25 diciembre 2012

Guía básica para diseñar aplicaciones de radiofrecuencia (2ª PARTE)



Ver 1ª PARTE

¿Qué son las ondas de radio?

En este apartado repasamos las características de las ondas de radio que son requeridas en el diseño de equipos de comunicación de radio. Explicaremos los métodos de procesar ondas de radio y lo que está detrás de las señales.

Desde que se desarrolló la tecnología, los equipos que utilizan ondas de radio tales como la televisión, teléfonos móviles y otros han podido introducirse.


Aunque consideremos el diseño de los equipos usando módulos de radio, es necesario conocer algunas de las características físicas de las ondas de radio. Sólo un pequeño conocimiento de esta materia es suficiente para diseñar equipos de radio.

Clasificación de las ondas de radio

Las ondas de radio son ondas electromagnéticas. Las ondas electromagnéticas incluyen ondas tales como rayos X, luz ultravioleta, luz visible, rayos infrarrojos y así sucesivamente, pero probablemente imaginaríamos que las ondas de radio son bastante diferentes de estas ondas.  De varios tipos de ondas electromagnéticas, las ondas de radio tienen longitud de onda mayor que los rayos infrarrojos, y son definidas como ondas electromagnéticas con una frecuencia inferior a 3.000 GHz (3 THz). 


Ondas de radio de ultra baja frecuencia
Ondas de radio
Rayos infrarrojos
Luz visible
Luz ultravioleta
Rayos X
Rayos ϒ
Bajo 3 kHz
3 kHz ~ 3Thz
3 THz ~ 380Thz
380 THz ~ 790Thz
790 THz ~ 105Thz
105THz ~ 107THz
Más de 107 THz

Nombre de ondas de radio
Frecuencia
Longitud de onda
Aplicaciones principales
VLF
3 kHz ~ 30 kHz
100 km ~ 10 km

Baja Frecuencia (LF)
30 kHz ~ 300 kHz
10 km ~ 1 km
Buques/ faro aeroplano
Media Frecuencia (MF)
300 kHz ~ 3 MHz
1 km ~ 100 m
Radio AM, radio marina, radio amateur
Alta Frecuencia (HF)
3 MHz ~ 30 MHz
100 m ~ 10 m
Radiodifusión de onda corta, radio marino /aire, radio amateur
Muy alta frecuencia (VHF)
30 MHz ~ 300 MHz
10 m ~ 1 m
TV, FM, radio de emergencia de incendios, radio de policía, red de radio PA de desastres
Ultra alta frecuencia (UHF)
300 MHz ~ 3 GHz
1 m ~ 10 cm
Radio de baja energía, teléfonos móviles, radio de taxi, radio amateur, TV, Wireless LAN
Super alta frecuencia (SHF)
3 GHz ~ 30 GHz
10 cm ~ 1 cm
Radiodifusión satélite, radar
Extremadamente alta frecuencia (EHF)
30 GHz ~ 300 GHz
1 cm ~ 1 mm
Radiodifusión satélite, astronomía de radio, radar
Ondas submilímetros
300 GHz ~ 3 THz
1 mm ~ 0,1 mm


¿Cuáles son los problemas físicos de las ondas de radio?

Las ondas de radio son ondas electromagnéticas. Las ondas electromagnéticas incluyen ondas tales como los rayos X, luz ultravioleta, luz visible, rayos infrarrojos y así sucesivamente. Entre los tipos de ondas electromagnéticas tienen una frecuencia de menos de 3.000 GHz. En el espacio libre su velocidad de propagación, es la misma que la de la luz.

Cuando una corriente de alta frecuencia fluye en una antena, el campo eléctrico cambia con exactitud y se genera un campo magnético en la vecindad. Entonces debido a su campo magnético, se genera un campo eléctrico. Este proceso se repite y la materia volando en el espacio se mueve perpendicularmente (en ángulos rectos) a la dirección de la vibración del campo eléctrico y campo magnético de acuerdo con la forma de la onda de radio. El campo eléctrico € y campo magnético (H) vibran en ángulos rectos entre sí. De esta forma, los campos eléctricos y campos magnéticos tienen una relación integral en ondas de radio, y ninguno existe independientemente de otro.

Las calidades de las ondas de radio a menudo se comparan con las ondas sonoras, pero la diferencia definitiva es que las ondas de radio se transmiten incluso en ausencia de materia. En otras palabras, las ondas de radio pueden transmitirse en un vacío. Por ello, las ondas de radio se transmiten incluso en los satélites de comunicaciones.

Calidad de las ondas de radio


Cuanto más corta es la longitud de onda de radio, más gana de las calidades de la luz, y mayor es su rectitud. En otras palabras, su energía se concentra en una dirección, y luego se dice que tiene una directividad fuerte. Además, cuanto mayor es la frecuencia, más aguda es la atenuación de la energía de onda. En general, las ondas de radio se considera se propagan en línea recta, pero qué ocurre es que si hay varios obstáculos físicos en su trayectoria tales como montañas y edificios? Las ondas reflejadas golpean los edificios y montañas y pasan a través de las ventanas o las paredes de los edificios. El tipo de onda difiere según el tipo (material) de obstáculo. Las ondas de radio pueden pasar a través del vidrio y los materiales cerámicos (penetración), pero se reflejan por metal y hormigón. Además, las ondas con frecuencias más altas que varios GHz son dispersadas y absorbidas por lluvia, nieve y niebla, y su potencia tiende a atenuarse.

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