Baja frecuencia ( LF ) es la designación de la UIT [1] para las radiofrecuencias (RF) en el rango de 30 a 300 kHz . Dado que sus longitudes de onda oscilan entre 10 y 1 km , respectivamente, también se la conoce como banda kilométrica u onda kilométrica .
Las ondas de radio LF exhiben una baja atenuación de la señal , lo que las hace adecuadas para comunicaciones de larga distancia. En Europa y zonas del norte de África y Asia, parte del espectro de ondas kilométricas se utiliza para la radiodifusión en AM como banda de " onda larga ". En el hemisferio occidental, su uso principal es para balizas de aviones, navegación ( LORAN , en su mayoría desaparecido), información y sistemas meteorológicos. Varias emisiones de señales horarias también utilizan esta banda. El principal modo de transmisión utilizado en esta banda son las ondas terrestres , en las que las ondas de radio de baja frecuencia viajan justo por encima de la superficie de la Tierra, siguiendo el terreno. Las ondas terrestres de baja frecuencia pueden viajar sobre colinas y pueden viajar mucho más allá del horizonte, hasta varios cientos de kilómetros del transmisor.
Debido a su larga longitud de onda , las ondas de radio de baja frecuencia pueden difractarse sobre obstáculos como cadenas montañosas y viajar más allá del horizonte, siguiendo el contorno de la Tierra. Este modo de propagación, llamado onda terrestre , es el modo principal en la banda LF. [2] Las ondas terrestres deben estar polarizadas verticalmente (el campo eléctrico es vertical mientras que el campo magnético es horizontal), por lo que se utilizan antenas monopolo verticales para transmitir. La distancia de transmisión está limitada por la absorción de las ondas terrestres en la Tierra. La atenuación de la intensidad de la señal con la distancia es menor que en frecuencias más altas. Las ondas terrestres de baja frecuencia se pueden recibir hasta 2000 kilómetros (1200 millas) desde la antena transmisora.
Las ondas de baja frecuencia también pueden viajar ocasionalmente largas distancias reflejándose en la ionosfera (el mecanismo real es el de refracción ), aunque este método, llamado propagación de ondas ionosféricas o "salto", no es tan común como en frecuencias más altas. La reflexión se produce en la capa E o F ionosférica . Las señales Skywave se pueden detectar a distancias superiores a los 300 kilómetros (190 millas) de la antena transmisora. [3]
La radiodifusión AM está autorizada en la banda de onda larga en frecuencias entre 148,5 y 283,5 kHz en Europa y partes de Asia.
En Europa y Japón, muchos dispositivos de consumo de bajo costo contienen desde finales de la década de 1980 radiorelojes con un receptor de baja frecuencia para estas señales. Dado que estas frecuencias se propagan únicamente por ondas terrestres , la precisión de las señales horarias no se ve afectada por las variaciones en las trayectorias de propagación entre el transmisor, la ionosfera y el receptor. En los Estados Unidos, estos dispositivos se hicieron viables para el mercado masivo sólo después de que se incrementó la potencia de salida del WWVB en 1997 y 1999.
Las señales de radio por debajo de 50 kHz son capaces de penetrar profundidades del océano hasta aproximadamente 200 metros (660 pies); cuanto más larga es la longitud de onda, más profundos son. Las armadas británica, alemana, india, rusa, sueca, estadounidense [4] y posiblemente otras se comunican con los submarinos en estas frecuencias.
Además, los submarinos nucleares de la Royal Navy que transportan misiles balísticos supuestamente tienen órdenes permanentes de monitorear la transmisión de BBC Radio 4 en 198 kHz en aguas cercanas al Reino Unido. Se rumorea que deben interpretar una interrupción repentina de la transmisión, particularmente del programa de noticias matutino Today , como un indicador de que el Reino Unido está bajo ataque, después de lo cual sus órdenes selladas entrarán en vigor. [5]
Estados Unidos tiene cuatro estaciones LF que mantienen contacto con su fuerza submarina: Aguada, Puerto Rico , Keflavik, Islandia , Awase, Okinawa y Sigonella, Italia , utilizando transmisores de estado sólido AN/FRT-95.
En Estados Unidos, la Red de Emergencia por Onda Terrestre o GWEN operaba entre 150 y 175 kHz, hasta que fue reemplazada por sistemas de comunicaciones por satélite en 1999. GWEN era un sistema de comunicaciones por radio militar terrestre que podía sobrevivir y continuar funcionando incluso en el caso de una explosión nuclear. ataque.
La Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones de 2007 (CMR-07) hizo una asignación mundial de radioaficionados en esta banda. Una asignación internacional de 2,1 kHz, la banda de 2200 metros ( 135,7-137,9 kHz), está disponible para los radioaficionados en varios países de Europa, [6] Nueva Zelanda, Canadá, EE. UU. [7] y las dependencias francesas de ultramar.
La distancia récord mundial para un contacto bidireccional es de más de 10.000 kilómetros desde cerca de Vladivostok hasta Nueva Zelanda . [8] Además del código Morse convencional , muchos operadores utilizan un código Morse muy lento controlado por computadora (el llamado "QRSS" ) o modos de comunicación digitales especializados.
El Reino Unido asignó una porción de espectro de 2,8 kHz de 71,6 kHz a 74,4 kHz a partir de abril de 1996 a los aficionados del Reino Unido que solicitaron un Aviso de variación para utilizar la banda sin interferencias con una potencia de salida máxima de 1 vatio ERP . Esta fue retirada el 30 de junio de 2003 después de una serie de extensiones a favor de la banda estándar transeuropea de 136 kHz. [9] El código Morse muy lento de G3AQC en el Reino Unido fue recibido a 3275 millas (5271 km) de distancia, al otro lado del Océano Atlántico , por W1TAG en los EE. UU. los días 21 y 22 de noviembre de 2001 en 72,401 kHz. [a]
En los Estados Unidos, existe una exención dentro de las regulaciones de la Parte 15 de la FCC que permite transmisiones sin licencia en el rango de frecuencia de 160 a 190 kHz. Los aficionados a la radio de onda larga se refieren a esta banda como ' LowFER ', y los experimentadores y sus transmisores se denominan ' LowFER '. Este rango de frecuencia entre 160 kHz y 190 kHz también se denomina banda de 1 750 metros . Los requisitos [11] incluyen:
Muchos experimentadores en esta banda son radioaficionados. [12]
Un servicio regular que transmite información meteorológica marina RTTY en código SYNOP en LF es el Servicio Meteorológico Alemán ( Deutscher Wetterdienst o DWD). El DWD opera la estación DDH47 en 147,3 kHz utilizando el alfabeto estándar ITA-2 con una velocidad de transmisión de 50 baudios y modulación FSK con cambio de 85 Hz. [13]
En partes del mundo donde no existe un servicio de radiodifusión de onda larga, las balizas no direccionales utilizadas para la aeronáutica funcionan en 190-300 kHz (y más allá en la banda MW). En Europa, Asia y África, la asignación NDB comienza en 283,5 kHz.
El sistema de radionavegación LORAN -C funcionaba a 100 kHz.
En el pasado, el sistema Decca Navigator operaba entre 70 kHz y 129 kHz. Las últimas cadenas Decca cerraron en el año 2000.
Los transmisores de telemetría GPS diferencial funcionan entre 283,5 y 325 kHz. [14]
El sistema de radionavegación comercial " Datatrak " opera en varias frecuencias, que varían según el país, entre 120 y 148 kHz.
Algunas etiquetas de identificación por radiofrecuencia ( RFID ) utilizan LF. Estas etiquetas se conocen comúnmente como LFID o LowFID (identificación de baja frecuencia). Las etiquetas LF RFID son dispositivos de campo cercano que interactúan con el campo cercano inductivo , en lugar de con ondas radiadas (ondas de radio), que son la única parte del campo electromagnético que persiste en el campo lejano. Como tales, técnicamente no son dispositivos de radio ni antenas de radio, aunque funcionan en frecuencias de radio, y se denominan "antenas" en el comercio de RFID, pero no en la ingeniería de radio . Es más apropiado y técnicamente más informativo pensar en ellas como bobinas secundarias de transformadores muy débilmente acoplados .
Dado que las ondas terrestres utilizadas en esta banda requieren polarización vertical , se utilizan antenas verticales para la transmisión. Los radiadores de mástil son los más comunes, ya sea aislados del suelo y alimentados por la parte inferior, u ocasionalmente alimentados a través de cables tensores. Las antenas en T y las antenas en L invertida se utilizan cuando la altura de la antena es un problema.
Las antenas transmisoras de baja frecuencia para transmisores de alta potencia requieren grandes cantidades de espacio y han sido causa de controversia en Europa y Estados Unidos, debido a preocupaciones sobre posibles riesgos para la salud asociados con la exposición humana a las ondas de radio .
Los requisitos de antena para la recepción de ondas kilométricas son mucho más modestos que los de la transmisión. Aunque a veces se utilizan antenas de cable largo no resonantes, las antenas de bucle de ferrita son mucho más populares debido a su pequeño tamaño.
Los radioaficionados han logrado una buena recepción de LF utilizando antenas activas : un látigo corto con un preamplificador incorporado .
Debido a las largas longitudes de onda en la banda, casi todas las antenas LF son eléctricamente cortas , más cortas que un cuarto de la longitud de onda radiada, por lo que su baja resistencia a la radiación las hace ineficientes, requiriendo conductores y tierras de muy baja resistencia para evitar la disipación de la potencia del transmisor. Estas antenas eléctricamente cortas necesitan bobinas de carga en la base de la antena para hacerlas entrar en resonancia. Muchos tipos de antenas, como la antena tipo paraguas y las antenas L y T, utilizan carga superior capacitiva (un "sombrero de copa"), en forma de una red de cables horizontales conectados a la parte superior del radiador vertical. La capacitancia mejora la eficiencia de la antena aumentando la corriente, sin aumentar su altura.
La altura de las antenas difiere según el uso. Para algunas balizas no direccionales (NDB), la altura puede ser tan baja como 10 metros, mientras que para transmisores de navegación más potentes como DECCA , se utilizan mástiles con una altura de alrededor de 100 metros. Las antenas en T tienen una altura de entre 50 y 200 metros, mientras que las antenas de mástil suelen medir más de 150 metros.
La altura de los mástiles de antena para LORAN-C es de unos 190 metros para transmisores con potencia radiada inferior a 500 kW y de unos 400 metros para transmisores superiores a 1 000 kilovatios. El tipo principal de antena LORAN-C está aislado del suelo.
Las estaciones de radiodifusión LF (onda larga) utilizan antenas de mástil con alturas de más de 150 metros o antenas T. Las antenas de mástil pueden ser mástiles aislados alimentados desde tierra o mástiles conectados a tierra alimentados desde arriba. También es posible utilizar antenas de jaula en mástiles conectados a tierra.
Para las estaciones de radiodifusión, a menudo se necesitan antenas direccionales. Se componen de varios mástiles, que suelen tener la misma altura. Algunas antenas de onda larga constan de múltiples antenas de mástil dispuestas en círculo con o sin una antena de mástil en el centro. Estas antenas enfocan la potencia transmitida hacia el suelo y ofrecen una gran zona de recepción sin desvanecimiento. Este tipo de antena se utiliza raramente porque son muy caras y requieren mucho espacio y porque el desvanecimiento ocurre en la onda larga mucho menos que en el rango de onda media. Una antena de este tipo fue utilizada por el transmisor Orlunda en Suecia.
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