Fundamentos de Amplificadores, Mezcladores y Propagación de Ondas Electromagnéticas

Amplificadores

Un amplificador es un dispositivo que aumenta el nivel de potencia, intensidad o tensión de una señal de entrada.

Eficiencia del amplificador: Es la relación entre la potencia de salida útil y la potencia suministrada por la fuente.

Especificaciones comunes de amplificadores lineales

• Banda de funcionamiento: Rango de frecuencias donde opera linealmente.
• Ganancia: Relación entre la señal de salida y la de entrada.
• Impedancia y reflexión: Valor óhmico típico (50/75 Ω), que afecta la adaptación en sistemas como WiFi o TV.
• Estabilidad: Tendencia a oscilar debido a realimentaciones.
• Respuesta en fase: Comportamiento de la fase de la señal amplificada.
• Respuesta no lineal: Produce distorsión, como la compresión a 1 dB.
• Figura de ruido: Nivel mínimo de señal detectable por el receptor, que depende del ruido introducido por sus diferentes componentes.
• Relación SNR (relación señal/ruido) de entrada y de salida: Se define como F = SNR_in / SNR_out y en decibelios: F(dB) = 10 * log₁₀(SNR_in / SNR_out) = SNR_in(dB) - SNR_out(dB).
• Punto de Interceptación de Tercer Orden (IP3): Potencia de entrada donde la distorsión de tercer orden iguala al armónico principal; un mayor IP3 indica una mejor linealidad.
• Punto de Compresión a 1 dB: Nivel de entrada donde la ganancia se reduce 1 dB respecto a la ideal; indica el inicio de la saturación y la pérdida de linealidad.

Mezcladores

Son dispositivos que trasladan las componentes de frecuencia de una señal en el espectro, manteniendo su amplitud relativa.

Características principales

• Frecuencia de funcionamiento: Rango donde puede operar.
• Ganancia de conversión: Relación entre la potencia de salida FI y la potencia de entrada RF.
• Figura de ruido: Ruido que añade al sistema.
• Punto de compresión a 1 dB: Nivel de entrada RF que reduce la salida FI 1 dB respecto a la linealidad.

Propagación de Ondas y Antenas

Fórmula de la ley del cuadrado inverso: Pr = P_radiada / (4 * π * R²), donde P_radiada es la potencia total radiada y R es la distancia al receptor.

Modos de propagación de ondas

• Ondas terrestres: Se propagan mejor por debajo de 1,5 MHz (especialmente entre 30 kHz y 1,5 MHz).
• Ondas celestes: Mejor entre 3 MHz y 30 MHz (rebotan en la ionosfera).
• Ondas espaciales: A partir de 30 MHz en adelante, se propagan en línea recta.

El gradiente de densidad es el cambio de densidad en el espacio.

Tipos de antenas

• Alámbricas o de cable: Construidas con hilos conductores.
• Reflectores: Usan reflectores parabólicos, como en señales de TDT.
• Arrays: Agrupaciones de antenas simples, típicas en teléfonos móviles.