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Radiocomunicaciones en general

Análisis de la fiabilidad de las predicciones de VOACAP para el ejercicio GlobalSET 2013

iaru_logoEl pasado 13ABR13 tuvo lugar la primera sesión del ejercicio internacional de comunicaciones de emergencia GlobalSET APR 13, para el que elaboré unas predicciones de propagación en HF utilizando el software VOACAP, considerando circuitos originados en Madrid.

A partir de los datos recopilados en los contactos realizados en esa primera sesión, en este post se analiza la fiabilidad de las predicciones realizadas.

Banda de 40 m

En la banda de 40 m se realizaron contactos nacionales con las estaciones EB5TT (Benidorm, 09:15z), EB1CU (Castro Urdiales, 10:05z), EA1RAG (Valladolid, 10:30z) y EA7URU (Cádiz, 12:05z).

En la fig.1 se muestran los contactos en torno a las 10:00z. En todos los casos la calidad observada fue muy buena (RS 59), correspondiéndose con valores de SNR previstos por VOACAP superiores a 55 dB.

Fig.1. Contactos desde Madrid en la banda de 40 m en torno a las 10:00 UTC

En la fig.2 se muestra el contacto realizado en torno a las 12:00 UTC, con muy buena calidad y que se corresponde con una SNR superior a 55 dB.

Fig.2. Contactos desde Madrid en la banda de 40 m en torno a las 12:00 UTC

Banda de 20 m

En la banda de 20 m se realizaron contactos internacionales con la estación T70A (San Marino, 09:25z) y con la Estación HQ de IARU-R1, GB4NRC (UK, 11:50z y 13:07z).

En la fig.3 se muestra el primero de los contactos, sobre el mapa de predicción correspondiente a las 10:00z. El contacto fue de buena calidad (RS 59) y se corresponde con una SNR superior a 45 dB en la predicción de VOACAP.

Fig.3. Contactos desde Madrid en la banda de 20 m en torno a las 10:00 UTC

En la fig.4 se muestran los contactos con GB4NRC, en torno a las 12:00z. Los contactos fueron de buena calidad (RS 58), aunque se observaron algunos periodos de QSB. En VOACAP, la SNR prevista era superior a 45 dB.

Fig.4. Contactos desde Madrid en la banda de 20 m en torno a las 12:00 UTC

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Predicciones de propagación en HF para el ejercicio GlobalSET ABR13

iaru_logoA continuación se ofrecen las predicciones de propagación en HF para el ejercicio GlobalSET ABR13, de utilidad para estaciones ubicadas en Madrid y en el resto de EA. Se consideran las cinco frecuencias centrales de actividad de emergencia (CoA) de IARU Region 1: 3.760, 7.110, 14.300, 18.160 y 21.360 MHz. Las predicciones se han realizado con el software VOACAP, considerando los siguientes parámetros:

Parámetro Valor
Method 11 (MUF-FOT-Es)
Date 13APR13
Coefficients CCIR
Time 01 to 24 by 1 hours UTC
SSN 67
Transmitter 40.40N 3.68W Madrid
Receiver 51.50N 0.17W London
Path Short (1263 km)
Freq (MHz) 3.760  7.110 14.300 18.160 21.360
Noise -155 dBW
Min Angle 3 deg
Req.Rel 90 %
Req.SNR 45 dB
Multi.Tol 3 dB
Multi.Del 0.10 ms
Absorp Normal
Fprob 1*foE 1*foF1 1*foF2 0*foEs
Tx Antenna Horizontal dipole
Power 100 W
Rx Antenna Horizontal dipole
Receiver Bearing at Tx

Las predicciones constan de los siguientes datos:

  • Gráficas de Máxima Frecuencia Utilizable (MUF) y Frecuencia Óptima de Trabajo (FOT) para enlaces entre Madrid y la Estación Central de la Región 1, ubicada en el Reino Unido, para cualquier día de ABR13 y durante las 24 horas del día.
  • Gráfica de relación señal a ruido (SNR) esperada para esos mismos enlaces.
  • Mapas de Máxima Frecuencia Utilizable (MUF) para enlaces HF desde Madrid, válidos para cualquier día de ABR13 a las 08:00, 10:00 y 12:00 UTC.
  • Mapas de SNR esperada para enlaces HF desde Madrid en las frecuencias centrales de actividad de emergencia (CoA), válidos para cualquier día de ABR13. Los mapas están agrupados por franja horaria, dentro del horario previsto del ejercicio: 08:00, 10:00 y 12:00 UTC

Para el caso particular de los mapas de MUF y SNR, se ha sustituído la antena transmisora por un monopolo vertical.

MUF y FOT Madrid – Región 1 HQ (UK)

MUF y FOT para enlaces HF entre Madrid y Región 1 HQ (UK) durante ABR13 (24h)

SNR para enlaces Madrid – Región 1 HQ (UK)

Relación señal a ruido para enlaces HF Madrid – Región 1 HQ (UK) durante ABR13

MUF para enlaces desde Madrid en ABR13

MUF para enlaces HF desde Madrid en ABR13 a las 08:00 UTC

MUF para enlaces HF desde Madrid en ABR13 a las 10:00 UTC

MUF para enlaces HF desde Madrid en ABR13 a las 12:00 UTC

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Informe sobre el Clima Espacial de la Real Academia de Ingeniería del Reino Unido

La Real Academia de Ingeniería del Reino Unido acaba de publicar en febrero de 2013 un informe titulado “Clima Espacial Extremo: Impacto en Sistemas de Ingeniería e Infraestructura”, en el que se analizan desde el punto de vista de la ingeniería los posibles impactos de una supertormenta solar en la red eléctrica, los sistemas satélite, aeronaves, sistemas de radionavegación y sistemas de radiocomunicaciones, entre otros. El informe, que se centra sobre todo en las posibles repercusiones de un evento de este tipo en el Reino Unido, puede descargarse en su versión original en inglés aquí: “Extreme Space Weather: Impact on Engineered Systems and Infrastructure”.

A continuación se ofrece una traducción al español de los puntos clave y de las recomendaciones que se incluyen en el resumen ejecutivo del informe.

SW_Lanzerotti

PUNTOS CLAVE

Entorno de una supertormenta solar

Las estadísticas sobre la recurrencia de un evento de magnitud e impacto similares a un evento Carrington son escasas, aunque se están mejorando. Varios estudios consideran razonable un periodo de recurrencia de un evento de este tipo cada 100 ó 200 años y en este informe se realizan valoraciones del impacto de ingeniería basadas en un evento de esta magnitud con el citado periodo de retorno. Si estudios posteriores demuestran que pueden ocurrir eventos más severos -quizás en una escala de tiempo mayor- se debería realizar un cambio radical en las valoraciones del impacto de ingeniería. El citado periodo de 100 años no debe ser un motivo para ignorar tales riesgos.

Red eléctrica

El caso peor más razonable podría tener un impacto significativo en la red eléctrica nacional. Las simulaciones indican que alrededor de seis grandes transformadores de red en Inglaterra y Gales y otros siete transformadores en Escocia podrían quedar dañados por perturbaciones geomagnéticas y puestos fuera de servicio. El tiempo de reparación oscilaría entre semanas y meses. Adicionalmente, las estimaciones actuales indican la posibilidad de interrupciones de algunas horas en el suministro eléctrico local. Dado que la mayoría de los nodos disponen de más de un transformador, no todos estos fallos conducirían a un evento de desconexión. No obstante, el análisis de la red nacional indica que en torno a dos nodos en Gran Bretaña podrían quedar desconectados.

Satélites

Algunos satélites pueden quedar expuestos a entornos sobre los niveles de especificación típicos, incrementándose de este modo las tasas de fallos microelectrónicos y creándose riesgos de carga electroestática. Debido a la multiplicidad en el diseño de los satélites utilizados actualmente, existe bastante incertidumbre sobre el comportamiento general de la flota de satélites, aunque la experiencia adquirida durante tormentas más pequeñas indica que se puede anticipar un cierto grado de interrupción en los servicios por satélite. Afortunadamente, se espera que tanto la propia naturaleza conservadora del diseño de satélites como su diversidad limiten la escala del problema. Nuestro mejor juicio de ingeniería, basado en la tormenta de 2003, es que hasta un 10% de los satélites podrían experimentar fallos temporales con una duración comprendida entre horas y días como resultado de un evento extremo, pero es poco probable que estos fallos se extiendan uniformemente por toda la flota, dado que algunos diseños de satélites y constelaciones serán inevitablemente más vulnerables que otros. Adicionalmente, las dosis significativas de radiación acumulada podrían causar el envejecimiento rápido de muchos satélites. Los satélites muy antiguos podrían comenzar a fallar inmediatamente después de la tormenta, mientras que los más modernos sobrevivirían al evento pero con expectativas de mayores riesgos durante tormentas posteriores más moderadas. Consecuentemente, tras una tormenta extrema, todos los propietarios y operadores de satélites necesitatán evaluar cuidadosamente la necesidad de lanzar satélites de repuesto con anterioridad a sus planes iniciales, con el objetivo de mitigar el riesgo de fallos prematuros.

Seguridad de pasajeros y tripulaciones de aeronaves

Los pasajeros y las tripulaciones en vuelo durante un evento extremo podrían quedar expuestas a una dosis adicional de radiación estimada en hasta 20 mSv, valor que excede significativamente el límite anual de 1 mSv de exposiciones planificadas para el público general, siendo el triple de la dosis recibida por una persona en un escáner de pecho. Dichos niveles implican un incremento del 1 por 1000 en el riesgo de cáncer para cada persona expuesta, aunque este hecho ha de considerarse en el contexto del riesgo de cáncer durante toda su vida, que está en torno al 30%. No se espera disponer de métodos prácticos de predicción a corto plazo, dado que las partículas de alta energía más preocupantes llegan a velocidades próximas a la de la luz. Se precisan mejores métodos de monitorización a bordo de las aeronaves para mejorar tanto la mitigación como los análisis posteriores a los eventos. Se considera que un evento de este tipo generaría una preocupación considerable entre la opinión pública.

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Radiogoniometría Adcock/Watson-Watt

Acabo de publicar en la web un artículo sobre sistemas de radiogoniometría Adcock/Watson-Watt. En este artículo se ofrece una descripción técnica del funcionamiento de los sistemas de radiogoniometría del tipo Adcock/Watson-Watt, basados en el empleo de cuatro monopolos con un sensor adicional para evitar ambigüedades y utilizados habitualmente en ámbitos militares (SIGINT), de radionavegación y de radiolocalización en emergencias, en las bandas de MF, HF, VHF y UHF.

El desarrollo teórico se apoya en simulaciones de los diagramas de radiación realizadas con 4Nec2 y de las señales demoduladas con un software de representación gráfica de funciones.

Durante la Segunda Guerra Mundial, una de las principales técnicas de radiogoniometría empleadas por las estaciones “Y” de inteligencia de señales (SIGINT) se basó en el empleo de arrays de 4 monopolos o dipolos dispuestos de forma ortogonal. Haciendo rotar las antenas y combinando adecuadamente las señales recibidas por las mismas, se conforma un diagrama de radiación bidireccional que permite determinar la dirección de llegada de una señal radio de interés, especialmente a través de los dos nulos del diagrama de radiación. Esta técnica fue patentada por el teniente ingeniero inglés Frank Adcock, del No.3 Army Wireless Observation Group, en el año 1919. Se trata, por tanto, de un método comparativo de amplitud para la determinación de la dirección de llegada (DF, Direction Finding).

En un array Adcock, las cuatro antenas se agrupan de dos en dos, disponiéndose cada pareja siguiendo un eje de referencia.

En 1925-26, el inglés Robert Watson-Watt (uno de los pioneros de la implementación del radar como sistema de alerta temprana en la WWII) introdujo dos mejoras importantes al sistema propuesto por Adcock: la utilización de una quinta antena para evitar ambigüedades y el empleo de un osciloscopio de rayos catódicos para la representación visual del ángulo de llegada, permitiendo que no fuera necesario rotar el array para determinarlo.

Enlace: Radiogoniometría Adcock/Watson-Watt


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La Subdelegación del Gobierno en Zamora asegura la cobertura de radio para emergencias en toda la Sierra Sanabresa

La Subdelegación del Gobierno en Zamora ha asegurado la cobertura de radio para emergencias en la alta montaña de Sanabria, tras la entrega de cuatro transmisores portátiles a la Delegación de la Junta de Castilla y León, a la Diputación y a la Guardia Civil, acto que ha presidido en la mañana del jueves 28 de junio la Subdelegada del Gobierno en Zamora, Clara San Damián.

Los aparatos entregados hoy posibilitarán la comunicación de los equipos de rescate, seguridad y apoyo en aquellas zonas de la sierra donde no llega la cobertura de la telefonía habitual.

La subdelegada del Gobierno volvió a insistir en la importancia de la colaboración y de la coordinación de esfuerzos y recursos entre las administraciones públicas, los voluntarios de la Red Radio de Emergencia e incluso de la iniciativa privada, como en este caso en el que también confluye la cooperación desinteresada de Endesa y de una empresa benaventana.

Los nuevos transmisores portátiles fueron entregados a la Delegación de la Junta de Castilla y León, con destino al Servicio de Medio Ambiente; a la Diputación, para los Bomberos de Rionegro; y dos equipos a la Comandancia de la Guardia Civil, que es la institución que habitualmente interviene con más frecuencia en los extravíos de excursionistas e incidentes montañeros en toda la sierra de Sanabria.

En este sentido, la Subdelegada del Gobierno destacó la actitud y la entrega de los Cuerpos y Fuerzas de Seguridad del Estado en todos los episodios de extravío o desorientación de personas registrados hasta ahora en la comarca, así como la activa colaboración de otras administraciones con competencias y la aportación impagable de los radio-aficionados integrados en la REMER, actuaciones que han propiciado que ningún suceso haya tenido un resultado final grave.

Repetidor en el Pico del Fraile

A finales de 2011 se realizó la instalación de una estación repetidora fija en el Pico del Fraile, a 1.750 metros de altitud, que da servicio a las zonas de más difícil acceso de la sierra sanabresa, como los Cañones del Tera, Cárdena, Segundera y todo el Valle del Tera, que son precisamente las que han registrado mayor número de extravíos e incidentes montañeros.

La iniciativa surgió en base a los ejercicios de cobertura-radio que suele realizar la Red de Radio de Emergencia (REMER), colaboradora de primera línea con la Unidad de Protección Civil de la Subdelegación del Gobierno, en los que se detectaron importantes lagunas de las comunicaciones tradicionales de la telefonía móvil en esta zona de alta montaña, cada vez más transitada y en la que es frecuente el extravío de excursionistas.

Realizados los estudios previos, la Subdelegación del Gobierno determinó la instalación de una estación fija repetidora de las frecuencias de Protección Civil en el denominado Pico del Fraile, a 1.750 metros de altitud, dentro de las instalaciones de la empresa hidroeléctrica Endesa, con cuya colaboración desinteresada se contó desde el primero momento. Con el asesoramiento de la Red REMER de Zamora, técnicos de la Unidad de Protección Civil supervisaron el montaje de la estación fija, tarea en la que colaboraron la empresa benaventana “Valdelectric”, la firma Montajes Eléctricos “Arias”, de Ponferrada, y expertos tanto de Endesa como de Enel Energy Europe, además del Servicio de Prevención de Riesgos Laborales de la propia Subdelegación del Gobierno en Zamora.

Una vez comprobado el perfecto funcionamiento de la estación repetidora, ya se puede estar conectados simultáneamente, en tiempo real y en las frecuencias de radio de REMER –mediante dispositivos móviles y portátiles-, entre todos los equipos de búsqueda o rescate que pudieran organizarse y la estación de radio de la Subdelegación del Gobierno, gestionada por la Unidad de Protección Civil.

Asistentes

Los cuatro equipos cedidos hoy forman parte de los sistemas de radiocomunicación más frecuentemente utilizados en la actualidad y permiten la intercomunicación de un grupo cerrado de usuarios sin necesidad de acceder a redes de telecomunicación habituales y públicas.

En el acto de recepción, junto a la subdelegada del Gobierno y al jefe de la Unidad de Protección Civil, participaron el jefe del Servicio de Medio Ambiente de la Delegación de la Junta, Casto López Cañibano; el diputado provincial Antonio Iglesias; el teniente-coronel jefe de la Guardia Civil, Antonio Rodríguez-Medel; el coordinador de la REMER, Luis Vicente Pastor; y el ingeniero de Endesa José Ángel Fernández, responsable de Mantenimiento Eléctrico de la zona noroeste.

Fuente: El Día de Zamora.


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Simulación de la antena de banda ancha de HF Invelco AT-110 (dipolo plegado con carga resistiva)

He publicado en la web los resultados de la simulación de la antena de banda ancha de HF Invelco AT-110, realizada con 4Nec2.

Se trata de una antena de banda ancha del tipo dipolo plegado con carga resistiva, que permite operar en toda la banda de HF. Las simulaciones están orientadas a la determinación de la relación de onda estacionaria y los diagramas de radiación de la antena en diversas configuraciones en V invertida, sobre mástiles de 9, 12, 15 y 18 metros.

La familia de antenas AT-110 permite trabajar en el rango de frecuencias comprendido entre 1,5 MHz y 30 MHz, con una potencia admisible de 150 W o de 1,5 kW (según versiones) y diagramas de radiación similares a los de una antena dipolo en configuración de V invertida. En frecuencias bajas la antena permite la operación en NVIS (Near Vertical Incident Skywave), mientras que en frecuencias altas es apta para DX. Por otro lado, su característica de banda ancha permite su empleo con modos automáticos de selección de canal  tipo ALE (Automatic Link Establishment).

He simulado dos modelos distintos de la antena AT-110A para tener en cuenta diferentes posibilidades de instalación, considerando además las reglas de diseño recogidas en los “Apuntes sobre simulación de antenas con NEC-2”, también disponibles en la web. Los modelos han sido comprobados mediante tests de convergencia y de ganancia media (AGT) para verificar su validez, realizándose un total de 408 simulaciones contando los tests y los cálculos de ROE y diagramas de radiación para toda la banda de trabajo de la antena.

Enlace:  Antena dipolo plegado con carga Invelco AT-110


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Simulación de enlaces radio en HF con W6ELProp. Manual en español (v2).

El establecimiento satisfactorio de enlaces HF entre dos o más estaciones depende de varios factores: la destreza de los operadores, los equipos y antenas utilizados y la selección de una frecuencia o conjunto de frecuencias adecuado. Para que un enlace de HF entre dos puntos tenga posibilidades de establecerse, ha de respetarse la regla fundamental de trabajar en una frecuencia que esté por debajo de la máxima frecuencia utilizable (MUF) existente para la geometría del enlace entre esos dos puntos concretos. Ha de tenerse en cuenta que la MUF será diferente para cualquier otra pareja de puntos distintos, hecho a tener en cuenta en la planificación de frecuencias para mallas de HF en las que participen más de dos estaciones.

Por otro lado, hay que tener en cuenta que no solamente existirá la condición de trabajar por debajo de la MUF. Las ondas de radio de HF se atenúan al atravesar la atmósfera, en las reflexiones ionosféricas y en las reflexiones en el suelo. Como en cualquier otro sistema de radiocomunicaciones, deberá cumplirse un balance de potencias, en el que juegan a favor la potencia de transmisión y la ganancia de las antenas y en contra las atenuaciones antes mencionadas. En conjunto, el nivel de potencia que llega al receptor ha de estar por encima de su nivel de sensibilidad para que la demodulación de las señales sea posible.

El programa W6ELProp, desarrollado por Sheldon C. Shallon (W6EL), permite el cálculo de la máxima frecuencia utilizable (MUF) y de las frecuencias óptimas de trabajo (FOT) para enlaces radio en la banda de HF, entre dos estaciones ubicadas en distintas partes del mundo y para cualquier hora del día.

Acabo de publicar en la web la segunda versión del “Manual en español de W6ELProp”, basado en la ayuda original del programa en inglés y en el que se aportan informaciones de interés y experiencias prácticas para facilitar su manejo. Se ofrecen consejos prácticos sobre planificación de frecuencias para mallas de HF y ejemplos detallados sobre cálculo de enlaces NVIS (Near Vertical Incident Skywave) y de larga distancia.

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Apuntes sobre simulación de antenas con NEC-2

He publicado en la web unos apuntes en los que recopilo una serie de consejos y reglas de diseño para realizar simulaciones de antenas con programas basados en el algoritmo NEC-2. Los apuntes no están orientados a ser una guía para trabajar con los diferentes programas que usan este algoritmo, sino que sólo pretenden ser una referencia para usuarios ya iniciados en su manejo. Los consejos y reglas de diseño han sido recopilados tanto de los manuales de algunos de los programas como de artículos técnicos sobre simulación de antenas.

El algoritmo NEC-2 fue desarrollado en 1981 en Estados Unidos por el Lawrence Livermore National Laboratory, con el patrocinio del Naval Ocean Systems Center y el Air Force Weapons Laboratory y está basado en el método de los momentos.

Tenga en cuenta que algunas de las reglas no son de aplicación para versiones posteriores del algoritmo (NEC-3 y NEC-4), más avanzadas y cuyo código no es público. Por otro lado, tenga también en consideración que no todos los programas de simulación más conocidos de entre los disponibles de forma gratuita están basados en este algoritmo. Por ejemplo, 4Nec2 y EZNEC están basados en NEC-2, pero otros como MMANA-GAL están basados en variantes de MININEC.

Enlace: Apuntes sobre simulación de antenas con NEC-2.

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Panel de HF y Clima Espacial para dispositivos móviles

He publicado en la web una versión del Panel de HF y Clima Espacial optimizada para dispositivos móviles. En esta versión y al contrario de lo que sucede con la versión para PC, los datos no se cargan automáticamente, sino que es el propio usuario el que accede a cada uno de los apartados de interés: alertas sobre el clima espacial, actividad solar, interacción Sol-Tierra, tormentas de radiación solar, tormentas geomagnéticas, estado de la ionosfera, radiocomunicaciones, auroras y boletines.

El panel está disponible a través de la siguiente URL:

http://www.ipellejero.es/hf/movil/

En la parte de radiocomunicaciones, están disponibles accesos directos a los monitores de espectro de HAARP, IPS, NICT y SIDC. También se ofrecen informes sobre tormentas solares de ruido en bandas de radio, mapas de absorción ionosférica para enlaces en HF, acceso a los últimos ionogramas de las estaciones del INTA en Huelva y del Observatorio del Ebro en Tarragona (con información para comunicaciones NVIS), mapas globales de foF2 y de MUF(3000), así como la ubicación de la línea gris.

El Panel de HF y Clima Espacial para dispositivos móviles también está disponible en inglés, a través de la URL:

http://www.ipellejero.es/hf/mobile/

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Estación de comunicaciones “León” de la Unidad Militar de Emergencias


La Estación “León” es la estación de comunicaciones de los Puestos de Mando Desplegables de la Unidad Militar de Emergencias y permite al Jefe de Compañía el control táctico del personal y de los medios encuadrados en su Compañía.

Vídeo publicado en Youtube por el Ministerio de Defensa, en el que se explica la composición de la Estación.

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