Ondas Electromagnéticas

Introducción

Las ondas electromagnéticas son la base de muchos sistemas de comunicación. El canal de comunicación puede ser un medio material (alámbrico) o inmaterial (inalámbrico). Podemos transportar información a través de diferentes tipos de canales, incluyendo:

• Fibra óptica: Transmite ondas de luz visible o invisible.
• Radiofrecuencia (RF): Emite información mediante ondas de radio.
• Láser: Utilizado en fibra óptica.

Generalmente, el canal es bidireccional, permitiendo la transmisión y recepción en ambos sentidos. En la mayoría de las comunicaciones, el medio es una onda electromagnética. En RF, la corriente tiende a conducirse por la superficie del conductor (guía de onda).

Transductores

Un transductor es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra.

Características de las Ondas Electromagnéticas

Una onda electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes y perpendiculares entre sí que se propagan a través del espacio transportando energía. Los elementos que modifican una onda son:

• Amplitud o intensidad: Amplitud de los campos.
• Longitud de onda: Espacio que cubre una onda en un ciclo.
• Campo eléctrico: Espacio donde se establecen las líneas de campo eléctrico. Es la perturbación causada por las cargas.
• Campo magnético: Espacio donde se establecen las líneas de campo magnético. Es la perturbación causada por las cargas en movimiento.
• Polarización: Posición relativa del campo eléctrico con respecto a la tierra.
• Frente de onda: Plano que contiene las líneas perpendiculares del campo eléctrico (CE) y campo magnético (CM).
• Dirección de propagación: Resultante del producto vectorial del campo eléctrico y campo magnético.

Mecanismos de Propagación

La propagación de la onda entre la antena emisora y receptora depende de las propiedades del medio de transmisión. La influencia de la superficie terrestre es vital, pudiendo haber obstrucciones totales o parciales que disipan energía. Las comunicaciones que se propagan paralelamente a la superficie terrestre se denominan superficiales.

Capas de la Atmósfera

• Troposfera: Capa adyacente a la superficie terrestre (11 km de altura). Su comportamiento físico está determinado por la presión atmosférica, la temperatura y la humedad.
• Estratosfera: Capa sobre la troposfera con temperatura constante (isotérmica).
• Ionosfera: Capa más alta con baja densidad de gases. Sufre un constante bombardeo de partículas solares y rayos cósmicos, provocando la ionización de los gases, principalmente por los rayos ultravioleta del sol.

Tipos de Campo

Todo sistema genera dos tipos de campo:

• Campo de inducción (de corto alcance).
• Campo de irradiación (origina las ondas electromagnéticas).

Ondas Refleadas o Espaciales

El mecanismo de propagación dominante es la reflexión ionosférica, aunque persisten ondas superficiales cerca del transmisor.

Altura Virtual y Frecuencia Crítica

Al aumentar la frecuencia de la onda, esta penetra más en la ionosfera. La altura virtual es la distancia desde la tierra hasta el punto de reflexión. Al variar la frecuencia, la altura virtual crece rápidamente. La frecuencia a la cual ocurre esto se llama frecuencia crítica y varía con la densidad de ionización, siendo máxima con la máxima actividad solar.

Modulación

La onda portadora transporta el mensaje a grandes distancias. Los circuitos que incorporan información a la onda portadora se llaman moduladores, y los que separan la señal de audio o video se llaman demoduladores.

Modulación por Amplitud (AM)

La señal con información se superpone a la onda portadora, variando su amplitud. El fading es el desfasaje entre la onda espacial y la superficial.

Modulación por Frecuencia (FM)

La señal con información se superpone a la onda portadora, variando su frecuencia.