Introduccion a EMA315

Electromagnetismo IIIIng. Walter Zelaya

Descripcin de la asignaturaEsta asignatura se enfoca en una de las principalesaplicaciones de las ecuaciones de Maxwell, donde sedestacan los conceptos de propagacin de ondaselectromagnticas y radiacin.Se estudian conceptos generales del comporta-miento electromagntico de algunas antenas, sedeterminan los patrones de radiacin, se caracterizadiferentes tipos de antenas, tales como: antenasdipolo, antenas con elementos parsitos, antenascon elementos reflectores, etc.

Objetivos generales Ayudar al estudiante a comprender y manejar

diferentes conceptos relacionados con lapropagacin de ondas electromagnticas en elespacio.

Capacitar al estudiante para que pueda calcularlos parmetros bsicos de radiacin de unaantena.

Proveer al estudiante de las bases necesariaspara que pueda describir cualitativa ycuantitativamente el comportamiento de antenastpicas usadas en telecomunicaciones.

ContenidosUNIDAD CONTENIDO

1. CONCEPTOS BSICOS

1.1- Magnitudes empleadas en telecomunicaciones1.2- Ganancia1.3- Directividad1.4- Patrones de Radiacin

2. PROPAGACIN DE ONDAS ELECTROMAGNTICAS EN EL ESPACIO

2.1- Antenas como cargas puntuales2.2- Antenas como apertura2.3- Prdidas en espacio libre2.4- Impedancia caracterstica del medio2.5- Propagacin de ondas planas2.6- Incidencia normal en dos o ms regiones

3. ANTENAS LINEALES

3.1- Antena Isotrpica3.2- Antena dipolo corto3.3- Antena dipolo de media longitud de onda3.4- Antenas lineales delgadas

4. ARREGLOS DE ANTENAS

4.1- Impedancia propia de antenas lineales4.2- Impedancia Mutua de antenas lineales4.3- Arreglo END FIRE4.4- Arreglo Broad side4.5- Arreglos de n Antenas lineales4.6- Arreglos con elementos parsitos

5. ANTENAS TIPO REFLECTOR5.1- Antena Parablica5.2- Antena de doble reflector5.3- Antena con reflector angular5.4- Antena cilndrica

6. ANTENAS POLARIZADAS CIRCULARMENTE

6.1- Antena tipo Loop6.2- Antena Helicoidal6.3- Antena Bicnica

Evaluaciones Primera evaluacin parcial: Unidad 1 y 2 20%

Segunda evaluacin parcial: Unidad 3 y 4 20%

Tercera evaluacin parcial: Unidad 5 y 6 20%

Tareas/proyectos 30%

Laboratorios 10%

Totales 100%

Bibliografa

AntennasJohn D. Kraus, Ronald J. Marhefka. EditorialMcGraw Hill.Tercera Edicin. 2003.

Antenas and Radiowave PropagationR. E. Collin. Frezel, Louis E. Editorial McGrawHill. Primera Edicin. 1985.

Antecedentes

Cmo se crean las Ondas electromagnticas?

Ahora es fcil entrar a Google y encontrar informacinde cmo sucede esto o aquello. Pero los antiguosinventores podan pasar meses, aos, hasta una vidaentera contemplando la naturaleza y los fenmenos queen ella suceden para poder luego reproducirlos en unlaboratorio.

Vieron a los patos nadar e inventaron los barcos. Sefijaron en los pjaros e inventaron los aviones. Vieron unrayo caer e inventaron la radio!

Esa electricidad que caa del cielo inspir a muchosinventores que se preguntaban sobre el origen deaquellas misteriosas descargas.

El invento de Hertz

Pero no slo los rayos los tenan intrigados. La luz delsol provocaba otra interrogante. Algunos considerabanimposible que la luz viajara en el vaco. Suponan quenecesitaba algo fsico para desplazarse, igual que elsonido. Para explicarlo, imaginaron el ter, una especiede materia que llenaba el espacio.

Pero el cientfico James Maxwell (1831-1879) demostrcon sus ecuaciones que no hacia falta el ter. La luzestaba compuesta por ondas que eran una mezcla decampos elctricos y magnticos que se impulsaban pors mismos. Eran ondas electromagnticas que Maxwelllogr dibujar sobre papel.

Precisamente, sobre el papel se pueden observarbien diferenciados los dos campos de una ondaelectromagntica. El vertical es el elctrico (colorazul), mientras que el magntico viaja de formahorizontal (color rojo). Esa combinacin hace quelos campos se vayan auto impulsando entre ellos ylas ondas puedan viajar miles de kilmetros.

El fsico alemn Heinrich Hertz (1857-1894)fue el encargado de llevar del papel a laprctica las ecuaciones de Maxwell logrando,por primera vez en la historia, generarartificialmente ondas electromagnticas.

Hertz se vali de un aparato como el de laimagen siguiente para darles vida. Coloc dosbarras metlicas separadas con unas bolas,tambin de metal, en sus extremos. Al hacercircular corrientes elctricas que variaban deforma brusca, saltaban chispas de una bolita aotra, apenas separadas por unos cuantoscentmetros.

Mayscula tuvo que ser la sorpresa del cientfico al verque en un aro de metal abierto con dos bolitas en susextremos que haba colocado a poca distancia, tambinsaltaban chispas. Este improvisado receptor no estabaunido de ninguna forma al otro dispositivo y tampocoestaba conectado a la corriente.

Generador de ondas inventado por Hertz. Visita el SparkMuseum para conocer ms imgenes de este invento y otros que contribuyeron al desarrollo de la Radio VER MAS

Este milagro tena una explicacin cientficaque Hertz por fin comprob. Las chispas que seproducan entre las dos primeras barras creabanondas electromagnticas recibidas por el otroaro en el que volvan a saltar chispas debido a laelectricidad que portaban esas ondas. stas, sepropagaban a la velocidad de la luz.

Hertz alej el receptor y comprob que adistancias mayores las ondas no eran capaces dellegar, pero no le preocup. Supona, y con razn,que aumentando la energa y el tamao delreceptor y el transmisor, las ondas llegaran mslejos.

El experimento de Hertz fue algo similar a prender unfoco.Cuando hacemos pasar corriente por un filamento, sedesprenden electrones que generan luz y podemosver. En este caso, no era luz lo que generaban laschispas.Era un tipo de ondas que, aunque invisibles, estabanah y se desplazaban de un lugar a otro. Lacomprobacin fueron las chispas en el aro receptor.

La mente brillante de Hertz imagin que sera fcilusar estas ondas para transportar seales elctricas,como los pulsos del alfabeto Morse, sin necesidadde cables.

Las barreras fsicas de la comunicacin se rompieronese da y se pusieron las bases de la transmisininalmbrica. Ahora habra que seguir experimentadocon las ondas electromagnticas o hertzianas, comose llamaron en honor a su inventor.

Hoy en da, equipos muy mejorados, pero basadosen el invento de Hertz, generan corrientes de altafrecuencia, en vez de chispas. Una antena lastransforma en ondas electromagnticas y as lleganlos sonidos de la radio a nuestros hogares.

Pero no fue slo Hertz, sino otros muchoscientficos, quienes posibilitaron el invento de laradio. Para conocerlos, pasemos a la siguientepregunta.

CMO SE INVENT LA RADIO?Los tericos: Franklin, Faraday, Maxwell

Fruto de la casualidad? Ingenio humano?Observacin de los fenmenos naturales? No huboun slo camino para que los grandes inventores dela humanidad alcanzaran sus descubrimientos. Y, porlo general, nunca lo hicieron solos.

Lo mismo sucedi con la radio. Como vimos en laanterior pregunta, los inventores primeroaprendieron que el sonido se transmite por ondas.Luego, se dieron cuenta que la luz poda viajar largasdistancias usando otro tipo de ondas, laselectromagnticas.

Pero no adelantemos la historia y vayamos al principio.La Antigua Grecia, ao 600 antes de nuestra era.

Tales de Mileto frot intensamente un trozo dembar. Tanto y tanto frot, que del mbar saltaronchispas.Son los albores de la electricidad que debe su nombre,precisamente, al mbar, que los griegos llamabanelektrn.

Un mbar como el que frot Tales. Foto de Hannes Grobe.

Dejamos Grecia para, en un largo viaje en el tiempo,transportarnos hasta el siglo XVIII, cuando la mayor partede los cientficos dedicaron sus esfuerzos a entender laenerga elctrica.En 1752, el norteamericano Benjamn Franklin, voluna cometa en plena tormenta. La punta del papalote obarrilete, como tambin la llaman, era de metal y uno delos rayos impact en ella directamente. Franklin fue elinventor del pararrayos.

Fotografa de Benjamn Franklin.

Foto Library of Congress.

Adelantamos unos aos, hasta 1800. Cambiando desiglo, el italiano Alessandro Volta inventa la pila,logrando producir por primera vez corrienteelctrica continua.

Continuamos en este fugaz viaje por la historia ennuestra mquina del tiempo y llegamos a 1819. Eldans Hans Christian Orsted juega con la agujaimantada de una brjula. Por accidente, le acerca uncable conectado a una pila y no puede salir de suasombro al ver que la aguja se mueve. Se evidenciapor primera vez la relacin entre la electricidad y elmagnetismo. (1)

(1) El ingls Michael Faraday sigui experimentandocon los campos elctricos y magnticos y cmo unopoda anular al otro, inventando la famosa Jaula deFaraday. Haz la prueba. Sintoniza un radio en AM yluego lo envuelves en papel de aluminio. Se deja deescuchar? Acabas de probar la Jaula de Faraday (leerms sobre ello).

Lo que el experimento demuestra es lo mismo quesucede cuando un rayo impacta en un avin y steno sufre daos. Puedes verlo en el siguiente videotomado deYouTube/Telemadrid.

Comunicacin almbrica

AO 1844. Samuel Morse, nacido en 1791, producesonidos con un extrao aparato llamado telgrafo. Unelectroimn recibe impulsos elctricos que se plasman enun papel en forma de puntos y rayas.El telegrafista los interpreta en base al alfabeto morse que,todava hoy, tiene vigencia. Es el primer sistema decomunicacin a larga distancia que llena de cables aEstados Unidos para llevar mensajes de ciudad en ciudad.

Samuel Morse.


Escocia, ao 1873.

All, fueron formuladas unas leyes que revolucionaronla ciencia. El fsico James Maxwell y sus famosasecuaciones.

Con ellas, se traz la relacin matemtica entre loscampos elctricos y los magnticos, demostrando almundo, al menos de forma terica, que fenmenosnaturales, como la luz del sol, son electromagnticos.

A partir de Maxwell, muchos de los avances tericosy cientficos comienzan a llevarse a la prctica yaparecen inventos que cambiaron la forma de ver yentender el mundo.

Estados Unidos, ao 1876. Alexander GrahamBell patenta su revolucionario invento, el telfono.Esta presentacin no est exenta de polmica. Eneste siglo, las peleas por el robo de inventos eranfrecuentes. Parece ser que el astuto de Bell fue msrpido en patentarlo, aunque el verdadero inventordel telfono es Antonio Meucci.

Graham Bell considerado por aos como el inventor del telfono.


Con este artilugio, ya no hace falta comunicarsea travs de puntos y rayas. Ahora podemoshablar directamente, al menos hasta dondealcanzan los cables, que incluso cruzan el granocano comunicando los dos continentes. (2)

(2) El 11 de Junio del 2002, haciendo honor a laverdad, el Congreso de Estados Unidos aprob laresolucin H. Res. 269 donde se reconoce que elverdadero inventor del telfono fue Meucci.

Pero, y los barcos que navegan por el ocano? Y loslugares donde es imposible llegar con cables? Lacomunidad cientfica, insatisfecha, busca respuestaspara llevar la comunicacin sin cables o inalmbrica atodos los rincones del planeta. Las bases cientficasestn dadas. Maxwell ha demostrado en papel que lasondas electromagnticas pueden viajar por el espaciollevando energa.

Ahora, el reto es averiguar cmo crear artificial-mente esas ondas y cmo transmitirlas. Cmopasar de la teora a la prctica?

Comunicacin inalmbrica

Quin invent la radio ? Alemania ao 1888, Heinrich Rudolf Hertz quien, trasmuchos esfuerzos, logr transmitir y recibir ondaselectromagnticas y obtener cruciales avances en elestudio de la velocidad de la luz y las ondas de radio,bautizadas en su honor como hertzianas.

Varios cientficos emprenden, ayudados con elexperimento de Hertz, una carrera para ser los primerosen aprovechar esas ondas para enviar informacin.

Uno de ellos es un joven migrante europeo que lleg aEstados Unidos y llam la atencin del famoso GeorgeWestinghouse, preocupado en cmo generar corrientealterna y llevarla a los hogares norteamericanos.

Este joven se llamaba Nicols Tesla y le vendi supatente de generador de energa elctrica a lacompaa de Westinghouse.

Tesla sigui investigando y logr crear un radiotransmisorde ondas electromagnticas. Pero en esos mismos aos,en Italia, otro inventor llamado Guillermo Marconi yaexperimentaba con un generador que transmita estasondas.

Marconi tiene la habilidad de unir inventos de diferentescientficos para lograr el xito.

A su generador de ondas le hace falta algo que las mandelejos y que tambin las reciba. Lo soluciona usando unaantena. Es una especie de alambre volador que hainventado el ruso Alexander Popov.

Popov estaba trabajando en un receptor de tormentaselctricas. Usaba una cometa para elevar un cable queserva como antena de rayos, tal como hiciera Franklinpara inventar el pararrayos.Si reciba rayos, pensaba Popov, tambin podr recibirotras ondas electromagnticas.Mientras tanto, el italiano Marconi, usaba un alambresimilar y se vala de un receptor de ondas que haba sidoideado por el francs douard Branly.

Marconi

Quin invent la radio ?

Sumando las investigaciones de estos inventores y suspropios adelantos, Marconi logra en 1894 untransmisor-receptor de ondas electromagnticas paratelegrafa sin hilos o radiotelegrafa. Con este equipo yase pueden enviar mensajes en morse sin necesidad decables.

Comienza, entonces, una larga guerra para saber quines el inventor de la radio. Tesla reclama la autora enEstados Unidos, Marconi tambin quiere ser reconocidocomo tal. Pero los hechos terminan hablando por ssolos y el italiano zanja la polmica cuando logra unatransmisin que cruza el ocano Atlntico. En 1901, consu invento perfeccionado, Marconi enva un mensaje enMorse que atraviesa los ms de 3.000 kilmetros queseparan Inglaterra de Terranova, Canad.

De momento, los transmisores existentes slo han usadolas ondas electromagnticas para enviar, a los cuatrovientos, puntos y rayas. Hasta la Nochebuena de 1906. Enesa fra y entraable noche, algunos marineros brindan enalta mar cuando se acercan sorprendidos a susradiotransmisores. Esta vez no escuchan puntos y rayas delcdigo Morse, sino msica y palabras!

Algunos llegan a pensar que son alucinaciones fruto delalcohol. Pero no. A unos pocos de kilmetros de la costa,el canadiense Reginald Fessenden transmite desde BrantRock, en Massachusetts, unas notas musicales con suvioln y lee algunos pasajes de la Biblia. Si Marconi pasa ala historia como el padre de la radiotelegrafa, elcanadiense Fessenden podra considerarse como elpadre de la radiodifusin.


El problema de la transmisin de Fessenden es lacalidad y la distancia. Los ruidos hacen casiimperceptibles las palabras que, adems, no lleganmuy lejos. Y por si los problemas fueran pocos, laantena que usa es de dimensiones exageradas.Despojemos entonces a Fessenden del titulo quele acabamos de otorgar y busquemos a quien se lomerezca ms.


Principios de 1907 en Estados Unidos. All, Lee deForest tiene entre manos el invento que revolucionarala radio: el triodo.

Se parece mucho a la bombilla que aos antes desarrollThomas Alva Edison y que funcionaba por el llamadoefecto Edison: si dentro de una lmpara de vacocalentamos un filamento, de ste se desprendernelectrones que saltarn a una placa de metal cercanagenerndose una corriente elctrica.

Este es el principio de la vlvula de vaco en el que otrocientfico, John Fleming, se inspir para llegar al diodo


Luego, Lee De Forest le aade un elemento ms y eldiodo se convierte en un triodo, con un filamento, unctodo y una rejilla. Ahora, los electrones que saltan puedenser controlados.

Estos experimentos, que parecen de ciencia ficcin, hacenposible que una pequea corriente sea amplificada. Tambinpermite que esas corrientes lleven consigo sonidos. Con laayuda de una antena, se convierten en ondaselectromagnticas capaces de recorrer kilmetros ykilmetros.

Palabras y msica pueden viajar ahora de un lugar a otro sinnecesidad de cables. Por ese motivo, Forest llama a suinvento audin.


Gracias a esta hazaa, Forest tiene bien merecido el ttulode padre de la radiodifusin, ms que ningn otro. Sin eltriodo, la radio no hubiera alcanzado la universalidad quehoy tiene.

Con ayuda del audin, fue ms fcil construir transmisoresy comienzan a surgir emisoras por todos los rincones delplaneta. Noticias, msica y luego radioteatros surcan elespacio en forma de ondas radioelctricas


Desde nuestra mquina del tiempo, vemos centenares de antenasde radio transmitiendo a lo largo y ancho del planeta. Pero, dequ sirve enviar programas a kilmetros de distancia si nadiepuede escucharlos? Resuelto ya el cmo transmitir, hay queperfeccionar el cmo recibir. Los esfuerzos se centran ahora enlos receptores de radio. Muchos de ellos usan los diodosinventados por Fleming que sustituyeron a los primerossintonizadores de mineral de galena.

Para popularizar los receptores de radio es fundamental el aportede Edwin Armstrong que idea el superheterodino. An hoy loseguimos usando para distinguir unas frecuencias de otras en losdiales de radio. Armstrong revoluciona de nuevo el mundo de laradio cuando en los aos 30 anuncia que las ondaselectromagnticas se pueden modular en frecuencia. Acaba deinventar la FM o frecuencia modulada..


Historia

En los primeros aos de la radiodifusin, lasemisoras se apropiaban del espacio por elque viajan las ondas sin ningn tipo decontemplaciones. Era como el salvaje oeste.El que primero llegaba se adueaba del dial.Para poner orden, se estableci una divisinde todas las ondas. As naci, el llamadoespectro electromagntico.

Divisin de el espectro electromagntico

Clasificacin de las ondas electromagnticas

Las ondas sonoras o audiofrecuencias van de20Hz a 20.000 Hz. Ese es el rango audible.En cambio, el espectro de las ondaselectromagnticas es muchsimo mayor, casiinfinito. En l estn clasificadas todas las ondaselectromagnticas naturales, como la luz solar olos colores del arco iris, y las artificiales quegeneramos con transmisores de radio o televisin.


Comencemos por la parte de arriba edificio. All residen los rayos gamma. Se usan en aplicaciones medicinales, sobre todo para esterilizar materiales mdicos. Son altamente radioactivos por lo que una exposicin prolongada a estos rayos es muy cancergena.

Ms abajo llegamos a los rayos X. Quin no se hizo alguna vez una radiografa, una fotografa del esqueleto? Es uno de los usos de los rayos X. Otro, los detectores por los que pasamos las maletas en los aeropuertos para ver qu llevamos dentro sin necesidad de abrirlas.

Continuamos bajando en el espectro electromagntico para llegar al piso de las radiaciones ultravioletas. stas se usan en el campo de la medicina, en muchas discotecas, conocida como luz negra, o en detectores de billetes falsos.

Hay rayos ultravioletas (UV) que vienen del Sol y son los causantes de muchos cnceres de piel o problemas en los ojos, ya que el filtro natural que tiene el planeta para protegernos de estas radiaciones, el ozono, est cada da ms daado.


Debajo de la luz visible residen los infrarrojos. Se usan encontroles remotos y sensores electrnicos. La radiacininfrarroja est asociada al calor. Todos los cuerpos irradiamosrayos de este tipo que nicamente se pueden ver con visorestrmicos.

Divisin de el espectro electromagnticoEs el piso de la luz, de los colores. Son las ondaselectromagnticas que podemos ver, el espectro visible. Lagama de colores va del rojo al violeta.

En el segundo piso estn las microondas, muy amigasde la comida rpida que podemos calentar con suayuda. Como se llevan bien con las ondas vecinas delpiso de abajo, suelen ayudarlas. Las microondas seusan en radioenlaces.

En la planta inferior tenemos las radiofrecuencias,ondas empleadas por la radio, los satlites, latelevisin, emisoras de taxis, bomberos y policas,telfonos celulares y un largo etctera. Esta pequeaparte del espectro electromagntico, de vitalimportancia para las radiocomunicaciones, es lo queconocemos como el espectro radioelctrico.


Qu es el Espectro radioelctrico?

Ondas Hertzianas o de radio. Radiofrecuencia y propagacin

La palabra radio puede dar lugar a confusiones, ya que lautilizamos para referirnos a mucha cosas. A veces, ledecimos radio a la emisora. Tambin llamamos as alreceptor con el que escuchamos las diferentesestaciones de FM y AM. Para no equivocarnos ms,vamos a ponernos de acuerdo.

Las radiofrecuencias (RF), tambin llamadas ondashertzianas en honor a su inventor, son un grupo de ondasespeciales que tienen identidad propia dentro del granespectro electromagntico y conforman el espectroradioelctrico. Este rango de frecuencias va desde los 3 Hza los 300 GHz.

Estas dos transmisiones, las de estacionesde radio y televisin, se llaman radiodifusin.A las emisoras de radios, se las denominaservicios de radiodifusin sonora y a lastelevisoras, servicios de radiodifusin televisiva.Aunque popularmente nos referimos a ellascomo la radio y la tele.

La radiocomunicacin es la comunicacin sincables que se realiza usando las ondas deradiofrecuencia que conforman el espectroradioelctrico. Por eso, tambin se llamanondas de radio. Dentro de estas radio-comunicaciones estn las que se hacen vasatlite, entre aviones, telefona celular ytambin la radio (FM, AM y dems bandas) yla televisin.

CMO SE PROPAGAN LAS ONDAS DE RADIO?

El principal descubrimiento de Hertz fue que las ondasradioelctricas pueden viajar sin necesidad de cables de un lugar aotro. Estudios posteriores confirmaron que, dependiendo de lafrecuencia o longitud de onda, stas viajan de diferentes maneras.Las de baja frecuencia, por ejemplo, no siguen el mismo curso quelas que tiene altas o muy altas frecuencias. Podemos dividir a lasviajeras en tres tipos o formas de propagacin.

1. ONDASTERRESTRES O DE SUPERFICIE

Son ondas que en parte se desplazan pegadas a la corteza terrestre,a la superficie de la tierra. Al ir tan cerca del suelo, lascaractersticas de ste influyen bastante en su forma depropagacin. Viajan incmodas sobre suelos secos, como eldesierto, y recorren mayores distancias si el terreno, es hmedo,porque les ofrece mejor conductividad. Si has tocado un cableelctrico con los pies mojados habrs experimentado que lahumedad trasmite ms fcilmente la electricidad.

Las ondas que se propagan de esta forma no sedespegan de la tierra. Por un lado es una ventaja, yaque no le afectan mucho los obstculos. Por ejemplo,no chocan contra una montaa, sino que la suben y lavuelven a bajar. Pero a la vez es un inconveniente,porque este roce las va atenuando o desgastando

Para ste y los siguientes esquemas, la antena de la izquierda es la emisora y la derecha la receptora

2. ONDAS REFLEJADAS O IONOSFRICAS

Hay otras ondas que quisieran escapar del planeta ysalirse de la atmsfera. Pero se encuentran con unescudo, una capa de esa misma atmsfera llamadaionosfera que, por sus caractersticas, acta como unespejo y las rebota, devolvindolas a la tierra.

Pero las ondas, bien tercas, lo intentan de nuevo yvuelven a subir y la ionosfera las vuelve a rebotar. Deesta forma se propagan las ondas ionosfricas que estnen el rango de 3 a 30 MHz.

Son las ondas cortas y su principal uso es para lasemisoras internacionales de largo alcance yradioaficionados

La ionsfera est situada entre 60 y 400 km de lacorteza terrestre. Dependiendo de la hora del da ylas condiciones de la atmsfera, sus caractersticascambian drsticamente.

Esto hace que las radiocomunicaciones de estaclase varen mucho en funcin de la estacin delao o del momento del da.

El invierno y las horas nocturnas son msbeneficiosas cuando, por la falta de rayos solares, lacapa se vuelve ms densa y se aleja de la tierrapermitiendo a las ondas llegar ms lejos.

La mayora de las ondas no eligen un slocamino para propagarse, sino una combinacinde ambos. Van pegadas a la tierra (ondasuperficie) y, a la vez, rebotando en la atmsfera(onda reflejada).Con esta combinacin se logranalcanzar distancias planetarias.

Este es el motivo por el que las radiosinternacionales de Onda Corta se escuchan msy mejor por la noche que por el da.

Marconi y la ionosferaMarconi, en sus primeros experimentos cuando logr cruzarel ocano con seales de radio, sospech que exista una capaen la atmsfera que rebotaba las ondas. En distancias tanlargas, stas no podran viajar en lnea recta dada la curvaturade la tierra. Por tanto, deba existir algo que ayudara areflejar las ondas. Esos dos espejos eran la ionosfera y elagua del ocano.

3. ONDAS DIRECTAS O ESPACIALESAs se desplazan las ondas de alta frecuencia que tienenlongitudes de onda muy pequeas. Realizan su viaje en lnearecta, hasta donde alcanza la vista. Su mayor inconvenientees que si algo estorba la visin, de seguro tambin interrumpela onda. Son muy vulnerables a los obstculos. Incluso lamisma curvatura de la tierra hace que se pierda la seal.

En este rango estn las ondas empleadaspara transmitir en FM, TV o banda ciudadana.Por esta limitacin, las antenas transmisorassiempre se colocan en lugares elevados parano perder la lnea de vista con susreceptores. Pero si aumentamos la frecuenciay la potencia y dirigimos las antenas hacialugares donde nada estorba, como el espacio,alcanzamos distancias sorprendentes.

Estas ondas no se reflejan en la ionosfera, sino que latraspasan, viajando miles de kilmetros. Son lasencargadas de mandar seales a los satlites paratransmisiones de largo alcance que luego regresanrebotadas a otro lugar de la tierra. Algunos deestos satlites se encuentran a 36.000 kilmetros dela tierra.

CLASIFICACIN DE LAS ONDAS DE RADIO ORADIOFRECUENCIAS: EL ESPECTRO RADIOELCTRICO

La siguiente tabla est basada en la divisin delespectro que realiz en 1953 el ConsejoConsultivo Internacional de las Comunicacionesde Radio (CCIR, actual UIT-R), organismo quedepende de la Unin Internacional de lasComunicaciones.Otros datos fueron tomados de la CITEL,Comisin Interamericana de Telecomunicaciones,perteneciente a la Organizacin de los EstadosAmericanos (OEA).

Sigla Denominacin Gama de Frecuencia

Longitud de Onda

Caractersticas Uso Tpico

ELF EXTEMELY LOWFREQUENCYExtra baja frecuencia

3 HZA30HZ

100.000 KMa 10.000 Km.

Se propagan por onda de tierra.Permitan enviar muy poca informacin, y al tener longitudes de ondas muy grandes se necesitan enormes antenas, por lo que este tipo de trasmisiones estn en desuso

Servan para lacomunicacin consubmarinos o conminas bajo tierra. Eneste orden defrecuencias seencuentran tambinla ondas sonoras oaudiofrecuenciasque escucha nuestroodo, el llamadorango audible,pero no estn incluidas ya que no pertenecen alespectro radioelctrico

SLF SUPER LOWFREQUENCYSuper baja frecuencia

30 HZA300 HZ

10.000 Km.a 1.000 Km.

ULF ULTRA LOWFREQUENCYUltra baja frecuencia

300HZA 3.000 HZ(=3 KHz)

1.000 KmA 100 Km

VLF VERY LOWFREQUENCIESMuy bajas frecuencias

3 KHzA 30 KHz

100 Kma 10 Km

Propagacin por onda de tierra o superficie y tambin ionosfrica

Enlaces de radio a gran distancia y comunicaciones militares

LF LOWFREQUENCIESBajas frecuencias

30 KHza 300 KHz

10 Kma 1 Km(=1.000 M)

Propagacin por onda de tierra pero de caractersticas menos estables que la anterior

Comunicaciones de cobertura global como ayuda a la navegacin area y martima internacional

Sigla Denominacin Gama de Frecuencia

Longitud de Onda

Caractersticas Uso Tpico

MF MEDIUMFREQUENCIES Medias frecuencias

300 KHzA 3000 KHz(=3Mhz)

1.000 ma 100 m

Propagacin por onda de tierra con absorcinElevada durante el daPropagacin predominantemente ionosfrica durante la noche, cuando alcanzanMayores distancias.

Radiodifusin. Lasemisorasde AM estn enesta banda.

HF HIGHFREQUENCIESAltas frecuencias

3 MHza 30 MHz

100 ma 10m

Propagacinpredominantementeionosfrica con fuertesvariaciones estacionalesy en las diferentes horasdel da y la noche.

Comunicaciones de todtipo a media y larga distancia, como las deradioaficionados.En esta banda estn las radios que transmiten eonda corta o SW(shortwave).

VHF VERY HIGHFREQUENCIESMuy altas frecuencias

30 MHz a 300Mhz

10 ma 1 m

Prevalentemente propagacin directa, espordicamente propagacin ionosfricao troposfrica.

Comunicaciones mvile(Walkie-Talkies, bomberos, ambulanciaspolica, camioneros y taxis), enlaces de radio corta distancia, algunas televisoras y emisoras efrecuencia modulada (FM).

Siglas Denominacin Gama de Frecuencia

Longitud de onda

Caractersticas UsoTpico

UHF ULTRA HIGHFREQUENCIESUltra altasfrecuencias

300 MHza 3.000 MHz(=3 GHz)

1 ma 100 mm

Exclusivamente propagacindirecta, posibilidadde enlaces porreflexin o a travs desatlites artificiales.

Comunicaciones mviles enlaces de radio, radares, ayuda a la navegacin area y martimaLa mayora de canales de televisin estn en esta banda. Tambin se usa para telefona celular

SHF SUPER HIGHFREQUENCIESSper altasfrecuencias

3 GHza 30 GHz

100 mma 10 mm

Radares, comunicacionessatelitales y radioenlaces terrestres de larga distancia.

EHF EXTRA HIGH FREQUENCIESExtra altasfrecuencias

30 GHza 300 GHz

10 mma 1 mm

Radioastronoma, radares de precisin y enlacesde comunicacin

DE QUIN ES EL ESPECTRO RADIOELCTRICO?

Si las ondas de radio son slo una porcin del granespectro electromagntico, a nadie se le ocurriradecir que tienen dueo. Porque, quin es dueo dela luz, de los colores o del arco iris?

Pero por su importancia estratgica en lascomunicaciones, algunos se han querido apropiar delespectro radioelctrico.

DE QUIN ES EL ESPECTRO RADIOELCTRICO?

Por suerte la ciudadana est reapropindose delespectro y en muchos pases, como Argentina oUruguay, se comienzan a distribuir msequitativamente las frecuencias.

Segn la Unin Internacional de lasTelecomunicaciones, UIT, el espectro radioelctrico espatrimonio de la humanidad, aunque lgicamente loadministran los estados. Esto significa que elgobierno de turno no es el dueo ni puede subastaro repartir discrecionalmente las frecuencias de radioy televisin.

Necesidad de unaantena

QUE ES UNA ANTENA?

Es en este escenario que aparecen las antenas, puesaunque son un elemento pasivo, juegan un papel degran importancia dentro de la transmisin deseales electromagnticas.

Que es una antena?Es un dispositivo (conductor metlico) diseado conel objetivo de emitir o recibir ondaselectromagnticas hacia el espacio libre.A decir verdad, una antena transmisora transformavoltaje en ondas electromagnticas, y una antenareceptora realiza la funcin inversa.

Antenas lineales

Antenas parablicas

Antenas de bocina

Introduccion a EMA315

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