Conceptos Básicos de Radiocomunicaciones
Esta lección reúne los conceptos esenciales para comprender cómo se genera, transmite y recibe la información en sistemas de radiocomunicación. Se abordan los componentes del proceso comunicativo, las propiedades de las ondas, la diferencia entre señales analógicas y digitales, el papel del ruido y los principios de modulación y demodulación, así como el uso del espectro radioeléctrico.
1. Elementos del proceso de comunicación
Todo intercambio de información se compone de cinco elementos diferenciados:
- Emisor: quien genera el mensaje.
- Canal: medio físico o electromagnético que transporta la señal.
- Código: representación simbólica del mensaje.
- Mensaje: información que se desea transmitir.
- Receptor: quien interpreta el mensaje.
2. Propiedades de las ondas y del sonido
El sonido es una onda mecánica que necesita un medio para propagarse; no viaja en vacío. En el aire a 20 °C, su velocidad típica es aproximadamente 340 m/s.
Comparada con otros medios, la velocidad del sonido varía considerablemente:
- Acero: ≈ 5 140 m/s
- Agua: ≈ 1 500 m/s
Las magnitudes fundamentales de una onda son:
- Frecuencia (Hz)
- Periodo
- Amplitud
- Longitud de onda
- Velocidad de propagación
La frecuencia se mide en hertz (Hz).
3. Señales analógicas y digitales
Una señal analógica puede tomar cualquier valor dentro de un rango continuo, mientras que una señal digital solo adopta valores discretos. La digitalización de una señal analógica sigue tres pasos:
- Muestreo
- Cuantificación
- Codificación
Los sistemas digitales ofrecen ventajas importantes: menor costo, menor distorsión y la posibilidad de encriptar la información.
4. Dispositivos de captura y emisión
El micrófono convierte variaciones de presión acústica en señal eléctrica. En sentido inverso, un altavoz recibe una señal eléctrica, mueve una bobina y desplaza una membrana para generar ondas sonoras.
5. Ruido y relación señal/ruido (SNR)
El ruido es el conjunto de señales no deseadas que perturban la señal transmitida. La relación señal/ruido (SNR) se calcula restando la potencia de ruido a la potencia de señal cuando ambas están expresadas en dBm, lo que equivale a una diferencia en decibelios.
Existen diferentes tipos de ruido:
- Ruido térmico (blanco): espectro plano.
- Ruido flicker (1/f): mayor energía en bajas frecuencias.
6. Atenuación en la troposfera
Factores atmosféricos que pueden causar atenuación de una señal incluyen agua o hielo en la atmósfera, fenómenos meteorológicos y vegetación.
7. Modulación y demodulación
La modulación sitúa la señal original en una frecuencia diferente para su transmisión, facilitando el uso del espectro disponible. La demodulación es el proceso inverso que recupera la señal original en el receptor.
8. Espectro radioeléctrico y bandas de frecuencia
El rango de frecuencias del espectro radioeléctrico utilizado para radiocomunicaciones se extiende desde 9 kHz hasta 3000 GHz. Las bandas VLF, LF, MF, HF, VHF y UHF cubren frecuencias hasta 300 MHz.
En la ionosfera, la propagación de ondas se ve influida por cuatro capas principales, situadas entre 60 km y 450 km de altitud.
9. Reflexión y refracción de ondas electromagnéticas
Al encontrar un obstáculo, las ondas pueden:
- Reflexión: cambiar de dirección sin alterar velocidad ni frecuencia.
- Refracción: cambiar velocidad y longitud de onda, manteniendo constante la frecuencia.
10. Decibelios y niveles de potencia
Una unidad logarítmica que equivale a 10 decibelios es el Belio. Para una relación entre potencias, el nivel en decibelios se calcula como:
L (dB) = 10 log₁₀(Pₛ / P_E)
Duplicar la potencia de una señal no aumenta su nivel en 6 dB; la regla aproximada indica que un aumento de potencia del doble corresponde a +3 dB.
En resumen, los conceptos presentados forman la base para entender cómo se diseñan y operan los sistemas de radiocomunicación, desde la generación de la señal hasta su transmisión a través del medio y su posterior recuperación en el receptor.
