Tipos de propagación de las ondas electromagnéticas
Figura 1: Onda espaciales, onda terrestres y onda directa
Tipos de propagación de las ondas electromagnéticas
En la transmisión de las ondas electromagnéticas en la atmósfera terrestre se distinguen tres tipos de propagación:
- la onda terrestre,
- la onda espaciale y
- la onda directa.
Onda terrestre
Si las ondas radiadas son paralelas a la superficie terrestre, se denominan ondas terrestres. Las ondas terrestres se propagan en todas las direcciones a medida que aumenta el radio de la semiesfera. Sin embargo, como la superficie terrestre no tiene una conductividad infinita, el suelo extrae energía del campo radiado (pérdidas en la tierra). Así, cuanto menor sea la conductividad de la superficie terrestre, menor será el alcance de las ondas terrestres.
Por encima del agua del mar, el alcance de la onda terrestre es considerablemente mayor que por encima de la superficie terrestre, lo que resulta de la mayor conductividad específica del agua del mar.
Otro factor esencial para el alcance de la onda de tierra es su gama de frecuencias. A medida que aumenta la frecuencia, la profundidad de penetración del campo eléctrico en el suelo disminuye, lo que reduce la sección efectiva disponible para la línea eléctrica. Por lo tanto, el alcance disminuye al aumentar la frecuencia Por lo tanto, la onda terrestre no desempeña ningún papel en la gama de frecuencias que se considera para los equipos de radar.
Onda espacial
Una onda espacial es la parte de la energía radiada por la antena que viaja al espacio libre y no se ve afectada por la amortiguación y la curvatura del terreno. En un medio completamente uniforme y libre de interferencias (medio homogéneo), las ondas espaciales se propagan en línea recta. A continuación, nos ocuparemos de aquellas ondas espaciales que llegan a la antena receptora por refracción o reflexión en la atmósfera terrestre. Hay que hacer una distinción:
Refracción en la troposfera
Los procesos meteorológicos pueden provocar cambios bruscos de humedad y temperatura. Esto también supone un cambio brusco en la densidad del aire. Como el aire caliente es ópticamente más fino que el aire frío, se forma una capa de inversión.
Este efecto es la causa de una posible reflexión de las ondas. Dado que una capa de aire caliente a gran altura es un medio ópticamente más delgado, la onda se refleja de vuelta a la tierra si la incidencia es suficientemente plana.
Las capas de inversión pueden producirse a diferentes alturas, lo que da lugar a diferentes alcances.
Reflexión en la ionosfera
Para las frecuencias de 3 MHz a 30 MHz („onda corta“), la ionosfera actúa como un reflector. Las frecuencias más altas penetran en la ionosfera, las frecuencias más bajas son tan atenuadas por las capas D y E que sólo se reflejan temporalmente (principalmente por la noche).
Dado que las transiciones entre las distintas capas son fluidas, la ley „el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión“ sólo se aplica de forma limitada. Además, las capas están en movimiento y fluctúan en intensidad, por lo que las condiciones de reflexión cambian constantemente. Como la onda espacial también se refleja en la tierra, la reflexión múltiple da lugar a rangos muy grandes para las frecuencias de onda corta. Sin embargo, estas frecuencias no pueden utilizarse para aplicaciones de radar, a excepción de algunos radares denominados Over The Horizon-Backscatter (OTH-B).
Las leyes de la refracción y la reflexión dan lugar a un alcance excesivo, en el que la radiación electromagnética se propaga más allá de lo que cabría esperar de la propagación normal de las ondas espaciales.
Onda directa
Para las ondas electromagnéticas de más de 100 MHz, normalmente ya no hay reflexión de la ionosfera. Por lo tanto, sólo la onda directa es de interés para el radar. Como las ondas por encima de esta longitud de onda se propagan en una línea relativamente recta y, por tanto, tienen un comportamiento similar al de los rayos de luz, se denominan ondas cuasi-ópticas. Por lo tanto, teóricamente sólo se puede puentear una conexión en línea recta entre el emisor y el receptor. Debido a la curvatura de la tierra, el alcance posible también depende de la altura de las antenas del emisor y del receptor. Por lo tanto, el alcance se limita teóricamente al llamado alcance radio visual (radio horizonte).