Ondas electromagnéticas y telecomunicaciones: conceptos, parámetros y espectro radioeléctrico

Radiocomunicación

Radiocomunicación: tipo de telecomunicación que usa ondas electromagnéticas para transmitir mensajes a través del espacio.

Telecomunicación

Telecomunicación: transmisión de información a distancia entre un emisor y un receptor.

Sistema de telecomunicaciones

• Transmisor: codifica el mensaje en una señal adecuada.
• Canal o medio de transmisión: por donde se envía el mensaje (puede sufrir interferencias).
• Mensaje: información transmitida.
• Receptor: decodifica y recibe el mensaje.

Ondas electromagnéticas

Las ondas electromagnéticas:

• Se componen de un campo eléctrico y un campo magnético, perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación.
• Se propagan en el vacío a la velocidad de la luz (~300.000 km/s).
• No necesitan un medio material para propagarse.

Parámetros de una onda electromagnética

• Amplitud: distancia desde el punto más alto de la onda hasta su base (relacionada con la potencia).
• Periodo: tiempo de un ciclo completo.
• Frecuencia: número de ciclos por segundo (Hz).
• Fase: posición de la onda respecto a un punto de referencia.
• Longitud de onda: distancia que recorre la onda en un ciclo.
• Velocidad de propagación: depende del medio; es máxima en el vacío.

Espectro electromagnético

Espectro electromagnético: rango completo de radiaciones electromagnéticas, desde rayos cósmicos y rayos gamma hasta ondas de radio.

No incluye ondas audibles.

Segmentos principales

• Rayos gamma, rayos X, ultravioleta y luz visible.
• El espectro radioeléctrico abarca, en términos prácticos, desde aproximadamente 10 kHz hasta 3000 GHz.

Bandas del espectro radioeléctrico

• Se divide en bandas numeradas (por ejemplo, del 1 al 21) con rangos específicos de frecuencia.
• Organismos internacionales, como el antiguo CCIR (ahora ITU-R), regulan estas bandas.

Polarización de una onda electromagnética

• Polarización: dirección del campo eléctrico en una onda que se propaga.
• Polarización lineal: el campo eléctrico mantiene una dirección constante (vertical u horizontal).
• Polarización circular y elíptica: el campo eléctrico gira al propagarse.

Potencia de la onda

• A mayor amplitud, mayor potencia.
• La intensidad de la señal suele disminuir con el cuadrado de la distancia (ley del inverso del cuadrado).
• Unidades: vatios (W) y dBm.

Dominios: tiempo y frecuencia

Dominio del tiempo: se observa una señal en función de cómo varía su amplitud a lo largo del tiempo.

Dominio de la frecuencia: la misma señal se representa mostrando qué frecuencias la componen y con qué amplitudes; es decir, amplitud vs. frecuencia.

Armónicos y Serie de Fourier

Armónicos: toda señal periódica puede descomponerse en una suma infinita de ondas senoidales (armónicos) en frecuencias que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental.

Ejemplo: si la fundamental es 100 Hz, los armónicos serán 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz, etc.

• Primer armónico o fundamental: frecuencia igual a la de la señal original.
• Segundo armónico: el doble de la frecuencia fundamental.
• Tercer armónico: tres veces la frecuencia fundamental.
• Serie de Fourier: herramienta matemática para expresar cualquier señal periódica como suma de armónicos.