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41 - ¿MEJOR OPCIÓN? - VHF, UHF o SHF

Informe Técnico: Propagación y Criterios de Selección de Bandas de Frecuencia (VHF a EHF) El análisis de las radiocomunicaciones entre los 30 MHz y los 300 GHz requiere comprender la interacción de las ondas electromagnéticas con el entorno. Fenómenos como la refracción, reflexión, difracción y absorción determinan la eficiencia de los enlaces, condicionada por la frecuencia seleccionada y el entorno operativo. Este informe sintetiza el conocimiento científico disponible para facilitar la comparación entre bandas. 1. Análisis en la Banda VHF (30-300 MHz) En espacios abiertos (zonas rurales o mar), la propagación en VHF se beneficia de la refracción atmosférica. En una atmósfera estándar, el índice de refracción decrece con la altura, curvando las ondas hacia la Tierra y extendiendo el radiohorizonte radioeléctrico aproximadamente un 33% más allá del horizonte óptico. Respecto a la difracción, las señales de VHF (longitudes de onda de ~2 m en 144 MHz) presentan menores pérdidas al superar obstáculos, una ventaja clave en terrenos irregulares. La pérdida por difracción aumenta con la frecuencia y el ángulo de desviación, por lo que VHF ofrece cobertura superior en estas condiciones, siempre que el primer elipsoide de la zona de Fresnel esté libre de obstrucciones para evitar atenuaciones significativas. 2. Análisis en la Banda UHF (300 MHz - 3 GHz) La banda UHF (longitudes de onda de ~70 cm en 432 MHz) muestra propiedades distintivas en entornos urbanos. Edificios y ventanas actúan como reflectores efectivos para estas frecuencias (a diferencia de VHF, donde suelen dispersar la señal). El efecto multitrayecto, causado por reflexiones en superficies de concreto o vidrio, puede facilitar la cobertura en "cañones urbanos" e interiores, aunque introduce desvanecimiento (fading) por interferencia entre las señales que llegan al receptor por distintos caminos. Por otro lado, el ruido de fondo antropogénico (RFI) y atmosférico disminuye al aumentar la frecuencia. A 432 MHz, el piso de ruido es inferior al de bandas más bajas (50 MHz o 144 MHz), facilitando la detección de señales débiles en entornos industriales y urbanos y optimizando el uso de la sensibilidad del receptor. 3. Diseño Físico de Sistemas Radiantes La dimensión física de una antena es inversamente proporcional a su frecuencia de operación. En UHF y superiores, la longitud de onda reducida permite construir antenas de alta ganancia y directividad (como Yagis de muchos elementos o parábolas de diámetro moderado) en formatos pequeños y livianos. Esta característica es crucial para dispositivos portátiles y vehículos, donde una antena eficiente para UHF es significativamente más compacta que su equivalente en VHF. Además, estas estructuras presentan menor resistencia al viento, facilitando su instalación en alturas que optimizan el ángulo de radiación. 4. Comportamiento en SHF (3-30 GHz) y EHF (30-300 GHz) Las bandas SHF permiten el uso de antenas de apertura (como las parabólicas) que logran ganancias extremas al concentrar la energía en haces estrechos, ideales para enlaces punto a punto de alta capacidad (backhaul). La eficiencia de apertura en estos sistemas suele rondar el 50%, maximizando el presupuesto de enlace para transmisiones de banda ancha. En la banda EHF (ondas milimétricas), la investigación actual se centra en su aplicación para redes de alta velocidad (5G avanzado y 6G). Si bien la atmósfera es mayormente transparente a las ondas de radio, en estas frecuencias la absorción por gases atmosféricos y vapor de agua se vuelve un factor limitante. Esto restringe su uso a distancias cortas, comunicaciones de alta seguridad, radares de resolución ultra-alta y radioastronomía. 5. Fuentes de Información American Radio Relay League (ARRL). (2023). The ARRL Handbook for Radio Communications. Green, B., et al. (2012). Gallium Nitride RF Technology Advances and Applications. EDI CON/Richardson RFPD. Moreno Quintana, L. M. (1978). Antenas y sistemas aéreos para VHF-UHF. Sanchez, J. (2024). Utilizing Machine Learning for Signal Classification and Noise Reduction in Amateur Radio. arXiv. Straw, R. D. (1999). Altura de las Antenas y Efectividad en las Comunicaciones. ARRL/URE. White, I. (1995). The VHF/UHF DX Book. DIR Publishing.