domingo, 15 de noviembre de 2020

ONDAS DE RADIO Conócelas V



4.Los huéspedes de las ondas

Ya conocemos el espectro y sus características. Ahora vamos a ver la multitud de huéspedes o servicios que las utilizan y de los cuales la radiodifusión solo es una pequeña parte. Cualquier dispositivo inalámbrico (teléfonos, llaves de garaje, wifi, bluetooth, etc.) utilizan las ondas de radio y por tanto tienen su porción de espectro reservada. No vamos a hacer una relación exhaustiva, para ello recomendamos consultar el Cuadro Nacional de Atribución de Frecuencias de 2017 -publicado en el Boletín oficial del estado con fecha 25 de octubre de 2017- Allí podremos ver con detalle las atribuciones de frecuencias de cada servicio. En este trabajo nos centraremos en la radiodifusión. 

Pasamos a ver quien habita cada banda:

8 Khz a 300 Khz Onda larga (LW)

Recordemos que estas ondas se propagan a largas distancias siguiendo la línea de tierra. Tienen también la peculiaridad de poder propagarse por fondos marinos. Por el contrario tienen el inconveniente que el espectro no es muy grande, solo 300 khz.

El uso principal que tienen es para comunicaciones a larga distancia y con submarinos. Muy utilizada para navegación marítima de largo recorrido y usos militares (sistemas de ayuda a la navegación aérea y marítima como radiofaros y radio balizas, control aeronáutico, navegación, información y servicios meteorológicos para informar entre otros a barcos y aviones) Todos estas comunicaciones están digitalizadas. Con un receptor convencional de AM para radiodifusión solo oiremos el zumbido característico de aparatos tipo fax u otros.

En el caso de los radiofaros oiremos su identificación en código Morse. En estas frecuencias hay varias emisoras que emiten impulsos que sirven para ajustar la hora de determinados modelos de relojes. Su uso en radiodifusión es muy limitado. Solo existen emisoras comerciales en este segmento en Europa y norte de África. La escasez de emisoras hacen que no sea una banda muy frecuente en los receptores, esto unido a que se necesitan emisores de gran potencia y las grandes dimensiones de las antenas hace que sea una banda en decadencia en lo que se refiere a radiodifusión.

Las emisoras de radiodifusión emiten en el segmento que va de 148 Khz a 283 Khz, señalado en el receptor como LW o OL y no se alejan de la decena. Emiten en AM (modo habitual en ondas largas, medias y cortas) Radio Nacional de España tiene asignada frecuencia pero no la utiliza por lo que la presencia del español en este segmento es prácticamente nula.

Vamos a ver las principales estaciones que podemos escuchar:

Wipikedia.org nos informa de una docena de estaciones de los siguientes países:Rumania, Noruega, Argelia, Francia, Alemania, Reino Unido, Marruecos, Luxemburgo, Dinamarca, Irlanda, Republica Checa y Dinamarca.

Vamos a ver tres de ellas:

En 198 KHz emite el canal 4 de la BBC. Este canal utiliza portadoras laterales para enviar señales horarias que sirven entre otras cosas para actualizar los contadores eléctricos con discriminación horaria. Se dice que los submarinos deben escuchar esta emisora permanentemente y deben interpretar un cese de emisión como un ataque nuclear. Puede que en el pasado fuese así pero hoy en día no se sabe si esto es cierto.

En 183 KHz. emite "Europe 1" desde Alemania pero emitiendo en francés. Esto se debe a que la licencia se otorgó en la década de 1950 cuando el Sarre estaba administrado por Francia. La licencia se ha ido manteniendo y aunque se trata de una emisora francesa ubicada en París, tiene este transmisor.

Por último, desde España es fácil oír en 252 Khz. el canal 3 de la Radio Argelina emitiendo en francés y árabe. Con un buen receptor y en un lugar donde penetren bien las ondas de radio y no haya mucha perturbación radioeléctrica podremos escuchar alguna de estas emisoras, sobre todo las francesas, durante todo el día.

Con respecto al receptor tener en cuenta que la antena para LW no es la telescópica exterior si no una barra de ferrita ubicada dentro del aparato. Esta antena es direccional por tanto debemos girar el aparato hasta la posición donde la señal se oiga con mayor fuerza.

300 Khz a 3 Mhz Onda Media (MW)

Excepto el segmento inferior a 515 kHz dedicado a radiofaros y la parte superior a 1720 KHz, la mayor parte de este segmento está destinada a la radiodifusión. Se trata del segmento va de 515 Khz a 1720 KHz identificado en los receptores por las letras MW o OM, también es muy utilizada la abreviatura AM aunque esta hace referencia al modo de modular característico de esta banda.

 En zonas tropicales se utilizan las bandas de 2300 KHz a 2498 KHz, denominadas por este motivo bandas tropicales. Los fabricantes la incluyen en la banda de onda corta aunque sus características de propagación son más similares a la onda media.

Ya explicamos la propagación en esta banda: Durante el día escucharemos emisoras locales y regionales pero la noche abrirá nuestro abanico de recepción pudiendo recibir estaciones internacionales.  Esta banda se viene utilizando desde los orígenes de la radio en la década de 1920 por la sencillez de los receptores y el hecho de pasar con facilidad los obstáculos. Tiene el problema que es sensible a las interferencias y se pueden escuchar literalmente los ruidos de rayos. La expansión de la FM mediante el uso de repetidores (recordemos que permite una mayor calidad de sonido) está llevando al declive esta banda que aún presenta una gran actividad Tiene la ventaja que llega a zonas remotas de poca población donde sería costoso instalar una red de repetidores.

 Lo podemos comprobar en la noche, la perspectiva de recibir estaciones lejanas se amplía por el hecho de que algunas grandes emisoras europeas han dejado de emitir. Si no existe una emisora cercana más potente, nuestro abanico de posibilidades se ampliará. En España podremos oír las grandes cadenas nacionales emitiendo al mismo tiempo desde diferentes ciudades. En el plano internacional, al contrario de hace unos años, es mas difícil escuchar emisoras europeas debido a que van dejando la onda media al contar con otros modos de emisión (FM y DAB). Por el contrario oímos con fuerza emisoras del norte de África. Estas permiten llegar a zonas remotas de esos países en el deshabitado desierto del Sahara.

Para recibir estas señales ocurre lo mismo que con la onda larga, la antena es una barra de ferrita. Por tanto, debemos girar el aparato horizontalmente hasta dar con el punto donde mejor se oye la señal.

3 MHz a 30 MHz Onda Corta (SW)

En esta banda podremos oír emisoras de todo el mundo debido a la propagación por rebote en la ionosfera. Ya explicamos que este modo de propagación no es constante y esto condiciona el modo como se pueden oír estas emisoras.

Al contrario que en la onda, larga y media, y FM las emisoras no emiten permanentemente por una misma frecuencia si no que la cambiando a lo largo del año, cambiando horarios y bandas. Esto hace que en muchos receptores vengan marcadas las longitudes de onda: 49, 41, 31, 25, 21, 19, 16, 13 metros.

 A continuación damos información sobre las bandas y frecuencias destinados a la radiodifusión.

SW1: 5,6 MHz - 6,6 MHz ( 49 metros)

SW2: 7,1 MHz - 7,3 MHz ( 41 metros)

SW3: 9,2 MHz - 10,2 MHz ( 31 metros)

SW4: 11,4 MHz - 12,4 MHz ( 25 metros)

SW5: 13,06 MHz - 14,24 MHz ( 21 metros)

SW6: 14,5 MHz - 15,4 MHz ( 19 metros)

SW7: 17 MHz - 18 MHz ( 16 metros)

SW8: 21,45 MHz - 21,85 MHz (13 metros)

Recordemos que hasta 14mhz se denominan bandas nocturnas por ser su propagación más óptima de noche y en invierno; por el contrario las bandas diurnas tienen mejor propagación en el día y en verano. Las bandas de 31 y 25 metros suelen compartir características de ambas y por tanto en estas siempre encontraremos más actividad. Estos aspectos son importantes pues en unas horas no oiremos nada y en otras estarán repletas de actividad.

Con un receptor sencillo, de antena telescópica, podremos oír las estaciones más potentes. Pero las posibilidades de este segmento no se agotan. De hecho ha dado lugar a una afición denominada radioescucha dx o diexismo que consiste en la búsqueda de emisoras lejanas. Para esto necesitaremos un receptor más complejo en los que podamos aumentar la sensibilidad a señales débiles y que tenga selectividad, esto es la capacidad de separar estaciones próximas y si añadimos una antena exterior los resultados de la escucha mejoraran considerablemente. El modo de modulación para la radiodifusión es la AM

Un gran número de países tienen emisoras en onda corta, aunque las nuevas tecnologías,  como en el caso de la onda media y larga, han hecho que algunos hayan abandonado este modo.

Curiosamente veremos que muchas emisoras emiten en varias lenguas. Radio China internacional lo hace en más de cien. Esto nos permite conocer el punto de vista o la propaganda política de un país. Esto le da un cariz político que nos permite ver plasmada las tensiones mundiales. En la época de la guerra fría emisoras como Radio Moscú o Radio Berlín internacional emitían hacia Latinoamérica con gran potencia buscando alentar procesos revolucionarios y haciendo propaganda del socialismo. Por el lado contrario, con emisores ubicados en España transmitía Radio Liberty (financiada por EE.UU) hacia la Unión Soviética y sus satélites). Hoy la confrontación es entre China y Estados unidos. Las emisiones chinas tienen una potencia que recuerdan a las de Radio Moscú. Por otro lado Radio Free Asia emite hacia la Republica Popular China. Ni decir tiene que se intentan interferir las emisiones contrarias. China emite con potencia música para anular a Radio Free Asia o bien se crean interferencias en la frecuencia en que emite la contraria

Otro tipo de emisoras son las religiosas entre las que destacan Radio vaticano, Radio adventista mundial, etc. El Islam está presente por ejemplo con las emisiones de IRIB desde Irán. Existen pequeñas emisoras privadas de baja potencia. Radio Exterior de España emite en varios idiomas entre ellos el Sefardí.

Decir que no siempre las emisiones vienen del país original. Así por ejemplo Radio China alquila emisores a Radio Exterior de España para llegar a América, zona lejana desde china; Radio Exterior de España utiliza los transmisores chinos para cubrir esa área. Los contenidos se envían por vía telefónica o satélite. Recordemos en este sentido la ubicación que tuvo radio liberty en Pals (Gerona, España) que permitía sortear las interferencias rusas desde la Republica Democrática Alemana.

Para evitar confusiones, las emisoras de onda corta suelen indicar sus horarios en Tiempo universal Coordinado u hora UTC que es el horario del Meridiano 0 o de Greenwich sin tener en cuenta horario de verano. En España peninsular, por ejemplo, en invierno su horario es una hora menos que la del Meridiano, por tanto tendríamos que restar una hora para conocer el UTC. Al aplicarse en España horario de verano la diferencia sería de dos horas en el periodo en que dicho horario está vigente.

Como vemos la onda corta es un mundo apasionante en el que siempre se puede encontrar algo nuevo.

Pero la onda corta no solo está poblada por la radiodifusión vamos a ver los otros inquilinos:

Los radioaficionados utilizan este segmento que les permite contactos internacionales. De hecho ellos fueron los pioneros en la onda corta. Al poblarse las frecuencias de onda larga y media, ellos se vieron desplazados a esta zona y allí fueron experimentando y descubriendo las posibilidades de la onda corta.

 Los radioaficionados utilizan la telegrafía, fonía en banda lateral única y modos digitales.

Para escuchar sus comunicaciones además de un buen receptor y antena necesitaremos que este funcione en banda

lateral única SSB. Otros servicios son para ayuda a la navegación aérea y marítima sobre todo como modo de reserva por si fallan otros sistemas o en zonas polares

donde los satélites son menos efectivos. También para funciones de defensa e inteligencia militar estas emisiones suelen ser encriptados y aunque no es difícil captarlas nos serán ininteligibles.

También tienen reservadas frecuencias en este segmento dispositivos de corto alcance tales como teléfonos inalámbricos, dispositivos de control remoto o identificación por radio frecuencia.

Destacar en 27 MHz la Banda Ciudadana (CB) que son 40 canales destinados para comunicaciones recreativas del público en general. Es decir cualquier ciudadano sin necesidad de tener una licencia, como si la ha de tener para ejercer como radioaficionado, ni tener grandes conocimientos puede tener un equipo para comunicarse. El único requisito es que los equipos se adapten a la normativa sobre CB Estos canales eran muy utilizados por los camioneros en los años noventa donde esta banda vivió su boom. La aparición de la telefonía móvil e internet ha dejado esta banda bastante desierta.

30MHz a 300MHz Ondas métricas (VHF)

La estrella de este segmento es la popular FM o banda de frecuencia modulada, es decir, las estaciones de radiodifusión que emiten modulando en frecuencia en la banda de 88.5 a 108 MHz. Este modo de modulación unido a la propagación por onda directa, y por tanto más inmune a interferencias, permite una excelente calidad de sonido. Típica de este segmento es la radiofórmula que es una sucesión continua de música amenizada por un locutor; también puede ir combinada con pequeños boletines de noticias. Ejemplos típicos son la famosa radiofórmula "Los 40 principales" o "Kiss FM". Como desventajas tiene su corto alcance no muy superior a la línea de horizonte excepto que los emisores estén ubicados en lugares altos o que se utilicen repetidores. Aquí emiten pues emisores locales pues los equipos son más sencillos si los comparamos con la onda media y no son necesarias grandes potencias. La extensión de la cobertura mediante repetidores hace que las grandes cadenas emitan por esta banda en detrimento de la onda media.  

En ocasiones excepcionales pueden darse casos, como explicamos, de propagación troposférica que permite que una emisora pueda ser oída a distancias mayores de su área propagación ordinaria.

Últimamente, sobre todo en receptores de vehículos, la FM tiene una prestación denominada RDS. En una portadora lateral se envía en forma de datos información y pequeños mensajes de la emisora que aparecen en la pantalla. Este sistema permite localizar automáticamente otra emisora de la misma cadena, evitando así la manipulación manual de la radio en vehículos.

Por debajo de la FM se encontraba la televisión analógica, en algunos países aún en uso.

Por encima de la FM tenemos la banda aérea para comunicaciones entre avión y torre de control sobre todo en maniobras de despegue y aterrizaje. Más arriba tenemos en 137 MHz señales de satélites meteorológicos, en 144 MHz la banda de radioaficionados de 2m que usan para comunicaciones locales, vía repetidor y satélite, explorando también otros modos como el rebote lunar. Más arriba tenemos la banda marítima en VHF. El resto es de servicios tales como policías, bomberos, redes profesionales de empresas, enlaces internos de radiodifusión, etc.

Al llegar ese punto debemos advertir de la importancia de guardar el secreto de las comunicaciones no destinadas al público en general.  La Constitución española de 1978 dice al respecto:

Artículo 18

3. Se garantiza el secreto de las comunicaciones y, en especial, de las postales, telegráficas y telefónicas, salvo resolución judicial. 

Esto quiere decir que está prohibida y penada la interceptación y divulgación de comunicaciones no destinadas al público en general. Se consideran dirigidas al público en general las siguientes comunicaciones: radiodifusión, radioaficionados, banda ciudadana y PMR 446 MHz. Si oímos otra comunicación ( redes internas de servicios públicos, redes de empresa, etc.) debemos guardar secreto sobre ella y su contenido. Afortunadamente hoy en día este tipo de comunicaciones suelen viajar encriptados en forma de datos, pero no es imposible que se aún usen modos analógicos.

300MHz a 3 GHz  Ultra alta frecuencia y superiores (UHF)

Hemos llegado al final del espectro. Este tipo de ondas es óptimo para el transporte de datos por tanto son utilizadas por sistemas digitales. La voz u otras informaciones (imagen, video, internet, etc.) se convierten en un formato de datos.

Estos datos se convierten en impulsos que se añaden a la onda portadora. Al recibirse se decodifican el receptor. En esta banda funciona la telefonía móvil, wifi, bluethoot, etc. En esta banda no hacemos indicación de frecuencias, pues los dispositivos TDT, DAB y satelitales memorizan los canales al ser configurados por lo que no es necesario sintonizarlos cada vez. En el caso de la DAB, aunque se viaje, no es necesario resintonizar la señal.

Ciñéndonos al campo de la radiodifusión destacar la Radio Digital (DAB) que son canales de radio digital. Un canal o multiplex permite en su ancho varias portadoras consecutivas, esto hace que por un canal pueden emitir varias emisoras. Además, se pueden enviar información que se visualizará en pantalla. Si se viaja, no se pierde la señal y la calidad del audio es excelente y sin interferencias.

La televisión digital terrestre se basa en los mismos principios de la DAB. Permite más canales de televisión añadiendo además canales de radio. También la radio y televisión vía satélite utiliza estas frecuencias. La forma de una antena parabólica hace que los haces paralelos de ondas (recordemos que su longitud de onda es centimétrica y milimétrica) que llegan directamente del satélite al que está orientada, se concentran en el punto nodal donde se 

coloca la antena receptora. Una multitud de dispositivos de corto alcance utilizan estas frecuencias: llaves de garaje, micrófonos inalámbricos, localización por radio frecuencia. También los radioaficionados tienen frecuencias en estos segmentos para comunicaciones via satélite. Además de otros usuarios: gobierno, defensa, organizaciones, etc.

Acabamos hablando de los dispositivos de  Radio Privada Móvil PMR 446MHz (Private Mobil Radio) Basados en la misma filosofía de la banda ciudadana de dejar unos canales para uso recreativo, personal y familiar de los ciudadanos. No se necesita licencia pero los dispositivos se deben ajustar a la normativa sobre PMR 446MHz


domingo, 8 de noviembre de 2020

ONDAS DE RADIO Conócelas IV


3. ¿Cómo se comportan las ondas de radio? 


 Por fin nos vamos a centrar en las ondas de radio. Son tantas sus aplicaciones que los gobiernos han tenido que regular su uso. Como las ondas no entienden de fronteras, los estados se deben poner de acuerdo para que su regulación sea armónica; con este objetivo se creó la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT). Cada país regula el uso del espectro radioeléctrico teniendo en cuenta los acuerdos y recomendaciones de la UIT. El instrumento legal que existe en España se denomina: Cuadro Nacional de Atribución de frecuencias, cuya última actualización fue publicada en el Boletín Oficial del Estado e l 27 de octubre de 2017. (BOE nº 259, de 27 de octubre de 2017, páginas 103115 a 103478)

El espacio que abarca esta regulación y que se corresponde con todo el espectro de las ondas de radio abarca desde los 8 KHz. hasta los 3000 GHz. Este vasto espacio lo exploráremos a continuación, pero antes necesitamos conocer un nuevo concepto de radiotecnia: La modulación.

La modulación

Recordemos cuando al hablar de las ondas, explicábamos de grosso modo lo que sucedía en una emisora que no era otra cosa que crear una onda electromagnética en una frecuencia determinada y conducirla hacia la antena para que pasase al espacio. Por el contrario el receptor la recibía y la convertía en una señal de baja frecuencia que haciendo vibrar un altavoz lo transforma en su sonido audible para el oído humano. El problema es que como resultado solo oiríamos un zumbido continuo. Esta onda se denomina portadora. Esta onda por si sola solo nos serviría para transmitir en telegrafía mediante la interrupción a intervalos largos y cortos (representados gráficamente por rayas y puntos) de la portadora. Como lo que queremos transmitir es voz y música, y hoy en día, datos digitales lo que debemos hacer es añadir esa información a la onda portadora. El proceso se denomina modulación.

Básicamente, la modulación consiste en hacer que un parámetro de la onda portadora cambie de valor de acuerdo con las variaciones de la señal moduladora, que es la información que queremos transmitir. (wikipedia.org) Mediante el micrófono convertimos un sonido audible en una señal eléctrica de baja frecuencia, esta se mezcla con la portadora haciendo que varié algún parámetro: La amplitud, frecuencia o fase. Existen también modos de modulación de los datos que suministra un equipo informático y en los cuales está codificado el sonido u otra información. Los datos recibidos se vuelven a decodificar. Para ello emisor y receptor deben utilizar el mismo formato u estándar. De todo esto hablaremos más al tratar en el último capítulo del futuro de la radio.

La radio digital aún tiene camino por recorrer hasta su completa implantación, al menos en España, por eso nos vamos a centrar en los modos analógicos, hoy por hoy mayoritarios: Modulación en Amplitud(AM) y Modulación en frecuencia (FM)

Nos serviremos de imágenes para entender el proceso. Veamos la modulación en Amplitud (AM):

Modulación en amplitud

                                                                                Modulación en amplitud

La onda que aparece en primer lugar es la onda de baja frecuencia obtenida a través del micrófono. La onda intermedia es la onda portadora de radiofrecuencia y la de abajo es el resultado del proceso de mezclar ambas. En el receptor se realiza el proceso de demodulación, esto es separar la señal de baja frecuencia para una vez tratada, llevarla al altavoz u otra salida de audio. Este modo permite receptores baratos pero es sensible a las  interferencias

Una variante, utilizada por los radioaficionados es la Banda Lateral Única (SSB) que consiste en que una vez modulada la señal en amplitud, filtrar la portadora y enviar solo la señal lateral modulada Al recibirse, el receptor deberá crear una portadora que unida a la señal recibida recompondrá la señal para su demodulación. Este sistema permite utilizar menor potencia y menor ancho de banda; por el contrario los equipos son caros más complejos y caros. Existe el convenio de por debajo de 10 MHz, modular la banda lateral inferior (LSB) y por encima la banda lateral superior (USB)

 El otro modo es la Modulación en Frecuencia o FM


Modulación en frecuencia

                                                                       Modulación en frecuencia


 Aquí se modula la frecuencia. Este sistema emplea más ancho de banda pero no le  afectan tanto las interferencias permitiendo una excelente calidad de sonido. Por esto es utilizado para transmitir música.

Terminamos este epígrafe haciendo hincapié en que AM y FM son modos de modular, no tipos de onda. Lo que sucede que al modular una determinada banda en un modo determinado se confunden los términos.

Ya estamos listos para una primera exploración del espectro.

Bandas de Ondas

8 a 300 KHz. Onda larga (LW) (OL)

Denominadas así por que su longitud de onda es 1 a 10 km. Estás ondas emitidas con cierta potencia pueden propagarse a grandes distancias. Se propagan siguiendo la línea de la tierra (onda de tierra), siendo las únicas frecuencias que pueden propagarse por el fondo marino. En contra tienen lo reducido del espectro (solo 300 khz) y la poca eficiencia de las antenas que deben der de grandes dimensiones.

300 kHz a 3 MHz Onda Media. (MW) (OM)

Este es el verdadero nombre de lo que denominamos AM y que como explicamos es el modo en que modulan las emisoras de radiodifusión que operan en esta banda.

Lo interesante de esta banda es el modo de propagarse. De día se propaga al igual que la onda larga siguiendo la línea de tierra.

Dependiendo de la potencia aplicada pueden llegar a unos cientos de kilómetros. Por la noche sin embargo, desaparece la capa (d) de la ionosfera que absorbe las ondas medias y estas aumentan su propagación aumentando su alcance. Así de día será difícil escuchar una emisora que este a más de 300 km.

Por la noche podremos oír con claridad una emisora que este a mil km y emita con cierta potencia.

Esta banda tiene la contra de que se ve muy afectada por interferencias producidas por tormentas a veces situadas a miles de km. También los sistemas eléctricos como el alumbrado producen perturbaciones.

3MHz a 30 MHz. Onda corta (SW) (OC)

Estas frecuencias, que en propagación directa no pasarían de un centenar de km, tienen también una característica que las hace aptas para comunicaciones a muy larga distancia. A partir de esta banda las ondas se propagan de modo directo sin seguir la curvatura de la tierra. Es lo que se denomina propagación por onda directa.

Estas ondas rebotan en las capas altas de la ionosfera que se encuentra a unos 400 km de altura. (Propagación ionosférica) A mayor frecuencia la capa donde rebotará será más alta. Tras rebotar vuelven a la tierra o al mar donde vuelven a reflejarse regresando a la ionosfera. El proceso continua hasta que la onda pierde su energía y se desvanece. Esta peculiaridad hace que puedan cubrir grandes zonas del globo terráqueo.

Las características de la ionosfera no siempre son las mismas, varían dependiendo de la actividad solar, esto hace que las condiciones de propagación en estas bandas varié según sea día o noche o según la estación del año.

También el ciclo de manchas solares tiene gran influencia. Un ciclo de manchas solares dura 11 años y en el momento de mayor número de manchas, la propagación mejora. Consecuencia de todos estos factores es que en muchos receptores la banda de onda corta se subdivide en longitudes de onda que son: 90, 75, 60. 49. 41, 31, 25, 21,19.16, 13 y 11 mts. La explicación es que en un determinado momento la propagación no es la misma en toda la banda. Así una emisora de radiodifusión en un momento del día puede emitir por una longitud de onda y en otro por otra, dependiendo de propagación en ese momento.

Las bandas entre 10 y 14 MHz se llaman bandas altas o bandas diurnas cuya propagación aumenta en verano. Por el contrario las bandas entre 3 y 10 megahercios son las bandas nocturnas cuya propagación es mejor en invierno. Las bandas intermedias 25 y 31 m tienen características comunes a ambas.

30 a 300 MHz Muy alta frecuencia (VHF)

En este segmento y en los de frecuencias superiores la propagación es por onda directa. Si subimos a una montaña podemos cubrir grandes distancias (200-300 Km) o mayores si quien nos recibe se encuentra en otra zona alta y sobre todo si su ubicación es visible) aunque en el camino quedarán muchas zonas de sombra (Fondos de valles. La ladera oculta para nosotros, etc.) Por eso, salvo que solo se quiera emitir para las cercanías, los emisores en estas bandas se instalan en puntos altos; también en puntos altos se ubican repetidores que remiten la señal salvando así obstáculos geográficos y cubriendo una zona más amplia. Este tipo de ondas, al contrario que la onda corta, consigue pasar todas las capas de la atmósfera por lo que se utilizan para comunicación vía satélite; haciendo estos la misma función de un repetidor terrestre.

No obstante de modo esporádico se puede dar la propagación troposférica. La onda al salir de la antena se propaga, o bien en línea recta, o bien con un cierto ángulo. Estas últimas ondas pueden rebotar de modo esporádico en las capas de la troposfera. Este modo de propagación se ve favorecido por las inversiones térmicas que se producen en estas capas en las mañanas de verano, siendo pues el momento más óptimo para que se de este tipo de propagación.

300 MHz. a 3 GHz. y superiores Ultra alta frecuencia (UHF)

En este tipo de ondas, al igual que en VHF, la propagación se produce por onda directa limitada por el horizonte. La hora del día, el sol y sobre todo la humedad atmosférica influyen en su propagación. La humedad atmosférica (moléculas de agua) absorbe parcialmente la energía de la onda de radio reduciendo o atenuando la onda en largas distancias Esta degradación aumenta con la frecuencia, en bandas de VHF no afecta tanto. El hecho de propagarse en la troposfera hace, que al igual que en VHF, el ducto troposférico donde la atmósfera se calienta y se enfría a lo largo del día afecte a su propagación. Al tener unas longitudes de onda centimétricas sucede que obstáculos (edificios, grandes construcciones, etc.) crean difracciones creando haces separados de ondas que al llegar al receptor haga que estas ondas se sumen o se resten apareciendo un desvanecimiento o un reforzamiento de señal según el caso. Al igual que en VHF al no reflejarse en capas superiores de la atmósfera se utilizan para satélites y comunicaciones espaciales.

lunes, 2 de noviembre de 2020

Máximas de san Juan Bosco nº6


 30 Ser bueno no consiste en no cometer ninguna falta, sino en saber enmendarse.

 31 Nuestra vida es tan fugaz, que apenas nos alcanza el tiempo para hacer el bien. (Mamá Margarita )

 32 El sacerdote para hacer mucho bien necesita unir a la caridad una fuerte dosis de amabilidad.

 33 Para hacer el bien se necesita valor, estar dispuesto a sufrir cualquier mortificación, no hacer sufrir nunca a nadie, se siempre amable.

 34 Siempre se debe preferir el bien general al particular. Nuestro beneficio particular no debe tomarse en cuenta cuando se trata del bien común.

 35 La mejor manera de adquirir méritos consiste en hacer el bien sin mirar a quien, cada vez que esté a nuestro alcance, sin esperar recompensa del mundo, sino de Dios solamente.

 36 Nunca suprimas el bien para impedir un mal.

 37 Cuando se trate de hacer el bien, no te fijes en ningún interés material.

 38 A los niños se hace mucho bien tratándolos siempre con amabilidad. Hay que amarlos y estimarlos a todos por igual, aunque alguna que otra vez no lo merezcan.

 39 Por mucho que nos critiquen sigamos nuestro trabajo adoptando el siguiente sistema y precioso lema: obrar bien y dejar a la gente que hable.

 40 Las buenas obras es mejor hacerlas cuanto antes. 

domingo, 1 de noviembre de 2020

ONDAS DE RADIO Conócelas III



Características de las Ondas

Una vez visto lo que es una onda, vamos a estudiar sus características, pues según varían estas nos permiten unas posibilidades u otras en el campo de la radio.

La forma de una onda

Ya dijimos que gracias a las matemáticas, de acuerdo a los valores de intensidad y diferencia de potencial, sabemos que la energía radiada se propaga en forma de ondulaciones. Esto nos lleva a imaginar la onda como una ola viajando por el cielo.

Esto realmente no es así. El motivo es que al igual que la corriente eléctrica en un conductor, la energía radiada crea un campo inducido, por lo que realmente si viéramos a las ondas desplazarse veríamos una forma esférica. De todos modos lo que más nos interesa a efectos de este trabajo es la corriente principal. Vamos a estudiarla. Lo haremos a partir del siguiente esquema:


Representación gráfica de una onda

Δ Es la longitud de Onda

Υ Es la amplitud de Onda

El gráfico nos ayudará a definir varios términos que usaremos constantemente:

Cresta: Es el punto más elevado de la onda; por el contrario el punto más bajo se denomina Valle

 Longitud de onda: distancia medida en la dirección de propagación entre dos puntos de perturbación (dos crestas o dos valles) Se expresa en metros e indica el tamaño de una onda.

Periodo: Es el tiempo en el que se produce una vibración o ciclo.

Frecuencia: Es el número de vibraciones u oscilaciones completas que se realizan en un segundo. Se expresan en Hertz en honor de Heinrich Hertz que demostró la existencia de las ondas de radio en 1888.

Amplitud: Es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de una onda. Pueden existir ondas cuya amplitud sea variable.


Clasificación de las ondas

Existen varias clasificaciones considerando diferentes aspectos:

-En función del medio por el que se propagan se clasifican en mecánicas y electromagnéticas. Las ondas mecánicas requieren de un medio elástico para propagarse (agua). Las ondas electromagnéticas sin embargo viajan por el vacío.

-Según cómo se desplazan con respecto al foco de origen en transversales y en longitudinales. Son ejemplos de ondas transversales las ondas electromagnéticas estas se propagan de modo circular a partir del origen. Las ondas longitudinales lo hacen de un modo más directo. Un ejemplo de este tipo de onda es el sonido.

-Clasificación según la frecuencia y la longitud de onda Es la es la clasificación que vamos a utilizar para conocer el mundo de la radio.

Está probado que las ondas electromagnéticas se propagan a la misma velocidad que la luz, esto es a 300.000Km/s. La velocidad se relaciona con las magnitudes de frecuencia y longitud de onda. Así a una frecuencia determinada, dada igual velocidad, le corresponde una longitud de onda determinada.

Dependiendo de la frecuencia/longitud de onda las ondas tienen unas características diferentes. La clasificación por frecuencias es lo que se denomina espectro electromagnético.


El espectro electromagnético

Para cerrar el presente capítulo vamos a ofrecer una visión general del espectro electromagnético del que las ondas de radio son solo una parte. En el próximo capítulo nos centraremos en diseccionar la parte del espectro electromagnético destinado a la radio y aprenderemos algo sobre modulación (la conocida AM y FM)

Iniciamos nuestro viaje siguiendo una de las características, que como hemos visto, definen las ondas: La frecuencia.

Empezamos por las frecuencias más bajas donde nos encontramos las ondas sonoras.

Recordemos que estas ondas no son electromagnéticas. Recordemos también que el Hertzio es el número de vibraciones por unidad de tiempo.

Las frecuencias que capta un oído humano están entre los 20 y 20000Hz, Es decir son frecuencias inferiores a las que son habituales en las ondas electromagnéticas aunque hay corrientes eléctricas de baja tensión que funcionan en valores similares a las ondas de sonido.

Para movernos con comodidad por las ondas electromagnéticas utilizaremos los múltiplos del Hertzio (Hz) que son:

KiloHertz(KHz).............................1000 Hz

MegaHertz(MHz)............1.000.000 Hz o 1000 Khz

GigaHertz (GHz).......................1000Mhz

Teraherz (THz)............................1000Ghz

Vistas estas nociones empezamos nuestro viaje. Las corrientes eléctricas de baja tensión (las que nos suministran las baterías o transformadores) oscilan sobre los 60 Hz.

De aquí que, como explicamos antes, una de las tareas que realizan emisores y receptores es en los emisores crear una onda en las frecuencias en que viajan las ondas de radio y en los receptores volver a transformar estas en vibraciones de baja frecuencia.

Recordemos que la corriente a su paso genera un campo electromagnético. En estas bajas frecuencias es más limitado, por eso no se suele considerar al definir el espectro electromagnético.

El espectro electromagnético empieza precisamente con las ondas de radio que van desde 10 KHz hasta los 10 THz (longitudes de ondas que van desde 100 kilómetros hasta los 100 micrómetros.

Las ondas de radio pueden ser creadas por medios naturales. Los relámpagos, auroras y objetos astronómicos crean ondas que puede captar un receptor. Es lo que se denomina la radio natural y que tiene sus aficionados. Escuchar los sonidos de una aurora boreal nos dejará gratamente sorprendidos.

Las ondas generadas por el hombre se utilizan para comunicaciones, radiodifusión, radar, redes telemáticas y otros.

Seguimos explorando el espectro. Entendiendo que nos hallamos ante frecuencias altísimas y longitudes de onda microscópicas, por conveniencia, vamos a omitir sus valores pues no son relevantes para nuestro objeto.

Siguen las microondas que aún están dentro del sector de las ondas de radio.

Tras estas, vienen los rayos infrarrojos. Utilizados en dispositivos de visión nocturna, mandos a distancia y otros.

Estas ondas son de luz, pero la frecuencia en la que se mueven está por debajo de la frecuencia de onda de luz más baja que es capaz de ver el ojo humano y que corresponde al color rojo. Recordemos que la luz es también una radiación. A cada color corresponde una frecuencia. Sigue la luz visible para el ojo humano. Los colores que percibimos tienen su frecuencia más baja en el rojo y la más alta en el violeta.

Consecuentemente las ondas que siguen son las ultravioleta Estas ondas están en los rayos solares. Se utilizan en dermatología, cosmética y otras aplicaciones industriales.

Siguen los rayos X. Estos rayos tienen la capacidad de atravesar cuerpos opacos y de imprimir placas fotográficas. Su aplicación principal es en medicina para ver partes internas del cuerpo humano. También par ver en el interior de maletas en zonas de control de aeropuertos y, en general, ver interiores de objetos.

Acabamos nuestro recorrido en los rayos gamma. Esta radiación está constituida por fotones producidos por elementos radioactivos o por procesos subatómicos como la aniquilación de un par positrón/electrón. Pueden atravesar tejidos celulares. Se utilizan para esterilizar.

jueves, 22 de octubre de 2020

ONDAS DE RADIO Conócelas II

 


1 ¿Qué es una onda?

 

 

Las ondas mecánicas

 

El mejor modo de explicar lo que es una onda es el típico ejemplo de la piedra lanzada a un estanque. La descripción del proceso nos permitirá entender la definición de onda. Esta comprensión nos ayudará a introducirnos en la comprensión de lo que son las ondas electromagnéticas que son las que transportan los mensajes radiofónicos.

 

Imaginemos que nos encontramos frente a un estanque con el agua en reposo. Lanzamos a este una piedra. En el momento del lanzamiento imprimimos una energía cinética a la piedra. El rozamiento con el aire y la gravedad terrestre contrarrestaran esta energía haciendo caer la piedra al agua. En el momento del impacto la piedra aun conservara energía cinética. Hay un principio en física que dice: “la energía no se pierde, se transforma”. Esto es lo que sucede en el momento del impacto: La energía cinética de la piedra es transmitida al agua.

Tras el impacto vemos que en la superficie del agua se forman unas ondulaciones concéntricas. Si observamos un objeto que este flotando en esa superficie notaremos que este no se desplaza, si  no que solo sube o baja según en el punto de la onda en que se encuentre. De aquí notamos que no se produce movimiento de la masa de agua si no solo una vibración. Es la energía cinética del impacto absorbida por el agua que se hace visible en estas ondulaciones que se extinguen pasado un tiempo, regresando el agua del estanque a su estado inicial. La altura, distancia y duración de las ondas dependen de la masa de la piedra y de la velocidad con que se lanzó.

 

Este ejemplo permite ver y comprender lo que es la onda. Existen otros tipos de onda: sonoras, de luz, electromagnéticas donde esta observación no es posible.

 

Concluyendo podemos decir que con la palabra onda designamos la transmisión de energía sin desplazamiento de materia.

Las ondas sonoras que transmiten la voz tienen un modo de transmisión similar. Esto no va a ser igual en otros tipos de ondas como las de la luz o las electromagnéticas. Para entender estas tenemos que tener unas nociones básicas sobre la estructura atómica y sobre electricidad.

 

El átomo

 

El fenómeno de la radiación es la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un medio natural.

 

La propagación en el vacío es exclusiva de las ondas de luz y electromagnéticas. Las ondas mecánicas, por el contrario, solo se propagan si existe un medio físico: Tierra, agua, aire. En el espacio exterior no existe medio, solo vacío. (Antiguamente se creía que existía una sustancia muy diáfana que se denominaba Éter)

 

Pero volvamos a lo que nos ocupa. Ya vimos  en la definición anterior que la radiación se propaga a través de partículas subatómicas. Vemos pues la importancia de tener claro lo que es un átomo.

 

 Los átomos son los componentes básicos de la materia. Para una más fácil comprensión, podemos hacer una analogía con los cuerpos celestes. Al igual que las fuerzas gravitatorias, directamente proporcionales a la masa de cada cuerpo e inversamente proporcionales a la distancia que los separan, crean un equilibrio universal entre todos los cuerpos celestes; existen unas fuerzas que ligan unos átomos con otros y según sean crean una estructura solida, liquida o gaseosa.

 

Cada átomo es como un sistema solar en miniatura. Existe un núcleo formado por partículas denominadas protones y neutrones. En torno a estos orbitan partículas denominadas electrones.

 

Hay átomos con estructuras estables. Su composición entre protones y electrones es equilibrada. En otros no sucede así y al influenciarse con otros átomos suele suceder que haya átomos que tienen orbitas libres para aceptar electrones y otros un exceso de los mismos. En una palabra se produce una transferencia de electrones entre los diferentes átomos. Cuando el núcleo pierde protones nos encontramos ante los materiales radiactivos.

 

Estamos ya listos, una vez visto el átomo para comprender la electricidad y el magnetismo, origen de  las ondas de radio.

 

 

La corriente eléctrica

 

Tras todo lo expuesto nos va a ser fácil comprender lo que es la electricidad:

La electricidad es la transferencia de electrones entre los átomos de un material conductor (que tiene facilidad para ceder y aceptar electrones. El caso contrario es un no conductor) tras aplicar una energía que cree una diferencia de potencial (por un lado un exceso, y por el otro un déficit de electrones que haga moverse a estos)

 

¿Cómo producimos la diferencia de potencial? Existen varios modos. Las baterías se basan en dos sustancias químicas. Una tiene un exceso de electrones y la otra un déficit. Al unirse por el circuito eléctrico se produce una corriente entre ellas hasta que se equilibran las cargas. Otro modo de producir electricidad es con medios mecánicos: generadores eólicos, hidráulicos,  de combustible. Estos a partir de un movimiento mecánico producido por las fuerzas que les dan nombre generan electricidad. Para comprender el cómo y acercarnos más a la comprensión del electromagnetismo vamos a ver que es un campo magnético.

 

 

El campo electromagnético

 

Se ha demostrado tanto de modo teórico como experimental que toda corriente eléctrica genera en sus inmediaciones un campo magnético. Del mismo modo que el polo magnético terrestre orienta hacia sí la aguja de una brújula, algo parecido sucede al paso de una corriente se crean unas líneas de inducción en el sentido de la corriente.

Los imanes son materiales que tienen de forma natural estas propiedades de modo permanente.

 

Volvamos al proceso de creación de corriente por métodos mecánicos. La  energía mecánica, ya sea hidráulica, eólica, etc. mueve una rueda. En esta rueda existen varios imanes, dejando espacio entre ellos. En torno a la rueda se colocan bobinas de material conductor. La rueda gira y al coincidir cada bobina con un imán se crea un campo electromagnético o inducción que crea una corriente en la bobina que seguirá circulando por un hilo conductor. Como vemos esta corriente no es continua, Debido a las diferentes posiciones entre imán y bobina la diferencia de potencial y la intensidad de la corriente varía. Si calculamos sus valores y los marcamos en un gráfico veremos que aparece la forma de una onda. En una palabra, al contrario que la onda del estanque que es visible, la onda electromagnética la conocemos por los valores de tensión (diferencia de potencial) e intensidad.

 

Aunque sobre las propiedades de las ondas y como condicionan las transmisiones radiofónicas aun nos queda mucho que tratar, vamos a preparar el camino antes de cerrar este capítulo. Lo explicado nos ayudará a comprender de modo básico y esquemático cómo funciona un aparato de radio.

 

Una emisora de radio lo que hace básicamente es combinar  las características y propiedades de unos materiales o elementos organizados en circuitos. Unos presentan oposición al paso de la corriente (bobinas y resistencias); otros con capacidad de cargarse y descargarse (condensadores); otros  solo dejan pasar la corriente en un sentido creando una señal o corriente de salida a partir de una de entrada (válvulas y transistores) Todo se conjuga para dar  a la corriente una frecuencia determinada. Una vez creada esta corriente eléctrica, cuya energía se propaga al modo de una onda, se conduce a la antena. Si las dimensiones de la antena permiten que los valores que definen la onda: intensidad y tensión, se mantengan, la onda sigue propagándose solo por sus propios impulsos o radiaciones de partículas subatómicas en el aire.

 

Como curiosidad decir que en el caso de las ondas de luz las partículas subatómicas que forman parte de la luz se denominan fotones y se producen  por una fuente (sol, bombilla, fuego) el resto de cuerpos solo hace que reflejarlas.

 

Sigamos el camino de nuestra onda. Esta llega a otra antena ajustada para poder recibir ondas de la misma frecuencia. Los circuitos deberán estar ajustados a la frecuencia de la onda para que la corriente circule por ellos. Una vez recibida se convierte en una frecuencia asequible a nuestro oído que haciendo vibrar el altavoz será audible aunque solo oiremos como un zumbido. Se trata de la onda portadora. En esta onda viajara la información (fonía o datos). Más adelante continuará nuestra explicación al tratar de la modulación.

lunes, 12 de octubre de 2020

Ondas de Radio. Conócelas. I


 

PRESENTACION

En este siglo XXI, donde nos parece de lo más normal tener una videoconferencia con otro continente o enviar y recibir comunicaciones de todo el planeta solo con unos clics en nuestro ordenador, todavía es posible percibir una magia: La que nos proporcionan las ondas de radio.

Esta magia la podemos experimentar de varios modos: El clima íntimo y familiar que se establecen en muchos programas en los cuales a veces se les da acceso vía telefónica a los oyentes. La complicidad que es capaz de crear un locutor, etc.

En este trabajo me voy a centrar en introducir otro aspecto no menos exótico que es la radioescucha. Esta no es otra cosa que la captación de las señales de radio especialmente las de emisoras lejanas o que tienen alguna peculiaridad especial.

Imagínense una noche de verano estrellada. Mientras disfruta de la placidez de la noche va explorando su receptor y de repente le llega una melodía musical exótica o le aparece el programa en español de un lejano país…

Esta actividad tiene sus seguidores, incluso existe una asociación. Si ponemos en las redes sociales el término “radioescucha” nos encontraremos con perfiles de estos aficionados que comparten los resultados de sus exploraciones.

Aunque se trata de una actividad sencilla, sin embargo para tener un resultado optimo que nos dé satisfacción, es necesario tener unos conocimientos elementales sobre las ondas de radio. Este es el propósito de este trabajo, explicar de modo sencillo las nociones básicas para introducirse en el mundo de la radioescucha.

Espero que tras la lectura de esta obra puedas sentir la magia en medio de este mundo híperconectado de escuchar un lejano mensaje que simplemente ha venido por el cielo.


NOTA- Muchas abreviaturas que acompañan a los nombres, tienen como origen el  mismo nombre en inglés. Se han puesto aquí por ser las más utilizadas en los receptores para así familiarizarse con ellas.