Diseño de enlaces terrestres por microondas
Los enlaces
se hacen básicamente entre puntos visibles es decir, puntos altos de la
topografía.
Cualquiera
que sea la magnitud del sistema de microondas, para funcionamiento correcto es
necesario que los recorridos entre enlaces tengan una altura libre adecuada
para la propagación en toda época del año, tomando en cuenta las variaciones de
las condiciones atmosféricas de la región.
Para poder
calcular las alturas libres debe conocerse la topografía del terreno, así como
la altura y ubicación de los obstáculos que puedan existir en el trayecto.
Antes de
hacer mediciones en el terreno puede ser necesario estudiar los planos
topográficos de la zona. Por lo general el estudio minucioso de los mapas y de
los planos facilita las labores, sobre todo en sistema extensos con gran número
de repetidoras y donde existe una gran variedad de rutas
posibles. Por proceso de eliminación y de selección ha de llegarse a la
escogencia de la ruta más favorable.
Sobre un
mapa de la región en escalas del orden de 1:10000, 1: 100000 o 1: 200000, se escogen estaciones
separadas de 10 a 50 Km
Una vez
escogidos los sitios de ubicación propuestos para las torres de las antenas, y
habiéndose determinado la elevación del terreno comprendido entre dichos
sitios, se prepara un diagrama de perfiles.
En la
mayoría de los casos solo es necesario los perfiles de los obstáculos y de sus
alrededores, donde pueda obstruirse la línea visual.
Las señales
de radiotransmisión en las frecuencias de microondas generalmente se propagan
en línea recta en la forma de un haz dirigido de un punto a otro. Sin embargo,
el haz puede desviarse o curvarse hacia la tierra por efecto de la refracción
de las ondas en la atmósfera. La magnitud de la curvatura se ha tenido en
cuenta al calcular el factor K.
Puede
emplearse un perfil de trayecto dibujado sin mostrar la curvatura de la tierra,
y con el haz de microondas en línea recta entre las dos antenas. Dicho perfil
representa el caso en el cual la curvatura del haz es igual a la del terreno y
el radio de la tierra es infinito. Esta es una de las condiciones extremas que
deben investigarse al estudiar el efecto de las condiciones atmosféricas
anormales sobre la propagación de las microondas. Sobre el mismo gráfico se
dibujan los recorridos del haz para otros posibles valores de K entre ellos el
normal que es 4/3.El trazado de las curvas con diversos valores de K se hace
con plantillas normalizadas. Traza el elipsoide de fresnel para verificar si
ocurre obturación.
Determinando
el perfil del terreno sobre el que se propaga el haz, se estudiará el margen de
este con relación al obstáculo más prominente. Dicho margen hay que compararlo
con el radio de la n-esima zona abscisa o, está dado por la ecuación:
Rfn = nhd1d2/d1+d2,m
dónde:
§ Rfn = Radio
de la n-esima zona de fresnel en metros.
§ h = Longitud
de onda en metros.
§ d1 =
Distancia del transmisor al punto considerado en metros.
§ d2 =
Distancia del punto considerado al receptor en metros.
A partir del
mapa de la región se traza en un papel 4/3 el perfil del terreno a lo largo de
la trayectoria de estación a estación.
Ordinariamente, el margen sobre obstáculos se refiere al radio d la primera
zona de fresnel; si el cociente correspondiente se lleva en abscisas en el
gráfico, en coordenadas se obtendrá la influencia sobre la intensidad de campo.
Se tiene las condiciones correspondientes a propagación en el espacio libre cuando
al margen sobre obstáculos es 0.6 veces el radio de la primera zona de fresnel.
Este es el criterio que se sigue en presencia de obstáculos para determinar la
viabilidad de un enlace: intervalo
-3 <p/ Rf <1
Abscisa:
margen sobre obstáculos/radio primera zona de fresnel. B. interpretaciones del
margen sobre obstáculos: p >0 y
p < o
La Figura
muestra dos interpretaciones existentes para el margen sobre obstáculos p.
La siguiente
es una formula empírica para pérdidas por obstáculo:
Po(dB) = 12 P/ Rf - 10
la ecuación
anterior es válida en el intervalo -
3 < P/Rf < 1
Hay momentos
en que la distribución de la densidad de la atmósfera cambia y la trayectoria
se hace más restante y pasa a sufrir obstrucción, se debe incluir en los
cálculos una pérdida adicional de 3
dB.
Poniendo en
funcionamiento tal enlace, la transmisión con atmósfera normal no tendrá la
pérdida de 3 dB, solo surge en momentos desfavorables y ya está incluida en el
diseño.
Luego se
calcula la atenuación con la ecuación: Pr / Pt = Gt Ar / 4 p r²
de la
ecuación se tiene:
Ar = Gr h² / 4 p
Sustituyendo
la última ecuación en la anterior se obtiene la ecuación: Pr / Pt = Gt Gr h² / (4 p r )²
donde los
parámetros son los mismos que se dieron anteriormente.
Expresado en
dB la ecuación se tiene:
Pr / Pt (dB) = 10 log Pr / Pt = Gt (dB)
+ Gr (dB) + 20 log h - 20 log r - 22
Sobre un
terreno liso el alcance D de la radiación depende de la altura de la antena h.
Entonces:
D (km) = 4 Ö h (m)
El problema
de las reflexiones interferentes es prácticamente inexistente ya que, para las
ondas centimétricas todo terreno es áspero y no da buena reflexión según el
criterio de Rayleigh.
El único
caso peligroso es cuando existe un espejo de aguas mansas como un lago.
Las microondas son ondas electromagnéticas
de la misma naturaleza que las ondas de radio, luz visible o rayos X. 
