Radio HF
Manual de W6ELProp en español
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12. Ejemplo de cálculo de enlace HF de larga distancia.
En este apartado se muestra un ejemplo de cálculo de un enlace de HF de larga distancia con el programa W6ELProp, utilizando los siguientes parámetros:
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Terminal A ubicado en Madrid (España).
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Terminal B ubicado en Pakistán.
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Modo de operación: Fonía USB (2400 Hz de ancho de banda).
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Frecuencias de trabajo disponibles inicialmente: 3.5, 7.0, 10.0, 14.0, 18.0 y 21 MHz. Con los cálculos se determinará cuáles de ellas son válidas y cuáles inválidas para el establecimiento del enlace HF indicado.
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Fecha: 01/05/2012.
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Índices solares: SFI=113, SSN=104 (obtenidos del Panel de HF y Clima Espacial). Datos del 01/05/2012.
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Índice K: K=1 (obtenido del Panel de HF y Clima Espacial). Datos del 01/05/2012.
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Antenas utilizadas: Directivas con ganancia de 3 dBd en todas las frecuencias de trabajo configuradas, tanto en el terminal A como en el terminal B. Este dato deberá consultarse en los manuales de usuario de las antenas que vayan a utilizarse, o en su defecto calcularse mediante programas de simulación de antenas. En el apartado "Antenas de HF" de esta web encontrará simulaciones de varios tipos de antenas usadas en la banda de HF.
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Potencia de transmisión: 150 W para las radios de ambos terminales.
13.1. Configuración de parámetros.
Abra el programa y vaya al menú "Options". Configure Madrid como terminal por defecto, seleccionando la pestaña "Default Terminal" y rellenando los datos que se indican en la figura 33:
Fig.33. Configuración de Madrid como terminal por defecto
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"Terminal Name" (Nombre del terminal): Madrid.
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"Latitude" (latitud): 40.23
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"Longitude" (longitud): 3.42
A continuación, vaya a la pestaña "Frequencies and Constants" para configurar sus frecuencias de trabajo, tal y como se muestra en la figura 34.
Fig.34. Frecuencias de trabajo y constantes aditivas
En este ejemplo, la ganancia de las antenas es de 3 dBd en ambos terminales y para todas las frecuencias, por lo que de acuerdo a lo explicado en el apartado 3.2, usaremos la siguiente constante aditiva de ganancia:
Nótese que, como la ganancia de las antenas ya estaba expresada en dBd, no ha sido necesario hacer la transformación entre dBd y dBi.
Por otro lado, dado que la potencia de transmisión es de 150 W, la constante aditiva relacionada con la potencia de transmisión será:
La constante aditiva total para cada frecuencia de trabajo será, por tanto:
A continuación, pase a la pestaña "Prediction Parameters" para configurar los parámetros de predicción, tal y como se muestra en la figura 35.
Fig.35. Caracterización del ruido
Dado que el modo de trabajo es USB, configure un ancho de banda de ruido (Noise Bandwidth) de 2400 Hz. En un entorno como Madrid, se puede considerar que el tipo de ruido será industrial, así que seleccione la opción "Industrial" en el apartado "Man-Made Noise Environment" (Ruido artificial).
No olvide pulsar el botón "Save my settings and exit" para guardar los cambios.
13.2. Datos del enlace radio.
Desde la pantalla principal, seleccione "Predictions → On Screen" y configure los datos que se muestran en la fig.36:
Fig.36. Datos del enlace radio
Deje los datos del Terminal A como "DEFAULT", ya que previamente configuramos Madrid como nuestro terminal por defecto.
Para el Terminal B, primero haga click en la casilla "Prefix or Locator" y luego pulse el botón "Select from Atlas". En la ventana emergente, pulse el botón "Search by Name" (Búsqueda por nombre), busque "Pakistán" (prefijo AP) y pulse "Ok". Aparecerán automáticamente los siguientes datos correspondientes a ese país:
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"Latitude" (latitud): 32
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"Longitude" (longitud): -72
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"Name" (nombre): Pakistán.
En la parte inferior, indique lo siguiente:
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"Date" (fecha): 01/05/2012.
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"Solar index" (índice solar): F113 (alternativamente, S104).
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"K index" (índice K): 1.
Finalmente, pulsaremos "Ok" para iniciar los cálculos. En primer lugar obtendremos la pantalla con la información del trayecto.
13.3. Pantalla de información del trayecto.
La pantalla de información del trayecto será como la de la figura 37:
Fig.37. Pantalla de información del trayecto
Esta pantalla nos ofrece los siguientes datos:
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Coordenadas del terminal A y el terminal B.
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Horas de salida del sol (Sunrise) y puesta del sol (Sunset) en las ubicaciones de ambos terminales.
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Rumbo que sigue la línea gris (Gray Line) al alba y al ocaso en las ubicaciones de ambos terminales.
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Rumbo que sigue el trayecto entre ambos terminales (Bearings). Nos centraremos solamente en el trayecto corto (Short Path). La estación ubicada en Madrid tiene a la estación de Pakistán a 72º. La estación ubicada en Pakistán tiene a la estación de Madrid a 301.1º.
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Distancia total del trayecto, en el ejemplo 6633 km.
Para ver los datos de la predicción, pulse el botón "Show prediction".
13.4. Interpretación de los datos de la predicción.
En primer lugar, pulse el botón "Show Signal-to-Noise ratios" para visualizar los resultados como relación señal a ruido. Analicemos los resultados que aparecen en la pantalla de predicción, para cada franja horaria del día analizado (07/04/09).
Franja 1) Entre las 00:57 UTC y las 05:52 UTC es de día en Pakistán y de noche en Madrid. Los valores de MUF serán intermedios entre los de las franjas 2 y 4 y de valores crecientes conforme avance el día.
Franja 2) Entre las 05:52 UTC y las 13:32 UTC es de día tanto en Madrid como en Pakistán. Debido a la fotoionización, es de esperar que en este intervalo de tiempo se den las MUF más altas para este enlace radio.
Franja 3) Entre las 13:32 UTC y las 18:40 UTC es de noche en Pakistán y de día en Madrid. Los valores de MUF serán intermedios entre los de las franjas 2 y 4 y de valores decrecientes conforme avance el día.
Franja 4) Entre las 18:40 UTC y las 00:57 UTC es de noche tanto en Madrid como en Pakistán. Debido a la recombinación, es de esperar que en este intervalo de tiempo se den las MUF más bajas para este enlace radio.
En la figura 13.6 se muestran los datos para la franja horaria comprendida entre las 00:00 UTC y las 08:30 UTC:
Fig.13.6. Predicción del enlace Madrid-Pakistán entre las 00:00 UTC y las 08:30 UTC
Entre las 00:00 y las 03:30 UTC la MUF para este enlace radio está por debajo de 12 MHz, por lo que serán útiles nuestras frecuencias de trabajo de 3.5 MHz, 7 MHz y 10 MHz, con una disponibilidad "A" (75% - 100%) o "B" (50% - 75%). La frecuencia de 14 MHz tiene un índice de disponibilidad "D" (1% - 25%), por lo que será muy poco fiable. Observe que, en esta franja horaria, la frecuencia más fiable que ofrece mejor relación señal a ruido es la de 10 MHz, por lo que será nuestra favorita para establecer el enlace. Las frecuencias más bajas ofrecen peor relación señal a ruido porque la atenuación por absorción es mayor, hasta el punto de que en algunos casos la relación señal a ruido es negativa. Esto quiere decir que, aunque tengamos un nivel de disponibilidad "A", no estamos empleando la potencia de transmisión suficiente y/o nuestras antenas no tienen la ganancia necesaria.
Entre las 03:30 y las 04:30 UTC la absorción en la banda de 80 metros es tan alta que la frecuencia de 3.5 MHz deja de ser útil. La MUF sigue por debajo de 14 MHz, por lo que las dos únicas frecuencias de trabajo útiles son 7 MHz y 10 MHz, siendo esta última la que ofrece mejor relación señal a ruido.
A partir de las 04:30 UTC, la MUF comienza a subir notablemente, debido a que ya es de día en ambos extremos del enlace radio. Por disponibilidad y por relación señal a ruido, comienzan a ser recomendables frecuencias más altas como 14 MHz y especialmente 18 MHz.
En la figura 13.7 se muestran los datos para la franja horaria comprendida entre las 08:30 y las 17:00 UTC:
Fig.13.7. Predicción del enlace Madrid-Pakistán entre las 08:30 UTC y las 17:00 UTC
La MUF predicha sigue subiendo con el transcurso de las horas, hasta alcanzar su valor máximo entre las 12:30 y las 14:00 UTC, con 24.4 MHz. Entre las 08:30 y las 15:00 UTC las mejores frecuencias, por disponibilidad y relación señal a ruido, son 18 MHz y 21 MHz. Entre las 15:00 y las 17:00 UTC la MUF comienza a bajar, pasando a ser las frecuencias mejores 14 MHz y 18 MHz.
En la figura 13.8 se muestran los datos para la franja horaria comprendida entre las 17:00 y las 00:00 UTC:
Fig.13.8. Predicción del enlace Madrid-Pakistán entre las 17:00 UTC y las 00:00 UTC
Desde las 18:40 UTC y hasta las 00:57 UTC es de noche tanto en Madrid como en Pakistán, por lo que la MUF predicha desciende hasta alcanzar su valor mínimo a las 00:30, con 10.7 MHz. Conforme la MUF baja, las frecuencias de trabajo más altas van teniendo peor disponibilidad, hasta ser completamente inutilizables. A partir de las 17:30 UTC, 21 MHz deja de ser fiable. A partir de las 19:00 sucede lo mismo con 18 MHz y a partir de las 20:30 con 14 MHz. Las mejores frecuencias para esta franja son las de 10 MHz y 7 MHz, salvo entre las 20:30 y las 00:00 UTC, donde 3.5 MHz ofrece la mejor relación señal a ruido.
Ahora vaya al menú "Advanced" para visualizar la pantalla de predicción avanzada. Una vez en la misma, pulse el botón "Group by time" para visualizar los datos agrupados por horas, tal y como se muestra en la figura 13.9:
Fig.13.9. Predicción avanzada Madrid-Pakistán entre las 00:00 UTC y las 02:00 UTC
La pantalla muestra qué frecuencias de nuestro conjunto de frecuencias de trabajo son las mejores para intentar el enlace radio en cada franja horaria del día. Por ejemplo, entre las 00:00 UTC y las 00:30 UTC las mejores frecuencias de trabajo (Freq) son las de 3.5 MHz y 7 MHz, con una disponibilidad (Avail) del 100%, seguida de 10 MHz con una disponibilidad del 77% y de 14 MHz con tan sólo el 5 %, algo normal porque la MUF predicha es de 11.1 MHz. En esa franja, el resto de frecuencias de trabajo no aparecen, luego son inutilizables. Observe que la configuración (Hop Configuration) es de dos saltos usando la capa F de la ionosfera (F-F) y que el ángulo de despegue (Angle) necesario es de 3º, por lo que nuestra antena Yagi será muy apropiada. El análisis puede extrapolarse al resto de horas del día. Observe que en algunos casos hay hasta 3 saltos, en alguno de ellos usando las capas F y E.
Ahora pulse el botón "Close" para cerrar la pantalla de predicciones avanzada y volver a la pantalla de predicciones estándar. Vaya al menú "Graphs -> MUF" para obtener la gráfica con la evolución de la MUF predicha para este enlace radio a lo largo del día, tal y como se muestra en la figura 13.10:
Fig.13.10. Predicción horaria de MUF para el enlace Madrid-Pakistán
Esta gráfica es muy útil para deducir las mejores frecuencias a utilizar a lo largo del día.
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Ismael Pellejero - EA4FSI |