una de estas técnicas tiene ventajas y desventajas, principalmente debido a laslimitaciones físicas.
Las señales se propagan a través del agua gracias a las propiedades fisicoquímicas del agua y las propiedades físicas de la luz. Los factores físico-químicos que influyen en las propiedades de la luz son la transparencia, es decir, la cantidad de luz transmitida en el agua de mar, la absorción, la cantidad de radiación que se retiene y la turbidez, lo que reduce la...
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