Fundamentos de Ondas Electromagnéticas y Sistemas de Telecomunicación

Ondas Electromagnéticas

Son señales de una determinada frecuencia que se propagan por el aire o el vacío. Su energía está contenida en campos eléctricos y magnéticos oscilantes que se desplazan de forma sinusoidal.

Características Fundamentales

• Periodo (T): Tiempo que tarda la señal en realizar un ciclo completo. Se mide en segundos (s).
• Velocidad de Propagación (c): La onda electromagnética en el vacío se propaga a la velocidad de la luz, aproximadamente 300,000 km por segundo (o más precisamente, 299,792,458 m/s).
• Longitud de Onda (λ): Espacio que recorre la onda en cada ciclo. Se mide en metros (m).
• Frecuencia (f): Número de ciclos que se completan en 1 segundo. Se mide en Hertz (Hz). La frecuencia y la longitud de onda son inversamente proporcionales: cuanto mayor es la frecuencia, menor es la longitud de onda (λ = c/f).

Potencia

Cuanto mayor sea la amplitud del campo electromagnético en un punto del medio de propagación, mayor será la potencia de la onda en ese punto. Este parámetro establece la cantidad de energía que transporta la señal. Se suele medir en unidades logarítmicas como dBm (decibelios referidos a 1 milivatio), dBW (decibelios referidos a 1 vatio) o, para niveles de tensión, dBmV (decibelios referidos a 1 milivoltio) o dBµV (decibelios referidos a 1 microvoltio).

El Decibelio (dB)

El decibelio es una unidad logarítmica que se utiliza para comparar un valor medido con otro que se toma como referencia.

• dBm / dBW: Mide la potencia en un punto con respecto a un milivatio (mW) o un vatio (W), respectivamente.
• dBmV: Mide la tensión en un punto con respecto a un milivoltio (mV).
• dBµV: Mide la tensión en un punto con respecto a un microvoltio (µV).

Relación Señal/Ruido (SNR)

Es la relación que existe entre la potencia de la señal que transmitimos y la potencia del ruido electromagnético presente en el medio por el que viaja la onda.

Polarización

Una onda electromagnética está compuesta por un campo eléctrico y otro magnético, perpendiculares entre sí y, a su vez, perpendiculares a la dirección de propagación. La polarización se define por la orientación del vector del campo eléctrico. Puede ser:

• Lineal: Horizontal o Vertical.
• Circular o Elíptica: El vector del campo eléctrico gira describiendo una hélice. Puede ser a derechas (dextrógira) o a izquierdas (levógira).

Sistemas de Telecomunicaciones

Un sistema de telecomunicaciones es un conjunto de elementos que permite establecer una comunicación a distancia entre dos o más puntos.

Componentes Típicos

Fuente (persona o máquina) → Transductor de entrada (traduce y adecua la información) → Emisor (convierte la información en señales eléctricas/electromagnéticas y las envía por una línea o canal) → Línea o Canal (constituye el medio físico de transporte de la información) → Receptor (recibe y procesa la comunicación) → Transductor de salida → Destino (persona o máquina)

Medios o Canales de Transmisión

• Alámbricos: El medio es un conductor físico, como un alambre de cobre (par trenzado, cable coaxial).
• Inalámbricos: El medio utilizado es el espacio libre (aire, vacío), por donde se propagan las ondas hertzianas (ondas de radio).
• Guía de Ondas: El soporte es un tubo metálico, generalmente de sección rectangular o circular, entre el emisor y el receptor, en cuyo interior se confinan y guían las ondas electromagnéticas (usado típicamente en microondas).
• Fibra Óptica: El medio más moderno. Consiste en un cilindro macizo y muy fino de material dieléctrico (vidrio o plástico) por el cual se canalizan las ondas en forma de luz.

Modulaciones en Radio y TV

La señal original (moduladora), que contiene la información, a menudo no está preparada para propagarse eficientemente por el medio de transmisión. Para prepararla, se utiliza un proceso llamado modulación, donde la señal moduladora modifica alguna característica (amplitud, frecuencia, fase) de otra señal de alta frecuencia, llamada portadora, que sí está adaptada para propagarse por el medio hasta llegar al receptor.