Teoría de la radio

En la mayoría de los casos para el manejo básico de equipos de radio (ya sean de comunicaciones por voz o la estación de control de un dron) no se requieren conocimientos teóricos de radiocomunicaciones.

Sin embargo, si son necesarios para comprender cómo funciona, conocer las limitaciones y poder resolver problemas que se pudieran presentar durante la operación.

Radiocomunicación

La radio comunicación hace uso de las ondas de radio para transmitir información (ya sean datos o voz). Para ello, dicha información se <inserta> en la señal de radio por parte del equipo transmisor y puede ser <extraída> por parte del receptor.

Cuando se habla de transmisiones vía radio en e ámbito aeronáutico hay que distinguir el sentido de la comunicación, principalmente para, en caso de fallo, poder aislar el problema y saber en qué medida nos afecta. El sentido de las radiotransmisiones aeronáuticas puede ser tierra-aire o aire-tierra y, en determinadas circunstancias, aire aire.

Como ejemplos, podemos citar los siguientes:

– Comunicaciones de controlador a piloto: sentido tierra-aire.

– Comunicaciones de piloto a controlador: sentido aire-tierra.

– Enlace de mando: sentido tierra-aire.

– Datos de telemetría: sentido aire-tierra.

– Comunicaciones: aire-aire.

Las ondas de radio

Como hemos visto, la información se transmite mediante ondas de radio, pero ¿que son las ondas de radio?

Las ondas de radio son ondas electromagnéticas con determinadas características que las hace útiles para la transmisión de información.

Una onda electromagnética es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio.

A diferencia de las ondas mecánicas (por ejemplo, las ondas sonoras que se propagan a través del aire, o las ondas en la superficie de un estanque que se propagan a través del agua), las ondas electromagnéticas se propagan por el espacio sin necesidad de un medio, incluso en el vacío.

Esto se debe a que las ondas electromagnéticas son producidas por las oscilaciones de un campo eléctrico que genera a su vez un campo magnético variable y esté a su vez genera de nuevo un campo eléctrico. De esta forma, la onda se autopropaga indefinidamente a través del espacio con campos magnéticos y eléctricos generándose continuamente.

Radiación electromagnética

En el punto anterior se ha visto que la radiación electromagnética se propaga mediante ondas electromagnéticas, ahora bien, ¿donde está presente la radiación electromagnética? ¿Cómo se genera? ¿Para qué sirve?

La radiación electromagnética está presente en nuestra vida cotidiana, tanto procede De Fuentes naturales como artificiales. Sin ir más lejos la luz visible, que nos permite percibir el entorno a través del sentido de la vista, es una forma de radiación electromagnética.

En cuanto a las fuentes de radiación electromagnética artificiales: cualquier apartado que funcione mediante energía eléctrica genera radiación electromagnética. Sin embargo, la mayor parte de ellos no tienen como misión generar dicha radiación y está suele ser débil, al margen de ello los aparatos se blindan o aíslan para evitar que la radiación electromagnética que generan interfiera con otros aparatos que si hacen uso de dicha radiación como base de su funcionamiento.

El uso directo que se hace de la radiación electromagnética de forma artificial es muy variado, desde la propia transmisión de la energía eléctrica hasta la utilización de rayos X en medicina, pasando por medios para generar luz artificial (bombillas y leds), hornos de microondas y, por supuesto, equipos de radiocomunicaciones.

Características de una onda

Antes de adentrarnos en el estudio de las ondas tenemos que analizar los elementos que las definen.

Cresta: es el punto de máxima amplitud de onda, es decir el punto de la onda más separado de su punto medio, por encima de la línea de equilibrio.

Valle: es, a semejanza de la cresta, el punto de máxima amplitud de onda pero por debajo de la línea de equilibrio.

Nodo: punto en el cual la onda cruza la línea de equilibrio.

Amplitud: distancia que separa la onda de la línea de equilibrio en su movimiento ondulatorio.

Longitud: distancia que recorre el pulso mientras un punto de la onda realiza una oscilación completa, por ejemplo la distancia entre dos crestas consecutivas.

Ciclo: es una oscilación completa de la onda (el movimiento ondulatorio que realiza la onda en una longitud de onda).

Periódico: tiempo que tarda la onda en realizar una oscilación completa (completar un ciclo).

Frecuencia: número de oscilaciones que realiza cualquier punto de la onda en un segundo, o ciclos por segundo. La unidad de medida es el hercio (Hz).

Para el objeto de este capítulo las características que más nos interesan son la amplitud y la longitud de onda.

Además, las ondas electromagnéticas se propagan aproximadamente a la velocidad de la luz, por lo que podemos considerar su velocidad de propagación constante.

De aquí de deduce que, si la velocidad de propagación es constante, la frecuencia y la longitud de onda para una determinada onda electromagnética son inversamente proporcionales: a mayor frecuencia, menor longitud de onda y viceversa.

El espectro electromagnético

El espectro electromagnético es el conjunto de todas las frecuencias posibles a las que se produce radiación electromagnética.

Aquí podemos encontrar desde ondas de muy baja frecuencia (por ejemplo,,la empleada para la transmisión de energía eléctrica) hasta los rayos gamma y otros rayos cósmicos con las frecuencias más altas del espectro.

Por norma general, la energía de una onda es proporcional a su frecuencia: a mayor frecuencia mayor energía tiene dicha onda.

Las ondas electromagnéticas de muy alta energía (las de mayor frecuencia) están incluidas en el apartado de radiaciones ionizantes, esto es, que pueden ionizar la materia y son, por tanto, perjudiciales para los seres vivos, es el caso de los rayos gamma o de los rayos X.

El resto de ondas, o radiaciones no ionizantes, convenientemente tratadas y moduladas (normalmente variando de forma controlada la amplitud, fase y/o frecuencia de la onda original) pueden emplearse para la transmisión de información, dando lugar a una forma de telecomunicación.

Telecomunicaciones electromagnéticas

Hoy día, se utilizan masivamente ondas electromagnéticas de diferentes frecuencias para la transmisión de información por medios guiados (cableado de cobre de par trenzado, cable coaxial, fibra óptica, etc) y por medios no guiados (normalmente, el aire o el vacío).

Las frecuencias utilizadas en cada caso dependen del comportamiento de las mismas en las diferentes materiales utilizados como medios de transmisión, así como de la velocidad de transmisión deseada y la cantidad de información a transmitir.

En el caso particular de que la propagación de ondas electromagnéticas se realice por medios no guiados, a esta forma de telecomunicación se le denomina radiocomunicación o comunicación inalámbrica.

El espectro radioeléctrico

El espectro radioeléctrico es la porción o subconjunto del espectro electromagnético que se distingue por sus posibilidades para las radiocomunicaciones, es decir, para la transmisión de información por medios no guiados. Este subconjunto viene determinado por dos factores: las características de propagación de las ondas electromagnéticas a las diferentes frecuencias y los avances tecnológicos producidos por el ser humano.

En la actualidad, se considera que el espectro radioeléctrico es el conjunto de ondas cuya frecuencia se fija convencionalmente por debajo de 3000 GHz y se propagan por el espacio sin guía artificial. Este tipo de ondas se conocen como ondas de radio.

En la práctica, actualmente no se atribuyen por UIT-R frecuencias para radiocomunicación por debajo de 9kHz (al no ser frecuencias aptas para ello y por su baja tasa de transmisión) ni por encima de 275 GHz (por limitaciones tecnológicas y por encontrarse esta parte del espectro aún bastante inexplorada). No obstante, existen frecuencias fuera de este rango regulado por UIT-R (por ejemplo, en infrarrojos y en luz visible, en frecuencias del orden de centenas de THz) que se emplean también por radiocomunicaciones.

Propagación de las ondas de radio

Atendiendo a su forma de propagación, podemos clasificar las ondas de radio en tres grupos: ondas terrestres, ondas celestes, ondas espaciales.

Las ondas terrestre o de superficie se propagan siguiendo la curvatura de la Tierra. Este grupo lo componen las ondas de radio con frecuencias comprendidas entre los 100 Hz y 1 MHz. Dado que su propagación es muy cercana a la superficie no son buenas para establecer comunicaciones con aeronaves volando a gran altitud.

Las ondas celestes, también llamadas reflejadas o ionosféricas, tienen la particularidad de que pueden rebotar en determinadas capas de la ionosfera, por lo que su alcance sobre la superficie de la tierra es mayor que el de las ondas espaciales. Las ondas de radio con frecuencias entre 1 MHz y 30 MHz se encuentran en este grupo.

Las ondas espaciales o directas se propagan únicamente en línea recta, por lo que su alcance sobre la superficie de la tierra es limitado. En este grupo encontramos las ondas de radio con mayor frecuencia: entre 30 MHz y 300 GHz.

Como se ha visto anteriormente, las ondas de mayor frecuencia tienen mayor energía y, por tanto, pueden transportar más cantidad de información que las ondas de menor frecuencia. De esto se desprende que, si bien las ondas terrestres pueden virtualmente llegar a cualquier punto de la superficie terrestre, la cantidad de información que pueden transportar es más pequeña. A ello se suma que cuando más baja sea la frecuencia, mayor longitud de onda y, por tanto, más propensa a interferencias es la onda.

Las ondas espaciales reúnen buenas características en cuanto a capacidad de información que pueden transmitir, pero al ser su propagación en línea recta están limitadas al <horizonte radio teórico> que depende de la frecuencia de transmisión y elevación del transmisor y receptor sobre la superficie terrestre.

Por ello para comunicaciones de larga distancia se suelen utilizar frecuencias del grupo de ondas celestes ya que su alcance es mucho mayor que el de las ondas espaciales, gracias al rebote en la ionosfera y sus características para transportar información son mejores que las de las ondas terrestres. Además, pueden llegar a cualquier altitud.

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s