Navegando por el éter con SDR: Ic - Radiodifusión ( La banda de HF / Onda Corta)
- La Banda Lateral Única que requiere la mitad de ancho de banda (SSB Side Side Band) nunca tuvo una gran aceptación pues los receptores no estaban adaptados y eran mas caros.
- La Radio Digital Mundial o DRM tampoco ha pasado de la fase experimental, pues no había receptores, tampoco había emisoras, y sobre todo Internet acabo con ello. RNE que inició las emisiones de prueba en 2005 (https://www.rtve.es/drm/inicio.htm desde Arganda del Rey, las cerró en 2014.
Hoy en día primero el satélite y luego Internet han hecho que la onda corta en AM sea un servicio residual, pero que sigue presenta varias ventajas sobre otros sistemas:
- Las emisiones de radio en general y las de onda corta son mas difíciles de bloquear y censurar que cualquier solución basada en Internet, incluidas las VPN.
- 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, revoluciones políticas ... barrancadas y apagones, pues no requiere de infraestructura de comunicaciones ni incluso de la red de energía eléctrica (puede funcionar con baterías).
- Las emisiones de radio son la forma más barata (HAy receptores AM/FM por 5€ y AM/FM y SW por 10€ en Aliexpress) 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 activa 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 atenúa 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, mayor 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 partiículas cargadas o ionizadas estáticas creadas por la radiación solar) y la magnetosfera terrestre crea un campo magnético ( son partículas cargadas 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 (partículas) 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
MEDIDA DEL ESTADO DE IONIZACION DE LA ATMOSFERA
La forma tradicional de conocer el estado de ionización de la atmósfera es de forma activa, mediante el sondeo, en el cual se transmite verticalmente una onda que va barriendo el espectro de HF. A partir de determinada frecuecnia se comienza a recibir un aseñal reflejada hasta que llega un punto en que deja de recibirse, este punto determina la MUF, y el tiempo que tarda en recibirse indica la altura de la capa. El gráfico que se obtiene se denomina ionograma.
Otro sistema es pasivo y en el cual se usa un transmisor y un receptor, sincronizados, de forma que se analiza el tiempo que tarda la onda en llegar para una determinada frecuencia, de nuevo se obtiene la frecuencia mínima y máxima utilizable. Según el tiempo que tarda se conoce el trayecto que ha utilizado y con ello la altura de la capa donde se ha reflejado.
En la actualidad también se obtiene la foF2 de forma indirecta a partir del TEC (Total Electron Content - Contenido Totald e Electrones de la atmósfera) que se puede medir con la señal recibida por estaciones terrestres de lps sistemas GNSS (típicamente GPS), dado que orbitan a una altura entre los 20.000 y 25.0000 km pueden medir el estado de la ionosfera
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| 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 rebote, por lo que para comunicaciones locales hay que usar una frecuencia menor a la crítica
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| Gráfico de la foF2 (Frecuencia máxima de rebote de un sondeo vertical) efectuado desde EA036 EL ARENOSILLO (Observatorio de El Arenosillo, Huelva, 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.
MONITORIZACION DE LA PROPAGACIÓN
En la actualidad hay varios sistemas que monitorizan las comunicaciones de forma que se conoce la propagación existente de forma real:
- Reverse Beicon: se monitorizan las comunicaciones de las estaciones de radioaficionados
- NCDXF/IARU IBP International Beacon Projec Es un proyecto para el estudio de la propagación ionosférica en HF en el que cada baliza (18 en total a 21/4/2025) transmite su indicativo (p.e. 4U1UN) una vez en cada banda (14.100, 18.110, 21.150, 24.930, 28.200 MHz) cada tres minutos, las 24 horas del día. Una transmisión consiste en el indicativo de la baliza en CW (morse), enviado a 22 palabras por minuto, seguido de cuatro guiones de un segundo. El indicativo y el primer guion se envían a 100 vatios. Los guiones restantes se envían a 10 vatios, 1 vatio y 100 milivatios. Al final de cada transmisión de 10 segundos, la baliza pasa a la banda superior y la siguiente baliza de la secuencia comienza a transmitir. Esta información la usa el programa de previsión de la propagación ionosférica para HF llamado Proppy
- WSPR – Weak Signal Propagation Reporter Network (Wisper) es un sistema que usa el protocolo digital desarrollado por K1JT's MEPT_JT en FSK (4 niveles 1,4Hz de separación) para monitorizar la propagación ionosférica en HF. Las frecuencias WSPR(kHz) son: 136; 474,2; 1.8366; 3.5686; 5.2872; 5.3647; 7.0386; 10.1387; 13.5539; 14.0956, 18.1046, 21.0946; 24.9246, 28.1246, 50.293; 70.091; 144.489; 432.300; 1296.500. El mensaje WSPR consta de: indicativo, locator, y la potencia en dBm, y se transmite en un tiempo exacto de 2 minutos síncronos con la hora mundial (Por eso los equipos llevan GPS para no tener una eriva mayor a 1,5s). El ancho de banda que ocupa la modalidad WSPR es de 1,4Hz. WSPR emite la trama durante 2', para 5 seg, y vuelve a emitir otros 2' . Se puede emitir un 10%, un 20%, un 40% o un 100%. De forma automática, lo que vayamos recibiendo, si tenemos conexión a Internet, será enviado a una base de datos mundial, en la cual se almacenarán todos los datos recibidos: Indicativo, Frecuencia, y Potencia con la cual lo hemos recibido. De esta forma todos los Spots pueden ser consultados a través de Internet en la WEB de los aficionados a esta modalidad. Muy interesante para comprobar cuanto recibe nuestra antena, y poderla comparar con otras. ¿Para qué sirve esto? Principalmente para saber el estado de la propagación en tiempo real, clasificado por bandas, con un mapa visual de lo que está aconteciendo en cuanto a propagación se refiere. La potencia de las emisiones de las balizas suelen rondar entre los 100mw y 5 watios, no es necesaria más potencia. Puede usarse en modo QSO buscanod frecuencias cercanas como por ejmeplo 14,076500 MHz
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| Fuente: WSPRnet |
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| Mapa en tiempo real de estaciones de radioaficionado de balizas ("beacon") escuchadas en otras parte del planeta. Esta es otra fuente para conocer las condiciones de propagación. Fuente: Reverse Beicon |
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| Señales de WSPR de distintas estaciones (p.e. SA7RST) recibidas con kiwiSDR http://g4wim.proxy.kiwisdr.com:8073/ |
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 (propagación 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 también antenas direccionales con el find e optimizar la potencia radiada.
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| 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 |
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| 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. |
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| 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.
Referencias
- PROPAGACIÓN
- prop.kc2g.com (Predicciones ionosféricas, MUF)
- https://hf.dxview.org/ (Mapa mundial de la MUF )
- Boletin de propagacion de al ARRL
- https://www.swpc.noaa.gov/communities/radio-communications Atenuación Capa-D
- SWPC-SPACE WEATHER PREDICTION CENTER HTTPS://WWW.SWPC.NOAA.GOV/PRODUCTS/SOLAR-CYCLE-PROGRESSION
- Sondeo pasivo ionosférico - El proyecto G3PLX
- Automatic scaling of critical frequency foF2 and MUF(3000)F2: A comparison between Autoscala and ARTIST 4.5 on Rome data Michael Pezzopane and Carlo Scotto
- Predicciones a corto plazo de la frecuencia crítica (ITU)
- Understanding HF/VHF/UHF/SHF Propagation relative to Guided Wave, Ground Wave, Direct Wave, Ionosphere, Troposphere, Aurora, Meteor Scatter, and Earth-MoonEarth (EME or Moon Bounce) Paul L Herrman N0NBH 11 July 2010
- Propagation of RF Signals
- ACTIVIDAD SOLAR
- EMISORAS
- https://short-wave.info/ (Emisoras de HF, por frecuencia)
- ShortWave Bulletin
- Africa on SW - http://www.bdxc.org.uk/africa.
- Asia on SW - http://www.bdxc.org.uk/asia.
- Europe on SW - http://www.bdxc.org.uk/europe.
- North America on SW - http://www.bdxc.org.uk/
americaN.pdf - South America on SW - http://www.bdxc.org.uk/
americaS.pdf - Middle East on SW - http://www.bdxc.org.uk/
mideast.pdf - Pacific on SW - http://www.bdxc.org.uk/
pacific.pdf
- ASOCIACIONES
- ARRL https://www.arrl.org/
- URE https://www.ure.es/
- WWROF https://wwrof.org/
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