COMO FUNCIONA:
ONDAS DE RADIO
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José Luis Giordano
Octubre 25, 2009 (Última revisión: Mayo 28, 2010)



LA RADIO, Parte II: ONDAS DE RADIO


1-QUÉ ES

La palabra "Radio" viene de radius, que significa "rayo" en Latín.

Las Ondas de Radio son Ondas Electromagnéticas de radiofrecuencia (RF) que transportan información. Las que trata este artículo son las emitidas por las emisoras de Radiodifusión ("Broadcasting"), formadas por una onda portadora de RF, transportando una señal de audiofrecuencia (AF), que corresponde a las transmisiones "radiofónicas" (voz transportada en ondas de radio) dirigidas al público general.

Se dice que la Onda de Radio es una onda portadora de RF modulada por la señal de AF, y esta información se puede transportar modulando la amplitud A o modulando la frecuencia f de la onda portadora:

(a) Amplitud Modulada (AM, "Amplitude Modulation"), donde la onda de radio tiene la frecuencia de la RF constante, y su amplitud A(t) está modulada en el tiempo t por la AF.

(b) Frecuencia Modulada (FM, "Frequency Modulation"), donde la portadora tiene amplitud A constante y frecuencia f(t) modulada por la AF.


Fig. 1: Diagramas esquemáticos de una señal s(t) de AF, una onda portadora FC(t) de RF (de frecuencia f y frecuencia angular ω ≡ 2π f), y las correspondientes ondas de RF moduladas en AM y en FM.

En la Figura siguiente se muestra un receptor típico de emisoras con portadoras dentro de las Ondas Medias (MW) en AM, y otra banda dentro de las Muy Altas Frecuencias (VHF) en FM.


Fig. 2: Radio "de bolsillo" R-212 AM/FM Receiver de bandas 530-1600 kHz en AM y 88-108 MHz en FM.


Además de AM y FM, la información se puede enviar en ondas de RF mediante "Continuous Wave (CW) Modulation", también denominada "On-Off Modulation", que se usa para transmitir Morse en Onda Corta. Pero no corresponde a las transmisiones radiofónicas de la radiodifusión, de las que trata este artículo.

Sin entrar en más detalles, se dirá que el uso de las RF y las microondas también se puede clasificar según el modo de emisión como sigue:

(1) AM (Amplitud Modulada)
(2) FM (Frecuencia modulada)
(3) SSB (Single Side Band o Banda Lateral ⁄nica)
(4) CW (Telegrafía o Código Morse)
(5) RTTY (Radio Teletipos)
(6) SSTV (Televisión de Barrido Lento)




2-PARA QUÉ SIRVE

La Radiodifusión es un conjunto de prácticas sociales, culturales, comerciales, institucionales y gubernamentales, dirigidas al público general o a un grupo de personas en particular, mediante transmisiones de mensajes, sonidos y/o imágenes enviados en ondas electromagnéticas de RF ("Radio" y "Televisión" principalmente). Su función es difundir periódicamente programas destinados a informar, entretener, comunicar, promocionar, alertar, etc.

El sistema de radiodifusión en AM es donde la "Modulación" (incorporación de la señal de AF a la onda portadora de RF) y la "Demodulación" (proceso de extracción de la AF) se realizan de forma relativamente simple y natural. Por eso se utilizó desde las primeras décadas de La Radio.

Los aparatos de radio resultan más simples si además las frecuencias no son demasiado altas. Por lo tanto, las bandas más populares escogidas para radiodifusión fueron de Onda Larga (LW) y Onda Media (MW).

La Onda Corta (SW) sirve para hacer radiodifusión a grandes distancias, de forma relativamente simple (sin satélites). Cuando lo importante es lograr mayor alcance (como en la radiodifusión internacional), en vez de transmitir en "línea recta" desde la emisora hasta la radio, se usan reflexiones en la "Ionosfera" (parte de la atmósfera formada por capas de aire con electrones libres, ubicada entre 50 y 1000 km sobre la superficie terrestre).

Por otro lado, la FM sirve para transmitir con alta calidad de audio. Se usa en transmisiones de música de alta fidelidad, donde la calidad del sonido es más importante que el alcance de la onda de radio.



3-DE QUÉ ESTÁ HECHO

Las frecuencias de las ondas acústicas audibles que componen la señal de AF (voces, música y sonidos en general), son muchísimo menores que las RF, aproximadamente entre unos 20 Hz y 20 kHz.

Dentro de las RF que componen las portadoras, las principales bandas de frecuencia (donde están las "sub-bandas" reservadas para radiodifusión en la actualidad) se dividen en 4 bandas: LW, MW, SW y VHF, entre 30 kHz y 300 MHz (i.e., longitudes de onda entre 10 km y 1 m). Los valores "exactos" de frecuencia utilizados dependen de la legislación vigente en cada país, pero en general se puede decir que las sub-bandas de las portadoras de AM están en:

(a) LW: "Ondas Largas" (30-300 kHz; 10-1 km),
Radiodifusión en 148-284 kHz

(b) MW: "Ondas Medias" (300-3000 kHz; 1000-100 m),
Radiodifusión en 530-1710 kHz

(c) SW: "Ondas Cortas" (3-30 MHz; 100-10 m),
Radiodifusión en 4-22 MHz

y las portadoras de las Ondas de Radio en FM están en:

(d) VHF: "Muy Altas Frecuencias" (30-300 MHz; 10-1 m),
Radiodifusión en 76-108 MHz


Fig. 3: Principales sub-bandas usadas en Radiodifusión (en escala logarítmica).



4-CÓMO FUNCIONA

Las radios de "Onda Larga/Onda Media" captaban sub-bandas de unos 148-284 kHz y 530-1710 kHz dentro de LW y MW respectivamente, que fueron elegidas para las transmisiones locales de radio en AM. La banda LW sufría menos atenuación que la MW pero requería una antena mayor (por tener menor frecuencia). Por otro lado, en la banda LW se podían utilizar reflexiones en el suelo para aumentar la intensidad en la recepción (mediante "interferencia constructiva"). Esto permitía menor longitud en la antena y menor potencia en el transmisor, pero dependía mucho de las posiciones del transmisor, de los receptores, y de la edificación en el espacio intermedio. Con el desarrollo de la Electrónica de Estado Sólido, aparecieron las radios a transistores y fueron posible mejoras en la detección, sensibilidad y amplificación de señales de MW, con equipos livianos. Surgieron entonces radios MW de bajo costo, portátiles y de buena calidad (que además funcionaban bien en zonas urbanas sin reflexiones en el suelo), dejando de ser necesaria la banda de LW, y siendo más conveniente simplificar los aparatos de radio a una sola banda. Por eso desde los años 1960s comenzó a abandonarse la Radiodifusión en Onda Larga, y las radios que vemos ahora no captan emisoras en LW.

Los receptores denominados de "Onda Corta/Onda Media", además de MW pueden sintonizar las Ondas de Radio de emisoras que transmiten en AM con frecuencias en sub-bandas SW1, SW2, SW3, ... de alta frecuencia, entre unos 4 y 22 MHz (dentro de las SW). Esta fue la primera banda de frecuencias históricamente utilizada con Ondas de Radio. Hay que tomar en cuenta que debido a que las ondas irradiadas por la antena "se abren" hacia el espacio, el flujo de energía de las ondas de radio disminuye con la distancia, y transmisiones "en línea recta" requerirían muchísima energía para alcanzar grandes distancias. Más aún: ¡habría que salvar la curvatura terrestre! Cuando el inventor italiano Marchese Guglielmo Marconi (1874-1937) logró hacerlo a través del Océano Atlántico en 1901 y 1902, fue una gran sorpresa para todo el mundo. Desde entonces se sabe que para hacer transmisiones a grandes distancias, la forma más simple (sin satélites) es utilizar que las ondas electromagnéticas con frecuencias comprendidas aproximadamente entre 3 y 30 MHz, sufren una reflexión total en la Ionosfera.

Además de la radiodifusión internacional, los "radioaficionados" (Ham Radio o Amateur Radio en inglés , personas que tienen el hobby de comunicarse con otras personas mediante el uso de la radio), también usan las SW con reflexiones en la Ionosfera.
Existen otras aplicaciones donde se usan reflexiones en la Luna o en satélites artificiales, pero utilizando otras frecuencias.

La FM se desarrolló unas 3 décadas después que la AM. Muchos fenómenos atmosféricos generan pulsos indeseables de RF ("ruido") que se entremezclan con la señal en la amplitud de la onda de radio. Dentro del ruido también hay señales correspondientes a los medios de transporte, aparatos electromagnéticos e instalaciones industriales cercanas, que están produciendo chispas y variaciones bruscas de corrientes (las que a su vez emiten armónicos). En las últimas décadas, se ha generalizado el uso de sistemas livianos, sin transformador y con fuentes conmutadas ("switching"), en computadores, cargadores, etc. y el uso de los tiristores y triacs en los controladores de velocidad, iluminación, etc. Todos estos circuitos modernos también generan ruido electromagnético, que en algunos casos interfiere con las radios cercanas.
En las primeras décadas de La Radio, no estaba desarrollada la Electrónica, por lo que era difícil filtrar muchos de los ruidos atmosféricos. Incluso las transmisiones de los primeros años eran solo con "puntos y rayas" del Código Morse (no de voz y música como ahora), que se confundían más fácilmente con el ruido.
Por lo tanto, como los ruidos eran variaciones bruscas en la amplitud, el ingeniero eléctrico e inventor estadounidense Mayor Edwin Howard Armstrong (1890-1954) pensó en una solución conceptualmente diferente: Ignorar al ruido en amplitud (en vez de filtrarlo), y enviar la señal de AF modulando la frecuencia de la portadora. Esta podía ser también una forma de enviar información militar codificada de forma diferente a la AM y más difícil de demodular. Así Armstrong patentó la FM en 1933.

Cuando se escucha una emisora de radio, hay al menos 2 equipos involucrados: el receptor ("la radio") del cual proviene el sonido que se escucha, y el emisor ("el transmisor"), que envía la Onda de Radio cuya portadora se ha sintonizado en la radio. En el interior de estos 2 equipos hay ondas eléctricas de AF y de RF que pasan distintas etapas de procesamiento.


Fig. 4: Sistema Transmisor-Receptor. Ondas acústicas audibles (AF) entran y salen del sistema. Entre el transmisor (T) y el receptor o radio (R), las respectivas antenas emiten y reciben una señal de RF modulada (AM ó FM).


Por otro lado, entre ambos equipos y entre la Ionosfera y la superficie terrestre, las ondas electromagnéticas de radio son irradiadas por la antena del transmisor, y se propagan (en el aire) hasta ser captadas por la antena de la radio (con o sin repetidoras, con o sin reflexión en la tierra, con o sin reflexión total en la Ionosfera).

Los sonidos que escuchamos en el receptor, son ondas acústicas de AF que corresponden a señales también acústicas, de las ondas sonoras originales que se aplicaron en la entrada del transmisor (o de un grabador).

Este conjunto (de transmisores, receptores y el medio entre ellos, con ondas acústicas, eléctricas y electromagnéticas), es el "Sistema Transmisor-Receptor" completo. A continuación se resumen los principales procesos sobre la señal que escuchamos en la radio

Nota: La red de señales de los teléfonos en general tiene algunas diferencias que la usada en Radiodifusión. Para los sistemas de teléfonos "fijos", hay una combinación de conexiones físicas (hogares y centrales con alambres de cobre y/o fibras ópticas y/o sistemas sin alambres), junto con estaciones de microondas. Y en los "celulares" o teléfonos "móviles", hay que agregar un sistema informático de optimización, que antes de establecer la llamada, selecciona cuál es la "ruta" disponible más conveniente en ese instante, entre las "células" formadas por un sistema de distribución de antenas receptoras y emisoras de microondas.


(1) Conversión de la señal sonora

Las señales acústicas de AF que se desean transmitir (voz, música y sonidos en general), son variaciones longitudinales de presión en el aire, audibles, que se aplican a un transductor de ondas acústicas a ondas eléctricas (ambas de AF), que puede ser un micrófono de bobina móvil o bien, uno del tipo "cerámico" (de cristal" piezoeléctrico).

Esas ondas eléctricas se aplican en el preamplificador de la entrada de AF del transmisor (o de otro sistema de grabación, que se conecta finalmente a la entrada de AF del transmisor).


(2) Modulación

La señal eléctrica de AF se amplifica e introduce en el modulador del transmisor junto con la señal de RF de un oscilador, y se obtiene la señal eléctrica de RF modulada por la AF.


Fig. 5: Diagrama esquemático del Transmisor. La señal acústica de AF es convertida en señal eléctrica e insertada en el modulador (M) junto con la señal de RF. Luego la señal modulada se amplifica y aplica a la antena, donde se irradia la Onda de Radio.


(3) Emisión, Propagación y Captación de la Onda Electromagnética

En el transmisor, la onda eléctrica modulada se amplifica y aplica al circuito de salida de RF. En la antena del transmisor, una onda de voltaje de RF modulado produce la correspondiente corriente de RF entre los elementos de la antena, que genera la radiación de la onda de radio al medio que la rodea.

La onda se traslada hacia la antena del receptor en el proceso denominado propagación (con o sin reflexión en el suelo, con o sin estaciones repetidoras, con o sin reflexión total en la Ionosfera).

A continuación las ondas llegan a la antena del receptor, donde se produce la captación de las Ondas de Radio.

La radiación en la antena del transmisor, la reflexión en el suelo de la Onda de Radio y la captación en la antena de la Radio, se tratan en la siguiente parte, "ANTENAS", mientras que la reflexión total en la Ionosfera de las Ondas Cortas se trata en la última parte, "ONDA CORTA (Radio con Conversión Doble)".


(4) Sintonización

Las ondas de las distintas emisoras producen voltajes superpuestos en la antena del receptor. La sintonización consiste en usar un circuito resonante para seleccionar una sola de esas frecuencias. Este proceso se trata en "RADIO GALENA (Circuito Resonante; Detector de AM)".


Fig. 6: Diagrama esquemático del Receptor. Las señales captadas por la antena se amplifican y hacen pasar por un sintonizador (T) donde se filtran las emisoras no deseadas, y deja pasar solo una, que se amplifica mediante un amplificador sintonizado (A). Así se tiene la señal eléctrica de RF modulada. Luego el detector (D) la demodula obteniendo la AF eléctrica, que se amplifica y convierte en acústica.


(5) Conversión a "frecuencia intermedia" (FI)

Desde mediados de la década de 1930, todos los receptores tienen el sistema "superheterodino", donde la onda sintonizada de cada emisora, sufre un proceso de "conversión superheterodina". En este proceso (también llamado "conversión simple"), la onda sintonizada de cualquier emisora, se convierte en una onda de una única frecuencia fFI ("frecuencia intermedia" FI) para todas las emisoras, que posee la modulación que tenía la RF original. El resto del circuito de RF de la radio trabaja entonces, a esa FI preestablecida. Entre otras ventajas, es inmediato darse cuenta que con esta técnica, el aparato resulta más estable, fácil de calibrar y de sintonizar.

La conversión de la portadora de la Onda de Radio a la frecuencia intermedia, se trata en "RECEPTOR SUPERHETERODINO", mientras que la conversión superheterodina doble se trata en "ONDA CORTA (Radio con Conversión Doble)".


(6) Detección

Después de la sintonización y conversión a FI en la radio, la onda llega a la etapa de detección o demodulación, donde la señal de AF se "extrae" de la onda modulada. Esto se describe en "RADIO GALENA (Circuito Resonante; Detector de AM)".


(7) Amplificación de la señal eléctrica de AF y conversión a onda sonora

Finalmente, la señal eléctrica de AF del detector se amplifica con componentes activos, y se reproduce la señal original a través de un transductor de señales eléctricas a acústicas audibles (sonoras), típicamente un altavoz o parlante de bobina móvil o bien, uno del tipo piezoeléctrico.



5-MISCELÁNEAS

Quién inventó La Radio ? ...

Para contestar esto, hay que especificar exactamente de qué "invento" se está hablando ...
(a) de la postulación de las ondas electromagnéticas?
(b) de la primera vez que se generaron y detectaron ondas electromagnéticas?
(c) de la primera vez que se usó la telegrafía sin alambres ("wireless telegraphy")?, o
(d) del concepto del receptor actual (el "superheterodino")?
Las dos primeras son fáciles de responder sin posibilidad de duda, pero la tercera no es tan fácil y la cuarta es más difícil aún.

Nuestra Civilización comenzó a tener comunicaciones con Ondas de Radio desde 1904 (usando portadoras de SW con Morse en AM, para comunicarse con los transatlánticos). Pero no es fácil decir quién fué "la persona que inventó la telegrafía sin alambres". Y si avanzamos más, sobre el concepto de receptor superheterodino (1919), existe mucha polémica. Este es un buen ejemplo de que la tecnología es el resultado de muchos descubrimientos y avances científicos, que se producen durante un largo tiempo en el que se realizan muchos desarrollos y patentes preliminares y paralelamente.

En 1865, el físico-matemático escocés James Clerk Maxwell (1831-1879) presenta las Ecuaciones completas del Electromagnetismo, donde se predice, por primera vez, la existencia de las Ondas Electromagnéticas.

En 1888, el físico alemán Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894) dió a conocer una serie de experimentos realizados el año anterior, para demostrar las propiedades de las ondas electromagnéticas predichas por Maxwell 23 años antes (y que lamentablemente, no llegó a ver). En este trabajo Hertz llevó por primera vez la Teoría Electromagnética al laboratorio, mostró cómo generar y detectar las "Ondas Hertzianas", y demostró entre otras cosas, que las ondas de radiofrecuencia tenían las mismas propiedades ondulatorias que la luz. Gracias a los trabajos de Hertz, investigadores de muchos países comenzaron a pensar que las "Ondas Hertzianas" podrían servir para enviar mensajes de un lugar a otro.

El avance en el conocimiento científico que produjeron Maxwell y Hertz fue impresionante. No hay dudas acerca de la originalidad de la genial síntesis teórica realizada solo por Maxwell. Tampoco hay dudas sobre la originalidad en la interpretación de la teoría y la formidable verificación experimental realizada solo por Hertz. Los trabajos de ambos fueron pioneros y fundamentales no solo para La Radio, sino también para la Física Moderna. Pero ellos no inventaron La Radio.

En 1891, el 23 de Junio, el ingeniero electromecánico e inventor de origen serbio Nikola Tesla (1856-1943) patentó un sistema de iluminación usando RF.

En 1893, Tesla hizo en St. Louis (Missouri) la primera demostración pública de un sistema moderno de comunicación sin alambres.

En 1894 (año en que murió Hertz), el físico y escritor británico Oliver Joseph Lodge (1851-1940) dió detalles en la revista "The Electrician", de sus experimentos de telegrafía sin alambres realizados públicamente. Este trabajo motivó a muchos investigadores e inventores, entre ellos al inventor italiano Marchese Guglielmo Marconi (1874-1937).

En 1894, el físico ruso Alexander Stepanovich Popov (1859-1906) construyó el primer receptor de Ondas de Radio, y lo presentó en la Sociedad Rusa de Física y Química el 7 de Mayo de 1895. Por lo tanto, en Rusia el 7 de Mayo se celebra "El día de la Radio", en honor al trabajo de Popov (En Chile y Argentina se celebra el 21 de Septiembre).

En Noviembre de 1894 o 1895, el físico, biólogo, botánico, arqueólogo, inventor y escritor de ciencia ficción bengalí Jagadish Chandra Bose (1858-1937) hizo una demostración pública en Calcuta, donde encendió pólvora e hizo funcionar una campanilla usando microondas, proponiendo que esta "luz invisible" podría utilizarse para transmitir mensajes sin usar alambres.

1895: aparentemente Marconi fue el primero en darse cuenta que el alcance de las transmisiones sin alambres, aumentaba considerablemente usando una antena vertical y conectando el circuito al suelo ("a tierra").

El 13 de Mayo de 1897 Marconi hizo la primera transmisión-recepción en "mar abierto".

El físico e inventor alemán Karl Ferdinand Braun (1850-1918) presentó en Estados Unidos una patente de telegrafía sin alambres el 6 de Febrero de 1899 y la obtuvo el 26 de Enero de 1904.

A veces se denomina "Padre de La Radio" al inventor canadiense Reginald Aubrey Fessenden (1866-1932) quién se dice que fue el primero en usar el "batido" de ondas para obtener una onda de frecuencia audible (El 12 de Agosto de 1902 patentó el "Heterodino"). Parece haber sido el primero en hacer una transmisión de voz usando RF, a través de una milla, el 23 de Diciembre de 1900.

Sin embargo, también hay sitios que afirman que el religioso e inventor brasileño Roberto Landell de Moura (1861-1928), demostró públicamente en Brasil una transmisión de voz humana el 30 de Junio de 1900. En Estados Unidos sus patentes se registraron en 1904.

El 12 de Diciembre de 1901 Marconi aseguró haber logrado la primera comunicación a través del Océano Atlántico (3500 km, 2200 mi), usando una antena receptora de 152.4 m, elevada por un "volantín" ("barrilete" o "cometa").

En Febrero de 1902, Marconi hizo una transmisión mejor preparada y más organizada, probando definitivamente haber logrado una transmisión-recepción transatlántica. Quedó demostrado lo que Marconi decía el año anterior: que las transmisiones de radio de alguna forma "burlaban" la curvatura de la Tierra. En estos nuevos experimentos, Marconi fue el primero en notar que el alcance se reducía considerablemente (casi a la mitad) durante el día (cuando aún no se sabía de la existencia de la Ionosfera).

El 17 de Diciembre de 1902, Marconi envió el primer mensaje telegráfico (sin alambres), a través del Atlántico, desde su propia Estación en Glace Bay (Nova Scotia, Canada). En 1904 Marconi estableció el primer servicio comercial de transmisiones telegráficas nocturnas a transatlánticos, y el 17 de Octubre de 1907, comenzó a hacerlas periódicamente.


Fig. 7: Foto de ingenieros de la oficina de correos inglesa probando el equipo de Marconi, y tapa del número de Febrero de 1915 de la publicación mensual "Wireless World" (Science Museum, London, Marzo 2010).


En 1909 Marconi y Braun compartieron el Premio Nobel de Física, que recibieron "en reconocimiento por sus contribuciones al desarrollo de la telegrafía sin alambres". Marconi llevó casi siempre la delantera en el mayor alcance logrado, e instaló las primeras emisoras de radio, realizando las primeras transmisiones comerciales. Braun inventó el rectificador semiconductor, que es el componente esencial en el demodulador AM. También patentó sistemas de sintonización que el mismo Marconi admitió haber usado en sus trabajos. Ninguno de los dos inventó el aparato de Radio tal como lo conocemos. Sin embargo, los progresos logrados por ambos, fueron merecidamente reconocidos.

Pero en estos tiempos estaban ocurriendo cambios importantes. Por un lado se desarrollaba la Electrónica y por otro, la radio empezaba a plantearse como un sistema para transmitir sonidos, y no solo caracteres Morse.

En Diciembre de 1919 el ingeniero eléctrico e inventor estadounidense Mayor Edwin Howard Armstrong (1890-1954) presentó el concepto del superheterodino actual, tomando como idea el principio de batido usado por Fessenden. Desde ese momento, junto con el desarrollo de la Electrónica, el receptor superheterodino se pudo mejorar y esa técnica fue reconocida como la mejor manera de hacer un receptor de ondas de radio.

Aparentemente en 1916 el oficial militar Lucien Lévy estaba trabajando en Francia, en una versión del superheterodino, para transmitir mensajes que no fuesen audibles. Cuando se dio a conocer la patente de Armstrong (quien había estado trabajando en Francia), Lévy lo acusó de haberle robado la idea. Pero no hay documentos claros al respecto.

Por todo lo anterior (que no se ha deseado hacer más extenso), parece que el crédito de inventar "La Radio", lo tiene un conjunto de personas, que sin duda fueron pioneros y sus trabajos muy importantes. Llama la atención la extensión geográfica de trabajos casi simultáneos sobre La Radio (Inglaterra, Alemania, Estados Unidos, Rusia, India, Canadá, Brasil, Francia, ...). Esto muestra que se había descubierto la importancia tecnológica de las Radiocomunicaciones. Y, en efecto, esta es una de las características que convierten a nuestra Civilización en "Avanzada" (tecnológicamente).



REFERENCIAS

(1) Skilling H H 1955 Fundamentals of Electric Waves, 2nd. Edition (N.Y., John Wiley & Sons)

5ta. Ed. en Castellano:
Skilling H H 1972 Los Fundamentos de las Ondas Eléctricas (Bs.As., Librería Del Colegio)

(2) McWhorter G and Evans A J 1994 Basic Electronics: Electronic Devices and Circuits, How They Work and How They Are Used; Radio Shack 62-1394 (Richardson: Master)



Apéndice "ALGUNAS APLICACIONES DE LAS RFs y DE LAS MICROONDAS"


El uso más frecuente de las ondas electromagnéticas se puede enumerar según la frecuencia como sigue:

(1a) Frecuencias Extremadamente Bajas (ELF), 3-30Hz (100-10Mm)
Detección de objetos metálicos enterrados.

(1b) Frecuencias Súper Bajas (SLF), 30-300Hz (10-1Mm)
Comunicación con submarinos. Energía eléctrica.

(1c) Frecuencias Ultra Bajas (ULF), 300-3000Hz (1000-100km)
Intervalo de audio para telefonía.

(2a) Frecuencias Muy Bajas (VLF), 3-30 kHz (100-10 km)
Navegación. Sonar.

(2b) Frecuencias Bajas (LF) u "Ondas Largas" (LW), 30-300 kHz (10-1 km)
Navegación. Radioseñales.
148-284 kHz se utilizaba en Radiodifusión local. Ahora se utiliza solo en algunos sitios específicos y en señales de sincronización.

(2c) Frecuencias Medias (MF) u "Ondas Medias" (MW), 300-3000 kHz (1000-100 m)
531-1610 kHz (565-186 m) se utiliza en Radiodifusión local.
Radio Marítima. Determinación de rumbos.

(2d) Frecuencias Altas (HF) u "Ondas Cortas" (SW), 3-30 MHz (100-10 m)
Facsímil. Banda Ciudadana. Se utilizan con reflexiones en la ionosfera para alcanzar mayores distancias. Hay 2 grupos de bandas de SW para Radiodifusión y Radioaficionados:
Bandas SW bajas (o nocturnas): 3, 7, 10, 14 MHz (80, 40, 30, 20 m respectivamente)
Bandas SW altas (o diurnas): 14, 18, 21, 24, 28 MHz (20, 17, 15, 12, 10 m respectivamente)
En Radiodifusión internacional se utilizan varias bandas dentro del rango 3.7-21.95 MHz (81-14 m).

(2e) Frecuencias Muy Altas (VHF), 30-300 MHz (10-1 m)
Con frecuencias tan altas como las VHF, no se utiliza la ionosfera, sino la transmisión-recepción directa. Pero la señal se ve afectada por múltiples variables, como la humedad atmosférica, la corriente de partículas del sol (actividad y "viento solar"), y la hora del día. La energía de la onda de radio es parcialmente absorbida por la humedad (moléculas de agua en el aire). La absorción atmosférica reduce o atenúa la intensidad de las señales de radio para grandes distancias, y estos efectos de atenuación aumentan con la frecuencia.
Sin embargo, el uso de frecuencias muy altas tiene la ventaja que el tamaño de los equipos es mucho menor, ya que el tamaño de las antenas es del orden de la longitud de onda. En esta banda se realizan transmisiones de TV, Radiodifusión en FM, Bandas de Control de Tráfico Aéreo y Marítima, Satélites y otros servicios. Algunos de estos son los siguientes:
50-80 MHz Canales "bajos" de la TV comercial (Canal 2 al 13).
76-108 MHz (3.9-2.8 m) Radiodifusión en FM.
108-136.975 MHz Banda aeronáutica.
137 MHz Satélites Meteorológicos.
144-148 MHz "Banda de 2 metros" de radioaficionados.
156-162 MHz VHF internacional reservada al servicio radiomarítimo.
162-300 MHz Otros servicios (bomberos, ambulancias, radio-taxis, Ferrocarril, etc.)

(2f y 3a) Frecuencias Ultra Altas (UHF), 0.3-1 GHz (100-30 cm) y 1-3 GHz (30-10 cm)
En este rango están incluídas las microondas de menor frecuencia (1-3 GHz), por lo tanto son frecuencias más o menos absorbidas por la humedad (Hay que recordar que la frecuencia de un horno microondas, 2.45 GHz, es cercana a una frecuencia de resonancia natural de las moléculas de agua). Por eso, las frecuencias similares se utilizan para distancias muy cortas (como Wi-Fi y redes locales). Pero el uso de frecuencias tan altas tienen la ventaja de requerir antenas más pequeñas.
Por lo tanto, las señales UHF que viajan a través de trayectorias que son las "líneas de vista", se utilizan para transmisiones de cortas distancias, controles domésticos, transmisores portátiles, teléfonos inalámbricos, repetidoras y nodos (células) para celulares, identificación de productos, clientes y pasajeros (RFID).
La banda de 23 cm puede usarse para alcanzar distancias del orden de 1000 km, mediante reflexión en la tropósfera, o incluso distancias mayores mediante reflexión en la superficie lunar ("rebote lunar"). En general, se asignan:

430-440 MHz "Banda de 70 cm" Transmisores de conferencias, Controles remotos (TV, puertas)
470-862 MHz Canales "altos" de la TV comercial
GMRS y FRS; Walkie/talkies en UHF/FM (hasta 0.5W sin licencia):
462.5625-462.7125 MHz Canal 1-7 GMRS (General Mobile Radio Service)
462.5625-467.7125 MHz Canal 1-14 FRS (Family Radio Service)
860-960 MHz RFID ("Radio Frequency IDentification") RF con 0.010-2 mW
824-1990 MHz GSM ("Groupe Special Mobile", Sistema Global para las Comunicaciones Móviles) Teléfonos celulares con tecnología digital, para compatibilizar teléfono, email, www, fax y SMS (Servicio de Mensajes Cortos).
1-60 GHz (30-0.50 cm) Radar (Bandas L, S, C, X, Ku, K, Ka, U).
1.2-1.3 GHz "Banda de 23 cm" Se usan para grandes alcances (Instrumentación costosa; Son aconsejables componentes electrónicos montados superficialmente en las placas de circuito impreso).
2.412-2.484 GHz Envíos de datos (Standard 802.11b o "Wi-Fi", redes locales)

(3b) Frecuencias Súper Altas (SHF), 3-30 GHz (10-1 cm)
Radar. Comunicación vía satélite.

(3c) Frecuencias Extremadamente Altas (EHF), 30-300 GHz (10-1 mm)
Radar. Exploración espacial (Radioastronomía).



CÓMO HACER REFERENCIA A ESTE ARTÍCULO

Giordano J L 2009 Cómo funcionan las cosas: ONDAS DE RADIO (Santiago: http://www.profísica.cl) http://www.profisica.cl/comofuncionan/como.php?id=48 (Consulta: Mes Día, Año)



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