miniaturadeimagen|Antena celular móvil 2018 v2 La propagación de ondas de radio o radiopropagación es el comportamiento de las ondas de radio (electromagnéticas) cuando se trasladan por el espacio. Se transmiten, reciben o propagan desde un punto sobre la Tierra a otro, a la atmósfera o al espacio.

La propagación de ondas electromagnéticas por el espacio libre se suele llamar propagación de radiofrecuencia o simplemente radio-propagación, aunque en el espacio libre implica el vacío; las ondas de radio transmitida por la fuente se propagan por la atmósfera terrestre, posteriormente se recibe en la antena receptora, la radiación y la captura de esta son funciones de las antenas y de la distancia entre ellas.

Las ondas de radio en diferentes frecuencias se propagan de diferentes maneras. En frecuencias extremadamente bajas (ELF) y frecuencias muy bajas (VLF), la longitud de onda es mucho mayor que la separación entre la superficie de la Tierra y la capa D de la ionosfera, por lo que las ondas electromagnéticas pueden propagarse en esta región como una guía de ondas. De hecho, para frecuencias inferiores a 20 kHz, la onda se propaga como un modo de guía de onda única con un campo magnético horizontal y un campo eléctrico vertical. La interacción de las ondas de radio con las regiones ionizadas de la atmósfera hace que la propagación de radio sea más compleja de predecir y analizar que en el espacio libre. La propagación ionosférica de radio tiene una fuerte conexión con los fenómenos espaciales.

Con frecuencia la propagación por la atmósfera terrestre se llama propagación por el espacio libre. La principal diferencia es que la atmósfera de la Tierra introduce pérdidas de la señal que no se encuentran en el vacío. Las ondas electromagnéticas se propagan a través de cualquier material dieléctrico incluyendo el aire, pero no se propagan bien a través de conductores con pérdidas como el agua de mar, ya que los campos eléctricos hacen que fluyan corrientes en el material disipando con rapidez la energía de las ondas.

La electricidad atmosférica abunda en el medio ambiente, y algunos indicios de ello se encuentran a menos de un metro de la superficie de la Tierra, pero al aumentar la altura se hace más evidente. La idea principal es que el aire sobre la superficie de la tierra está por lo general, durante el buen tiempo, electrificado positivamente, o al menos es positivo con respecto a la superficie terrestre (la superficie de la Tierra es relativamente negativa). Además, la presencia de acciones eléctricas en la atmósfera, debido a la acumulación de enormes cargas estáticas de corriente generada probablemente por la fricción del aire sobre sí mismo, puede dar cuenta de los diversos fenómenos del rayo y las tormentas. Otras causas que producen electricidad en la atmósfera son la evaporación desde la superficie de la Tierra, los cambios químicos que tienen lugar sobre la superficie de la Tierra, y la expansión, la condensación, la variación de la temperatura de la atmósfera y de la humedad contenida en ella.

La Tierra perturba la propagación de las ondas electromagnéticas, de forma que al establecer cualquier tipo de radiocomunicación en el entorno terrestre aparecerán una serie de fenómenos que modificarán las condiciones ideales de propagación en el vacío. Estos fenómenos son básicamente tres: onda de superficie, difracción, y formación de la onda de espacio.

thumb|Modelo de propagación terrestre

Dado que la propagación de radio no es totalmente predecible, los servicios tales como transmisores de localización, comunicaciones en vuelo con aeronaves que cruzan el océano, y algunas transmisiones de televisión de radiodifusión se han trasladado a los satélites de comunicaciones. Un enlace satelital, aunque costoso, puede ofrecer una cobertura de línea de visión más previsible y estable en un área determinada.

Mecanismos de propagación

Propagación por espacio libre

Todo sistema de telecomunicación debe diseñarse para que en el receptor se obtenga una relación señal-ruido mínima que garantice su funcionamiento. Los servicios de radiocomunicaciones, radiodifusión, radiolocalización (radar), teledetección y radio ayudas a la navegación tienen en común el empleo de ondas electromagnéticas radiadas como soporte de la transmisión de información entre el transmisor y el receptor.

Propagación terrestre

Así como se sabe que las ondas electromagnéticas de radio viajan dentro de la atmósfera terrestre y se las llama ondas terrestres, la comunicación que hay entre dos o más puntos en la Tierra se denominan radio comunicaciones terrestres, de igual manera conocemos que las ondas de terrestres se ven influidas por la atmósfera y por la tierra misma. Las ondas se pueden propagar de varias formas, que dependen de la clase del sistema y del ambiente. Las ondas electromagnéticas también viajan en línea recta, excepto cuando la tierra y su atmósfera alteran sus trayectorias.

En esencia, hay tres formas de propagación de onda electromagnética

onda terrestre onda espacial onda celeste o ionosfera

Ondas terrestres

Las ondas terrestres son las ondas que viajan por la superficie de la tierra, estas deben de estar polarizadas verticalmente debido a que el campo eléctrico en una onda polarizada horizontalmente sería paralelo a la superficie de la tierra y se pondría en corto por la conductividad del suelo. En las ondas terrestres el campo eléctrico variable induce voltajes en la superficie terrestre que hacen circular corrientes muy parecidas a las de una línea de transmisión.

Ondas espaciales

Esta clase de propagación corresponde a la energía irradiada que viaja en los kilómetros inferiores de la atmósfera terrestre. Las ondas espaciales son todas las ondas directas y reflejadas en el suelo. Las ondas directas viajan esencialmente en línea recta de la antena transmisora a la receptora. Esta transmisión se le llama transmisión de línea de vista. Esta transmisión se encuentra limitada principalmente por la curvatura de la tierra. La curvatura de la tierra presenta un horizonte en la propagación de las ondas espaciales, que se suele llamar el horizonte de radio. Este horizonte se encuentra más lejano que el horizonte óptico para la atmósfera común. verginathan

Ondas celestes o ionosfera

Son las que se dirigen hacia la Atmósfera y se reflejan en la zona ionizada de la misma (capa Heaviside) volviendo nuevamente a la Tierra; son ondas hectométricas (OC) de 300 kHz. a 30 MHz. y que constituyen las llamadas ondas de alta frecuencia; propagándose por la superficie llegan a unos 644 kilómetros, pero reflejadas a unos 12874,7 kilómetros.

Las muy bajas frecuencias u ondas miriamétricas de 3 a 30 kHz. llegan a grandes distancias por reflexión pero su alcance es muy limitado por propagación directa. Puede ser que una misma onda llegue directamente a la antena y luego, nuevamente, por reflexión; a dicho lapso de tiempo le llamamos "fading".

Propagación troposférica

La propagación troposférica puede actuar de dos formas. O bien se puede dirigir la señal en línea recta de antena a antena (visión directa) o se puede radiar con un cierto ángulo hasta los niveles superiores de la troposfera donde se refleja hacia la superficie de la tierra. El primer método necesita que la situación del receptor y el transmisor esté dentro de distancias de visión, limitadas por la curvatura de la tierra en relación con la altura de las antenas. El segundo método permite cubrir distancias mayores.

Propagación ionosférica

Un transmisor provisto de su antena, ilumina el espacio con radiación electromagnética. Según sea el diagrama de radiación de la antena, habrá direcciones privilegiadas en las que la iluminación será más intensa que en otras. Así por ejemplo, un monopolo de cuarto de onda sobre un plano de masa horizontal, iluminará al máximo y por igual el terreno circundante mientras que deja en la oscuridad el cenit (Elevación de 90°). Resulta muy instructivo visualizar el monopolo como si emitiera rayos de luz de intensidad decreciente conforme el ángulo de elevación de aquellos crece desde 0° hasta 90°. Cuando uno de estos rayos emitidos por la antena alcanza la ionosfera, lo hará con una cierta inclinación de “a” radianes. Al propagarse por la ionosfera, comenzará a refractarse aumentando el ángulo de incidencia inicial “a” (Ley de Snell). Conforme más avanza a través de la ionosfera mayor se hace el ángulo y puede ocurrir que el rayo se propague horizontalmente y finalmente vuelva a la tierra. Saldrá entonces de la ionosfera con el mismo ángulo “a” con que incidió y alcanzará la superficie de la tierra a una gran distancia del transmisor. Para cuantificar este proceso de refracción en que se basa la propagación ionosférica, se suele recurrir a un modelo en el que la ionosfera actúa como una capa reflectante (espejo) situada a una altura “h” que puede situarse entre 100Km y 700Km y que en función de la actividad solar adquiere un cierto nivel de ionización. A este nivel de ionización le corresponde un valor de lo que se denomina frecuencia crítica de una capa ionizada fcr. Su valor fluctúa según sea de día o de noche,la estación del año y el ciclo solar. Así por ejemplo, de noche, en invierno y en una fase de escasa actividad solar la capa se puede situar a 200Km por la noche y tener una frecuencia crítica de 3.5MHz.

Las capas ionosféricas Por la noche, la capa F es la única capa de ionización significativa presente, mientras que la ionización en las capas E y D es extremadamente baja. Durante el día, las capas D y E se ionizan mucho más, al igual que la capa F, que desarrolla una región de ionización más débil conocida como la capa F 1. La capa F 2 persiste día y noche y es la principal región responsable de la refracción y reflexión de las ondas de radio

Capa D La capa D es la capa más interna, de 60 km (37 mi) a 90 km (56 mi) sobre la superficie de la Tierra. La ionización aquí se debe a la serie de Lyman: radiación de hidrógeno alfa a una longitud de onda de 121,6 nanómetros (nm) de óxido nítrico ionizante (NO). Además, la alta actividad solar puede generar rayos X duros (longitud de onda <1 nm) que ionizan el N2 y el O2. Las tasas de recombinación son altas en la capa D, por lo que hay muchas más moléculas de aire neutro que iones.

Las ondas de radio de frecuencia media (MF) y baja frecuencia (HF) se atenúan significativamente dentro de la capa D, ya que las ondas de radio que pasan hacen que los electrones se muevan, que luego chocan con las moléculas neutrales, dejando su energía. Las frecuencias más bajas experimentan una mayor absorción porque mueven los electrones más lejos, lo que lleva a una mayor probabilidad de colisiones. Esta es la razón principal para la absorción de ondas de radio de HF, particularmente a 10 MHz e inferiores, con una absorción progresivamente menor a frecuencias más altas. Este efecto alcanza su punto máximo alrededor del mediodía y se reduce durante la noche debido a una disminución en el espesor de la capa D; solo queda una pequeña parte debido a los rayos cósmicos. Un ejemplo común de la capa D en acción es la desaparición de la banda de transmisión de AM distante Estaciones durante el día.

Durante los eventos de protones solares, la ionización puede alcanzar niveles inusualmente altos en la región D en latitudes altas y polares. Tales eventos muy raros se conocen como eventos de Absorción de la tapa polar (o PCA), porque la mayor ionización aumenta significativamente la absorción de las señales de radio que pasan a través de la región. De hecho, los niveles de absorción pueden aumentar en muchas decenas de dB durante eventos intensos, lo que es suficiente para absorber la mayoría (si no todas) las transmisiones de señales de radio de HF transpolar. Tales eventos suelen durar menos de 24 a 48 horas.

Capa E