Alta frecuencia

La posición de HF en el espectro electromagnético.

Alta frecuencia (HF) es la designación de la UIT para el rango de ondas electromagnéticas de radiofrecuencia (ondas de radio) entre 3 y 30 megahercios (MHz). También se conoce como banda decámétrica u onda decámétrica ya que sus longitudes de onda oscilan entre uno y diez decámetros (de diez a cien metros). Las frecuencias inmediatamente por debajo de HF se denominan frecuencia media (MF), mientras que la siguiente banda de frecuencias más altas se conoce como banda de frecuencia muy alta (VHF). La banda de HF es una parte importante de la banda de frecuencias de onda corta, por lo que la comunicación en estas frecuencias a menudo se denomina radio de onda corta. Debido a que las ondas de radio en esta banda pueden ser reflejadas de regreso a la Tierra por la capa de ionosfera en la atmósfera, un método conocido como "skip" o "onda del cielo" Propagación: estas frecuencias son adecuadas para la comunicación a larga distancia a través de distancias intercontinentales y para terrenos montañosos que impiden las comunicaciones con visibilidad directa. La banda es utilizada por estaciones de radiodifusión de onda corta internacional (3,95-25,82 MHz), comunicaciones de aviación, estaciones horarias gubernamentales, estaciones meteorológicas, radioaficionados y servicios de banda ciudadana, entre otros usos.

Características de propagación

Un moderno Icom M700 Pro radio bidireccional para comunicaciones de radio HF marinas.

El medio dominante de comunicación a larga distancia en esta banda es la propagación de onda ionosférica ("skip"), en la que las ondas de radio dirigidas en un ángulo hacia el cielo se refractan hacia la Tierra desde capas de átomos ionizados en el ionosfera. Mediante este método, las ondas de radio HF pueden viajar más allá del horizonte, alrededor de la curva de la Tierra, y pueden recibirse a distancias intercontinentales. Sin embargo, la idoneidad de esta parte del espectro para dicha comunicación varía mucho debido a una combinación compleja de factores:

• Sunlight/darkness en el sitio de transmisión y recepción
• Transmisor/receptor de proximidad al terminator solar
• Temporada
• Ciclo de manchas solares
• Actividad solar
• Polar aurora

En cualquier momento, para un "salto" ruta de comunicación entre dos puntos, las frecuencias a las que es posible la comunicación se especifican mediante estos parámetros

• Frecuencia máxima usable (MUF)
• Alta frecuencia usable más baja (LUF) y una
• Frecuencia de transmisión óptima (FOT)

La frecuencia máxima utilizable cae regularmente por debajo de 10 MHz en la oscuridad durante los meses de invierno, mientras que en verano, durante el día, puede superar fácilmente los 30 MHz. Depende del ángulo de incidencia de las olas; es más bajo cuando las ondas se dirigen directamente hacia arriba y es más alto con ángulos menos agudos. Esto significa que a distancias más largas, donde las ondas rozan la ionosfera en un ángulo muy cerrado, la MUF puede ser mucho mayor. La frecuencia utilizable más baja depende de la absorción en la capa inferior de la ionosfera (la capa D). Esta absorción es más fuerte a bajas frecuencias y también es más fuerte con una mayor actividad solar (por ejemplo, a la luz del día); la absorción total a menudo ocurre en frecuencias por debajo de 5 MHz durante el día. El resultado de estos dos factores es que el espectro utilizable se desplaza hacia las frecuencias más bajas y hacia el rango de frecuencias medias (MF) durante las noches de invierno, mientras que en un día en pleno verano las frecuencias más altas tienden a ser más utilizables, a menudo en el VHF más bajo. rango.

Cuando todos los factores están en su punto óptimo, la comunicación mundial es posible en HF. En muchas otras ocasiones es posible hacer contacto a través y entre continentes u océanos. En el peor de los casos, cuando una banda está 'muerta', no es posible ninguna comunicación más allá de las rutas de onda de superficie limitadas, independientemente de las potencias, antenas u otras tecnologías que se utilicen. Cuando una ruta transcontinental o mundial está abierta en una frecuencia particular, la comunicación digital, SSB y código Morse es posible utilizando potencias de transmisión sorprendentemente bajas, a menudo del orden de milivatios, siempre que se utilicen antenas adecuadas en ambos extremos y que haya poco o nada. sin interferencias naturales o hechas por el hombre. En una banda tan abierta, la interferencia que se origina en un área amplia afecta a muchos usuarios potenciales. Estos problemas son importantes para los usuarios militares, de seguridad y de radioaficionados de las bandas de HF.

Usos

Una estación de radio amateur que incorpora dos transceptores HF.

Una típica antena Yagi utilizada por un radioaficionado canadiense para la comunicación a larga distancia

Boeing 707 utilizó una antena HF montada en la parte superior de la aleta de cola

Los principales usos del espectro de alta frecuencia son:

• Sistemas de comunicación militar y gubernamental
• Comunicaciones aéreas a tierra
• Radio aficionado
• Radiodifusión internacional y regional de onda corta
• Servicios marítimos marítimos a tierra y buques a bordo
• Sistemas de radar sobre el caballo
• Global Maritime Distress and Safety System (GMDSS) communication
• Servicios de Radio Banda Ciudadana en todo el mundo (generalmente 26-28 MHz, la parte superior de la banda HF, que se comporta más como bajo-VHF)
• radar de aplicaciones de la dinámica oceánica costera

La banda de alta frecuencia es muy popular entre los radioaficionados, que pueden aprovechar las comunicaciones directas de larga distancia (a menudo intercontinentales) y el "factor de emoción" como resultado de hacer contactos en condiciones variables. La radiodifusión internacional de onda corta utiliza este conjunto de frecuencias, así como un número aparentemente decreciente de "utilidades" Usuarios (intereses marinos, de aviación, militares y diplomáticos), que en los últimos años se han inclinado hacia medios de comunicación menos volátiles (por ejemplo, a través de satélites), pero pueden mantener estaciones de HF después de la conmutación para respaldo propósitos

Sin embargo, el desarrollo de la tecnología de establecimiento automático de enlaces basada en MIL-STD-188-141 para la conectividad automatizada y la selección de frecuencia, junto con los altos costos del uso de satélites, han llevado a un renacimiento en el uso de HF en las redes gubernamentales. El desarrollo de módems de mayor velocidad, como los que cumplen con MIL-STD-188-110C, que admiten velocidades de datos de hasta 120 kilobits/s, también ha aumentado la usabilidad de HF para comunicaciones de datos y transmisión de video. El desarrollo de otros estándares, como STANAG 5066, proporciona comunicaciones de datos sin errores mediante el uso de protocolos ARQ.

Algunos modos de comunicación, como las transmisiones de código Morse de onda continua (especialmente por parte de operadores de radioaficionados) y las transmisiones de voz de banda lateral única, son más comunes en el rango de HF que en otras frecuencias, debido a su naturaleza de conservación del ancho de banda, pero los modos de banda ancha, como las transmisiones de TV, generalmente están prohibidas por la parte relativamente pequeña del espacio del espectro electromagnético de HF.

El ruido, especialmente la interferencia provocada por el hombre de los dispositivos electrónicos, tiende a tener un gran efecto en las bandas de HF. En los últimos años, han aumentado las preocupaciones entre ciertos usuarios del espectro de HF sobre la "banda ancha sobre líneas eléctricas" (BPL) acceso a Internet, que tiene un efecto casi destructivo en las comunicaciones HF. Esto se debe a las frecuencias en las que opera BPL (normalmente correspondientes a la banda de HF) y la tendencia de la señal BPL a filtrarse de las líneas eléctricas. Algunos proveedores de BPL han instalado filtros de muesca para bloquear ciertas partes del espectro (a saber, las bandas de radioaficionados), pero sigue existiendo una gran controversia sobre el despliegue de este método de acceso. Otros dispositivos electrónicos, incluidos los televisores de plasma, también pueden tener un efecto perjudicial en el espectro de HF.

En aviación, se requieren sistemas de comunicación HF para todos los vuelos transoceánicos. Estos sistemas incorporan frecuencias de hasta 2 MHz para incluir el canal de llamada y socorro internacional de 2182 kHz.

La sección superior de HF (26,5-30 MHz) comparte muchas características con la parte inferior de VHF. Las partes de esta sección no asignadas a radioaficionados se utilizan para comunicaciones locales. Estos incluyen radios CB alrededor de 27 MHz, enlaces de radio de estudio a transmisor (STL), dispositivos de control de radio para modelos y transmisores de radiobúsqueda.

Algunas etiquetas de identificación por radiofrecuencia (RFID) utilizan HF. Estas etiquetas se conocen comúnmente como HFID's o HighFID's (identificación de alta frecuencia).

Antenas

Las antenas más comunes en esta banda son las antenas de alambre como los dipolos de alambre o las antenas rómbicas; en las frecuencias superiores, antenas dipolo multielementos como las antenas Yagi, cuádruples y logarítmicas periódicas. Las potentes estaciones de radiodifusión de onda corta suelen utilizar grandes conjuntos de cortinas de alambre.

Las antenas para transmitir ondas ionosféricas suelen estar hechas de dipolos horizontales o bucles alimentados por el fondo, los cuales emiten ondas polarizadas horizontalmente. La preferencia por la transmisión con polarización horizontal se debe a que (aproximadamente) solo la mitad de la potencia de la señal transmitida por una antena viaja directamente hacia el cielo; aproximadamente la mitad viaja hacia abajo hacia el suelo y debe "rebotar" en el cielo. Para frecuencias en la banda superior de HF, el suelo es un mejor reflector de ondas polarizadas horizontalmente y un mejor absorbente de energía de ondas polarizadas verticalmente. El efecto disminuye para longitudes de onda más largas.

Para recibir, a menudo se utilizan antenas de cable aleatorio. Alternativamente, las mismas antenas direccionales utilizadas para transmitir son útiles para recibir, ya que la mayor parte del ruido proviene de todas las direcciones, pero la señal deseada proviene de una sola dirección. Las antenas receptoras de larga distancia (ondas ionosféricas) generalmente se pueden orientar vertical u horizontalmente, ya que la refracción a través de la ionosfera generalmente codifica la polarización de la señal y las señales se reciben directamente desde el cielo a la antena.