Propagación de las ondas electromagnéticas - antenas

Las ondas generadas por las antenas emisoras se propagan de diversas maneras, dependiendo de su clase. El espectro de ondas de radio se encuentra repartido en varias gamas: Ondas largas de 150 a 300 KHz. (de 2.000 a 1.000 metros), ondas medias de 500 a 2.000 KHz. (de 600 a 150 metros), ondas cortas de 5 a 30 MHz. (de 60 a 10 metros), ondas ultracortas de 30 a 300 MHz.
(de 10 a 1 metros) y ondasdecimétricas de 3 a 30 GHz. (de 10 a 1 centimetros). El emisor radia su energia en forma de oscilaciones electromagnéticas hacia todas partes, salvo cuando concentra su radiación hacia una determinada dirección. Esto último ocurre en las llamadas antenas “direccionales” o “directivas”.

Fundamentalmente existen dos maneras de propagación: mediante la llamada “onda directa” y la “onda espacial”.La onda directa es la que recorre la Tierra por su superficie y la espacial es la que se desplaza libremente a lo largo y ancho de la atmósfera terrestre. El alcance de la onda directa es limitado ya que es absorbida por los obstáculos naturales y, debido también a la curvatura terrestre, le resulta imposible llegar a cierta distancia. Por el contrario, la onda espacial viaja libremente sinencontrar
obstáculo de ningún tipo. Parte de esta onda espacial sufre un interesante fenómeno: La “reflexión ionosférica”.

La atmósfera terrestre se divide en varias capas: A una altura de unos 12 Kms. se encuentra la troposfera, dentro de la cual ocurren la mayor parte de los meteoros; sobre esta se encuentra la estratosfera, que llega hasta los 80 Kms. aproximadamente; y a esta última le sigue laionosfera que alcanza unos 1000 Kms. de altura. Esta última capa se divide a su vez en varias capas parciales situadas a diferentes alturas llamadas “D”, “E”, “F1” y “F2”. Cada una de estas capas tiene unas determinadas características, pero esencialmente podemos decir de todas ellas que su altura no es fija, es decir, que están sujetas a unas determinadas variaciones mas o menos lentas, enprincipio impredecibles. Además, estas capas están “ionizadas” o dicho de otra manera “electrizadas” o cargadas eléctricamente, lo que hace que tenga propiedades reflectantes con respecto a las ondas electromagnéticas. Es decir, la ionosfera refleja, como si de un espejo se tratara, la energia de radiofrecuencia recibida de la antena emisora.

Como hemos mencionado antes, cada capa tiene unascaracterísticas determinadas que hacen que su comportamiento sea diferente para diferentes frecuencias, horas del dia y hasta estaciones del año, pero en general, la teoría es la mencionada anteriormente. Por otra parte, la Tierra, al tener también propiedades reflectantes, puede volver a enviar la señal que le ha llegado reflejada de la ionosfera, de nuevo hacia ella, con un ángulo similar al incidente,de modo que dicha señal es de nuevo encaminada hacia arriba. Una vez arriba, vuelve a producirse el fenómeno de reflexión ionosférica. Estos “rebotes” pueden llegar a producirse varias veces, con el consiguiente debilitamiento de la señal. Debido a la variación de la altura de las capas ionosféricas, la señal que rebota en ellas incide en la Tierra en diferentes puntos a lo largo del tiempo, por loque la señal sufre el clásico “fading” o
desvanecimiento característico de las ondas cortas. Además, cuanto mas alto sea el punto de reflexión, más lejos estará el punto de “recepción” terrestre de esa señal.

Una vez sabido esto podemos hablar de un término importante y algo desconocido por el radioaficionado: el llamado “angulo de radiación” de las antenas. El angulo de radiación de unaantena es el ángulo que forma sobre el horizonte el eje del lóbulo principal de radiación. Es decir, se trata del ángulo de salida del campo electromagnético cuando “despega” de la antena en relación al suelo
(tierra). Generalmente, en las antenas de HF de dimensiones moderadas, la característica de radiación del lóbulo principal es muy ancha y ocupa un área bastante grande delante de la antena....