Radiofrecuencia

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Radiofrecuencia
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Concepto:Las ondas de radio son un tipo de radiación electromagnética. Una onda de radio tiene una longitud de onda mayor que la luz visible. Las ondas de radio se usan extensamente en las comunicaciones.

Radiofrecuencia, también denominado espectro de radiofrecuencia, ondas de radio o RF, se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético, situada entre unos 3 Hz y unos 300 GHz. El hercio es la unidad de medida de la frecuencia de las ondas, y corresponde a un ciclo por segundo.2 Las ondas electromagnéticas de esta región del espectro, se pueden transmitir aplicando la corriente alterna originada en un generador a una antena.

Contenido

Las Ondas de Radio

Las ondas de radio tienen longitudes que van de tan sólo unos cuantos milímetros (décimas de pulgadas), y pueden llegar a ser tan extensas que alcanzan cientos de kilómetros (cientos de millas). En comparación, la luz visible tiene longitudes de onda en el rango de 400 a 700 nanómetros, aproximadamente 5 000 menos que la longitud de onda de las ondas de radio. Las ondas de radio oscilan en frecuencias entre unos cuantos kilohertz (kHz o miles de hertz) y unos cuantos terahertz (THz or 1012 hertz). La radiación "infrarroja lejana" , sigue las ondas de radio en el espectro electromagnético, los IR lejanos tienen un poco más de energía y menor longitud de onda que las de radio. Las microondas, que usamos para cocinar y en las comunicaciones, son longitudes de onda de radio cortas, desde unos cuantos milímetros a cientos de milímetros (décimas a decenas de pulgadas).

Varias frecuencias de ondas de radio se usan para la televisión y emisiones de radio FM y AM, comunicaciones militares, teléfonos celulares, radioaficionados, redes inalámbricas de computadoras, y otras numerosas aplicaciones de comunicaciones. La mayoría de las ondas de radio pasan libremente a través de la atmósfera de la Tierra. Sin embargo, algunas frecuencias pueden ser reflejadas o absorbidas por las partículas cargadas de la ionosfera.

Propagación de ondas de radio

Para instalar una red inalámbrica y, en particular, ubicar los puntos de acceso a fin de obtener el máximo alcance posible, se deben conocer algunos datos con respecto a la propagación de las ondas de radio. Las ondas de radio (se abrevia RF por Radio Frequency) se propagan en línea recta en varias direcciones al mismo tiempo. En vacío, las ondas de radio se propagan a 3,108 m/s.

En cualquier otro medio, la señal se vuelve más débil debido a

  • la reflexión
  • la refracción
  • la difracción
  • la absorción

Transmisión y recepción

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 video) 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.

Absorción de ondas de radio

Cuando una onda de radio se topa con un obstáculo, parte de su energía se absorbe y se convierte en otro tipo de energía, mientras que otra parte se atenúa y sigue propagándose. Es posible que otra parte se refleje. La atenuación se da cuando la energía de una señal se reduce en el momento de la transmisión. La atenuación se mide en belios (símbolo: B) y equivale al logaritmo de base 10 de la intensidad de salida de la transmisión, dividida por la intensidad de entrada. Por lo general, se suelen usar los decibelios (símbolo: dB) como unidad de medida. Cada decibelio es un décimo de belio. Siendo un belio 10 decibelios, la fórmula sería:

R (dB) = (10) * log (P2/P1)

Cuando R es positivo, se denomina amplificación, y cuando es negativo se denomina atenuación. En los casos de transmisiones inalámbricas, la atenuación es más común. La atenuación aumenta cuando sube la frecuencia o se aumenta la distancia. Asimismo, cuando la señal choca con un obstáculo, el valor de atenuación depende considerablemente del tipo de material del obstáculo. Los obstáculos metálicos tienden a reflejar una señal, en tanto que el agua la absorbe.

Reflexión de ondas de radio

Cuando una onda de radio choca con un obstáculo, parte o la totalidad de la onda se refleja y se observa una pérdida de la intensidad. La reflexión es tal que el ángulo de incidencia equivale al ángulo de reflexión.

Por definición, una onda de radio es susceptible de propagarse en varias direcciones. Después de reflejarse varias veces, una señal de origen puede llegar a una estación o punto de acceso después de tomar muchas rutas diferentes (llamadas multirutas). La diferencia temporal en la propagación (llamada retraso de propagación) entre dos señales que toman diferentes rutas puede interferir en la recepción, ya que los flujos de datos que se reciben se superponen entre sí.

Esta interferencia se incrementa a medida que aumenta la velocidad de transmisión, ya que los intervalos de recepción de los flujos de datos se hacen cada vez más cortos. Por lo tanto, la multiruta limita la velocidad de transmisión en redes inalámbricas.

Para superar este problema, las tarjetas Wi-Fi y los puntos de acceso usan dos antenas por emisor. Mediante un controlador automático de ganancia (AGC), que cambia inmediatamente de una antena a otra según la fuerza de la señal, el punto de acceso puede distinguir dos señales que vienen de la misma estación. Se dice que las señales que reciben estas dos antenas no están correlacionadas (son independientes) si un hay una diferencia de Lambda/2 (6,25 cm a 2,4 GHz).

La polarización de las ondas

La polarización se utiliza para indicar el plano de oscilación del campo eléctrico de una onda electromagnética. Como ejemplo, una antena de transmisión vertical produce (en mayor cantidad) una onda de radio polarizada verticalmente, es decir con el campo eléctrico oscilando en el plano vertical, y por tanto con el campo magnético oscilando en el plano horizontal.

Velocidad de propagación

Las ondas de radio se propagan a la velocidad de la luz. Es prácticamente constante y su valor es 300.000.000 metros por segundo o 162.000 millas náuticas por segundo.

Longitud de onda

La longitud de onda de un a onda de radio se define como la distancia que recorre la onda de radio durante un ciclo. La longitud de onda va expresada normalmente en metros a excepción de si es menor que un metro, caso en el cual se expresa en centímetros o en milímetros.

Las unidades de frecuencia

La Frecuencia se mide en Hercios (Hz). Un Hercio equivale a realizar un ciclo en segundo. Las frecuencias de radio son altas y por convenio internacional se suelen usar los siguientes múltiplos:

Kilohercio (kHz): 1.000 Hz Megahercio (MHz): 1.000.000 Hz Gigahercio (GHz): 1.000.000.000 Hz Terahercio (THz): 1.000.000.000.000 Hz

Fuentes

  • Física Feynman, Volumen II: Electromagnetismo y materia. Feynman, Leighton,Sands. Addison-Wesley Iberoamericana. USA, 1987
  • Libro de Fisica General,Santiago Burbano de Ercilla (Lic. en CS. Físicas y Químicas)
  • DICCIONARIO ENCICLOPEDICO DE FISICA
  • Libro Física para la ciencia y la tecnología.