r-rec-p.372-7-200102-s!!pdf-s

Rec. UIT-R P.372-7 1

RECOMENDACIN UIT-R P.372-7

Ruido radioelctrico* (Cuestin UIT-R 214/3)

(1951-1953-1956-1959-1963-1974-1978-1982-1986-1990-1994-2001)

La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT,

considerando

a) que el ruido radioelctrico impone un lmite de calidad de funcionamiento a los sistemas de radiocomunicaciones;

b) que el factor de ruido efectivo de la antena o la temperatura de ruido de la antena, junto con la distribucin de probabilidad de las amplitudes de la envolvente del ruido recibido, son parmetros adecuados (casi siempre necesarios, pero a veces no suficientes) para la determinacin y diseo de la calidad de funcionamiento del sistema;

c) que generalmente no conviene utilizar sistemas de recepcin con factores de ruido inferiores a los determinados por el ruido externo mnimo;

d) que es necesario conocer las emisiones radioelctricas procedentes de fuentes naturales para: evaluar los efectos de la atmsfera en las ondas radioelctricas, atribuir frecuencias para la teledeteccin del entorno de la Tierra,

recomienda

que se utilice la siguiente informacin, donde corresponda, en el diseo y anlisis de sistemas de radiocomunicaciones:

1 Fuentes de ruido radioelctrico El ruido radioelctrico externo a un sistema receptor de radiocomunicaciones est provocado por una de las siguientes causas: radiacin procedente de descargas del rayo (ruido atmosfrico debido al rayo); radiacin no intencionada procedente de maquinaria elctrica, equipos elctricos y electrnicos,

lneas de transmisin de energa o sistemas de encendido de motores de combustin interna (ruido artificial);

emisiones procedentes de hidrometeoros y de gases atmosfricos; la superficie u otros obstculos situados dentro del haz de antena; la radiacin procedente de fuentes radioelctricas celestes.

____________________ * La parte del sitio Web del UIT-R que trata de la Comisin de Estudio 3 de Radiocomunicaciones dispone

de un programa de computador asociado con las caractersticas y aplicaciones del ruido atmosfrico debido al rayo, del ruido artificial y del ruido galctico (en frecuencias por debajo de unos 100 MHz) descritas en esta Recomendacin.

2 Rec. UIT-R P.372-7

Cabe sealar que el ruido o las seales debidos a transmisiones cocanal no deseadas o a emisiones no esenciales de sistemas de recepcin o transmisin individuales no se consideran en esta Recomendacin.

2 Trminos para la especificacin de intensidad de ruido y su interrelacin El factor de ruido, f, de un sistema receptor se compone de un nmero de fuentes de ruido en el terminal receptor del sistema. Deben considerarse tanto el ruido interno como el externo. El nico punto de referencia adecuado para el factor global de ruido de funcionamiento de un sistema de recepcin de radiocomunicaciones es la entrada de una antena receptora equivalente sin prdidas. (Los terminales de esta antena sin prdidas no existen fsicamente.) Para receptores sin respuestas parsitas, el factor de ruido del sistema viene dado por:

f = fa + ( fc 1) + lc ( ft 1) + lc lt ( fr 1) (1) donde: fa: factor de ruido externo definido como:

btk

pf na0

= (2)

NOTA 1 Fa es el factor de ruido externo definido como:

Fa = 10 log fa dB pn: potencia de ruido disponible suministrada por una antena sin prdidas

equivalente k: constante de Boltzmann = 1,38 1023 J/K t0: temperatura de referencia (K) que se supone de 290 K b: anchura de banda de la potencia de ruido del sistema receptor (Hz) lc: prdidas del circuito de antena (potencia de entrada disponible/potencia de

salida disponible) lt: prdidas de la lnea de transmisin (potencia de entrada disponible/potencia de

salida disponible) fr: factor de ruido del receptor. NOTA 2 Fr es el factor de ruido del receptor definido como:

Fr = 10 log fr dB fc es el factor de ruido asociado a las prdidas del circuito de antena:

+=

0)1(1

ttlf ccc (3)

ft es el factor de ruido asociado a las prdidas de la lnea de transmisin:

( )

+=

0 1 1

ttlf ttt (4)

donde: tc: temperatura real (K) de la antena y la superficie cercana y tt: temperatura real (K) de la lnea de transmisin.


Si tc = tt = t0, la ecuacin (1) pasa a ser:

f = fa 1 + fc ft fr (5)

La ecuacin (2) puede expresarse de la forma siguiente:

Pn = Fa + B 204 dBW (6)

donde: Pn = 10 log pn : potencia disponible (W)

B = 10 log b, y 204 = 10 log k t0.

En el caso de un monopolo vertical corto (h


La Fig. 1 comprende la gama de frecuencias de 0,1 Hz a 10 kHz. La curva de trazo continuo corresponde a los valores medianos horarios mnimos esperados de Fa basados en mediciones (teniendo en cuenta la superficie total de la Tierra, para todas las estaciones y horas del da) y la curva discontinua a los mximos valores esperados. Es de notar que en esta gama de frecuencias las variaciones estacionales, diarias o geogrficas son muy pequeas. La mayor variabilidad en la gama de 100-10 000 Hz se debe a la variabilidad de la frecuencia de corte del guiaondas Tierra-ionsfera.

0372-01

A

C

B

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

51

2 510

2 5 2 5 2 52102 10 3 10410 1

2,9 1032

2,9 1030

282,9 10

262,9 10

242,9 10

222,9 10

202,9 10

182,9 10

162,9 10

142,9 10

FIGURA 1Fa mximo y mnimo en funcin de la frecuencia (0,1 a 104 Hz)

F (d

B)

a

Frecuencia (Hz)

A:B:C:

MicroimpulsosValor mnimo previsto del ruido atmosfricoValor mximo previsto del ruido atmosfrico

t (K

)a

La Fig. 2 comprende la gama de frecuencias de 104 a 108 Hz, o sea, de 10 kHz a 100 MHz para diversas categoras de ruido. Las curvas de trazo continuo muestran el ruido mnimo esperado. Para el ruido atmosfrico, se adoptan como valores mnimos de las medianas horarias previstos los excedidos durante el 99,5% de las horas y como valores mximos los excedidos durante el 0,5% de las horas. Para las curvas del ruido atmosfrico, se han tenido en cuenta las horas del da, las estaciones y la superficie total de la Tierra.

La Fig. 3 comprende la gama de frecuencias de 108 a 1011 Hz, o sea de 100 MHz a 100 GHz. Aqu tambin el ruido mnimo se representa por curvas de trazo continuo, mientras que algunos otros ruidos de inters se indican por curvas discontinuas.


0372-02

A

E

D

C

B

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

2 5 2 5 2 5 2 5104 105 106 107 108

t (K

)a

FIGURA 2Fa en funcin de la frecuencia (104 a 108 Hz)

F (d

B)

a

Frecuencia (Hz)

ABCDE

: Ruido atmosfrico, valor excedido durante el 0,5% del tiempo: Ruido atmosfrico, valor excedido durante el 99,5% del tiempo: Ruido artificial, punto de recepcin tranquilo: Ruido galctico: Ruido artificial mediano en una zona comercial Nivel de ruido mnimo previsto

2,9 1010

2,9 108

2,9 102

2,9 1020

2,9 1018

2,9 1016

2,9 1014

2,9 1012

2,9 106

2,9 104

La mayor parte de los resultados de las tres Figuras corresponden a antenas omnidireccionales (de no indicarse otra cosa en las Figuras). No obstante, para antenas direccionales los estudios han indicado que en ondas decamtricas (por ejemplo), para el ruido atmosfrico originado por descargas atmosfricas, puede existir una variacin, segn la direccin de puntera de la antena, la frecuencia y la ubicacin geogrfica de hasta 10 dB (5 dB por encima y 5 dB por debajo del valor medio de Fa indicado) para antenas de haz muy estrecho.

Para el ruido galctico, el valor medio (para toda la bveda celeste) viene dado por la curva de trazo continuo designada como ruido galctico (Figs. 2 y 3). Las mediciones indican una variacin de 2 dB alrededor de esta curva, despreciando la pantalla ionosfrica. El ruido galctico mnimo (antena de haz estrecho en direccin al polo galctico) es inferior en 3 dB al de la curva de ruido galctico de trazo continuo de la Fig. 3. El ruido galctico mximo para antenas de haz estrecho se representa mediante la curva de trazo discontinuo de la Fig. 3.

4 Ruido procedente de gases atmosfricos y de la superficie de la Tierra El ruido procedente de fuentes individuales tales como el Sol, los gases atmosfricos, la superficie de la Tierra, etc., se expresa normalmente en trminos de temperatura de brillo, tb. La temperatura de antena, ta, es la convolucin del diagrama de antena con la temperatura de brillo del cielo y la superficie. En antenas cuyos diagramas engloban una sola fuente, la temperatura de antena y la temperatura de brillo son las mismas (Curvas C, D y E de la Fig. 3, por ejemplo).


0372-03

A

E (0)

D

C

B

E (90)F

2 5 2 5 2 5109108 1010 1011

0

10

20

30

40

40

30

20

10

t (K

)a

FIGURA 3Fa en funcin de la frecuencia (108 a 1011 Hz)

F (d

B)

a

Frecuencia (Hz)

ABCDE

F

: Ruido artificial mediano en una zona comercial: Ruido galctico: Ruido galctico (en direccin del centro galctico para un haz infinitamente estrecho): Sol en calma (haz con grado de abertura orientado hacia el Sol): Ruido del cielo debido al oxgeno y al vapor de agua (antena de haz muy estrecho);: curva superior, ngulo de elevacin 0; curva inferior, ngulo de elevacin 90: Cuerpo negro (ruido de fondo csmico), 2,7 K Nivel de ruido mnimo previsto

(1 GHz)

2,9 10

2,9

2,9 106

2,9 105

2,9 104

2,9 103

2,9 102

2,9 10 1

2,9 102

En las Figs. 4 y 5 se representa la temperatura de brillo de la atmsfera para un receptor situado en tierra, excluyendo la contribucin del ruido csmico de 2,7 K u otras fuentes extraterrestres, para frecuencias comprendidas entre 1 y 340 GHz, en primer lugar y entre 1 y 60 GHz, en segundo lugar. Las curvas se han determinado utilizando un programa de transferencia de radiacin para siete ngulos de elevacin distintos y una atmsfera media (densidad de vapor de agua en la superficie de 7,5 g, temperatura de la superficie de 288 K y escala de altitudes de 2 km para el vapor de agua). Para la atmsfera seca se ha utilizado la atmsfera tpica de Estados Unidos de Amrica de 1976. Ms all de la tropopausa se ha aadido la contribucin tpica del vapor de agua.

En las comunicaciones Tierra-espacio, si se conoce la atenuacin de la seal procedente del transmisor del vehculo espacial, puede obtenerse una buena estimacin de la temperatura de brillo para frecuencias comprendidas entre 2 y 30 GHz en esa direccin aplicando la siguiente frmula:

tb = te (1 e d ) + 2,7 K (10)

donde:

d : profundidad ptica = atenuacin (dB/4,343)

te : temperatura efectiva, normalmente unos 275 K.

R

ec. UIT-R

P.372-7 7

0372-04

0

100

200

300

0 100 200 300 400

10609030

0010

20

60

90

30

510

20

60

90

30

= 0

5

10

20

60

90

30

0

5

10

20

60

90

30

FIGURA 4Temperatura de brillo (atmsfera despejada) para una concentracin de vapor de agua de 7,5 g/m(temperatura y presin en la superficie de 15 C y 1 023 mb); representa el ngulo de elevacin

T

e

m

p

e

r

a

t

u

r

a

d

e

b

r

i

l

l

o

(

K

)

Frecuencia (GHz)

8 R

ec. UIT-R

P.372-7

0372-05

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 601

10

1 000

100

200

500

2

5

20

50

= 0

10

20

60

90

30

5

FIGURA 5Temperatura de brillo (atmsfera despejada) para una concentracin de vapor de agua de 7,5 g/m3

(ampliacin de la escala de abscisas de la Fig. 4); representa el ngulo de elevacin

T

e

m

p

e

r

a

t

u

r

a

d

e

b

r

i

l

l

o

(

K

)

Frecuencia (GHz)


Esta relacin proporciona resultados con una precisin de, aproximadamente, 0,1 dB por debajo de 30 GHz. Por encima de dicha frecuencia, la dispersin interviene en la atenuacin y la estimacin de la temperatura sera demasiado alta. Puede utilizarse esta relacin para incluir la atenuacin debida a la lluvia.

En Estados Unidos de Amrica se ha llevado a cabo un estudio de transferencia de radiacin que comprende los efectos de las nubes. Se ha calculado la temperatura de brillo hacia el cenit a partir de los datos meteorolgicos de un ao tpico seleccionado en una base de datos de 15 aos para cada una de 15 ubicaciones. En las Figs. 6a) y 6b) se representan los resultados para dos ubicaciones de Estados Unidos de Amrica, Yuma, Arizona (5,5 cm de intensidad anual de lluvia) y Nueva York (98,5 cm de intensidad anual de lluvia) y para cinco frecuencias distintas. En estas curvas puede observarse que la temperatura de ruido hacia el cenit a 90 GHz puede ser menor que para 44 GHz. Esto es as para temperaturas de brillo hacia el cenit muy bajas, lo que significa que el contenido de vapor de agua es muy pequeo (inferior a unos 3 g/m3). Sin embargo, en la Fig. 4 (7,5 g/m2 de vapor de agua) puede verse que las temperaturas de brillo para 90 GHz y 44 GHz son casi las mismas.

La temperatura de brillo de la superficie de la Tierra considerada desde un ngulo de nadir particular puede calcularse utilizando la ecuacin de transferencia radiativa que describe la reflexin de la radiacin atmosfrica descendente y la emisin de radiacin por la superficie de la Tierra.

Este clculo supone la integracin de la radiacin descendente en todos los ngulos e incluye la atenuacin atmosfrica.

Puede simplificarse de la forma siguiente:

T = Tsurf + Tatm

siendo:

: la emisividad efectiva de la superficie

: el coeficiente de reflexin efectivo

Tsup: la temperatura fsica (K) de la superficie de la Tierra

Tatm: la media ponderada de la temperatura de brillo del cielo.

Hasta unos 100 GHz, pero en particular por debajo de 10 GHz, el coeficiente de reflexin generalmente toma un valor elevado y la emisividad un valor bajo.

En la Fig. 7a) se representan la emisividad y la temperatura de brillo de una superficie de agua lisa para polarizaciones vertical y horizontal y para dos ngulos de incidencia. Puede observarse que en frecuencias superiores a 5 GHz no existe diferencia entre agua dulce y salada.

En la Fig. 7b) se representan la temperatura de brillo de nadir de la superficie del mar para tres frecuencias en funcin de la temperatura fsica de dicha superficie y para una salinidad de 36 103.

En las Figs. 7c) y 7d) se representa el incremento de la temperatura de brillo de la superficie del mar con la velocidad del viento; este parmetro constituye una herramienta muy til para la deteccin de tormentas.

10 R

ec. UIT-R

P.372-7

0372-06

10 18 32 44 90 GHz

10 18 32 44 90 GHz

0 20 40 60 80 1000 20 40 60 80 1000

1

0,2

0,4

0,6

0,8

F

r

a

c

c

i

n

d

e

a

o

Temperatura de ruido atmosfrico hacia el cenit (K)

a) Yuma, Arizona, Estados Unidos de Amrica(1961; precipitacin total: 55 mm)

b) Nueva York, NY, Estados Unidos de Amrica(1959; precipitacin total: 985 mm)

FIGURA 6Fraccin del tiempo en que la temperatura de ruido del cielo hacia el cenit (brillo)

es igual o menor al valor de abscisas para un ao tpico

Temperatura de ruido atmosfrico hacia el cenit (K)

Rec. UIT-R P.372-7 11

( )( )

( )

0372-07

2

1

0

10 10 20 30 40

0

10

20

30

0 10 20 30

A

B

C

00 10 20 30 40 50

205

176

146

117

88

59

29

3 1

10 GHz

180

175

170

165

110

105

90

115

95

275 280 285 290 295 297

Longitud de onda (cm)

Frecuencia (GHz) Temperatura (K)

Emis

ivid

ad,

Tem

pera

tura

de

brill

o, T

(

K)

sup

a) Emisividad de una superficie de agua lisaA:B:C:

Polarizacin verticalngulos de incidencia de 0 y 45Polarizacin horizontal

b) Temperatura de brillo de lab) superficie del mar en funcinb) de la temperatura de la superficieb) del mar (nadir) para una salinidadb) de 36 10 3

c) Espectro del incremento de lab) temperatura de brillo causadob) por el viento en la superficieb) del ocano

NadirPolarizacin vertical (38)Polarizacin horizontal (38)Deducido

d) Incremento de la temperaturad) de brillo de la superficie deld) ocano a 19,35 GHz debidod) a la velocidad del viento

Atlntico, Mar del NorteMar de Salton

FIGURA 7Variaciones de la emisividad y de la temperatura de brillo de la superficie del mar

Tem

pera

tura

de

brill

o (K

)

Incr

emen

to d

e la

tem

pera

tura

de

brill

opo

r uni

dad

de v

eloc

idad

del

vie

nto

(K p

or k

m/s

)

T

(C

)B

( )

Frecuencia (GHz) Velocidad del viento (m/s)

37,5 GHz

1,4 GHz

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

1,5 0,75 0,6

3,5% NaCl

3,5% NaCl

3,5% NaCl

12 Rec. UIT-R P.372-7

Las emisividades (y por consiguiente las temperaturas de brillo) de las superficies terrestres son superiores que las de las superficies de agua debido al menor valor de las constantes dielctricas en tierra. En la Fig. 8a) se representa la temperatura de brillo en un terreno liso para diversos contenidos de humedad; en la Fig. 8b) aparece la temperatura de brillo para distintos grados de rugosidad del terreno. Las curvas se han trazado para polarizaciones horizontal y circular. Si aumenta el contenido de humedad, la temperatura de brillo disminuye; si la rugosidad del terreno aumenta, la temperatura de brillo hace lo propio.

En la Fig. 9 se muestran los clculos de las temperaturas de brillo vistas desde la rbita de los satlites geoestacionarios por un satlite que utiliza un haz de cobertura de la Tierra (la Tierra ocupa el haz principal entre puntos de 3 dB). A medida que el satlite se desplaza alrededor de su rbita, puede observarse el efecto de la masa de tierra africana (caliente) a 30 de longitud Este y del Ocano Pacfico (fro) entre 180 y 150 de longitud Oeste. La temperatura de brillo aumenta con la frecuencia, debido fundamentalmente a la absorcin gaseosa. Las curvas corresponden a la atmsfera tpica de los Estados Unidos de Amrica, con 2,5 g/m3 de vapor de agua y una nubosidad del 50%. El diagrama de antena para cobertura de la Tierra viene dado por G() = 3 (/8,715)2 dB para 0 8,715, siendo el ngulo con respecto al eje de puntera.

5 Ruido artificial

En la Fig. 10 se representan los valores medianos de la potencia de ruido artificial procedente de un cierto nmero de entornos. La Figura incluye tambin una curva para el ruido galctico, (vase el 6).

En todos los casos, los resultados son coherentes con una variacin lineal del valor mediano, Fam, con la frecuencia f de la siguiente forma:

Fam = c d log f (11)

Expresndose f (MHz) y dando a c y d los valores indicados en el Cuadro 1. Obsrvese que la ecuacin (11) es vlida en la gama de 0,3 a 250 MHz para todas las categoras del entorno excepto las de las Curvas D y E como se indica en la Figura.

CUADRO 1

Valores de las constantes c y d

Categora del entorno c d

Zona comercial (Curva A) 76,8 27,7 Zona residencial (Curva B) 72,5 27,7 Zona rural (Curva C) 67,2 27,7 Zona rural tranquila (Curva D) 53,6 28,6 Ruido galctico (Curva E) 52,0 23,0

R

ec. UIT-R

P.372-7 13

0372-08

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

90 80 70 60 50 40 90 80 70 60 50 40

C (29%)

B (29%)

A (26%)

5,9%

17,9%

19,7%

25,1%

FIGURA 8Temperatura de brillo del suelo a 1 430 MHz, en funcin del ngulo de elevacin

T

e

m

p

e

r

a

t

u

r

a

d

e

b

r

i

l

l

o

p

a

r

a

m

i

c

r

o

o

n

d

a

s

,

T

(

K

)

B

ngulo de elevacin (grados) ngulo de elevacin (grados)

a) Para un contenido de humedad de 5,9% a 25,1%a) en un terreno pelado y liso

b) Para (A) terreno liso, (B) rugosidad media y (C) terrenob) rugoso (profundamente arado), con el porcentaje deb) contenido de agua indicado

Polarizacin vertical, TBV

Polarizacin horizontal, TBH Polarizacin circular, 1/2 (TBV + TBH)

14 Rec. UIT-R P.372-7

0372-09

51 GHz

46

36

26

16

6

1

260

240

220

200

180

160

140

120

1000 30 60 90 120 150 180 150 120 90 60 30 0E W

FIGURA 9Temperatura de brillo ponderada de la Tierra en funcin de la longitud vista desde la rbita

de los satlites geoestacionarios a frecuencias de 1 a 51 GHz

Longitud del satlite

Tem

pera

tura

de

brill

o po

nder

ada,

T

(K)

Be

Rec. UIT-R P.372-7 15

0372-10

0

20

40

60

80

100

1 2 5 10 20 50 100 200 300

A

C

D

E

B

0,2 0,5

F am

f (MHz)

FIGURA 10Valores medianos de la potencia de ruido artificial medidos con una antena

monopolo vertical corta sin prdidas y puesta a Tierra

Categora del entorno:

A:B:C:D:E:

Zona comercialZona residencialZona ruralZona rural tranquila (aldeas)Ruido galctico (vase el 6)

(dB

)

Curvas

Para las zonas comerciales, residenciales y rurales, en el Cuadro 2 se da la media, en la gama de frecuencias antes mencionada, de las desviaciones de los decilos Du y Dl, de la potencia de ruido segn el tiempo. Dicho Cuadro contiene tambin valores de la desviacin segn el emplazamiento. Cabe suponer que esas variaciones no estn correlacionadas y que unas distribuciones log normal a cada lado de la mediana son adecuadas. Esos valores se midieron en el decenio de 1970 y pueden cambiar con el correr del tiempo, en funcin de las actividades que podran generar ruido artificial.

16 Rec. UIT-R P.372-7

CUADRO 2

Valores de las desviaciones de los decilos del ruido artificial

El anlisis de los datos medidos disponibles para las zonas comerciales (la nica zona de la que se disponen datos) en la gama de frecuencias 200-900 MHz muestra tambin una variacin lineal con el logaritmo de la frecuencia, pero con una pendiente ms gradual con f (MHz), el resultado es:

Fam = 44,3 12,3 log f para 200 MHz < f < 900 MHz (12)

No hay suficientes datos disponibles para hacer una estimacin razonable de las variaciones de Fa con respecto a Fam (por ejemplo, Du y Dl).

En ondas mtricas, un componente significativo del ruido artificial es producido por los impulsos de ignicin de los vehculos de motor. Esta contribucin de ruido puede presentarse como una distribucin de amplitud de ruido impulsivo (la amplitud del espectro de ruido impulsivo es funcin de la frecuencia de los impulsos). La Fig. 11 muestra un ejemplo de la distribucin de amplitud de ruido en 150 MHz para tres categoras de densidad de vehculos de motor. La distribucin de la amplitud de ruido impulsivo a otras frecuencias se puede determinar con la siguiente ecuacin:

A = C + 10 log V 28 log f dB(V/MHz) (13)

donde:

C: 106 dB(V/MHz)

V : densidad de trfico (vehculos/km2)

f : frecuencia (MHz).

Categora Decilo Variacin con el tiempo

(dB)

Variacin con el emplazamiento

(dB)

Zona comercial Superior Inferior

11,0 6,7

8,4 8,4

Zona residencial Superior Inferior

10,6 5,3

5,8 5,8

Zona rural Superior Inferior

9,2 4,6

6,8 6,8

Rec. UIT-R P.372-7 17

0372-11

H

M

L

20

30

40

50

60

70

80

1 10 1 0001002 20 2005 50 500

FIGURA 11Distribucin de amplitud del ruido en una estacin de base (150 MHz)

Para frecuencias distintas de 150 MHz, aumntense o disminyanse las Curvas H, M y L, de conformidad con la frmula que figura a continuacin: A = C + 10 log V 28 log fdonde A = dB(V/MHz) en caso de 10 impulsos por segundo.

Am

plitu

d de

l esp

ectro

en

150

MH

z (d

B(

V/M

Hz)

)

Nmero medio de impulsos de ruido por segundo

Curvas H:M:L:

Lugar con alto nivel de ruido (V = 100)Lugar con nivel medio de ruido (V = 10)Lugar con nivel bajo de ruido (V = 1)

6 Temperatura de brillo debida a fuentes extraterrestres

Por regla general, para las comunicaciones a frecuencias inferiores a 2 GHz, debe considerarse el Sol y la galaxia (la Va Lctea), que aparece como un amplio cinturn de fuerte emisin. Para frecuencias de hasta unos 100 MHz, el factor de ruido mediano para el ruido galctico, despreciando los efectos de la pantalla ionosfrica, viene dado por:

Fam = 52 23 log f (14)

donde:

f : frecuencia (MHz).

Por encima de 2 GHz, slo hay que considerar el Sol y algunas fuentes no trmicas de gran intensidad como Cassiopeia A, Cisne A y X y la nebulosa de Cncer, ya que el fondo csmico contribuye solamente con 2,7 K y la Va Lctea aparece como una zona estrecha de intensidad ligeramente mayor. En la Fig. 12 se representa la gama de temperaturas de brillo para las fuentes de ruido extraterrestres ms comunes en la gama de frecuencias de 0,1 a 100 GHz.

18 Rec. UIT-R P.372-7

0372-12

A

B

D

C

12 5

12 5

102 5

10 1 102

2

5

2

5

2

5

2

5

2

5

2

5

10

102

103

104

105

106

FIGURA 12Fuentes de ruido extraterrestre

Tem

pera

tura

de

brill

o (K

)

Frecuencia (GHz)

A:B:C:D:

Sol en reposoLunaGama de ruido galcticoRuido de fondo csmico

Dimetro ~ 0,5

Rec. UIT-R P.372-7 19

Las Figs. 13a, 13b, 13c y 13d indican la temperatura de cielo radioelctrico total a 408 MHz simplificando a una resolucin angular de 5. Estas Figuras se representan en coordenadas ecuatoriales: declinacin (latitud) y ascensin recta (horas hacia el Este alrededor del Ecuador a partir del equinoccio de primavera). Los contornos estn directamente expresados en K por encima de 2,7 K. La precisin es de 1 K. Los intervalos de los contornos son:

2 K por debajo de 60 K

4 K desde 60 K a 100 K

10 K desde 100 K a 200 K

20 K por encima de 200 K.

En las lneas de contorno que no llevan indicacin, las flechas apuntan en el sentido de las agujas del reloj en torno a un mnimo de la distribucin del brillo.

La curva sinusoidal discontinua entre 23,5 de las Figs. 13a y 13d define la eclptica que cruza la Va Lctea cerca del centro galctico. Ello significa que si se observa un vehculo espacial en el espacio interplanetario, quizs sea preciso tener este elemento en cuenta. Las fuentes puntuales de mayor intensidad se indican con crestas estrechas para la distribucin de la temperatura mientras que las fuentes de menor intensidad son menos aparentes debido a la resolucin angular limitada.

La radiacin del fondo galctico vara con la frecuencia. Para obtener las temperaturas de brillo a otras frecuencias, fi, con radiacin de fondo debe emplearse la expresin:

tb( fi) = tb ( f0) ( fi / f0)2,75 + 2,7 K (15)

As, para tb = 200 K, f0 = 408 MHz y fi = 1 GHz; esta extrapolacin dara:

tb = 19,7 K

Para hacer extrapolaciones ms precisas utilizando esta frmula es necesario tener en cuenta las variaciones del exponente en funcin de la gama de frecuencias y del cielo. En el caso de fuentes puntuales, la variacin de la intensidad con la frecuencia depende de sus diferentes condiciones fsicas.

En las telecomunicaciones que utilizan satlites geoestacionarios, tiene inters especial una parte limitada del cielo, como se indica en la Fig. 14a). La Fig. 14b) muestra la gama correspondiente de declinaciones (8,7) e indica las fuentes ms intensas.

20 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-13a

Rec. UIT-R P.372-7 21

0372

-13b

22 R

ec. UIT-R

P.372-7

FIGURA 13cTemperatura del cielo radioelctrico a 408 MHz

Ascensin en lnea recta 1200 h-2400 h, declinacin 0 a +90

Ascencin en lnea recta, (h)

D

e

c

l

i

n

a

c

i

n

,

(

g

r

a

d

o

s

)

0372-13c

Rec. UIT-R P.372-7 23

Dclinaison, (degrs)

0372

-13d

24 Rec. UIT-R P.372-7

0372-14

3C 2273C 120

3C 783C 348

3C 273

3C 353

3C 2793C 446

3C 890539-01

3C 161 3C 145

12 10 08 06 04 02 00 22 20 18 16 14 12 10

5

0

5

10

0

a) La rbita de los satlites geoestacionarios vista desde la Tierra mostrando (R : radio medio de la Tierra)

FIGURA 14Parte del cielo que interesa para las telecomunicaciones

con satlites geoestacionarios

Dec

linac

in,

(g

rado

s)

Ascensin recta, (h)

0

b) Ubicaciones de las fuentes radioelctricas ms fuertes ( ) para una gama de 8,7 en torno alb) Ecuador celeste. Los nmeros se refieren a designaciones de catlogo, por ejemplo, 3C indicab) third Cambridge

Ecuador celeste

(Orin)

Tierra

8,7

8,7

6,6 R +

+

El Sol es una importante fuente de ruido variable con una temperatura de ruido de unos 106 K entre 50 y 200 MHz y de al menos 104 K a 10 GHz en condiciones de calma solar y grandes incrementos en los periodos de actividad solar. La temperatura de brillo de la Luna es casi independiente de la frecuencia por encima de 1 GHz; vara en unos 140 K durante la fase de la Luna nueva y hasta 280 K durante la de Luna llena. El trayecto del Sol se encuentra en el plano de la eclptica (lnea de trazos de las Figs. 13). La Luna se observa con 5 de declinacin con respecto al plano de la eclptica.

Rec. UIT-R P.372-7 25

7 Ruido atmosfrico debido al rayo En las Figs. 15a) a 38a) se reproducen mapas mundiales con los valores medianos probables del ruido radioelctrico atmosfrico de fondo, Fam (dB) por encima de kT0b, a 1 MHz para cada estacin y bloques de tiempo de 4 h (hora local). La nica variacin geogrfica dada es para Fam a 1 MHz. En las Figs. 15b) a 38b) se representa la variacin de Fam con la frecuencia para cada estacin y bloque de tiempo y en las Figs. 15c) a 38c) se representa la variacin con la frecuencia de los otros parmetros del ruido. La antena de referencia para estas estimaciones del ruido atmosfrico es un monopolo vertical corto situado sobre un plano de tierra perfectamente conductor. La intensidad de campo incidente puede obtenerse conforme a lo indicado en el 2.

Cabe observar que se indican valores del ruido atmosfrico inferiores a los niveles probables de ruido artificial y ruido galctico. Estos valores deben utilizarse con precaucin puesto que slo representan estimaciones de los niveles de ruido atmosfrico que se registraran en ausencia de otros tipos de ruido. Sin embargo, un examen de los datos muestra que esos niveles de ruido bajo se midieron de hecho en muy pocas ocasiones.

En la Fig. 39 pueden verse las curvas de la distribucin de probabilidad de las amplitudes correspondientes a diversos valores de Vd, en las cuales se toma como referencia la tensin eficaz de la envolvente, Aef. Los valores medidos de Vd varan en torno a los valores predichos de la mediana, Vdm, y su variacin viene dada por Vd. Estas curvas pueden utilizarse para una amplia gama de anchuras de banda. Las estimaciones dadas de Vd (Figs. 15c) a 38c)) corresponden a una anchura de banda de 200 Hz y a partir de la Fig. 40 puede convertirse este valor de Vd a 200 Hz en los correspondientes valores de Vd para otras anchuras de banda. La Fig. 40 slo es estrictamente vlida en ondas hectomtricas y decamtricas, por lo tanto, debe tenerse mucha precaucin al aplicar estos resultados a frecuencias inferiores (por ejemplo en las bandas de ondas kilomtricas, miriamtricas o decamiriamtricas).

Las Figuras se utilizan como se indica a continuacin. El valor de Fam para 1 MHz se obtiene a partir de los mapas de ruido (Figs. 15a) a 38a)) para la estacin considerada. Utilizando este valor como grado de ruido, se determina el valor de Fam para la frecuencia requerida a partir de las curvas de frecuencia (Figs. 15b) a 38b)). Los parmetros de variabilidad Fam, Du, Du, etc., se obtienen para la frecuencia en cuestin a partir de las Figs. 15c) a 38c). Los valores de D y D para otros porcentajes de tiempo pueden obtenerse suponiendo semidistribuciones log-normal a cada lado de los valores medianos.

8 Combinacin de ruidos procedentes de varias fuentes En algunas ocasiones es preciso considerar ms de un tipo de ruido, puesto que dos o ms son de intensidad comparable. Esto puede suceder a cualquier frecuencia en general, pero ocurre ms a menudo en ondas decamtricas donde los ruidos atmosfrico, artificial y galctico pueden ser comparables (por ejemplo, Fig. 2, 10 MHz). Los valores dados son los valores medianos de Fa, Fam. Los valores de fa presentan distribuciones alrededor de la fa mediana. Como se ha indicado anteriormente esas distribuciones son log-normales a cada lado de la mediana. Se ha desarrollado un mtodo adecuado para obtener el valor mediano y la distribucin de la suma de dos o ms procesos de ruido, en el que se supone que el ruido resultante presentar tambin distribuciones log-normales. En este mtodo, la potencia de ruido mediana resultante viene expresada por la suma de las potencias de ruido medianas de los procesos de ruido individuales. La desviacin tpica del ruido resultante se obtiene sumando las potencias de ruido que determinan una desviacin tpica por encima de la potencia mediana para cada uno de los procesos de ruido que intervienen, y sustrayendo a continuacin del resultado la potencia de ruido mediana resultante.

26 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-15a

Rec. UIT-R P.372-7 27

0372

-15b

28 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-16a

R

ec. UIT-R

P.372-7 29

Vase la leyenda de la fig. 15b Vase la leyenda de la fig. 15c0372-16b

30 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-17a

R

ec. UIT-R

P.372-7 31

Vase la leyenda de la fig. 15b Vase la leyenda de la fig. 15c 0372-17b

32 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-18a

R

ec. UIT-R

P.372-7 33


34 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-19a

R

ec. UIT-R

P.372-7 35


36 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-20a

R

ec. UIT-R

P.372-7 37


38 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-21a

R

ec. UIT-R

P.372-7 39


40 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-22a

R

ec. UIT-R

P.372-7 41


42 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-23a

R

ec. UIT-R

P.372-7 43

Vase la leyenda de la fig. 15bVase la leyenda de la fig. 15c 0372-23b

44 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-24a

R

ec. UIT-R

P.372-7 45


46 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-25a

R

ec. UIT-R

P.372-7 47


48 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-26a

R

ec. UIT-R

P.372-7 49


50 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-27a

R

ec. UIT-R

P.372-7 51


52 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-28a

R

ec. UIT-R

P.372-7 53


54 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-29a

R

ec. UIT-R

P.372-7 55


56 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-30a

R

ec. UIT-R

P.372-7 57


58 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-31a

R

ec. UIT-R

P.372-7 59

Vase la leyenda de la fig. 15b Vase la leyenda de la fig. 15c

0372-31b

60 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-32a

R

ec. UIT-R

P.372-7 61


62 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-33a

R

ec. UIT-R

P.372-7 63


64 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-34a

R

ec. UIT-R

P.372-7 65


0372-34b

66 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-35a

R

ec. UIT-R

P.372-7 67


68 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-36a

R

ec. UIT-R

P.372-7 69


0372-36b

70 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-37a

R

ec. UIT-R

P.372-7 71


0372-37b

72 Rec. UIT-R P.372-7

0372

-38a

R

ec. UIT-R

P.372-7 73


0372-38b

74 Rec. UIT-R P.372-7

0372-39

18202224262830

2

4

6

8

10

12

14

16

9998959085807060504030201051

30

18161412

8

6

4

2

28262422

10

20

50

55

45

25

30

35

5

10

15

60

40

20

0

5

10

15

25

30

35

20

40

FIGURA 39Distribuciones de la probabilidad de amplitud del ruido radioelctrico atmosfrico para diversos valores de Vd

Porcentaje de tiempo durante el cual se rebasa el valor de ordenadas

1,049

0,50,1

0,010,001

0,0001

V = 1,049d

0A (d

B >

Eef

)

R

ec. UIT-R

P.372-7 75

0372-40

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

0123456789

101112

13141516171819202122232425

2 5 2 5 2 5 2 5 2 510110 2 102 10310 1

FIGURA 40Conversin de Vd para una anchura de banda de 200 Hz, Vdm, en valores para otras anchuras de banda, b

Relacin de anchura de banda (b/200)

V

(

b

H

z

)

d

B

d

Gaussiano V (200 Hz) = 1,05 dBd

RECOMENDACIN UIT-R P.372-7 - Ruido radioelctrico*1 Fuentes de ruido radioelctrico2 Trminos para la especificacin de intensidad de ruido y su interrelacin3 Niveles de ruido en funcin de la frecuencia4 Ruido procedente de gases atmosfricos y de la superficie de la Tierra5 Ruido artificial6 Temperatura de brillo debida a fuentes extraterrestres7 Ruido atmosfrico debido al rayo8 Combinacin de ruidos procedentes de varias fuentes

r-rec-p.372-7-200102-s!!pdf-s

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