Mayo 2015

Departamento de Tecnología

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ORÍGENES HISTÓRICOS DE LA RADIOCOMUNICACIÓN (I)• Las bases científicas de la propagación de ondas

electromagnéticas fueron descritas por primera vez en 1873 por el físico escocés James Clerk Maxwell en un documento titulado ”Una teoría dinámica del campo electromagnético”.

• La teoría de Maxwell fué contrastada en un experimento de laboratorio por el físico alemán Heinrich Rudolf Hertz, en 1888. Hertz reformuló las ecuaciones de Maxwell y llegó a medir la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas en el aire (aprox. la velocidad de la luz 300.000 Km/s).

• En 1893 y a partir de bobinas de corriente alterna, Nikola Tesla construyó un rudimentario radiotransmisor con el que consiguió por primera vez transmitir energía electromagnética sin cables. En 1900 se le concedió a Tesla la patente de su invento.

• Prácticamente al mismo tiempo, el ingeniero italiano Guglielmo Marconi estaba experimentando con comunicaciones telegráficas sin hilos. En 1901 logró recibir la letra "S" en código Morse transmitida desde S.J. de Terranova a Cornualles, a través de 3.360 km de océano y logró patentar su invento, a pesar de que estaba basado en descubrimientos registrados de Tesla. Finalmente en 1943 la Corte Suprema de Justicia de Estados Unidos reconoció a Tesla como el verdadero inventor de la radio.

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ORÍGENES HISTÓRICOS DE LA RADIOCOMUNICACIÓN (II)

• A pesar de lo anterior, la realidad es que no es sencillo atribuir a un único científico la invención de la radiocomunicación tal como la conocemos comercialmente hoy, ya que en el entorno de 1900 se sucedían los experimentos con ondas electromagnéticas por distintos físicos ó ingenieros, entre ellos Marconi. Eso sí, básicamente a partir de los cálculos o descubrimientos previos de Maxwell, Hertz y Tesla.

• La invención del triodo en 1906 por Lee de Forest supuso un salto importante en el desarrollo de la radiocomunicación, al permitir amplificar y detectar señales débiles.

• En 1909 Marconi y Karl Ferdinand Braun recibieron el premio Nobel de Fisica por sus "contribuciones al desarrollo de la telegrafía sin hilos“ y en 1918 Edwin Armstrong revoluciona los receptores de radio al inventar el esquema superheterodino en recepción (portadora local).

• En la década de 1920 la amplificación de válvulas se utilizó ya profusamente tanto en transmisión como recepción. Philips, Bell, Radiola, Telefunken,…. consiguieron, a través de la comercialización de receptores de válvulas que se conectaban a la red eléctrica, la audición colectiva de programas de radiodifusión en esos primeros años.

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FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS BÁSICOS DE LA RADIOCOMUNICACIÓN• La radiocomunicación se fundamenta en la propagación de una onda electromagnética a

través del espacio.• La onda electromagnética se genera mediante la combinación de campos eléctricos y

magnéticos variables en el tiempo. De acuerdo con la ley de Ampère un campo eléctrico E variable genera un campo magnético H variable, de la misma frecuencia de aquél . Y viceversa, según la ley de Faraday un campo magnético variable H genera un campo eléctrico E también variable.

• De esta forma, la onda electromagnética se propaga a través del espacio, con campos eléctricos y magnéticos generándose recíprocamente. Los campos E y H son perpendiculares entre sí y perpendiculares a la dirección de propagación

• La onda electromagnética no necesita un medio físico para propagarse (puede hacerlo en el vacío). Su velocidad de propagación en el aire es equivalente a la de la luz (300.000 km/sg).

https://www.youtube.com/watch?v=4CtnUETLIFs

http://www.investigacionyciencia.es/blogs/fisica-y-quimica/10/posts/descubrimiento-de-las-ondas-de-radio-la-confirmacin-de-la-teora-electromagntica-10186

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FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS BÁSICOS DE LA RADIOCOMUNICACIÓN II

• Las características básicas de una onda electromagnética se refieren a su frecuencia (f), su longitud de onda (lambda ) y su amplitud (A).

• La frecuencia f, hace referencia al número de veces por seg. que la señal repite un ciclo. Se mide en Hertzios. Su inversa se denomina Periodo (T) y se mide en segundos.

• Su longitud de onda ( )se refiere a la distancia entre dos picos (positivo o negativo) de la señal y es inversamente proporcional a la frecuencia de la misma a través de la expresión :

….donde c es la velocidad de propagación (en este caso la de la luz).

• Su Amplitud se refiere al valor máximo (pico) de la señal).

http://www.investigacionyciencia.es/blogs/fisica-y-quimica/10/posts/descubrimiento-de-las-ondas-de-radio-la-confirmacin-de-la-teora-electromagntica-10186

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ESQUEMA BÁSICO DE UNA COMUNICACIÓN RADIO

• Toda comunicación radio se apoya en una señal denominada portadora sobre la que por distintas técnicas de modulación, se envía la información a transmitir (voz, video, datos,…).

• Las partes elementales de un sistema de comunicación radio serían las siguientes :

TRANSMISOR

ANTENA TRANSMISORA

MODULADOR + MEZCLADOR

ANSMISOR

Información a transmitir

OSCILADOR RECEPTOR

OSCILADOR LOCAL

DEMODULADOR + AMPLIFICADOR

Información

recibida

Pérdidas de propagación

ANTENA RECEPTORA

Las pérdidas de propagación son directamente proporcionales a la distancia y a la frecuencia de la portadora.

Enlace radio :-Punto a Punto-Punto a multipunto

ENLACE RADIO

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TIPOS BÁSICOS DE MODULACIÓN

Modulación de portadora analógica.-

•Modulación en amplitud (Amplitude Modulation- AM)•Modulación en frecuencia (Frecuency Modulation-FM)•Modulación en fase (Phase Modulation –PM)

Modulación de portadora digital.-•Modulación por desplazamiento de amplitud (ASK, Amplitude Shift Keying)•Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK,Frecuency Shift Keying)•Modulación por desplazamiento de fase (PSK, Phase Shift Keying)

•http://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_%28telecomunicaci%C3%B3n%29

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ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/parte_02.html

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BANDAS DE FRECUENCIA. RADIOCOMUNICACIÓN

Sigla Rango Denominación Empleo

VLF 10 kHz a 30 kHz Muy baja frecuencia Radio gran alcance, navegación, sonar

LF 30 kHz a 300 kHz Baja frecuencia Radio Guía, Navegación

MF 300 kHz a 3 MHz Frecuencia media Radiodifusión AM, servicios marítimos

HF 3 MHz a 30 MHz Alta frecuenciaRadio onda corta, banda ciudadana, comunicaciones mar-tierra-aire

VHF 30 MHz a 300 MHz Muy alta frecuencia Televisión, radiodifusión FM, control tráfico aéreo,…

UHF 300 MHz a 3 GHz Ultra alta frecuencia TV, telefonía móvil, radioenlaces, satélite, radar

SHF 3 GHz a 30 GHz Super alta frecuencia Radar, satélite, radioenlaces, WiFI,…

EHF 30 GHz a 300 GHz Extremadamente alta frecuencia

Radar

http://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_electromagn%C3%A9tica

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TIPOS BÁSICOS DE ANTENAS (I)• La antena es un dispositivo conductor que se utiliza tanto en transmisión como en

recepción de ondas electromagnéticas y que permite mejorar (en ganancia/alcance, en directividad, estabilidad,…), las condiciones del enlace radio. En ocasiones para protegerla de las inclemencias atmosféricas se recubre por un protector denominado radomo.

• Aunque pueden realizarse múltiples clasificaciones, atendiendo a su forma geométrica ó composición mecánica se pueden clasificar en :• ANTENAS LINEALES : Monopolo (colineal), Dipolo, Arrays de Dipolos, Yagui,…

Monopolo (colineal) Dipolo vertical Dipolo doblado Array de dipolos Antena Yagui

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TIPOS BÁSICOS DE ANTENAS (II)• ANTENAS PLANAS y PARABÓLICAS

Antena Plana Antenas Parabólicas

• OTROS TIPOS DE ANTENAS

De guiaondas para radar

De bocina

Parámetros radioeléctricos básicos :-Ganancia-Directividad/diagrama de radiación-Relación Delante/Atrás…..

Helicoidal

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USOS BÁSICOS DE LA RADIOCOMUNICACIÓN

• Uso civil.- Comunicaciones fijas, móviles (celulares) y por satélite, radiodifusión de audio y televisión, telecontrol y telemedida, ayudas a la navegación, servicios de radiolocalización, radar para uso civil,……

• Uso militar.- Comunicaciones militares de mando y control, sistemas de armas fijos o embarcados, ……

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REFERENCIAS WEB UTILIZADAS

• http://es.wikipedia.org/wiki/Radiocomunicaci%C3%B3n• http://es.wikipedia.org/wiki/Historia_de_la_radio• http://descubriendo.fisica.unlp.edu.ar/descubriendo/index.php/Tesla_y_el_descubr

imiento_de_la_radio• http://www.oocities.org/xe2jts/historiaradio.html• http://www.investigacionyciencia.es/blogs/fisica-y-quimica/10/posts/

descubrimiento-de-las-ondas-de-radio-la-confirmacin-de-la-teora-electromagntica-10186

• http://www.taringa.net/post/ciencia-educacion/12869841/Ondas-electromagneticas-origen-y-caracteristicas.html

• http://es.wikipedia.org/wiki/Antena

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