typ 2

Efecto de la Troposfera
• Descripción de la Troposfera.
• Refracción Troposférica.
• Efecto conducto.
• Propagación por dispersión troposférica
• Atenuación propia de los gases
• Atenuación y efecto de los hidrometeoros.

Refracción Troposférica (I)
• Las ondas de radio en la troposfera sufren refracción y dispersión debido a
cambios de temperatura, presión y contenido de vapor:
P
e
N  n  110 77.6  3.73 105  2
T
T
6

[1

n  0  1,000289
n 1 Km  1,000250

P, presión atmosférica (mbar); presión parcial de vapor de agua (mbar); T, temp.(K)
• La expresión 1 incluye dos términos:
P
– término seco: N dry 77.6
T
e
– término húmedo:
N wet 3.73 105  2
T

• Índice de Refracción.

– El índice es muy próximo a la unidad, aunque existe una pequeña diferencia que
depende de lascondiciones atmosféricas:
– Por comodidad se maneja el coíndice o refractividad, definido con tres cifras enteras.
– De acuerdo con la tabla 2.1 se puede ver que el aire caliente tiene mayor capacidad de
contener vapor de agua que el frío y por lo tanto presenta una mayor variabilidad del
índice de refracción.
– Los valores de P, e y T sólo son describibles en términos estadísticos.

Descripción de laTroposfera
• La troposfera, es la parte de la atmósfera, que se extiende desde el suelo hasta: 810 km en latitudes polares; 10-12 en latitudes medias y 16-18 en el Ecuador.
• Se caracteriza porque sus condiciones de presión, temperatura y humedad varían
fuertemente con la altura. En primera aproximación válida para los 2 primeros
Km de altura h (en Km):
Temperatura: T h  290  6,5h  K 
P h 950  117 h  mB
Presión:
Presión parcial del vapor de agua: e h  8  3h  mB 
La presión parcial de vapor de agua disminuye hasta que coincide con la de saturación
en que precipita y se hace nula ( a partir de 2-3 km)
z 

Efecto neto sobre N: N N s exp 
, N s 315
 7.35 
–
–
–
–

•
• La trayectoria de la propagación (rayos) se analiza utilizando la Ley de Snell de la
refracción enfunción del índice de refracción n. Formas clásicas de analizar el
problema de propagación en la troposfera:
– Obtención de radio equivalente y trabajo con rayos rectos.
– Refractividad modificada y tierra plana.

Atmósferas standard
•

Se considera una ATMOSFERA STANDARD, definida como un valor medio de
las propiedades de la troposfera. Existen varios modelos, donde h (en Km) mide
la alturasobre el nivel del mar:
– Modelo lineal (válido hasta 1 km) :

9
8

N  h  315  43 h

7
6

– Modelo exponencial:
N  h  315 exp  0.135 h 

h

5

h

4
3
2
1
0

0

100

200

N l( h ) , N UITR ( h )

300

Refracción Troposférica (II)
•

Curvatura del Rayo.
– La dependencia del índice de refracción con la altura genera una curvatura de los
n1>n2>n3>n4>n5>n6
rayos definida por la Ley de Snell.n6
n5
n4
n1 sen  1  n 2 sen  2   n i sen  i  cte n3
n2
n1

3

4

5
h

2
1

– El radio de curvatura (r) del rayo se obtiene diferenciando la expresión anterior y
expresando el resultado en función del diferencial de longitud (dl)
dn sen    n cos  d 0

1 d
1 dn


dh
sen  
dh
   
dl
dl 
r dl
n dh

cos 

– Puesto que las antenas se encuentranhabitualmente a alturas semejantes y para una
atmósfera standard el radio de curvatura toma el valor de:
Atmosfera
Standard

1
1 dn
dn
dN

sen  


10 6 
 90 º
r
n dh
dh
dh
n  h  1

r 25640 Km

Refracción Troposférica (III)
•

Radio Equivalente de la Tierra
– Un procedimiento muy extendido en el diseño de radioenlaces consiste en tener en
cuenta el efecto de la refracción troposféricamodificando el radio de la Tierra (a) y
suponiendo una trayectoria recta para el rayo.
– El nuevo radio a’ se calcula como:

1
1
1 1 1 dn 
dN   6

    157 
 10
a k a a r a dh 
dh 

T

r25640 Km
R

a=6370 Km

a 6370 Km 

n 1

4
sen   1   aKa  a 8490 Km
3

dN
 40
dh Nivel Mar


T

R

a’8490 Km

Características del modelo radio equivalente de la Tierra
•...