1.- Conceptos básicos en radiocomunicaciones.
1.1.- El mensaje en las radiocomunicaciones.
La comunicación es el intercambio de información entre un emisor (origen) y un receptor (destino) a través de un mensaje (información) utilizando un canal (medio y reglas/protocolos).
Los mensajes se clasifican tradicionalmente en:
- Sonido: Teléfono, Radio.
- Texto: SMS, Telegrafía.
- Datos: Internet, Redes.
- Imágenes: Televisión, Fax.
El sonido se define como una vibración mecánica que se propaga a través de un medio elástico y denso (como el aire) y que es capaz de producir una sensación auditiva.
Debido al rozamiento entre las moléculas, esta onda no viaja indefinidamente, sino que se atenúa con determinada distancia. Su velocidad en el aire (20°C) es de 340 m/s.
1.1.2.- Radiocomunicación.
Es la comunicación mediante ondas radioeléctricas (hertzianas). Al ser ondas electromagnéticas, pueden propagarse en el vacío, permitiendo comunicaciones satelitales y espaciales.
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1.1.3.- Transmisores y receptores, y estaciones.
El emisor o transmisor es la parte del sistema que se encarga del tratamiento y posterior transmisión de la información. A su vez, estará formado por diferentes bloques, cada uno de los cuales con una determinada función.
- Transmisor: Adapta el mensaje (señal) para viajar por el medio con la potencia necesaria.
- Receptor: Realiza la función inversa para recuperar el mensaje original.
- Estación: Conjunto de equipos que posibilitan la comunicación en un lugar específico. Se clasifican por:
· Servicio: Radio, TV, telefonía
· Movilidad: Fijas o móviles.
· Ubicación: Terrestres o satelitales.
1.2.- Parámetros de una onda.
- Amplitud: Es la máxima variación o altura de la onda desde su punto de equilibrio hasta su cima.
- Frecuencia: Se refiere a la cantidad de veces que un ciclo completo se repite en un segundo.
Un ciclo completo de esta onda abarca desde un punto inicial, pasa por un pico positivo, luego por cero, llega a un pico negativo, hasta el mismo punto inicial en la siguiente repetición.
La frecuencia se mide en Hz, 1 Hertz significa que la onda completa un ciclo por segundo.
Los prefijos son multiplicadores o divisores que se aplican a una unidad de referencia para obtener cifras más manejables y homogéneas.
1.3.- Conversión eléctrica de un sonido.
Se puede definir como un mecanismo de transformación de una magnitud física a una señal eléctrica proporcional a los valores de la magnitud a medir.
1.3.1.- Transformación analógica.
Los transductores electroacústicos (como el micrófono) convierten presión sonora en electricidad. El micrófono electrodinámico usa una membrana y una bobina móvil dentro de un imán para generar dicha señal.
1.3.2.- La señal digital actual.
A diferencia de la analógica (continua e infinita), la digital es discreta y procesada:
- Muestreo: Toma de muestras periódicas de la señal.
- Cuantificación: Asignación de valores discretos a cada muestra.
- Codificación: Traducción a código binario (0 y 1).
1.4.- Ondas electromagnéticas.
1.4.1.- Radiofrecuencia.
Se genera al aplicar una corriente alterna a una antena conductora. Esto crea campos eléctricos y magnéticos que se desprenden de la antena y viajan por el espacio. Al llegar al receptor, la onda induce una corriente eléctrica idéntica a la original.
1.4.2.- Canales.
Para evitar que las emisoras interfieran entre sí, el espectro se divide en "porciones" o canales. En la TDT moderna, un solo canal de 8 MHz permite transmitir un multiplex (varios canales de TV y radio simultáneamente).
1.4.3.- Cobertura, ruido y atenuación.
Se puede definir la cobertura o alcance como la distancia a la que se puede recibir una señal emitida con una calidad suficiente. Este parámetro depende de muchos aspectos, entre ellos los equipos de emisión ya que las ondas se atenúan con la distancia
El ruido esta formado por un conjunto de señales no deseadas que perturban la señal transmitida, lo cual afecta directamente tanto a la calidad de la señal como al alcance.
Este puede generarse por diversas causas como: dispositivos activos y pasivos que forman los equipos, radiaciones externas, situación atmosférica, etc.
Señal final = señal ideal + ruido
- Ruido térmico (ruido de Johnson-Nyquist): es el ruido producido por la agitación de los electrones por efecto de la temperatura. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor sera esa agitación. La potencia del ruido es muy similar en todas las frecuencias, por lo que también se le conoce como ruido blanco.
- Ruido Flicker (o ruido 1/f): en este caso, la presencia de ruido es mayor a bajas frecuencias, disminuyendo este conforme aumenta la frecuencia. Por su distribución, se le conoce también como ruido rosa.
- Ruido impulsivo: formado por impulsos de poca duración y gran amplitud sobre la señal.
- Concentraciones de agua o hielo, absorben y dispersan la energía.
- Las moléculas de agua, absorben energía cuando las ondas electromagnéticas se mueven por ella.
- Los fenómenos meteorológicos como la nieve, lluvia, niebla,... también son capaces de generar atenuación y dispersión de la señal.
- La vegetación de la superficie también genera absorción en dichas señales.
1.4.6.- Propagación, reflexión, difracción y refracción.
Las ondas electromagnéticas, durante su viaje a través del espacio, pueden encontrarse con distintos obstáculos.
- Reflexión: Ocurre cuando la onda choca contra una superficie y cambia de dirección. Su eficacia depende del ángulo de incidencia y del material. El coeficiente de reflexión varía entre 0 (absorción total) y 1 (reflexión total).
- Difracción: Sucede cuando la onda encuentra un obstáculo o borde; cada punto del obstáculo actúa como un nuevo foco emisor, permitiendo que la señal "bordee" el objeto.
- Dispersión: Se produce cuando la onda impacta contra obstáculos pequeños en comparación con su longitud de onda.
- Refracción: Es el cambio de dirección y velocidad que sufre la onda al pasar de un medio material a otro.
Tipos de trayectoria:
- Directa: La señal va del trasmisor al receptor de forma directa, sin ningún tipo de obstáculo.
- Terrestre: Las señales se propagan superficialmente siguiendo la curvatura de la Tierra debido a un proceso de difracción.
- Reflejadas: Las señales son reflejadas en superficies lisas respecto de la longitud de onda de la señal.
La señal se comportará de forma distinta según la frecuencia y el ángulo de incidencia en la ionosfera.
Capas de la ionosfera:
- Capa D (60-90 km): Refleja frecuencias bajas y atenúa las altas.
- Capa E (90-130 km): Su alcance varía entre el día y la noche, puede causar interferencias en HF.
- Capa F1 (150-250 km): Solo existe de día; por la noche se fusiona con la capa superior.
- Capa F2 (300-450 km): Es la principal capa reflectora para las comunicaciones de alta frecuencia (HF).
1.4.7.- La ley del cuadrado inverso.
Describe cómo se atenúa el sonido a medida que se propaga en el espacio. En un campo libre (sin obstáculos), la intensidad del sonido disminuye de forma inversamente proporcional al cuadrado de la distancia desde la fuente sonora.
1.4.8.- Desvanecimientos.
Son variaciones rápidas o lentas en la potencia de la señal recibida. Se deben a cambios meteorológicos o a que la señal llega al receptor por varios caminos a la vez (multipath), causando que las ondas se anulen entre sí.
