RADIOPROPAGACIÓN

TRANSECUATORIAL

Traducción de LU9DO 1 Introducción La mayoría de los modelos ionosféricos estudian la ionósfera como una serie de capas horizontales que

varían lentamente con el tiempo y la ubicación geográfica. Los modos de propagación que se basan en un

modelo de este tipo se denominan modos de propagación normal. Sin embargo, la ionósfera real no

siempre cumple con este simple modelo, especialmente en las regiones ecuatoriales y polares. Las

anomalías que existen en estas regiones dan lugar a los que se llama "modos de propagación inusual". Las

características de la ionosfera que dan lugar a estos modos inusuales incluyen a la “esporádica-E”,

“mejoras de ionización Ecuatorial”, “inclinaciones ionosféricas al momento del crepúsculo”, e

irregularidades ionosféricas tales como la “dispersión Ecuatorial-F”.

Las dos principales características de la ionosfera ecuatorial dan lugar a los fenómenos conocidos como

propagación transecuatorial o TEP.

2- Propagación transecuatorial Los radioaficionados y los operadores militares en la década de 1940 pueden haber sido los primeros en

descubrir que era posible comunicarse de norte a sur y viceversa a través del Ecuador sobre distancias

intercontinentales utilizando frecuencias en la banda de VHF (QST, de octubre de 1947). En épocas de un

alto número de manchas solares, la capa de F2 puede apoyar los modos de propagación normales hasta 45

MHz, pero se encontró que también eran utilizables circuitos transecuatoriales para frecuencias

considerablemente superiores.

Aunque se hizo uso de este fenómeno, no fue sino hasta varias décadas más tarde que se determinó el

modo real de propagación. Los radioaficionados pronto reconocieron el TEP como un modo de trabajo. Las primeras

comunicaciones TEP a gran escala se produjeron probablemente alrededor de 1957-1958 durante el pico

de ciclo solar 19.

Alrededor de 1970, durante el pico del ciclo 20, se hicieron muchos contactos TEP entre radioaficionados

australianos y japoneses.

Con el ascenso de ciclo 21 comenzando alrededor de 1977, se establecieron contactos de aficionados

entre Grecia/Italia y Sudáfrica (ambas Sudáfrica y Rohodesia y Zimbabwe) y entre América Central y

América del Sur por TEP. Se observó que podrían ocurrir dos tipos diferentes de TEP:

El primer tipo se produjo durante la tarde y horas tempranas de la noche y se suele limitarse a distancias

menores 6000 km. Las señales de este modo se limitaron a la banda VHF baja (< 60MHz), fueron de alta

potencia de la señal y sufrían distorsión moderada (debido a múltiples trayectorias).

Solo fueron posibles con este modo las comunicaciones de voz de la banda lateral.

El segundo tipo de TEP se produce desde alrededor de las 1900 a las2300 horas, hora local. Se

establecieron contactos en 144 MHz y también muy raramente en 432 MHz. La señal fue moderadamente

alta, pero sujeta a intenso desvanecimiento rápido, haciendo del código Morse (banda estrecha CW) el

único modo de comunicación posible. Un aficionado describió la calidad de la señal en las siguientes

frase: “Tratamos en SSB pero hubo tanta distorsión que no podía ser identificada o una sola palabra [el

modo TEP] tiene un montón de aleteo y decoloración e... incluso el Morse viene a través de como un

ruido de respiración, no de un tono claro "(de la Dawn de Radio Amateur en el Reino Unido y Grecia por

Norman F Joly).

3 La ionosfera ecuatorial Por convención, la ionosfera puede dividirse en tres zonas para los propósitos de caracterizar su

comportamiento: la zona ecuatorial, la zona templada y la zona polar. La ionósfera templada es, como su

nombre lo indica, el "la de mejor comportamiento". También es la mejor estudiada, porque la mayoría de

las sociedades tecnológicas del mundo se encuentran en esta zona (al menos en el hemisferio norte).

En comparación con la zona templada, el sol sobrecarga más directamente la zona ecuatorial y es así que

deberíamos esperar encontrar frecuencias críticas ionosféricas mayores que en la zona templada. También

podemos esperar encontrar una menor variación de la ionósfera con las estaciones del año (ya que

esencialmente los trópicos no tienen una bien definida variación entre verano e invierno).

En el otro extremo deberíamos esperar que la ionosfera polar, al ser menos densa (por el alto ángulo

cenital solar), mostrara una mayor variabilidad entre verano e invierno. Aunque estas expectativas son

esencialmente verdaderas, no explican por si solas las muchas características interesantes de estas

regiones. Y la capa más importante de la ionosfera, la región F, no siempre obedece estas razonables

hipótesis. Las ionósferas polares y ecuatoriales están sujetas a una gama más amplia de comportamiento de normal

e inesperado. La ionosfera de altas latitudes fue sometida a un estudio intensivo antes y durante el Año

Geofísico Internacional (AGI 1957-8). Una de las principales causas del comportamiento inesperado es el campo magnético de la tierra.

En las regiones polares, las líneas de campo magnético son casi perpendiculares a la superficie de la

tierra, en la región Ecuatorial, las líneas de campo magnético son horizontales como la superficie de la

tierra en el Ecuador magnético. (Nota: a confundir en la imagen, el ecuador geomagnético y el ecuador

geográfico por lo general no coinciden, y pueden ser separados hasta 12 grados. En longitudes de Asia el

Ecuador geomagnético esta por encima del Ecuador geográfico, mientras que a longitudes de América

esta por debajo.) Lo más interesante de la ionósfera tropical es la región comúnmente llamada la Anomalía Ecuatorial¨.

Históricamente, este nombre surgió debido a que no se esperaba el pico de ionización – su presencia

desobedeció el modelo simple de medias-latitudes que se había ideado para la ionosfera. Mientras que

ahora sabemos mejor que es lo que causa que las crestas de ionización, todavía se mantiene el nombre

antiguo.

Es aquí donde se observa en cada lado del Ecuador magnético una alta concentración de electrones en

latitudes magnéticas en alrededor de 10 a 20 grados. Estas crestas de ionización dan lugar a las altas

frecuencias ionosféricas críticas (foF2) que existen en el Ecuador geomagnético.

También están a más bajas altitudes que el pico de la capa de f en el Ecuador geomagnético. La Anomalía Ecuatorial¨ es causada por la acción combinada de los campos eléctricos y magnéticos.

Cuando la radiación del Sol crea ionización intensa en la región, el campo eléctrico pones estas cargas en

movimiento. El campo magnético (que sólo tiene efecto sobre las cargas en movimiento), causa que estas

se desplacen hacia arriba.

Por último, las partículas se difunden hacia el exterior, siguiendo al campo geomagnético hacia afuera

hasta donde este se cruza con la F-capa normal. Este proceso comienza inmediatamente después del

amanecer y por la tarde la acumulación ionización está claramente presente, y persiste hasta después de la

puesta de sol, cuando no se haya producido más ionización por el Sol.

Durante las horas del atardecer, mientras disminuye la ionización, se pueden formar grandes regiones de

irregularidad de ionización por procesos dinámicos. Se cree que una inestabilidad comienza baja en la

ionosfera, crece y se propaga hacia arriba. Estas irregularidades se dispersan alrededor por los vientos

ionosféricos, se producen rupturas y ya en horas de la mañana (0300 Hora local), en su mayoría han

desaparecido.

Generalmente, las irregularidades de ionización pueden verse en una ionosonda como un engrosamiento

o difusión de la traza de capa de F2. Se trata de un rango o gama de frecuencias de difusión (dependiendo

el mecanismo - y que a veces es difícil de separarlas).

Se cree que este fenómeno de difusión es debido a las irregularidades de la ionización en la ionosfera.

Estas irregularidades, que (al menos en la ionosfera ecuatorial) se producen sólo por la noche, por lo

general comienzan a desarrollarse en horas de la noche como una perturbación en la parte inferior de la

ionosfera y entonces comienzan a crecer hacia arriba. Pueden ser en forma de penachos expandidos, o

como burbujas de pequeña escala o bolsones. Estos se alinean con las líneas de campo magnético (y, por tanto, a menudo se los conocen como Campo

de Irregularidades Alineado FAI). Estos penachos, tubos, burbujas o bolsillos forman agujeros o

discontinuidades en la ionización local y ondas de radio se refractan por estas discontinuidades en la

ionosfera.

Estas irregularidades no sólo afectan a la propagación de radio de HF, también pueden causar centelleos

en banda L (microondas bajas) a las señales trans-ionosféricas satélite – tierra. La Anomalía Ecuatorial y las irregularidades se utilizan para explicar la propagación de transecuatorial.

4 aTEP (TEP de la tarde)

La propagación transecuatorial de la tarde se cree que es un modo super F (designado FF), en la que la

señal del transmisor en primer lugar se refleja en la concentración de ionización en una de las crestas de la

Anomalía Ecuatoriale y luego en la segunda cresta en el hemisferio opuesto. Desde allí se refleja al suelo

a la estación receptora. Por lo tanto no sufre ninguna reflexión de tierra (como sería el caso en el modo

normal 2F), y pasa a través de la capa D- absorción sólo dos veces (en lugar de 4 veces para el modo 2F).

Debido a que el rayo intermedio entre dos partes de la capa F, el ángulo de incidencia en la ionosfera

puede ser considerablemente menor que para un rayo reflejado hacia el suelo. Esto a su vez implica que

puede reflejarse una mayor frecuencia (fr = foF2*sec(i)). Donde (i) es el ángulo de incidencia en la

ionosfera, y como esto acerca a 90º (el ángulo de incidencia g = 90-i tiende a cero), la máxima

frecuencia reflejada posible (fr) se hace más grande. Otra forma de decir esto es que el factor de la

oblicuidad del circuito es mayor. También el ángulo de incidencia más pequeño es posible porque la

cresta de mayor ionización en la anomalía sigue las líneas de campo magnético y se inclina ligeramente

hacia arriba en el Ecuador. La alta potencia de la señal observada para el aTEP es debida al menor número de pasajes a través de la capa D y, debido a que las crestas de anomalía admiten la propagación de las señales de una gama más

amplia de ángulos de elevación que con modos de propagación habitual, la distribución de ionización en

la anomalía Ecuatorial tienden a centrarse en ellos a lo largo de las y trayectorias de la onda.

Las características de aTEP son:

• Frecuencia utilizable máxima (MUF) hasta unos 60 MHz, que normalmente es aproximadamente

de 15 a 25 MHz por encima de la frecuencia de modo 2F para el mismo camino.

• Se produce desde la hora local alrededor de 1500 a 1900. Es más frecuente, cerca de los

equinoccios y en épocas de alto número de manchas solares.

• Trayectorias típicas de 5000 a 6500 kilómetros.

• Señales normalmente fuertes con desvanecimiento limitado y distorsión (de caminos múltiples y

efecto Doppler extendido).

5 eTEP (TEP del atardecer)

La propagación transecuatorial del anochecer generalmente conduce frecuencias mucho más altas que

las del aTEP y, en raras ocasiones, ha sido informado su efecto sobre la banda de frecuencia de

aficionados de 432 MHz (UHF baja).

La propagación eTEP esta correlacionada con la existencia de gama de propagación ecuatorial, llamada

dispersión ecuatorial F, vista en ionogramas ecuatoriales. La propagación de TEP del atardecer no se

entiende tan bien como la aTEP, pero se cree que tiene lugar a través de una galería de canalización de

efectos o modo de campo guiado que se basa en la existencia de burbujas ionosféricas, tubos o penachos

que tienen una concentración de electrones inferior a la del área circundante.

Los rayos se reflejan en las superficies de las paredes, en todo momento permanecen dentro de la

ionosfera hasta que finalmente surgen en una ruta de acceso hacia la tierra.

Las características del la propagación TEP del atardecer son:

• Se produce alrededor de 2000 a 2300 hora de local y es más frecuente en los equinoccios y

especialmente en momentos de número de manchas solares alta.

• Aunque los niveles de las señales son altas, la señal está sujeta al desvanecimiento profundo y

rápido y muy fuerte distorsión (de multipathing y grandes movimientos Doppler). Se ha

observado en una señal CW que el Doppler se extiende hasta 2 kHz.

• Longitud de la trayectoria puede variar de 3000 a 8000 kilómetros.

• Frecuencias compatibles son más altas que las de la aTEP y muy ocasionalmente pueden

aumentar hasta la baja Banda de UHF.

6 Diagnósticos de TEP

Todavía no es posible predecir con certeza la aparición de la propagación TEP, de modo que son

necesarias nuevas investigaciones en estas circunstancias de propagación. Sabemos que algunas

condiciones necesarias para el desarrollo, pero también sabemos que no son suficientes para garantizar

que se produzca TEP.

Algunos de estos son:

• Para frecuencias más altas, el circuito debe ser simétrico con respecto al Ecuador geomagnético.

Es decir, el receptor y el transmisor deben estar ubicados a una distancia igual desde el Ecuador

magnético (DPI).

• La ruta debe ser dentro de unos 15 grados Norte-Sur geomagnético.

• La tasa de ocurrencia es mayor en los equinoccios.

• Tasa de incidencia es mayor en épocas de máximos del ciclo solar. Este es un momento de EUV

radiación solar superior (que conduce a una ionización ionosférica más intensa).

• La tasa de incidencia disminuye a medida que aumenta de frecuencia del circuito.

• El intervalo de difusión en ionogramas ecuatoriales parece ser necesario pero no suficiente

condición para eTEP. Sin embargo, esto depende probablemente de ubicación de la estación.

• Cuanto mayor sea la capa F2 sobre el Ecuador geomagnético más alta será la tasa de ocurrencia

de TEP. De hecho, se piensa que esto es uno de los mejores predictores para eTEP.

• A mayores crestas de Anomalía Ecuatorial desde el Ecuador geomagnética, mayor la

probabilidad de que estará presente la propagación aTEP. Esta geometría favorece la mejora del

modo FF.

• Condiciones geomagnéticas tranquilas parecen favorecer el desarrollo de irregularidades

ionosféricas, y así eTEP. Se ha observado en algunos caminos (probablemente relacionados con

una periodicidad de 27 días de actividad geomagnética de origen solar). Cuanto mayor sea la

frecuencia del circuito, más importante parece ser que condiciones geomagnéticas sean

tranquilas. (Nota: las perturbaciones geomagnéticas son generalmente más frecuentes e intensas

alrededor de los equinoccios y así es que tenemos dos condiciones conflictivas entre si).

Tengamos en cuenta que algunos de los diagnósticos de arriba son para aTEP, pero muchos se refieren a

la eTEP.

7 Balizas Australianas para investigaciones de TEP

El faro ideal para investigaciones de TEP es un transmisor de onda continua (CW). Esto permite

mediciones de la intensidad de la señal, efecto Doppler y propagación, sin factores de confusión

introducidos por la modulación de la señal. A falta de un faro CW, un transmisor de AM es el mejor

sustituto que le sigue, como la portadora es de una frecuencia fija y relativamente constante en potencia

(aunque la potencia total radiada puede ser constante, puede cambiar la proporción de energía en

portadora y bandas laterales). Un transmisor FM normalmente no es apropiado como un faro TEP (aunque la potencia irradiada total

sea constante, este se extiende sobre una gama amplia de frecuencia [por ejemplo 250 kHz], y no hay

ningún pico de energía en la frecuencia portadora nominal cuando está presente una modulación

significativa). La lista de balizas australianos se muestra a continuación han sido elegidos como candidatos potenciales

para Australia-

Investigaciones de TEP de Japón.

Callsign Location Lat Lon Freq Power Direction Modulat VK8VF Darwin -12 131 28.268 40W Omni CW

VK8VF Darwin -12 131 50.056 100W Omni CW

VK8VF Darwin -12 131 144.480 30W Omni CW

AUSTRALIAN TELEVISION TRANSMITTERS (Video Carrier only)

Callsign Location Lat Lon Freq Power Direction Mod/Pol RTQ0 MtMowbullan -27 151.5 46.171875 492kW Omni AM/Horiz

TNQ1 Bowen -20 148 57.25 13kW Omni AM/Horiz

ABMQ2 Clermont -22.5 148.3 64.198 820W ? AM/Vert

ABNQ2 Dunk Is -18 146 64.24 328W ? AM/Vert

ABQ2 Shute Harbour -20.2 148.8 64.26 525W ? AM/Horiz

TNQ2 Gordonvale -17 145.8 64.198 1639W Omni AM/Horiz

ABNQ2 MtGarnet -17.7 145 64.25 39W ? AM/Horiz

RADIOBALIZAS AFICIONADOS Indicativo ubicación Lat Lon Freq poder dirección Modulat VK8VF Darwin -12 40 w 131 28.268 Omni CW VK8VF Darwin -12 131 50.056 100W Omni CW VK8VF Darwin -12 30 w 131 144.480 Omni CW TRANSMISORES de televisión australiano (sólo vídeo Carrier) Indicativo ubicación Lat Lon Freq poder dirección Mod/Pol RTQ0 MtMowbullan 151.5 -27 46.171875 Omni 492kW AM / Horiz TNQ1 Bowen -20 21kW 148 57.25 Omni AM / Horiz ABMQ2 ¿Clermont-22.5 148.3 64.198 820W? AM / Vert ¿Abnq2 Mate es -18 146 64.24 328W? AM / Vert ABQ2 Shute Puerto ¿-20.2 148.8 64.26 525? AM / Horiz TNQ2 Gordonvale -17 145.8 64.198 1639W Omni AM / Horiz ¿Abnq2 MtGarnet-17.7 145 64.25 90? AM / Horiz

8. Para más información � Leo F McNamara, La ionosfera: comunicaciones, vigilancia y hallazgo de dirección, Kreiger (libros de órbita) 1991, ISBN 0-89464-040-2. Material preparado por John Kennewell y Phil

Wilkinson. Derechos de autor por Radio de IPS y servicios espaciales, Sydney, Australia. Todos los

derechos reservados. Comentarios o sugerencias pueden ser dirigidas a Education@IPS.gov.au

� Traducción del Ing. Juan Carlos Parra, LU9DO, Buenos Aires, abril de 2011. lu9do@hotmail.com