Penetración de radiofrecuencia

Question

Hace poco me enteré de que las ondas de radio de baja frecuencia viajan más lejos y penetran mejor en los objetos que las de alta frecuencia.

Con esto en mente, estaba reflexionando sobre las radios bidireccionales que utilizamos en el barco en el que trabajo.

Casi todo el mundo utiliza radios VHF para comunicarse en el sector marítimo, pero siempre nos ha costado enviar o recibir transmisiones cuando estamos bajo cubierta con alguna tripulación por encima. Acabamos pidiendo radios UHF y estas radios solucionaron el problema, funcionan de maravilla.

¿Por qué estas radios de frecuencia más alta penetran mejor que las de frecuencia más baja si se supone que las frecuencias más bajas penetran mejor?

Answer 1

Hace poco me enteré de que las ondas de radio de baja frecuencia viajan más lejos y penetran mejor en los objetos que las de alta frecuencia.

Entonces aprendiste mal. Esto simplemente no es correcto. Las diferentes frecuencias atraviesan los diferentes materiales de manera diferente, pero no es cierto que las frecuencias más bajas (longitudes de onda más largas) "viajen más lejos" de alguna manera.

Piensa en frecuencias muy altas, como la luz. Aquí podemos discernir diferentes longitudes de onda con nuestros ojos desnudos como colores. Seguro que te das cuenta de que la luz roja no siempre "viaja más lejos" que la azul.

Lo que ocurre es que cada longitud de onda reacciona de forma diferente ante objetos de distinto tamaño que no pueden atravesar. Se producen tres efectos básicos: reflexión, absorción y difracción.

La absorción de la radiación electromagnética por un determinado material depende mucho del material y no suele ser monótona con la longitud de onda. Piense en los filtros de color. Un filtro verde bloquea tanto la luz roja como la azul, pero deja pasar la verde, aunque su longitud de onda esté entre el rojo y el azul.

Las cosas grandes en relación con la longitud de onda bloquearán la radiación. Sin embargo, las ondas también se difractan a lo largo de los bordes de los objetos. Se trata de una especie de onda que se curva para seguir al objeto. Esto ocurre sólo a lo largo de una capa delgada cerca del objeto, con el espesor de esta capa proporcional a la longitud de onda. Las ondas largas, como la AM comercial de 1 MHz, pueden doblarse alrededor de los bordes de las colinas y la curvatura de la tierra mejor a escala humana que la FM comercial de 100 MHz, por ejemplo. Esto puede dar la impresión de que estas ondas más largas "llegan más lejos", pero no es eso lo que ocurre.

Las longitudes de onda cortas no se curvan alrededor del mismo objeto tan bien como las largas, pero pueden deslizarse a través de agujeros más pequeños en objetos o entre objetos. De nuevo, esto es proporcional a la longitud de onda. Un agujero de 10 m dejará pasar fácilmente señales de 3 m (100 MHz), pero bloqueará sobre todo señales de 300 m (1 MHz). Esta es probablemente la razón por la que las longitudes de onda más cortas funcionan mejor entre las cubiertas de un barco. Rebotan mejor y acaban abriéndose paso a través de puertas y similares, algo que las longitudes de onda más largas no pueden hacer.

Answer 2

Esto ya se ha observado antes. Una forma sencilla de entenderlo es que un teléfono móvil funcionará mucho mejor en un coche que una radio AM portátil de transistores a pilas con su barra de ferrita interna. La razón principal es el tamaño de los agujeros de la estructura en comparación con la longitud de onda de la transmisión de radio. Otra razón es que el ruido atmosférico, artificial o natural, es menor en UHF.

Hoy en dia con mejores transistores es mas que probable que en VHF haya mas ruido entrando por la antena si tu receptor vale la pena y tu local tiene una cantidad normal de ruido artificial. Hice un prototipo de un sistema de datos por radio MF que atravesaba paredes, pero descubrí que no le gustaba el acero reforzado. Era un mando a distancia que nunca llegó a fabricarse.

Answer 3

He aprendido recientemente que la radio de baja frecuencia wa y tienen mejor penetración en los objetos que sus homólogas de mayor frecuencia frecuencia.

¿Ha entrado alguna vez en un túnel de carretera con una radio AM (~ 1 MHz) encendida? La recepción desaparece al instante. En cambio, la FM (~ 100 MHz) sigue funcionando hasta una distancia considerable dentro del túnel.

¿Se ha dado cuenta de que las antenas parabólicas tienen pequeños agujeros por todas partes para que sean menos susceptibles de ser arrastradas por los fuertes vientos? Esos agujeros no afectan a la recepción del satélite porque son mucho más pequeños que la longitud de onda de la transmisión.

1 MHz tiene una longitud de onda de 300 metros y si la abertura del túnel de carretera tuviera ese diámetro, se podría esperar un rendimiento decente de AM a lo largo de todo el túnel.

Básicamente, lo que digo es que la premisa de tu pregunta es errónea.

Answer 4

Para verlo de forma simple, puedes ver la onda de radio como un conjunto de esferas 3D que se dirigen hacia el exterior. tienes altas y bajas. puedes tratar esas acciones como fuentes de energía donde las altas son + y las bajas son -, pero son más como condensadores. esto significa que si conectas una resistencia entre ellas se descargarán. si la resistencia es demasiado baja se cortocircuitará y cancelará toda la esfera o una gran parte de ella dependiendo del tamaño de la esfera (onda de radio), y de lo bien que conduzca el aire u otros materiales en esa esfera. como no es un condensador real, sólo estás usando energía directa como un condensador, esto significa que si una parte de ella está en el aire y otra parte hace cortocircuito con otro polo en un objeto metálico entonces sólo se cancelará la sección en el objeto metálico, y la de alrededor se debilitará ligeramente.

para una longitud de onda de baja frecuencia, la distancia entre + y - donde la conductividad causa pérdidas en relación con la tensión es muy grande, por ejemplo, 100 km, no es probable que encuentre una distancia de 100 km donde la conductividad eléctrica es alta (baja resistencia). cuando se mira a una ultra-alta frecuencia de la longitud de onda puede ser menor que 1 mm por lo que cualquier objeto pequeño conducirá. pero incluso el aire será un gran conductor en este pequeño de una distancia, especialmente cuando el aire está húmedo.

luego está la reflexión, en general, las ondas de baja frecuencia no se reflejarán tanto y simplemente pasarán a través de las cosas, las de frecuencia extremadamente alta se reflejarán en muchas cosas muy bien, esto también reduce su alcance (pierden mucha energía en este proceso). sin embargo, tiene una ventaja, por ejemplo, si usted tiene un transmisor y un receptor cerca uno del otro pero el transmisor se pone en una jaula de faraday entonces la longitud de onda pequeña puede ser bastante pequeña moverse a través de los agujeros cuando usted tiene una caja completamente cerrada del metal alrededor del transmisor pero el lado en el lado opuesto del receptor está abierto entonces la frecuencia extremadamente alta una puede dar una mejor señal debido a ella que refleja mucho y así que todavía va la otra manera con mucha de su energía. el bajo frecuente uno no despedirá casi tanto tan allí no es casi ninguna señal alrededor del receptor.

Ahora uno de los puntos más importantes, pero que todo el mundo olvida es que una señal de radio de baja frecuencia utiliza una cantidad extrema menos energía que la misma amplitud de señal de radio de alta frecuencia. así que si usted alimenta a ambos con 20W de energía a continuación, una onda de radio 2KHZ LF tendría 0,001W de energía en cada onda, mientras que para una radio de alta frecuencia a 20W a menudo tendrá alrededor de una millonésima parte de esa potencia, por lo que en vatios similares de baja frecuencia tiene ondas mucho más potente, y en el aire normal o el agua se mueve mucho más lejos por defecto, incluso entonces las ondas son de igual potencia.