En telecomunicaciones , el término frecuencia crítica tiene los siguientes significados: [1]
- En la propagación por radio a través de la ionosfera , la frecuencia límite en o por debajo de la cual un componente de onda se refleja y por encima de la cual penetra a través de una capa ionosférica.
- En una incidencia casi vertical, la frecuencia límite en o por debajo de la cual incidencia, el componente de onda es reflejado por y por encima de la cual penetra a través de una capa ionosférica.
La frecuencia crítica cambia con la hora del día, las condiciones atmosféricas y el ángulo de disparo de las ondas de radio por antena.
La existencia de la frecuencia crítica es el resultado de la limitación de electrones, es decir, la insuficiencia del número existente de electrones libres para soportar la reflexión a frecuencias más altas.
En el procesamiento de señales, la frecuencia crítica también es otro nombre para la frecuencia de Nyquist .
La frecuencia crítica es la mayor magnitud de frecuencia por encima de la cual las ondas penetran en la ionosfera y por debajo de la cual las ondas se reflejan desde la ionosfera. Se denota por " f c ". Su valor no es fijo y depende de la densidad electrónica de la ionosfera.
Ecuaciones
Frecuencia crítica en función de la densidad de electrones
La frecuencia crítica se puede calcular con la densidad de electrones dada por:
donde N max es la densidad máxima de electrones por m 3 y f c está en Hz. [2]
Frecuencia crítica en función de la fórmula de frecuencia máxima utilizable
La frecuencia crítica se puede calcular mediante:
donde MUF es la frecuencia máxima utilizable yes el ángulo de incidencia [2]
Relación con la frecuencia plasmática
La dependencia de la frecuencia crítica con respecto a la densidad de electrones se puede relacionar mediante el concepto de oscilación del plasma, en particular el mecanismo de electrones "fríos" .
Usando la carga de electrones , masa de electrones y permitividad del espacio libre da,
y resolviendo la frecuencia,
Relación con el índice de refracción
El índice de refracción tiene la fórmulaque muestra dependencia en la longitud de onda . [3] El resultado de que la fuerza debida al campo de polarización en un gas ionizado de baja concentración se cancela por el efecto de las colisiones entre iones y electrones se restablece de una manera simple que muestra claramente la base física del efecto. Debido a esta cancelación, la fórmula de Sellmeyer determina la relación entre la densidad del número de electrones, N , y el índice de refracción, n , en la ionosfera cuando se ignoran las colisiones. [4]
.
Usando los valores predeterminados para la carga de electrones , permitividad del espacio libre y masa de electrones y cambio de velocidad angular con respecto a la frecuencia esto cede a
y despejando el índice de refracción n,
Frecuencia crítica y capa F de la ionosfera
- Todas las comunicaciones por radio de HF de larga distancia utilizan señales de radio de HF que inciden oblicuamente en la ionosfera. Si la frecuencia de HF está por encima de la frecuencia crítica, las señales de radio pasan a través de la ionosfera en ángulo en lugar de de frente. [5]
- La frecuencia crítica cambia continuamente y la capa F de la ionosfera es la principal responsable del reflejo de las ondas de radio en la Tierra.
- Las otras capas (D) interactúan de otras maneras: absorción de frecuencia y durante el día, se forman las capas D y la capa F se divide en capas F1 y F2.
- Debido a que la ionosfera cambia durante el día y la noche, durante el día, las bandas de frecuencias más altas funcionan mejor bajo la frecuencia crítica, pero durante la noche las bandas de frecuencias más bajas funcionan mejor.
- La capa D está presente durante el día y es un buen absorbedor de ondas de radio, aumentando las pérdidas. Las frecuencias más altas se absorben menos, por lo que las frecuencias más altas tienden a funcionar mejor durante el día.
- El enlace real del Mapa de frecuencia crítica de la capa F2 que se actualiza cada cinco minutos se puede ver en este sitio web http://www.spacew.com/www/fof2.html
- La ionosfera y el enlace del mapa de frecuencias máximas utilizables prácticas (MUF) que se actualiza cada cinco minutos se puede ver en este sitio web http://www.sws.bom.gov.au/HF_Systems/6/9/1
Ver también
Referencias
- ^ "Definición: frecuencia crítica" . www.its.bldrdoc.gov . Consultado el 13 de septiembre de 2018 .
- ^ a b "CF vs MUF | Diferencia entre CF y MUF" . www.rfwireless-world.com . Consultado el 13 de septiembre de 2018 .
- ^ "Línea de ciencia UCSB" . scienceline.ucsb.edu . Consultado el 14 de septiembre de 2018 .
- ^ Theimer, Otto; Taylor, Leonard S. (octubre de 1961). "Sobre el índice de refracción en la ionosfera". Revista de Investigaciones Geofísicas . 66 (10): 3157–3162. doi : 10.1029 / jz066i010p03157 . ISSN 0148-0227 .
- ^ "Propagación de radio HF" (PDF) . Servicios de meteorología espacial .
Este artículo incorpora material de dominio público del documento de la Administración de Servicios Generales : "Norma Federal 1037C" .(en apoyo de MIL-STD-188 )