Frecuencia alta

La alta frecuencia ( HF ) es la designación de la UIT ^{[ 1 ] [ 2 ]} para la banda de ondas de radio con frecuencia entre 3 y 30 megahercios (MHz). También se conoce como banda decámétrica u onda decámétrica , ya que sus longitudes de onda van de uno a diez decámetros (de diez a cien metros). Las frecuencias inmediatamente inferiores a 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 se suele denominar radio de onda corta . Debido a que las ondas de radio en esta banda pueden reflejarse de vuelta a la Tierra por la capa de la ionosfera en la atmósfera —un  método conocido como propagación por "salto" u " onda ionosférica  " —, estas frecuencias se pueden utilizar para la comunicación a larga distancia a través de distancias intercontinentales y para terrenos montañosos que impiden las comunicaciones en línea de visión . ^{[ 3 ]} 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 principal medio de comunicación a larga distancia en esta banda es la propagación por onda ionosférica ("salto"), en la que las ondas de radio dirigidas en ángulo hacia el cielo se refractan de vuelta a la Tierra desde capas de átomos ionizados en la ionosfera . ^{[ 4 ]} Mediante este método, las ondas de radio de alta frecuencia pueden viajar más allá del horizonte, rodeando la curvatura de la Tierra, y pueden recibirse a distancias intercontinentales. Sin embargo, la idoneidad de esta porción del espectro para dicha comunicación varía enormemente según una compleja combinación de factores:

• Luz solar/oscuridad en el lugar de transmisión y recepción
• Proximidad del transmisor/receptor al terminador solar
• Estación
• Ciclo de manchas solares
• actividad solar
• aurora polar

En cualquier momento dado, para una ruta de comunicación "salto" determinada entre dos puntos, las frecuencias a las que es posible la comunicación se especifican mediante estos parámetros:

• Frecuencia máxima utilizable (MUF)
• Frecuencia alta utilizable más baja (LUF) y una
• Frecuencia de transmisión óptima (FOT)

La frecuencia máxima utilizable suele caer por debajo de 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 ondas; es menor cuando las ondas se dirigen directamente hacia arriba y mayor con ángulos menos agudos. Esto significa que a mayores distancias, donde las ondas rozan la ionosfera con un ángulo muy obtuso, 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 aumenta con la actividad solar (por ejemplo, durante el día); la absorción total suele producirse a 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 el rango VHF inferior .

Cuando todos los factores están en su nivel óptimo, la comunicación mundial es posible en HF. En muchas otras ocasiones, es posible establecer contacto a través de continentes u océanos. En el peor de los casos, cuando una banda está "muerta", no es posible la comunicación más allá de las limitadas rutas de onda terrestre, independientemente de las potencias, antenas u otras tecnologías que se empleen. Cuando una ruta transcontinental o mundial está abierta 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 ninguna interferencia artificial o natural . ^{[ 5 ]} En una banda abierta de este tipo, la interferencia originada en una amplia zona afecta a muchos usuarios potenciales. Estos problemas son importantes para los usuarios militares, de seguridad ^{[ 6 ]} y de radioaficionados de las bandas de HF.

Hay cierta propagación por ondas terrestres , el modo de propagación principal en las bandas más bajas, pero la distancia de transmisión disminuye con la frecuencia debido a una mayor absorción en la tierra. En el extremo superior de la banda, las distancias de transmisión de ondas terrestres se limitan a 10-20 millas. ^{[ 7 ] : p.38} La comunicación de corto alcance puede ocurrir por una combinación de línea de visión (LOC), rebote terrestre y trayectorias de ondas terrestres, pero la interferencia multitrayecto puede causar desvanecimiento .

Los principales usos del espectro de alta frecuencia son:

• Sistemas de comunicación militares y gubernamentales
• Comunicaciones aire-tierra en aviación
• radioaficionados
• Radiodifusión internacional y regional de onda corta
• Servicios marítimos de mar a tierra y de barco a barco
• Sistemas de radar más allá del horizonte
• Comunicación del Sistema Mundial de Socorro y Seguridad Marítimos (GMDSS, por sus siglas en inglés)
• Servicios de radio de banda ciudadana en todo el mundo (generalmente de 26 a 28  MHz, la parte superior de la banda HF, que se comporta más como una VHF baja ).
• Aplicaciones de radar para la dinámica oceánica costera

La banda de alta frecuencia es muy popular entre los radioaficionados , quienes pueden aprovechar las comunicaciones directas a larga distancia (a menudo intercontinentales) y la emoción que supone establecer 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 (intereses marítimos, aeronáuticos, militares y diplomáticos), quienes, en los últimos años, se han decantado por medios de comunicación menos volátiles (por ejemplo, vía satélite ), pero pueden mantener estaciones de HF tras la transición como respaldo.

Sin embargo, el desarrollo de la tecnología de Establecimiento Automático de Enlace (ALS) basada en MIL-STD-188-141 para la conectividad automatizada y la selección de frecuencia, junto con los altos costos del uso de satélites, han propiciado un resurgimiento del uso de HF en 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 incrementado la utilidad de HF para comunicaciones de datos y transmisión de video. El desarrollo de otros estándares, como STANAG 5066, permite 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 operadores de 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 ahorro de ancho de banda, pero los modos de banda ancha, como las transmisiones de televisión, generalmente están prohibidos por la porción relativamente pequeña del espectro electromagnético de HF .

El ruido, especialmente la interferencia artificial de los dispositivos electrónicos, suele tener un gran impacto en las bandas de HF. En los últimos años, ha surgido preocupación entre algunos usuarios del espectro de HF por el acceso a Internet mediante banda ancha a través de la red eléctrica ( BPL ) , que tiene un efecto casi destructivo en las comunicaciones de HF. Esto se debe a las frecuencias en las que opera BPL (que generalmente corresponden a la banda de HF) y a la tendencia de la señal BPL a filtrarse a través de la red eléctrica. Algunos proveedores de BPL han instalado filtros de rechazo para bloquear ciertas partes del espectro (en concreto, las bandas de radioaficionados), pero aún existe mucha controversia sobre la implementación de este método de acceso. Otros dispositivos electrónicos, como los televisores de plasma, también pueden tener un efecto perjudicial en el espectro de HF.

En aviación, los sistemas de comunicación de alta frecuencia (HF) son obligatorios para todos los vuelos transoceánicos. Estos sistemas incorporan frecuencias de hasta 2  MHz, incluyendo el canal internacional de llamadas y socorro 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 comunicaciones locales. Esto incluye radios CB en torno a los 27  MHz, enlaces de radio entre estudio y transmisor (STL), dispositivos de radiocontrol para maquetas y transmisores de radiolocalización.

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 los dipolos de hilo o las antenas rómbicas ; en las frecuencias más altas, se utilizan antenas dipolo multielemento como las antenas Yagi , quad y logarítmicas periódicas . Las potentes emisoras de onda corta suelen utilizar grandes conjuntos de antenas de cortina de hilo .

Las antenas para la transmisión de ondas ionosféricas suelen estar formadas por dipolos horizontales o bucles alimentados por la parte inferior, ambos emisores de ondas polarizadas horizontalmente . La preferencia por la transmisión con polarización horizontal se debe a que (aproximadamente) solo la mitad de la potencia de la señal transmitida por una antena viaja directamente hacia el cielo; la otra mitad viaja hacia abajo, hacia el suelo, y debe rebotar hacia el cielo. Para frecuencias en la banda HF superior, el suelo es un mejor reflector de ondas polarizadas horizontalmente y un mejor absorbente de la potencia de ondas polarizadas verticalmente . Este efecto disminuye para longitudes de onda más largas.

Para la recepción, se suelen utilizar antenas de hilo aleatorio . Como alternativa, las mismas antenas direccionales que se usan para transmitir también son útiles para recibir, ya que la mayor parte del ruido proviene de todas las direcciones, pero la señal deseada proviene de una sola. Las antenas de recepción de larga distancia (onda ionosférica) generalmente pueden orientarse vertical u horizontalmente, dado que la refracción a través de la ionosfera suele alterar la polarización de la señal, y esta se recibe directamente del cielo a la antena.

La antena debe tener un ancho de banda lo suficientemente amplio como para cubrir el rango de frecuencias deseado. Las antenas de banda ancha pueden operar en un rango de frecuencias más amplio, mientras que las antenas de banda estrecha son más eficientes en frecuencias específicas.

Para mejorar la sensibilidad de transmisión y recepción de una antena de HF, se recomienda exponer al aire una mayor cantidad de partes metálicas, lo que aumenta la sensibilidad de recepción. Sin embargo, en lugares con mucha interferencia de señales de radio, como las zonas urbanas, también se escuchan las señales de ruido ambiental. Por ello, se suele emplear una antena de radio direccional de alta frecuencia (HF) o una antena HF en una zona remota con un bajo nivel de ruido de fondo de HF, conectándola al transceptor HF.

• Programa de Investigación Auroral Activa de Alta Frecuencia
• Localización de direcciones de alta frecuencia
• Protocolo de Internet de alta frecuencia
• propagación de radio
• Clima espacial
• Frecuencia crítica

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• " Ventajas de la Radio HF " Codan
• Condiciones solares para radio de alta frecuencia