Fundamentos de Ondas de Radio y Microondas: Transmisión y Fenómenos en Telecomunicaciones

Introducción a las Ondas de Radio y Microondas

Las ondas de radio son una forma de radiación electromagnética que se caracteriza por ser fácil de generar, capaz de alcanzar largas distancias y de penetrar edificios. Además, poseen una naturaleza omnidireccional. Su espectro de frecuencia abarca un amplio rango, generalmente entre los 3 kHz y los 300 GHz. Dependiendo de la frecuencia específica, pueden ofrecer velocidades de transmisión de hasta 1 Mbps y cubrir distancias de hasta 1000 km. Es importante destacar que un rango común para muchas aplicaciones se encuentra entre los 30 MHz y 1 GHz.

Tipos de Ondas de Radio y Microondas

Ondas de Radio de Baja Frecuencia

Estas ondas de radio siguen la curvatura de la Tierra y pueden atravesar edificios con facilidad. Sin embargo, su ancho de banda limitado solo permite velocidades de transmisión bajas.

Ondas de Radio de Alta Frecuencia

Para ondas con frecuencias superiores a 30 MHz, la ionosfera es transparente, lo que significa que pueden atravesarla. No obstante, para la transmisión a largas distancias, las ondas de alta frecuencia a menudo se envían hacia la ionosfera, donde son reflejadas y devueltas a la Tierra. Esto permite la transmisión a grandes distancias, siempre que las antenas estén alineadas, evitando así interferencias entre los transmisores debidas a las reflexiones atmosféricas.

Microondas

La transmisión por microondas emplea antenas parabólicas como emisores y receptores. Pueden alcanzar velocidades de transmisión de hasta 300 Mbps. El medio de transmisión es también el aire, pero la señal se transmite en banda ancha a través de varios canales, operando a frecuencias de varios GHz.

Microondas Terrestres

Las microondas terrestres no siguen la curvatura de la Tierra y, por tanto, requieren equipos de transmisión y recepción con visión directa. Su uso principal se centra en servicios de telecomunicaciones de larga distancia, siendo frecuentes en la transmisión de televisión y voz.

Microondas por Satélites

Un satélite de comunicaciones se utiliza como enlace entre dos o más receptores/transmisores terrestres, denominados estaciones base. Estos satélites están constituidos por uno o más dispositivos receptor-transmisor, conocidos como transpondedores. Cada transpondedor escucha una parte específica del espectro, amplifica la señal de entrada y la retransmite a otra frecuencia, lo que ayuda a evitar los efectos de interferencia con la señal original de entrada.

Fenómenos que Afectan la Transmisión de Señales

Atenuación

La atenuación consiste en la pérdida de potencia de la señal en función de la distancia. La energía de la señal decae a medida que se propaga por cualquier medio de transmisión, debido a la resistencia eléctrica que presentan tanto el canal como los demás elementos que intervienen en el proceso. En esencia, es el descenso de la amplitud de la señal transmitida.

Distorsión

La distorsión es la deformación de la señal, producida normalmente porque el canal se comporta de manera distinta en cada frecuencia.

• Distorsión de Atenuación

  Este fenómeno provoca que las señales con diferentes componentes de frecuencia experimenten una atenuación distinta para cada armónico. Como resultado, la señal recibida presenta una forma diferente a la transmitida.

• Distorsión de Retardo

  Se produce cuando las distintas componentes en frecuencia de la señal llegan al receptor en instantes de tiempo diferentes, alterando la integridad temporal de la señal.

Interferencia

La interferencia es la adición de una señal no deseada a la señal que se transmite, afectando su calidad y claridad.

Diafonía

La diafonía es un acoplamiento no deseado entre las líneas que transportan las señales. Este fenómeno puede ocurrir, por ejemplo, debido al acoplamiento eléctrico entre cables de pares de cobre que se encuentran cercanos.

Ruido

El ruido se refiere a las señales no deseadas que se insertan entre el emisor y el receptor, degradando la señal útil.

• Ruido Térmico

  Se debe a la agitación térmica de los electrones dentro del conductor. Está presente en todos los dispositivos electrónicos y medios de transmisión, y su magnitud es función de la temperatura.

• Ruido de Intermodulación

  Se crea al generar señales a frecuencias que son la suma o diferencia de las dos frecuencias originales o múltiplos de estas, resultando en componentes de frecuencia no deseadas.

• Ruido Impulsivo

  Es de naturaleza aleatoria, es decir, se produce de manera inesperada y no suele ser repetitivo. Está constituido por pulsos o picos irregulares de corta duración y de amplitud relativamente grande.