Alta frecuencia ( HF ) es la designación de la UIT [1] para el rango de ondas electromagnéticas de radiofrecuencia (ondas de radio) entre 3 y 30 megahercios (MHz). También se la conoce como banda decámétrica u onda decámétrica ya que sus longitudes de onda oscilan entre uno y diez decámetros (diez a cien metros). Las frecuencias inmediatamente por debajo de HF se denominan frecuencia media (MF), mientras que la siguiente banda de frecuencias más altas se conoce como banda de muy alta frecuencia (VHF). La banda HF es una parte importante de la banda de frecuencias de onda corta , por lo que la comunicación en estas frecuencias a menudo se denomina radio de onda corta . Debido a que las ondas de radio en esta banda pueden ser reflejadas de regreso a la Tierra por la capa de ionosfera en la atmósfera (un método conocido como propagación por "salto" o " onda celeste "), estas frecuencias son adecuadas para comunicaciones de larga distancia a través de distancias intercontinentales y para terrenos montañosos que impedir las comunicaciones en la línea de visión . [2] La banda es utilizada por estaciones internacionales de radiodifusión de onda corta (3,95–25,82 MHz), comunicaciones de aviación, estaciones horarias gubernamentales, estaciones meteorológicas, radioaficionados y servicios de banda ciudadana , entre otros usos.
El medio dominante de comunicación a larga distancia en esta banda es la propagación de ondas ionosféricas ("salto"), en la que las ondas de radio dirigidas en ángulo hacia el cielo se refractan hacia la Tierra desde capas de átomos ionizados en la ionosfera . [3] Mediante este método, las ondas de radio HF pueden viajar más allá del horizonte, alrededor de la curva de la Tierra, y pueden recibirse a distancias intercontinentales. Sin embargo, la idoneidad de esta porción del espectro para dicha comunicación varía mucho debido a una compleja combinación de factores:
En cualquier momento, para una determinada ruta de comunicación "saltada" entre dos puntos, las frecuencias en las que la comunicación es posible se especifican mediante estos parámetros.
La frecuencia máxima utilizable cae regularmente por debajo de los 10 MHz en la oscuridad durante los meses de invierno, mientras que en verano, durante el día, puede superar fácilmente los 30 MHz. Depende del ángulo de incidencia de las olas; es más bajo cuando las ondas se dirigen directamente hacia arriba y es más alto con ángulos menos agudos. Esto significa que a distancias más largas, donde las ondas rozan la ionosfera en un ángulo muy cerrado, la MUF puede ser mucho mayor. La frecuencia utilizable más baja depende de la absorción en la capa inferior de la ionosfera (la capa D). Esta absorción es más fuerte a bajas frecuencias y también es más fuerte con una mayor actividad solar (por ejemplo, durante el día); La absorción total suele producirse en frecuencias inferiores a 5 MHz durante el día. El resultado de estos dos factores es que el espectro utilizable se desplaza hacia las frecuencias más bajas y hacia el rango de frecuencia media (MF) durante las noches de invierno, mientras que en un día de pleno verano las frecuencias más altas tienden a ser más utilizables, a menudo hacia las frecuencias más bajas de VHF. rango. [ cita necesaria ]
Cuando todos los factores están en su punto óptimo, la comunicación mundial es posible en HF. En muchas otras ocasiones es posible establecer contacto a través y entre continentes u océanos. En el peor de los casos, cuando una banda está "muerta", no es posible ninguna comunicación más allá de las rutas limitadas de las ondas terrestres, sin importar qué potencias, antenas u otras tecnologías se utilicen. Cuando un camino transcontinental o mundial está abierto en una frecuencia particular, la comunicación digital , SSB y en código Morse es posible utilizando potencias de transmisión sorprendentemente bajas, a menudo del orden de milivatios, siempre que se utilicen antenas adecuadas en ambos extremos y que haya poca o sin interferencias naturales o artificiales . [4] En una banda tan abierta, las interferencias que se originan en un área amplia afectan a muchos usuarios potenciales. Estas cuestiones son importantes para los usuarios militares, de seguridad [5] y de radioaficionados de las bandas HF.
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Los principales usos del espectro de alta frecuencia son:
La banda de alta frecuencia es muy popular entre los radioaficionados , quienes pueden aprovechar las comunicaciones directas a larga distancia (a menudo intercontinentales) y el "factor de emoción" resultante de hacer contactos en condiciones variables. La radiodifusión internacional de onda corta utiliza este conjunto de frecuencias, así como un número aparentemente decreciente de usuarios de "servicios públicos" (marítimos, aeronáuticos, militares y diplomáticos), que en los últimos años se han visto influidos por medios de comunicación menos volátiles ( por ejemplo, a través de satélites ), pero puede mantener estaciones de HF después de la conmutación con fines de respaldo.
Sin embargo, el desarrollo de la tecnología de establecimiento automático de enlaces basada en MIL-STD-188-141 para la conectividad y la selección de frecuencias automatizadas, junto con los altos costos del uso de satélites, han llevado a un renacimiento del uso de HF en las redes gubernamentales. El desarrollo de módems de mayor velocidad, como los que cumplen con MIL-STD-188-110C, que admiten velocidades de datos de hasta 120 kilobit/s, también ha aumentado la usabilidad de HF para comunicaciones de datos y transmisión de vídeo. Otros estándares desarrollados, como STANAG 5066, proporcionan comunicaciones de datos sin errores mediante el uso de protocolos ARQ .
Algunos modos de comunicación, como las transmisiones de código Morse de onda continua (especialmente por radioaficionados ) y las transmisiones de voz de banda lateral única, son más comunes en el rango de HF que en otras frecuencias, debido a su naturaleza de conservación del ancho de banda, pero los modos de banda ancha, como Las transmisiones de televisión generalmente están prohibidas por la porción relativamente pequeña del espacio del espectro electromagnético de HF .
El ruido, especialmente las interferencias provocadas por el hombre procedentes de dispositivos electrónicos, tiende a tener un gran efecto en las bandas de HF. En los últimos años, ha aumentado la preocupación entre ciertos usuarios del espectro HF por el acceso a Internet de "banda ancha a través de líneas eléctricas" ( BPL ) , que tiene un efecto casi destructivo en las comunicaciones HF. Esto se debe a las frecuencias en las que opera BPL (normalmente correspondientes a la banda HF) y a la tendencia de la señal BPL a filtrarse de las líneas eléctricas. Algunos proveedores de BPL han instalado filtros de muesca para bloquear ciertas partes del espectro (es decir, las bandas de radioaficionados), pero persiste una gran controversia sobre el despliegue de este método de acceso. Otros dispositivos electrónicos, incluidos los televisores de plasma, también pueden tener un efecto perjudicial en el espectro de HF.
En la aviación, los sistemas de comunicación HF son necesarios para todos los vuelos transoceánicos. Estos sistemas incorporan frecuencias de hasta 2 MHz para incluir el canal de llamada y socorro internacional de 2182 kHz .
La sección superior de HF (26,5-30 MHz) comparte muchas características con la parte inferior de VHF. Las partes de esta sección no asignadas a la radioafición se utilizan para las comunicaciones locales. Estos incluyen radios CB de alrededor de 27 MHz, enlaces de radio de estudio a transmisor (STL), dispositivos de control de radio para modelos y transmisores de radiobúsqueda.
Algunas etiquetas de identificación por radiofrecuencia (RFID) utilizan HF. Estas etiquetas se conocen comúnmente como HFID o HighFID (identificación de alta frecuencia).
Las antenas más comunes en esta banda son las antenas de hilo como las dipolos de hilo o las antenas rómbicas ; en las frecuencias superiores, antenas dipolo multielemento como las antenas Yagi , cuádruple y logarítmicas . Las potentes estaciones de radiodifusión de onda corta suelen utilizar grandes sistemas de cortinas de alambre .
Las antenas para transmitir ondas ionosféricas suelen estar hechas de dipolos horizontales o bucles alimentados por el fondo, los cuales emiten ondas polarizadas horizontalmente . La preferencia por la transmisión polarizada horizontalmente se debe a que (aproximadamente) sólo la mitad de la potencia de la señal transmitida por una antena viaja directamente hacia el cielo; aproximadamente la mitad viaja hacia el suelo y debe "rebotar" hacia el cielo. Para las frecuencias en la banda superior de HF, el suelo es un mejor reflector de ondas polarizadas horizontalmente y un mejor absorbente de energía de ondas polarizadas verticalmente . El efecto disminuye para longitudes de onda más largas.
Para la recepción se suelen utilizar antenas de hilo aleatorio . Alternativamente, las mismas antenas direccionales utilizadas para transmitir son útiles para recibir, ya que la mayor parte del ruido proviene de todas las direcciones, pero la señal deseada proviene de una sola dirección. Las antenas receptoras de larga distancia (ondas celestes) generalmente pueden orientarse vertical u horizontalmente, ya que la refracción a través de la ionosfera generalmente codifica la polarización de la señal y las señales se reciben directamente desde el cielo hasta la antena.