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.