Antenas

CAPÍTULO 5 MODELOS DE PROPAGACIÓN

La ruta que sigue la señal desde el transmisor hasta el receptor puede ser desde una simple y sencilla línea de vista hasta un ambiente en cual tengamos una gran cantidad de obstáculos como edificios, montañas o árboles que lo interfieran. La predicción y el modelado de los canales de radiocomunicación son una de las partes mas complicadas que intervienen enel diseño de sistemas de comunicación, por lo general esta parte se hace de manera estadística, tomando como base mediciones realizadas en una zona especifica y para un determinado sistema o parte del espectro.

Los modelos de propagación han puesto su mayor interés en predecir la potencia por medio de una señal recibida a una distancia determinada del transmisor, así como también lasvariaciones de la potencia de la señal en la cercanía de un punto de interés. Los modelos de propagación que predicen la potencia de la señal para cualquier distancia de separación entre el transmisor y el receptor, son conocidos como modelos de propagación “Large-Scale” y son de gran utilidad para el cálculo de áreas de cobertura para sistemas de radio [16]. Los modelos que predicen los cambios rápidos enla intensidad de la señal recibida en distancias pequeñas de unas cuantas longitudes de onda, se les conocen como modelos “Small-Scale” [16].

5.1 Modelos de propagación para ambientes abiertos. Los modelos de propagación de Radio Frecuencia surgen por la necesidad de modelar una zona geográfica de terreno irregular para así poder predecir las pérdidas a través del camino hacia el móvil (“pathloss”), existen una gran cantidad de factores que se deben tener en cuenta como son: • • Un perfil del terreno de la zona a modelar (zona de cobertura) Presencia de obstáculos como edificios, arboles, etc. Para este fin a lo largo de la historia muchos científicos han propuesto varios modelos, los cuales apuntan a predecir la potencia de la señal en un punto específico de recepción dentro de unárea, pero estos métodos varían en

su enfoque, complejidad y precisión. En su mayoría éstos están basados en la interpretación de mediciones en diversos tipos de áreas de servicio.

5.1.1 Modelo de Propagación en el Espacio Libre. Este modelo es utilizado para predecir la potencia de la señal cuando entre el transmisor y el receptor existe una clara línea de vista. Los sistemas de comunicaciónsatelital y los enlaces microondas se pueden modelar como propagación en el espacio libre. El modelo del espacio libre predice que la potencia recibida decae como función de la distancia de separación entre el transmisor y receptor elevada a alguna potencia. La potencia recibida en el espacio libre por una antena receptora la cual está separada de la antena transmisora una distancia d, está dadapor la ecuación 5.1: [18] Pr(d) = PtGtGr λ2 / (4 π )2 d2 L Donde: Pt es la potencia transmitida. Pr es la potencia recibida la cual es función de la separación Tx-Rx (transmisor-receptor). Gt es la ganancia de antena transmisora. Gr es la ganancia de la antena receptora. Ecuación 5.1

d es la distancia de separación de Tx-Rx dada en metros. L es el factor de pérdida del sistema no relacionado ala propagación (L³ 1). λ es la longitud de onda dada en metros. La ganancia de la antena está dada por: G = 4π Ae / λ2 Ecuación 5.2

La apertura efectiva Ae se relaciona con el tamaño físico de la antena y λ se relaciona con la frecuencia de la portadora mediante: λ=c/f Donde: f es la frecuencia de la portadora dada en Hertz. c es la velocidad de la luz dada en metros/segundo. Los valores de Pt yPr deben ser expresados en las mismas unidades. Gt y Gr son cantidades adimensionales. Las pérdidas L son usualmente debidas a la atenuación de la línea de transmisión, a las pérdidas por filtros, y a las pérdidas de la antena en los sistemas de comunicación. Cuando L=1 significa que no hay pérdidas en el sistema. Ecuación 5.3

La ecuación 5.1 muestra que la potencia de la señal recibida se...