3.- Elementos básicos.
3.1.- Emisión y recepción.
Las radiocomunicaciones son el proceso de envío de información entre dos puntos distantes mediante el uso de ondas electromagnéticas. Para que este proceso ocurra, intervienen los siguientes elementos clave:
Elementos del sistema.
- Emisor (o Transmisor): Es el dispositivo encargado de adaptar la señal de información al medio físico, convirtiéndola en una señal radioeléctrica apta para su transmisión.
- Receptor: Situado en el extremo opuesto, su función es captar la señal radioeléctrica y extraer de ella la información original para que la comunicación sea efectiva.
- Transceptor: Un dispositivo que integra tanto el emisor como el receptor en una misma unidad, permitiendo una comunicación bidireccional compacta.
Dependiendo de cómo se envíe y reciba la información, se distingue dos escenarios:
- Simplex: La comunicación es unidireccional. El emisor y el receptor son dispositivos distintos y especializados. Un ejemplo es la radio comercial o la televisión.
- Dúplex: La comunicación es bidireccional. Se suelen utilizar transceptores para enviar y recibir datos. Un ejemplo es la telefonía móvil o los Walkie-talkies.
3.1.1.- Transmisor.
El transmisor es el elemento encargado de procesar la señal de información de entrada para que pueda viajar por el medio de transmisión y ser decodificada correctamente por el receptor. Aunque la tecnología varía, el proceso sigue una estructura lógica de acondicionamiento de la señal.
- Filtrado inicial: Se eliminan las frecuencias no deseadas de la señal original (por ejemplo, las que capta un micrófono pero que están fuera del ancho de banda permitido). Esto evita problemas de intermodulación.
- Modulación: La señal de información se monta sobre una o varias portadoras de radiofrecuencia (RF).
- Amplificación: Se aumenta la potencia de la señal modulada para compensar las pérdidas que sufrirá en el trayecto y así asegurar un alcance óptimo.
- Filtrado final: Se realiza tras la amplificación para eliminar distorsiones o armónicos generados por el propio amplificador, evitando así interferencias en canales vecinos. [SANGRADO].
No todos los transmisores son idénticos; su complejidad depende de su aplicación.
Algunos dividen la amplificación en dos fases (esquemas avanzados): frecuencia intermedia y radiofrecuencia y otros que más simples (esquemas simples) pueden omitir alguna de las etapas mencionadas si el entorno o la potencia lo permiten.
3.2.1.- Receptor.
El receptor es el elemento encargado de realizar la función inversa al transmisor. Su objetivo principal es captar la señal de radiofrecuencia que viaja por el medio y extraer de ella la señal de información original para entregarla a la salida del sistema.
Etapas del proceso de amplificación:
- Amplificación en Radiofrecuencia (RF): Es la primera etapa tras la captación por la antena. Se realiza un refuerzo inicial de la señal antes de cualquier otro procesado para asegurar su integridad.
- Amplificación en Frecuencia Intermedia (FI): La señal de RF se convierte a una frecuencia más baja y manejable (intermedia). En este punto se realiza un filtrado para eliminar componentes no deseados y se vuelve a amplificar la señal.
- Amplificación en Banda Base: Una vez que la señal ha sido demodulada y se ha recuperado la información original, se realiza una última amplificación antes de enviarla al dispositivo de salida (altavoz, pantalla, etc.).
3.2.- Medios de transmisión.
- Medios físicos (Guiados): Requieren una estructura material para propagar la señal.
· Señales sonoras: Necesitan aire, agua o sólidos para viajar.
· Señales eléctricas: Se transmiten a través de conductores como el cable de cobre o la fibra óptica.
- El vacío (No guiados): A diferencia del sonido o la electricidad por cable, las ondas electromagnéticas tienen la capacidad de propagarse por el vacío. Esto permite las comunicaciones espaciales y satelitales.
Es el medio más común en redes locales. Se clasifican según su apantallamiento:
Categorías y rendimiento:
El ancho de banda determina la categoría. Mientras que la Cat 1 (400 kHz) se limita a telefonía, las categorías superiores permiten altas velocidades:
- Cat 5e: 100 MHz / 1 Gbps.
- Cat 6a: 500 MHz / 10 Gbps (distancias largas).
- Cat 8: >1 GHz.
B. Cables coaxiales.
Compuestos por dos conductores concéntricos separados por un aislante (dieléctrico).
- Blindaje: El conductor exterior protege eficazmente contra interferencias.
- Construcción: Es crítico mantener la distancia constante entre conductores para preservar sus propiedades eléctricas.
C. Fibra óptica.
Transmite pulsos de luz a través de materiales transparentes (vidrio o plástico).
Tipos según el índice de refracción:
- Índice escalonado: Dos capas con índices de refracción distintos y constantes.
- Índice gradual: El índice del núcleo disminuye progresivamente desde el centro.
Tipos según el modo de propagación:
- Monomodo: Un solo trayecto de luz. Ofrece el mayor ancho de banda y distancia.
- Multimodo: Varios trayectos. Menor ancho de banda, ideal para distancias cortas entre equipos.
Fuentes de luz:
- LED: Económico y duradero, pero más lento y con mayor dispersión. Se usa en fibras multimodo.
- LÁSER: Más caro y con menor vida útil, pero ofrece prestaciones muy superiores en velocidad y distancia.
3.2.2.- Medios de transmisión no guiados.
En estos medios, la señal no viaja confinada en un soporte físico, sino que se propaga libremente.
- Radiofrecuencia: Es el método más común, utilizando antenas para el envío y recepción de ondas.
- Comunicaciones ópticas no guiadas: Transmisión de luz a través del aire (requiere una alineación perfecta entre emisor y receptor).
- Propagación en el vacío: A diferencia del sonido, las ondas electromagnéticas no requieren un medio material para desplazarse.
3.3.- Elementos de la instalación.
La antena actúa como un transductor, convirtiendo señales eléctricas en ondas electromagnéticas (y viceversa). Puede usarse para emisión, recepción o ambas.
3.3.1.- Antena.
El comportamiento de una antena se representa en coordenadas polares (planos horizontal y vertical). Sus parámetros principales son:
3.3.2.- Tipos de antena.
Existen diversas clasificaciones de antenas, dependiendo del parámetro al que se quiera atender.
- Antenas de hilo: Elementos conductores de sección muy pequeña.
Un ejemplo son las antenas Yagi.
- Antenas de apertura: Superficies que concentran el haz.
Un ejemplo son las antenas parabólicas.
- Antenas planas: Lámina metálica sobre superficie plana.
Un ejemplo son las antenas de los teléfonos móviles.
- Array de antenas: Agrupación de varias antenas iguales.
Un ejemplo son las antenas para una estación de telefonía móvil.
Por otra parte, según la relación entre su tamaño y la longitud de onda de la señal electromagnética se clasifican en:
- Antenas elementales: Elementales: Tamaño mucho menor que la longitud de onda (λ).
- Antenas resonantes: Tamaño cercano a la longitud de onda (λ).
- Antenas directivas: Tamaño mucho mayor que la longitud de onda (λ); son las más eficientes.
Algunas características de las antenas más utilizadas en las instalaciones de radiocomunicaciones:
- Monopolo vertical: Un solo hilo que requiere un plano de tierra conductor. Usado en frecuencias bajas.
- Dipolo de media onda: Dos hilos con ganancia de 2,15 dB respecto a la isótropa.
- Antena parabólica: Antena de apertura con reflector para concentrar la señal en un foco.
- Antena de bocina: Evolución de una guía de onda, muy común en la banda de microondas.
3.3.3.- Duplexores y diplexores.
Ambos dispositivos permiten optimizar el uso de las antenas, pero funcionan bajo principios técnicos distintos:
- Duplexores: Permiten que una misma antena sea utilizada simultáneamente por el transmisor y el receptor. Cuentan con tres vías (Antena, TX y RX). También se usan para conectar dos antenas a un mismo equipo en técnicas de diversidad.
- Diplexores: Su función es conectar equipos que trabajan en bandas de frecuencia muy diferentes a una sola antena. La clave del diplexor es que sus entradas y salidas son selectivas en frecuencia, lo que garantiza que los equipos queden desacoplados y no interfieran entre sí.
3.3.4.- Distribuidores y mezcladores.
Estos elementos se encargan de gestionar el flujo de la señal entre un punto y varios, o viceversa:
- Distribuidores (Repartidores): Dividen una señal de entrada en varias salidas.
· Pérdidas: En dispositivos pasivos (sin alimentación), la señal sufre una atenuación de 3 dB por cada salida adicional respecto a la entrada.
- Mezcladores: Realizan la función inversa: combinan las señales de varias entradas en una única salida.
3.4.- Cuadro Nacional de Atribución de Frecuencias (CNAF).
El CNAF es el instrumento legal, publicado en el BOE, que regula el uso del espectro radioeléctrico en España para garantizar una comunicación ordenada. Se basa en las directrices de organismos internacionales como la ITU, la CEPT, la UE y el ETSI.
El Ministerio de Industria (a través de la SETSI) clasifica el uso de las bandas mediante las siguientes etiquetas:
· C: uso común. No requiere título habilitante (bandas sin licencia).
· E: uso especial. Requiere título habilitante (autorización).
· P: uso privativo. Requiere título habilitante (autorización o concesión).
· R: uso reservado al Estado.
· M: uso mixto (P y R).
3.4.1.- Principales servicios definidos en el CNAF.
El cuadro asigna bandas específicas para diferentes necesidades de comunicación:
- Servicio Fijo: Comunicación entre puntos geográficos estáticos (terrestres o por satélite).
- Servicio Móvil: Comunicación con estaciones en movimiento. Incluye las variantes Terrestre (telefonía), Marítimo y Aeronáutico.
- Servicio de Radiodifusión: Emisiones de radio y TV destinadas al público general (incluye satélite).
- Servicios Espaciales: Operaciones de control, telemedida y seguimiento de vehículos espaciales.
- Servicios de Ayuda y Precisión: Navegación y posicionamiento (GPS).
· Ayudas a la meteorología: Sondeos y observaciones climáticas.
· Frecuencias patrón: Señales horarias de alta precisión para fines científicos.
- Servicio de Aficionados: Destinado a la instrucción y estudios técnicos personales, realizado por personas autorizadas sin ánimo de lucro.