Fundamentos de Radiocomunicación: Ondas, Propagación y Modulación

1.1 El mensaje en las radiocomunicaciones

• Emisor: Es el origen de la información.
• Canal: Es el medio físico utilizado para transmitir la información.
• Código: Es el conjunto de símbolos y reglas que se utilizan en la comunicación.
• Mensaje: Es la información que queremos transmitir.
• Receptor: Es quien recibe la información.

El sonido es una onda mecánica, por lo que necesita un medio para propagarse. La velocidad normal en aire a 20°C es de 344 m/s (1.225 km/h).

1.1.2 Radiocomunicación

Se define como el tipo de comunicación realizada a través de ondas radioeléctricas.

Las ondas radioeléctricas se propagan a través del espacio y pueden atravesar el vacío.

1.2 Magnitudes fundamentales

1.2.1 Amplitud

Es el valor máximo de una señal. Es el valor máximo vertical que toma la señal en la gráfica.

1.2.2 Frecuencia y periodo

Se llama período al tiempo que tarda la señal en completar cada uno de esos ciclos. (s) (T)
F=1/T (Hz)

1.2.3 Longitud de onda

Es la distancia espacial que recorre una onda a lo largo de un período de señal. (m) = V/F

1.2.4 Ancho de banda

Es el rango de frecuencias para el que se ha diseñado un sistema y para el que funciona correctamente. Diferencia entre dos frecuencias, una superior y otra inferior.

1.3 Conversión eléctrica de un sonido

El proceso para transformar una señal analógica en digital consta de tres pasos:

• Muestreo: Tomar muestras periódicas de la amplitud de la señal.
• Cuantificar: Medir el voltaje de cada una de las muestras, para asignar un valor.
• Codificar: Traducir los valores cuantificados a código binario.

1.4 Ondas electromagnéticas

El sonido es generado, más tarde se transforma en una señal eléctrica, tras ello esta señal se emite mediante electromagnetismo a través del aire y se transforma otra vez en señal de salida.

1.4.3 Cobertura o alcance, ruido y atenuación

Cobertura: Distancia a la que podemos recibir la señal emitida con una claridad suficiente.
Atenuación: La energía de la señal disminuye conforme aumentamos la distancia respecto del foco emisor. Este fenómeno provoca que la señal se degrade.

En el caso de que la señal viaje por la troposfera se verá afectada por:

• Concentraciones de agua o hielo que absorban y dispersen la energía.
• Las moléculas de agua absorben la energía.
• Los fenómenos meteorológicos generan atenuación y dispersión.
• La vegetación en la superficie genera absorción.

Ruido: Está formado por un conjunto de señales no deseadas que perturban la señal transmitida, lo cual afecta a la calidad como al alcance.

Puede estar generado por radiaciones externas, situación atmosférica…

Señal final = señal ideal + ruido

Distintos tipos de ruido:

Ruido térmico

Es el producido por la agitación de los electrones por la temperatura. A mayor temperatura mayor agitación. (Ruido blanco)

Ruido Flicker

La presencia de ruido es mayor a bajas frecuencias (ruido rosa)

Ruido impulsivo

Formado por impulsos de poca duración y gran amplitud.

1.4.4 Modulación y demodulación

Modulación: Se modifica una señal portadora de acuerdo a la señal de información que se pretende enviar (señal modulada), obteniendo así la señal modulada que será la que se transmitirá.

1.4.5 Espectro radioeléctrico, banda de frecuencias, canal

El espectro radioeléctrico es el conjunto de frecuencias en las que se propagan las ondas electromagnéticas por el espacio. (9 kHz y 3000 GHz)

1.4.6 Propagación, reflexión, difracción y refracción

Reflexión: Se produce cuando una onda electromagnética incide en una superficie, reflejándose parte de ella en otra dirección. Esto dependerá de la rugosidad de la superficie, grosor, humedad, capacidad de absorción…

Coeficiente de reflexión: Es la relación entre el campo eléctrico reflejado y el incidente.

Difracción: Cuando una onda se encuentra ante un obstáculo, cada frente del obstáculo se convierte en un nuevo foco.

Dispersión: Degradación de la señal debido a la reflexión en distintas direcciones de esta.

Refracción: Es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. El ángulo de onda en el medio y el de salida son distintos.

Las formas de propagación de la señal son variadas:

• Directa: La señal va del transmisor al receptor de forma directa, sin ningún tipo de obstáculo.
• Terrestre: Las señales se propagan superficialmente siguiendo la curvatura de la Tierra.
• Reflejadas: Las señales son reflejadas en superficies lisas respecto de la longitud de la onda de la señal.
• Propagación troposférica: Donde las señales se transmiten por la baja atmósfera.
• Propagación por reflexión ionosférica: Las señales se reflejan en la ionosfera y regresan a la superficie terrestre.

1.4.7 Desvanecimiento

Las variaciones de potencia de señal recibida son aleatorias, y dependen del tiempo atmosférico, las reflexiones, refracciones, la difracción…

Las características de los desvanecimientos son variadas:

• Probabilidad: Que sean más o menos probables.
• Dependencia del tiempo: Ya que estas pueden ser hechos puntuales o dependientes del tiempo.
• Mecanismo de desvanecimiento: El elemento que produce esta serie de desvanecimientos en la señal.
• Espectro: Ya que el desvanecimiento puede afectar a todos los valores de frecuencia o únicamente a algunos.
• Profundidad: El desvanecimiento, además de su frecuencia, también se valora según sus pérdidas de señal, las cuales se indican en decibelios.

BANDA DE FRECUENCIAS