Navegando por el éter con SDR: Ic - Radiodifusión ( La banda de HF / Onda Corta)

A tus mayores les habrás escuchado que en tiempos de la dictadura escuchaban por la noche las emisiones de la BBC, Radio Francia, La Pirinaica  ... todas estas emisoras eran de Onda Corta  y transmitían en AM  
 
Las emisoras de radio que deseaban una cobertura a nivel mundial usaban la Onda Corta (SW short wave /  HF High Frecuency ) en AM - Modulación de Amplitud, aunque con el tiempo también emitieron en Banda Lateral Única que  usaba  la mitad de ancho de banda (SSB Side Side Band) que no tuvo aceptación pues los receptores no estaban adaptados y recientemente la radio digital mundial o DRM que tampoco ha pasado de la fase experimental.


 

QSL de las transmisiones experimentales en SSB de Swedish Telecommunications Administration en 21.555 kHz desde FARSTA el 29-12-1978

 

Hoy en día primero el satélite y luego Internet han hecho que sea residual este servicio, pero presenta varias ventajas:

  • Las emisiones de radio en general y las de onda corta son mas difíciles de bloquear y censurar que cualquier solución basada en Internet.
  • La recepción de emisiones de radio es anónima y su escucha no deja rastro a diferencia de la navegación por Internet, pues aun usando la navegación anónima queda rastro en los proxys usados para ello.
  • Las emisiones de radio son inmunes a  terremotos, huracanes, tsunamis, guerras y revoluciones políticas, pues no requiere de infraestructura de comunicaciones ni incluso de energía eléctrica (puede funcionar con baterías).  
  • Las emisiones de radio son la forma más barata y rápida de difundir información a una zona al no requerir infraestructura, es por esto que sigue siendo una de las estrategias en la lucha contra la pobreza de UN (La radio comunitaria en Laos , la empresa china Eletree proporciono a UN un millón de receptores para programas para combatir la pobreza) 
  •  La apertura comercial de muchos países posibilita la instalación de "relays" o repetidores  en paises próximos a las areas de cobertura buscadas  (p.e. Albania, Alemania, etc. para cubrir Europa o África) lo que mejora la calidad de la recepción y con ello aumentan los radiooyentes.

Por eso no es de extrañar que países como China o Francia que tienen importantes intereses en el extranjero mantengan una presencia muy fuerte en la radiodifusión en onda corta. 

 

PROPAGACION DE LA ONDA CORTA 

En Onda Corta dado que la propagación es por onda ionosférica ( reflexión de las ondas en esta capa de la atmósfera que se ioniza por efecto de la radiación solar y que depende de la hora del día y del momento del ciclo solar- número de manchas) observará que no escucha las emisoras locales sino las remotas. 

Las capas ionizadas de la atmósfera son las siguientes:

  • D región 50 to 90 km: está ligada a la radiación solar y desaparece por la noche

  • E región 90 to 120/140 km: está ligada a la radiación solar se atenua mucho durante la noche y el máximo de la misma se produce al mediodía

    • F región entre los 150 y los 1.000 km:  se presenta también durante el día y con más intensidad en verano, que se subdivide en dos capas  F1 y la F2. 
      •  F1 región 140/150  to 210 km;  

      • F2 región desde 210 km hasta los 1.000 km: permanece por la noche y es la responsable principal de las radiocomunicaciones con salto o rebote ionosférico

    Algunas consideraciones

    • A mayor actividad solar mayor ionización de la atmósfera. La radiación provoca ionización y los propios iones son los que atenúan la radiación, es pues un proceso dinámico que frena la cantidad de radiación solar que llega a la superficie de la tierra.
    • A mayor ionización más alta es la frecuencia de las ondas que se reflejan en la capa. En las partes del ciclo solar más fuertes se consigue propagación ionosferica de frecuencias mas altas incluso de la banda VHF que en otras circunstancias atraviesan la atmósfera y se pierden en el espacio.
    • Las ondas que no se reflejan en una capa y la atraviesan se atenúan. 
    • Las capas más bajas desaparecen por la noche. Por la noche desaparecen las capas D y E que son las que atenuan las ondas de HF por eso hay mejor propagación al amanecer y anochecer al desaparecer estas capas y mantenerse las cpas F 

    La ionización de la atmósfera depende de la actividad solar, y esta va asociada a las manchas solares  (sunspot) que siguen un ciclo de 11 años. A mayor numero de manchas, meyor actividad solar y mayor ionización, lo que supone una MUF mayor.

    Por último hay que señalar que existe una interacción entre la ionosfera terrestre  que crea un campo eléctrico ( entre los 50 km y los 1.000 km alrededor de la tierra, variable en su intensidad, pues  son particulas cargadas o ionizadas estáticas creadas por la  radiación solar)  y la magnetosfera terrestre  crea un campo magnético ( son particulas vargadas en movimiento, tiene forma de gota que comienza a unos 65.000 kilómetros del lado diurno del planeta y se extiende hasta 6,3 millones de kilómetros por el lado nocturno, y resulta de la interacción del campo magnético terrestre, generado por los movimientos del núcleo de metal fundido, y el viento solar (particulas)  

    Representación del viento solar (particulas) incidiendo sobre la Tierra y de la magnosfera que lo desvía . Fuente: ESA

     

    Ciclos históricos de manchas solares y detalle de los últimos. En 2023 nos encontramos cerca del máximo de un ciclo que parece que va a ser de alta actividad. Fuente: SWPC

     

    Ionograma en el que se muestran las frecuencias foF2 y la altura a la que se producen (Tipicamente entre 1 y 22 MHz): Fuente: SWS

    MUF (Maximum Usable Frequency - Maxima Frecuencia Utilizable) es  la frecuencia máxima que es rebotada o se refleja en la ionosfera y permite un salto de 3.000 km para cada punto del globo terrestre un día y hora concreta

    Este segundo mapa muestra la frecuencia crítica a partir de la cual puede producirse un reboe, por lo que para comunicaciones locales hay que usar una frecuencia menor a la crítica

     

    Gráfico de la foF2 (Frecuencia máxima de rebote de un sondeo vertical) efectuado desde EB040 ROQUETES (Observatori de Roquetes, Tortosa, Catalunya , España). Fuente: GAMBIT

    Gráfico de la foF2 (Frecuencia máxima de rebote de un sondeo vertical) efectuado desde EA036 EL ARENOSILLO  (Observatorio de EL Arenosillo, THuelva, Andalucia, España). Fuente: GAMBIT


    La ionosfera para una localización y un tiempo dado refleja ondas de radiofrecuencia siendo la foF2 la frecuencia máxima en la que es reflejada una onda , a partir e dicha frecuencia las ondas atraviesan la ionosfera hacia el espacio. En base a las foF2, que es un valor obtenido de forma experimental mediante un sondeo vertical terrestre se calcula la MUF o máxima frecuencia utilizable para un trayecto o path determinado dado que en dicho trayecto las foF2 variará y que la reflexión o rebote no se produce en la vertical del transmisor sino a 1.000-2000 km de distancia.  A mayor actividad solar mayor foF2 y por tanto mayor MUF.

    Mapa en tiempo real de estaciones de radioaficionado de balizas ("beacon") escuchadas en otras parete del planeta. Esta es otra fuente para conocer las condiciones de propagación. Fuente: Reverse Beicon

     

    En la actualidad también se obtiene la foF2 a partir del TEC (Total Electron Content) que se puede medir con la señal recibida por estaciones terrestres del sistema GPS.

    La radiación solar (protones y Rayos-X) genera la capa D que absorbe o atenua las ondas tanto mas cuanto menor es la frecuencia minima utilizable, que es una  frecuencia menor a la MUF, por debajo de la cual no se produce reflexión pues la onda es absorbida por la capa D. Es el caso por ejemplo de la onda media que solamente pueden tener propagación ionosferica en las horas nocturnas que desaparecen la capa-D y durante el día solamente se propagan con onda terrestre.

    Resumiendo, la MUF fija la frecuencia máxima que se puede utilizar en una emisión de radio en onda corta (propagacion ionosférica) y la frecuencias más baja utilizable por la atenuación.

    Las emisoras suelen usar varias frecuencias de forma simultánea en varias bandas para asegurarse que alguna de ellas se encuentra entre la Fc y la MUF, y tambien antenas direccionales con el find e optimizar la potencia radiada.

    En base a las medidas realizadas, su evolución y la observación de la actividad solar se generan mapas con predicciones. 

    Prediccion de las condiciones de propagación en las bandas de radioaficionado en este momento (Se atualiza automaticamente, tambien disponible apra Windows y como app de Android) Fuente: HamQSL

    Esquema del campo de antenas de onda corta (yagui de dos elementos, doble rombo y logaritmo periódicas) de la emisora WRMI


    Pronostico de la intensidad de campo esperada de la emisora WRMI para una determinada época del año, una previsión de la actividad solar, y para una hora y frecuencia determinada

     
    Con el fin de obtener una cobertura global muchas emisoras cuentan con repetidores o Realys . En la imagen red de relays de Radio VAticana, y zonas de cobertura de cada uno de ellos.

    Aspecto del espectro de la banda de radiodifusión de 49m

    Muchas emisoras de onda corta usan una melodia o jingles previo a la transmisión para poderlas sintonizar cómodamente, como antaño la TV con su carta de ajuste 

    Bandas de frecuencias de radiodifusión en onda corta

    La ITU-Unión Internacional de telecomunicación es la encargada de la asignación de frecuencias, y divide el mundo en tres regiones mas una franja alrededor del ecuador (area tropical) que tiene unas condiciones de propagación especiales.



       Band    Frequency Range Notes

    • 120 metres 2.300-2.495 kHz Only used in tropical areas. 
    • 90 metres 3.200-3.400 kHz Only used in tropical areas.
    • 75 metres 3.900-4.000 kHz Not used in the Americas. Restricted to 3950-4000 kHz in Europe, Africa and the Middle East.
    • 60 metres 4.750-4.995 kHz Only used in tropical areas.
    • 49 metres 5.900-6.200 kHz
    • 41 metres 7.200-7.450 kHz Restricted to 7300-7400 kHz in the Americas.
    • 31 metres 9.400-9.900 kHz
    • 25 metres 11.600-12.100 kHz
    • 22 metres 13.570-13.870 kHz
    • 19 metres 15.100-15.800 kHz
    • 16 metres 17.480-17.900 kHz Highest frequency band in common daily use.
    • 15 metres 18.900-19.020 kHz Virtually unused!
    • 13 metres 21.450-21.850 kHz
    • 11 metres 25.670-26.100 kHz Little activity other than tests of local digital services.

    RNE-Radio Nacional de España

    RNE sigue transmitiendo en onda corta, y así desde el 26 de marzo de 2023 hasta el 29 de octubre de 2023: 

    De lunes a viernes, para África Occidental y Atlántico sur, Oriente Medio e Índico, desde las 15 horas hasta las 23 horas UTC (Tiempo Universal Coordinado), 17 a 01 hora oficial española. 

    • África Occidental y Atlántico sur, 11.670 kHz., banda de 25 metros.
    • Oriente Medio e Índico, 15.520 kHz, banda de 19 metros.

    Hacia América del norte y sur, Radio Exterior de España transmite en onda corta, de lunes a viernes, de 18 a 02 horas UTC, 20 a 04 hora oficial española.

    • América del sur, 17.715 kHz, banda de 16 metros.
    • América del norte, 17.855 kHz, banda de 16 metros.

    Los sábados y domingos, transmite su señal de 14 a 22 horas UTC, 16 a 24 hora oficial española. Frecuencias de emisión y las zonas de cobertura :

    • África Occidental y Atlántico sur, 11.670 kHz, banda de 25 metros.
    • América del sur, 17.715 kHz, banda de 16 metros.
    • América del norte, 17.855 kHz, banda de 16 metros.
    • Oriente Medio e Índico, 15.520 kHz, banda de 19 metros. 

     

    Para leer mas

     Referencias

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