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Articulo de referencia

Baja frecuencia

La baja frecuencia ( LF ) es la designación de la UIT [ 1 ] [ 2 ] para las radiofrecuencias (RF) en el rango de 30 a 300 kHz . Dado que sus longitudes de onda oscilan entre 10 y...

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La baja frecuencia ( LF ) es la designación de la UIT [ 1 ] [ 2 ] para las radiofrecuencias (RF) en el rango de 30 a 300 kHz . Dado que sus longitudes de onda oscilan entre 10 y 1 km , respectivamente, también se la conoce como banda kilométrica u ondas kilométricas . Las frecuencias inmediatamente inferiores a LF se denominan frecuencia muy baja (VLF), mientras que la siguiente banda de frecuencias más altas se conoce como banda de frecuencia media (MF).  

Las ondas de radio LF presentan una baja atenuación de señal , lo que las hace idóneas para comunicaciones de larga distancia. En Europa y algunas zonas del norte de África y Asia, parte del espectro LF se utiliza para la radiodifusión AM como banda de " onda larga ". En el hemisferio occidental, su principal uso es para balizas aéreas, navegación ( LORAN , en su mayoría en desuso), información y sistemas meteorológicos. Varias emisiones de señales horarias también utilizan esta banda. El principal modo de transmisión utilizado en esta banda son las ondas terrestres , en las que las ondas de radio LF viajan justo por encima de la superficie terrestre, siguiendo el relieve. Las ondas terrestres LF pueden viajar sobre colinas y mucho más allá del horizonte, hasta varios cientos de kilómetros desde el transmisor.

Propagación

El ruido radioeléctrico atmosférico aumenta al disminuir la frecuencia. En la banda de baja frecuencia y por debajo, se sitúa muy por encima del nivel de ruido térmico inyectado por los circuitos amplificadores del receptor, por lo que las señales débiles pueden amplificarse en el receptor para compensarlo sin un aumento perceptible del ruido ( véase la relación señal/ruido ). En consecuencia, para la recepción , incluso antenas poco eficientes, mucho más pequeñas que la longitud de onda, son adecuadas.

Debido a su longitud de onda larga , las ondas de radio de baja frecuencia pueden difractarse sobre obstáculos como cadenas montañosas y viajar más allá del horizonte, siguiendo el contorno de la Tierra. Este modo de propagación, llamado onda terrestre , en el que las ondas de radio viajan horizontalmente a través de la atmósfera justo por encima de la superficie terrestre, es el modo principal en la banda LF. [ 3 ] Las ondas terrestres son absorbidas por la Tierra a medida que viajan, por lo que la intensidad de la señal (densidad de potencia) disminuye exponencialmente con la distancia a la antena transmisora, lo que limita la distancia de transmisión. La atenuación de la intensidad de la señal con la distancia es menor que en frecuencias más altas. Las ondas terrestres de baja frecuencia pueden recibirse hasta a 2000 kilómetros (1200 millas) de la antena transmisora. Las ondas terrestres deben estar polarizadas verticalmente (el campo eléctrico es vertical mientras que el campo magnético es horizontal), por lo que se utilizan antenas monopolo verticales para la transmisión. 

Las ondas de baja frecuencia también pueden ocasionalmente viajar largas distancias al reflejarse en la ionosfera (el mecanismo real es la refracción ), aunque este método, denominado propagación por onda ionosférica o "salto", no es tan común como en frecuencias más altas. La reflexión ocurre en las capas E o F de la ionosfera . Las señales de onda ionosférica pueden detectarse a distancias superiores a 3000 kilómetros (1900 millas) de la antena transmisora. [ 4 ] 

Usos

radiodifusión

La radiodifusión AM está autorizada en la banda de onda larga en frecuencias comprendidas entre 148,5 y 283,5  kHz en Europa y partes de Asia.

señales horarias estándar

En Europa y Japón, muchos dispositivos de consumo de bajo costo, desde finales de la década de 1980, incluían relojes de radio con un receptor de baja frecuencia para estas señales. Dado que estas frecuencias se propagan únicamente por onda terrestre , la precisión de las señales horarias no se ve afectada por las variaciones en la trayectoria de propagación entre el transmisor, la ionosfera y el receptor. En Estados Unidos, estos dispositivos solo se volvieron viables para el mercado masivo después de que se incrementara la potencia de salida de la estación de radio de señales horarias WWVB en 1997 y 1999.

La emisora ​​de radio JJY , que utiliza la misma señal horaria, transmite en la misma frecuencia y tiene un código de tiempo similar .

Militar

Radio signals below 50 kHz are capable of penetrating the ocean to depths of approximately 200 metres (660 ft); the longer the wavelength, the deeper the radio waves can go. The British, German, Indian, Russian, Swedish, United States,[5] and possibly other navies communicate with submarines on these frequencies.

In addition, Royal Navy nuclear submarines carrying ballistic missiles are allegedly under standing orders to monitor the BBC Radio 4 transmission on 198 kHz in waters near the UK. It is rumoured that they are to construe a sudden halt in transmission, particularly of the morning news programme Today, as an indicator that the UK is under attack, whereafter their sealed orders take effect.[6]

The United States has four LF stations maintaining contact with its submarine force: Aguada, Puerto Rico, Keflavik, Iceland, Awase, Okinawa, and Sigonella, Italy, using AN/FRT-95 solid state transmitters.

In the U.S., the Ground Wave Emergency Network or GWEN operated between 150 and 175 kHz, until replaced by satellite communications systems in 1999. GWEN was a land-based military radio communications system which could survive and continue to operate even in the case of a nuclear attack.

Experimental and amateur

The 2007 World Radiocommunication Conference (WRC-07) made a worldwide amateur radio allocation in this band. An international 2.1 kHz allocation, the 2200 meter band (135.7–137.9 kHz) is available to amateur radio operators in several countries in Europe,[7] New Zealand, Canada, US,[8] and French overseas dependencies.

The world record distance for a two-way contact is over 10,000 km from near Vladivostok to New Zealand.[9] As well as conventional Morse code many operators use very slow computer-controlled Morse code (so-called "QRSS") or specialized digital communications modes.

El Reino Unido asignó una  franja de espectro de 2,8 kHz desde 71,6  kHz hasta 74,4  kHz a partir de abril  de 1996 a radioaficionados británicos que solicitaron un Aviso de Variación para usar la banda sin interferencias con una potencia de salida máxima de 1  vatio ERP . Esto se retiró el 30 de junio de 2003 después de varias extensiones a favor de la banda estándar europea de 136 kHz. [ 10 ] El código Morse muy lento de G3AQC en el Reino Unido fue recibido a 3275 millas (5271 km) de distancia, al otro lado del Océano Atlántico , por W1TAG en los EE. UU. los días 21 y 22 de noviembre de 2001 en 72,401 kHz. [ a ]      

En Estados Unidos, existe una exención en la Parte  15 de las regulaciones de la FCC que permite transmisiones sin licencia en el rango de frecuencia de 160 a 190  kHz. Los aficionados a la radio de onda larga se refieren a esta como la banda " LowFER ", y los experimentadores y sus transmisores se denominan "LowFER". Este rango de frecuencia entre 160  kHz y 190  kHz también se conoce como la banda de 1750 metros . Los requisitos [ 12 ] incluyen:

  • La potencia total de entrada a la etapa final de radiofrecuencia (excluyendo la potencia del filamento o del calentador) no deberá exceder un vatio.
  • La longitud total de la línea de transmisión, la antena y el cable de tierra (si se utiliza) no deberá exceder los 15 metros.
  • Todas las emisiones inferiores a 160  kHz o superiores a 190  kHz deberán atenuarse al menos 20  dB por debajo del nivel de la portadora no modulada.
  • Como alternativa a estos requisitos,  se puede utilizar una intensidad de campo de 2400/F(kHz) microvoltios/metro (medida a una distancia de 300 metros) (como se describe en 47CFR15.209).
  • En ningún caso el funcionamiento podrá causar interferencias perjudiciales a los servicios autorizados.

Muchos experimentadores en esta banda son operadores de radioaficionados. [ 13 ]

Transmisiones de información meteorológica

El Servicio Meteorológico Alemán ( Deutscher Wetterdienst o DWD ) ofrece un servicio regular de transmisión de información meteorológica marina RTTY en código SYNOP en baja frecuencia . El DWD opera la estación DDH47 en 147,3 kHz utilizando el alfabeto estándar ITA-2 con una velocidad de transmisión de 50 baudios y modulación FSK con un desplazamiento de 85 Hz. [ 14 ]   

señales de radionavegación

En las zonas del mundo donde no existe servicio de radiodifusión de onda larga, las balizas no direccionales utilizadas para la navegación aérea operan en la banda de 190–300  kHz (e incluso más allá, en la banda de onda media). En Europa, Asia y África, la asignación de las balizas no direccionales comienza en 283,5  kHz.

El sistema de radionavegación LORAN  -C funcionaba a 100 kHz.

En el pasado, el sistema Decca Navigator operaba entre 70  kHz y 129  kHz. Las últimas cadenas de Decca se cerraron en el año 2000.

Los transmisores de telemetría GPS diferencial operan entre 283,5 y 325  kHz. [ 15 ]

El sistema comercial de radionavegación " Datatrak " funciona en varias frecuencias, que varían según el país, entre 120 y 148  kHz.

Otras aplicaciones

Algunas etiquetas de identificación por radiofrecuencia ( RFID ) utilizan LF. Estas etiquetas se conocen comúnmente como LFID o LowFID (identificación de baja frecuencia). Las etiquetas RFID LF son dispositivos de campo cercano , que interactúan con el campo cercano inductivo , en lugar de con las ondas radiadas (ondas de radio), que son la única parte del campo electromagnético que persiste en el campo lejano. Por lo tanto, técnicamente no son dispositivos de radio ni antenas de radio, aunque operen en radiofrecuencias y se les llame "antenas" en el sector RFID, pero no en la ingeniería de radio . Es más apropiado, y técnicamente más informativo, considerarlas como bobinas secundarias de transformadores acoplados de forma muy laxa .

Antenas

Dado que las ondas terrestres utilizadas en esta banda requieren polarización vertical , se emplean antenas verticales para la transmisión. Las más comunes son las antenas de mástil , ya sea aisladas del suelo y alimentadas desde la base, o bien alimentadas mediante cables tensores. Las antenas en T y las antenas en L invertida se utilizan cuando la altura de la antena es un factor limitante.

Las antenas transmisoras de baja frecuencia para transmisores de alta potencia requieren grandes cantidades de espacio y han sido motivo de controversia en Europa y Estados Unidos, debido a la preocupación por los posibles riesgos para la salud asociados con la exposición humana a las ondas de radio .

Antenas receptoras de onda larga

Receptor de cristal de señal de tiempo LF de bajo costo que utiliza una antena de bucle de ferrita .

Los requisitos de antena para la recepción de baja frecuencia son mucho más modestos que para la transmisión. Si bien a veces se utilizan antenas de hilo largo no resonantes, las antenas de bucle de ferrita son mucho más populares debido a su pequeño tamaño.

Los radioaficionados han logrado una buena recepción de baja frecuencia utilizando antenas activas : una antena corta con un preamplificador incorporado .

alturas de las antenas

Debido a las largas longitudes de onda en la banda, casi todas las antenas de baja frecuencia (LF) son eléctricamente cortas , con una longitud inferior a un cuarto de la longitud de onda radiada. Por lo tanto, su baja resistencia de radiación las hace ineficientes, requiriendo conductores y tomas de tierra de muy baja resistencia para evitar la disipación de potencia del transmisor. Estas antenas eléctricamente cortas necesitan bobinas de carga en la base para alcanzar la resonancia. Muchos tipos de antenas, como la antena paraguas y las antenas en L y T, utilizan carga capacitiva superior (un "sombrero de copa"), en forma de una red de cables horizontales conectados a la parte superior del radiador vertical. La capacitancia mejora la eficiencia de la antena al aumentar la corriente, sin aumentar su altura.

La altura de las antenas varía según su uso. Para algunas balizas no direccionales (NDB), la altura puede ser de tan solo 10  metros, mientras que para transmisores de navegación más potentes, como DECCA  , se utilizan mástiles de unos 100 metros de altura . Las antenas en T tienen una altura de entre 50 y 200  metros, mientras que las antenas de mástil suelen superar los 150  metros.

La altura de las antenas de mástil para LORAN-C es de aproximadamente 190  metros para transmisores con una potencia radiada inferior a 500  kW, y de aproximadamente 400  metros para transmisores con una potencia superior a 1000 kilovatios . El tipo principal de antena LORAN-C está aislada del suelo.

Las emisoras de onda larga ( LF ) utilizan antenas de mástil de más de 150  metros de altura o antenas en T. Estas antenas pueden ser mástiles aislados con alimentación desde tierra o mástiles con alimentación superior y conexión a tierra. También es posible utilizar antenas de jaula en mástiles con conexión a tierra.

Antenas de matriz direccional

Para las estaciones de radiodifusión, a menudo se requieren antenas direccionales. Estas constan de varios mástiles, generalmente de la misma altura. Algunas antenas de onda larga constan de múltiples mástiles dispuestos en círculo, con o sin un mástil central. Dichas antenas concentran la potencia transmitida hacia el suelo y proporcionan una amplia zona de recepción sin atenuación. Este tipo de antena se utiliza con poca frecuencia, debido a su elevado coste, el gran espacio que requiere y a que la atenuación no se produce con tanta frecuencia en la banda de onda larga como en la de onda media. La emisora ​​Orlunda, en Suecia, utilizó una antena de este tipo.

Notas a pie de página

  1. ↑ El experimentador de baja frecuencia Lawrence "Laurie" Mayhead, G3AQC, ha añadido otro logro a su lista: la recepción transatlántica de su señal de 73 kHz. [...] Mayhead informa que en la noche del 21 al 22 de noviembre, su señal de 72,401 kHz fue recibida en Estados Unidos. "Logré transmitir un indicativo completo a John Andrews, W1TAG, en Holden, Massachusetts", dijo. Mayhead estaba usando CW de doble frecuencia (DFCW), con elementos de dos minutos de duración; Andrews detectó su señal usando el software ARGO DSP. — ARRL Nov 2001 [ 11 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Norma Federal de EE. UU. 1037B: Telecomunicaciones, Glosario de términos de telecomunicaciones . Oficina de Normas Tecnológicas, Administración de Servicios Generales. 3 de junio de 1991. págs.  S-18.
  2. ↑ Actas finales de la CMR-15 (PDF) . Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones. Ginebra, Suiza: Unión Internacional de Telecomunicaciones. 2015. pág. 4. Consultado el 12 de enero de 2025 . 
  3. ↑ Seybold, John S. (2004). Introducción a la propagación de RF . John Wiley and Sons. págs. 55–58 . ISBN  0471743682Archivado del original el 16 de abril de 2021. Consultado el 30 de noviembre de 2020 a través de Google Books.
  4. ↑ Melia, Alan (G3NYK). "Comprensión de la propagación de baja frecuencia". Radcom . Vol. 85, n.º 9. Bedford, Reino Unido: Radio Society of Great Britain . pág. 32.   {{cite magazine}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  5. ↑ "Muy baja frecuencia (VLF)" . Fuerzas Nucleares de los Estados Unidos. fas.org . 1998. Archivado del original el 27 de diciembre de 2007. Consultado el 9 de enero de 2008 .
  6. ↑ "El botón humano" . Hoy . 2 de diciembre de 2008. BBC . BBC Radio 4. Archivado del original el 3 de febrero de 2011. Consultado el 6 de agosto de 2011 .
  7. ↑ "Uso de la banda 135,7–137,8 kHz por el Servicio de Radioaficionados". Recomendación ERC 62-01 E (Informe). Maguncia, Alemania: Conferencia Europea de Administraciones Postales y de Telecomunicaciones (CEPT). 1997. ERC Rec 62-01 E . 
  8. ↑ Tabla de bandas regulatorias (PDF) (tabla/gráfico) (edición a color de 11×17″ ). Newington, CT: American Radio Relay League . 22 de septiembre de 2017. Archivado (PDF) del original el 11 de noviembre de 2020. Recuperado el 26 de noviembre de 2020 . 
  9. ↑ "QSO ZL / UA0 en 136 kHz" . El mundo de LF. wireless.org.uk . Archivado del original el 29 de septiembre de 2007. Consultado el 1 de junio de 2006 . 
  10. ↑ "Estrategia del espectro radioeléctrico del Reino Unido 2002" (Comunicado de prensa). Ofcom . 16 de septiembre de 2016. Archivado del original el 30 de septiembre de 2007. Consultado el 5 de junio de 2006 .
  11. ↑ "¡La señal de G3AQC cruza el Atlántico en 73 kHz!" . The ARRL Letter . Newington, CT: American Radio Relay League . 30 de noviembre de 2001. Archivado del original el 12 de enero de 2014 . Consultado el 12 de enero de 2014 . 
  12. ↑ "§ 15.217 Operación en la banda de 160–190 kHz ( 47 CFR 15.217 )". Parte 15 — Dispositivos de radiofrecuencia . ecfr.gov (Informe). El Código Electrónico de Regulaciones Federales. 47 CFR 15.217 ( 47 CFR 15.206 ) . Consultado el 17 de marzo de 2024 . La sección citada 47 CFR 15.206 no está presente/eliminada: la sección id §15.205 salta a §15.207  .
  13. ↑ "Parte 15 — Dispositivos de radiofrecuencia" . Registro Federal. Archivado del original el 26 de julio de 2014. Consultado el 21 de julio de 2014 . 
  14. ↑ "Plan de envíos del DWD" . Consultado el 8 de enero de 2008 .{{cite web}}: CS1 maint: servicio de archivado obsoleto ( enlace )
  15. ↑ Gale, Alan (G4TMV) (2011). Base de datos mundial DGPS para DXers (PDF) (Informe). 4.6. Archivado del original (PDF) el 21 de julio de 2011. Recuperado el 14 de enero de 2008 a través de ndblist.info.{{cite report}}: CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )

Lecturas adicionales

  • Klawitter, G.; Oexner, M.; Herold, K. (2000). Langwelle und Längstwelle [ Onda larga y onda más larga ] (en alemán). Meckenheim, Alemania: Siebel Verlag GmbH. ISBN 3-89632-043-2.
  • Marten, M. (2007). Spezial-Frequenzliste 2007/2008[Special Frequency List 2007–2008] (in German). Meckenheim, DE: Siebel Verlag GmbH. pp. 36–39. ISBN 978-3-88180-665-7.
  • Dennison, Mike (G3XDV); Moritz, Jim (M0BMU) (2007). LF Today. Potters Bar, UK: Radio Society of Great Britain. ISBN 978-1-905086-36-8.{{cite book}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  • Stimac, Tomislav (IK1QFK). "Definition of frequency bands (VLF, ELF... etc.)". vlf.it.{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  • "IK1QFK". vlf.it (home page).