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Cálculo de la atenuación por lluvia en un radioenlace
Publicado en Cálculos y Diseño | Autor: Francisco Ramos
Durante la propagación, en los radioenlaces troposféricos y por satélite se producen atenuaciones de la señal debidas a la absorción y dispersión causadas por hidrometeoros como la lluvia, la nieve, el granizo o la niebla. Estos efectos son importantes en el caso de sistemas que operana frecuencias milimétricas. En el presente artículo nos centraremos en estudiar con detalle el procedimiento de cálculo de la atenuación causada por la lluvia en un radioenlace y su influencia a la hora de realizar el diseño del sistema.
Atenuación específica debida a la lluvia
Aunque la atenuación causada por la lluvia puede despreciarse para frecuencias por debajo de 5 GHz, ésta debeincluirse en los cálculos de diseño a frecuencias superiores donde su importancia aumenta rápidamente. La atenuación específica debida a la lluvia puede calcularse a partir de la Recomendación UIT-R 838. La atenuación específica γ(dB/km) se obtiene a partir de la intensidad de lluvia R(mm/h) mediante la ley exponencial: 
γ = kRα,
donde k y α son unas constantes que dependen de la frecuencia y de lapolarización de la onda electromagnética.
Algunos valores de k y α para distintas frecuencias y polarizaciones lineales (horizontal y vertical) se muestran en la tabla I. En la Rec. UIT-R 838 se proporcionan un mayor número de valores. Para obtener valores a frecuencias intermedias se recomienda aplicar interpolación, utilizando una escala logarítmica para la frecuencia y para k, y una escalalineal para α. De la tabla se deduce que la atenuación es ligeramente superior para polarización horizontal que para vertical. Esto se debe simplemente a la forma que adquieren las gotas de lluvia por el rozamiento durante la caída.
Tabla I:  Coeficientes de regresión para estimar el valor de la atenuación específica.
Frecuencia (GHz)
Polarización horizontal
Polarización vertical

k
α
k
α
60,00175
1,308
0,00155
1,265
8
0,00454
1,327
0,00395
1,310
10
0,0101
1,276
0,00887
1,264
20
0,0751
1,099
0,0691
1,065
30
0,187
1,021
0,167
1,000
40
0,350
0,939
0,310
0,929
60
0,707
0,826
0,642
0,824
100
1,12
0,743
1,06
0,744
En la figura 1 se representan curvas de atenuación específica por lluvia en función de la frecuencia y para distintos valores deprecipitación. Como puede observarse, la atenuación específica crece rápidamente para frecuencias por encima de 10 GHz. Para una tasa de precipitación de R = 50 mm/h se obtienen valores de atenuación específica mayores de 10 dB/km para frecuencias superiores a 30 GHz. Por lo tanto, la lluvia es un problema serio en sistemas de radiocomunicaciones que operen a frecuencias milimétricas.

Figura 1: Atenuaciónespecífica para distintas intensidades de lluvia.
Conviene indicar por último que en todos los cálculos anteriores se considera propagación en trayectos horizontales y polarizaciones lineales. Si se tiene una inclinación de la polarización con respecto a la horizontal o un determinado ángulo de elevación en el trayecto, entonces los valores de k y α de la tabla deben modificarse por medio de unasfórmulas de corrección incluidas en la misma Recomendación. 
Comportamiento estadístico de la lluvia
Para la predicción de la atenuación producida por la lluvia se necesita información sobre las estadísticas de la intensidad de precipitación. En la Rec. UIT-R PN.837 se proporcionan valores de R excedidos durante determinados porcentajes de tiempo y para distintas zonashidrometeorológicas mundiales. Estos valores se resumen en la tabla II para las llamadas zonas H y K. Estas zonas son las que afectan en el caso de España, tal y como se puede observar en el mapa de zonas hidrometeorológicas de la figura 2. Así por ejemplo, Madrid se encuentra en la zona H, mientras que Valencia se encuentra en la zona K.

Figura 2: Mapa de zonas hidrometeorológicas.
 Tabla II: Intensidad de lluvia...