Fundamentos de las Señales y Ondas Electromagnéticas en Radio y Televisión

1. Forma de onda de una señal

Es una representación gráfica en la que se muestran los valores de una señal eléctrica o magnética. La onda puede ser de diferentes tipos: senoidal, triangular, cuadrada. La onda senoidal es la base de transmisión de señales de radio y televisión.

1.1. Longitud de onda

Es la longitud correspondiente con un ciclo completo de la forma senoidal. Se representa con la letra griega λ (lambda), se mide en metros y se puede calcular con la fórmula: λ = c / f.

1.2. Frecuencia (f)

Es el número de periodos por unidad de tiempo. La unidad es el hercio (Hz).

1.3. Periodo (T)

El periodo es el tiempo en el que se ejecuta un ciclo completo. Se representa como T y se mide en segundos (s). El periodo es inversamente proporcional a la frecuencia: T = 1 / f.

2. Ondas electromagnéticas

La emisión de señales de radio y televisión se hace utilizando ondas electromagnéticas. Estas están formadas por un campo eléctrico (E) y un campo magnético (B).

2.1. Espectro electromagnético

Es la distribución de las radiaciones electromagnéticas en función de su frecuencia y longitud de onda.

2.2. Espectro radioeléctrico

Es la parte del espectro electromagnético utilizada para la propagación de las ondas electromagnéticas en los servicios de telecomunicaciones. Está segmentado en bandas, clasificadas por rangos de frecuencias, designadas según los acrónimos en lengua inglesa.

3. Propagación de señales de TV y radio

Para la comunicación de radio y televisión es necesario un emisor, que genera y emite ondas electromagnéticas, y uno o más receptores que las capten y las conviertan en señales de audio y video. Los sistemas habituales para la propagación y distribución de señales de TV y radio son: terrestre, por satélite y por cable.

4. Propagación terrestre de TV y radio

Es aquella que utiliza la superficie terrestre y el espacio próximo a ella para la propagación de las ondas electromagnéticas destinadas al servicio de TV y radio. Las ondas que parten del emisor llegan al receptor, directamente o por reflexión.

4.1. Recepción terrestre de ondas electromagnéticas. Antenas

Una antena es capaz de transmitir o recibir ondas electromagnéticas en el espacio radioeléctrico. Tienen como misión convertir las corrientes eléctricas en ondas electromagnéticas en el emisor y, viceversa, en el receptor.

4.2. Antena dipolo

Es una antena simple formada por dos elementos metálicos conductores rectilíneos colineales de igual longitud. Pueden ser de dos tipos: de media onda y plegado de media onda.

4.3. Partes de una antena

• Directores
• Dipolo
• Reflector
• Caja de conexión (adaptador de impedancia)

4.4. Tipos de antenas terrestres

Dipolo circular: Son antenas de tipo dipolo plegado. Se utilizan principalmente para la recepción de señales de FM. Son omnidireccionales.

Yagi: Son antenas basadas en la configuración dipolo-reflectores-directores y se caracterizan por ser muy direccionales.

Antenas de alta ganancia: Están formadas por varias parrillas de directores que forman un ángulo entre ellas. Están especialmente diseñadas para su uso en la recepción de TDT.

Antenas de panel: Son antenas de alta ganancia (14dB) formadas por más de un dipolo. En ellas, el reflector es de tipo plano y tiene una alta relación D/A. Están especialmente indicadas para la banda UHF.

Antenas activas de banda ancha: En este tipo de antenas, la captación de la señal la amplifica un circuito electrónico. La mayoría son multibanda, se pueden recibir con la misma antena señales tanto de televisión como de radio. Las hay de instalación interior o exterior y se utilizan en lugares con dificultades de recepción. Son ideales para su instalación en vehículos y en lugares de recepción temporales.

Antena logarítmica o logoperiódica: Recibe alimentación en todos sus elementos. Son dipolos cortados a diferentes longitudes de onda; unos se comportan como directores o receptores, según uno de ellos resuene a una determinada frecuencia comportándose como dipolo, y el resto, de menor tamaño, como directores, y el/los posteriores a él como reflectores.

4.5. Características de una antena

• Ancho de banda: Es el rango de frecuencia en el que trabaja la antena para una determinada banda.
• Impedancia (Z): Es la resistencia al paso de la corriente en un circuito, que depende de la componente inductiva, capacitiva y resistiva, además de la frecuencia de trabajo.
• Ganancia (G): Es la máxima ganancia que se puede conseguir con una antena. Se expresa en dB y se representa con la letra G. La ganancia de una antena varía dependiendo de su ubicación y orientación.
• Respuesta en frecuencia: Se representa de forma gráfica, indicándose en un eje la banda de frecuencia en la que trabaja y en otro la ganancia en dB.
• Diagrama o patrón de radiación: Es la representación gráfica de las propiedades de radiación de una antena en las distintas direcciones del espacio. Las curvas de radiación se denominan lóbulos.
• Directividad: Es el mayor o menor grado de concentración de la energía radiada hacia un punto determinado.
• Ancho de haz: Es el ángulo en grados del lóbulo principal tomado a -3dB del diagrama de radiación. Cuanto más estrecho es el haz, mayor es la directividad de la antena.
• Relación delante/atrás: Es la relación expresada en dB entre la ganancia máxima radiada en un sentido y la ganancia máxima radiada en sentido contrario.
• Polarización de una antena: Las antenas deben orientarse buscando la linealidad con el campo eléctrico. La polarización puede ser horizontal o vertical.

5. Sistema de captación terrestre: Elementos de fijación

Mástiles: Son tubos de acero galvanizado con un diámetro entre 25 y 50 mm. Pueden ser fijos, empalmables o telescópicos.

Torretas: Se utilizan cuando la altura a la que se debe colocar la antena es mayor a 6 m. Se montan sobre una base horizontal.

Garras para mástiles: Empotrables y atornillables.

Vientos o anclajes: Sirven para mantener estable el mástil o la torreta.

Conectores para cable coaxial: BNC, F, IEC. El empalme de cable coaxial no es aconsejable de realizar.