Comunicaciones inalámbricas
La radiocomunicación es una forma de telecomunicación que se realiza a través de ondas de radio u ondas hertzianas, la que a su vez está caracterizada por el movimiento de los campos eléctricos y campos magnéticos. La comunicación vía radio se realiza a través del espectro radioeléctrico cuyas propiedades son diversas dependiendo de sus bandas de frecuencia. Así tenemos bandas conocidas como baja frecuencia, media frecuencia, alta frecuencia, muy alta frecuencia, ultra alta frecuencia, etc. En cada una de ellas, el comportamiento de las ondas es diferente. Aunque se emplea la palabra radio, las transmisiones de televisión, radio, radar y telefonía móvil están incluidos en esta clase de emisiones de radiofrecuencia.
Las bases teóricas de la propagación de ondas electromagnéticas fueron descritas por primera vez por James Clerk Maxwell y Heinrich Rudolf Hertz, entre 1886 y 1888, fue el primero en validar experimentalmente la teoría de Maxwell.
Es difícil atribuir la invención de la radio a una única persona. En diferentes países se reconoce la paternidad en clave local: Aleksandr Stepánovich Popov hizo sus primeras demostraciones en San Petersburgo, Rusia; Nikola Tesla en San Luis (Misuri) y Guillermo Marconi en el Reino Unido.
El primer sistema práctico de comunicación mediante ondas de radio fue del ingeniero Guillermo Marconi, quien en el año 1901 realizó la primera emisión trasatlántica radioeléctrica, utilizando diseños del poco reconocido científico Nikola Tesla.
Aun así, la primera patente de la radio fue hecha por Nikola Tesla, probablemente primer inventor del sistema de comunicación por radio, y así lo reconoció la oficina de patentes de Estados Unidos.
Una onda de radio se origina cuando una partícula cargada (por ejemplo, un electrón) se excita a una frecuencia situada en la zona de radiofrecuencia (RF) del espectro electromagnético. Otros tipos de emisiones que caen fuera de la gama de RF son los rayos gamma, los rayos X, los rayos infrarrojos, los rayos ultravioleta y la luz.
Cuando la onda de radio actúa sobre un conductor eléctrico (la antena), induce en él un movimiento de la carga eléctrica (corriente eléctrica) que puede ser transformado en señales de audio u otro tipo de señales portadoras de información.
El emisor tiene como función producir una onda portadora, cuyas características son modificadas en función de las señales (audio o vídeo) a transmitir. Propaga la onda portadora así modulada. El receptor capta la onda y la «demodula» para hacer llegar al espectador auditor tan solo la señal transmitida.
En el sistema de modulación de amplitud (AM), la señal (de baja frecuencia) se superpone a la amplitud de ondas hertzianas portadora (de alta frecuencia), esto se logra multiplicando las señales.
La banda de radiofrecuencias está comprendida entre 535 y 1.705 kHz en la que transmiten las emisoras de radio nacionales para transmitir su programación a varias ciudades y/o regiones de un país.
Mientras que en el sistema de modulación de frecuencia, la señal original es superpuesta a frecuencia de la onda portadora. Como resultado la señal resultante varía ligeramente su frecuencia dependiendo de su contenido. En aplicaciones analógicas, la frecuencia instantánea de la señal modulada es proporcional al valor instantáneo de la señal moduladora. Se pueden enviar datos digitales por el desplazamiento de la onda de frecuencia entre un conjunto de valores discretos, modulación conocida como modulación por desplazamiento de frecuencia. La banda de radiofrecuencias está comprendida desde 88.1 hasta 108.1 MHz.
Dentro de los avances más importantes que se presentan en las comunicaciones, uno de los más importantes es, sin duda, la mejora de un sistema de transmisión y recepción en características como la relación señal-ruido, pues permite una mayor seguridad en las mismas. Es así como el paso de modulación de amplitud (AM), a la modulación de frecuencia (FM) establece un importante avance no solo en el mejoramiento que presenta la relación señal ruido, sino también en la mayor resistencia al efecto del desvanecimiento y a la interferencia, tan comunes en AM.
La Onda Corta, también conocida como shortwave (SW), es una frecuencia que se propagan en línea recta, rebotan a distintas alturas (cuanto más alta la frecuencia a mayor altura) de la ionosfera (con variaciones según la estación del año y la hora del día), lo que permite que las señales alcancen puntos lejanos e incluso den la vuelta al planeta.
La banda de radiofrecuencias está comprendida entre los 2300 y los 29.999 kHz en la que transmiten (entre otras) las emisoras de radio internacionales para transmitir su programación al mundo.
Uno de sus primeros usos fue en el ámbito naval, para el envío de mensajes en código morse entre los buques y tierra o entre buques. Actualmente también se usa en aeronavegación.
Las primeras transmisiones regulares del mundo, comenzaron el 27 de agosto de 1920 (100 años) en Argentina. Antes de la llegada de la televisión, la radiodifusión comercial incluía no solo noticias y música, sino dramas, comedias, shows de variedades, concursos y muchas otras formas de entretenimiento, siendo la radio el único medio de representación dramática que solamente utilizaba el sonido. Actualmente la radio es el medio en el que algunos géneros del periodismo clásico alcanzan su máxima expresión.
En la historia reciente de la radio, han aparecido las radios de baja potencia, constituidas bajo la idea de radio libre o radio comunitaria, con la idea de oponerse a la imposición de un monólogo comercial de mensajes y que permitan una mayor cercanía de la radio con la comunidad.
La televisión hasta tiempos recientes, principios del siglo XXI, fue analógica totalmente y su modo de llegar a los televidentes era mediante el aire con ondas de radio en las bandas de VHF y UHF. Pronto salieron las redes de cable que distribuían canales por las ciudades. Esta distribución también se realizaba con señal analógica; las redes de cable debían tener una banda asignada, más que nada para poder realizar la sintonía de los canales que llegan por el aire junto con los que llegan por cable. En los años 1990 aparecen los sistemas de alta definición, primero en forma analógica y luego, en forma digital.
La radioafición , considerada hoy como la primera red social, es una actividad que es tanto una afición como un servicio en el que los participantes utilizan varios tipos de equipos de radiocomunicaciones para comunicarse con otros radioaficionados para el servicio público, la recreación y la autoformación. Los operadores de radioafición gozan (y, a menudo en todo el mundo) de comunicaciones inalámbricas personales entre sí y son capaces de apoyar a sus comunidades con comunicaciones de emergencia y de desastres si es necesario.
El término red inalámbrica se utiliza en informática para designar la conexión de nodos sin necesidad de una conexión física (cables), ésta se da por medio de ondas electromagnéticas. La transmisión y la recepción se realizan a través de puertos.
Una de sus principales ventajas es notable en los costos, ya que se elimina todo el cable ethernet y conexiones físicas entre nodos, pero también tiene una desventaja considerable ya que para este tipo de red se debe de tener una seguridad mucho más exigente y robusta para evitar a los intrusos.
Podemos encontrar una simbología estándar para identificar los circuitos en RF y microondas.
Amplificador: sirve para amplificar las señales que se aplican a la entrada. El símbolo de un amplificador es el siguiente.
Amplificador variable
Antena: dispositivo cuya función es emitir o recibir ondas electromagnéticas del o hacia el espacio. Su símbolo es el siguiente:
Filtro pasabandas: un filtro pasabanda ideal presenta una banda de paso entre dos frecuencias de corte, de forma que en este rango de frecuencias la señal no se ve atenuada. En cambio si el valor de frecuencia se encuentra por debajo del límite inferior fl de dicha banda o por encima del límite superior fh la señal se atenúa.
Filtro pasa-altos: los filtros pasa-altas son circuitos que atenúan todas las señales cuya frecuencia está por debajo de una frecuencia de corte específica ωc y pasa todas aquellas señales cuya frecuencia es superior a la frecuencia de corte. Es decir, el filtro pasa altos funciona en la forma contraria al filtro pasa bajos.
Filtro pasa-bajos: es el filtro cuyo funcionamiento es el siguiente; permite el paso de señales de frecuencias desde 0 hercios hasta una frecuencia f1 y de esa frecuencia en adelante no permite paso de señal.
Generador de señal : circuito que tiene la función de generar las señales necesarias para la operación de los sistemas de microondas. Generalmente la fuente de la señal es un oscilador. La figura muestra un esquemático típico de un oscilador.
Generador de señal
Atenuadores: circuitos cuya función es reducir el nivel de potencia de la señal en un valor determinado. Típicamente se forman de resistencias en formación π o delta (Δ). Como se muestra en la siguiente figura.
Atenuador fijo
Atenuador variable
Divisor de potencia (splitter): circuito que tiene la función de recibir una señal y dividir su potencia en dos o más salidas. Normalmente se forma de transformadores balanceados.
Divisor o splitter
Conmutador (switch): circuito cuya función consiste en seleccionar y conectar, de dos o más entradas una salida.
Circulador: conmutador rotativo que conecta una o varias entradas a una o varias salidas. Se usa típicamente en radares.
Circulador
Duplexer: filtro de dos bandas en un mismo circuito, para seleccionar dos bandas de frecuencias a la vez. Por ejemplo, las frecuencias “fordward” y las frecuencias de reversa en los sistemas de cable.
Duplexer