3. Aplicaciones de las ondas electromagnéticas. Telecomunicaciones

Tras la obtención de Hertz de las ondas electromagnéticas en 1888, varios científicos e inventores en diversos países trabajaron en su desarrollo. El ingeniero e inventor italiano G. Marconi perfeccionó el sistema y en 1901 consiguió la primera transmisión entre Europa y América.


Animación 5. Berserkerus. Creative commons.

La transmisión de la voz humana y de la música se consiguió cuando se descubrió como modular la amplitud de las ondas electromagnéticas. Las ondas sonoras tienen frecuencias del orden de cientos de herzios (Hz), mientras que las ondas de radio tienen frecuencias de kHz y MHz. Es necesario un proceso intermedio que permita transmitir una onda de baja frecuencia usando una de mayor frecuencia. Este proceso se llama modulación.

La onda sonora se transforma en una señal eléctrica en un micrófono (la conversión contraria se hace en un altavoz). La emisora produce una onda electromagnética de algunos MHz de frecuencia (onda portadora). Esta onda debe alterar sus características para incorporar la señal eléctrica a la transmisión. Una vez modulada la onda con la señal de audio (o de vídeo), se propaga hasta el receptor, que la capta y desmodula para obtener la señal.

Los sistemas de modulación más frecuentes son de amplitud modulada AM y frecuencia modulada FM. En el sistema AM, la señal se superpone a la amplitud de la onda portadora. En el sistema FM, la amplitud de la onda portadora se mantiene constante, pero su frecuencia varía según la cadencia de las señales moduladoras. Este sistema reproduce el sonido con mayor fidelidad.

En la tabla siguiente puedes conocer las bandas del espectro de radiofrecuencias.

 

 

Imagen 17. NASA. Dominio público

Los usos de las distintas bandas del espectro vienen determinadas por el hecho de que, a mayor frecuencia de la onda, mayor cantidad de información es capaz de transportar. Por esto se utilizan mayores frecuencias en la televisión que envía señales de imagen y sonido, que en la radio que sólo envía señales de sonido.

Las ondas emitidas por las antenas emisoras deben llegar a los receptores. Las ondas se propagan por el espacio en todas direcciones y llegan a los receptores directamente o mediante reflexiones, en la superficie terrestre o en la capa de la atmósfera llamada ionosfera. En la ionosfera se reflejan las ondas de radio, sobre todo las de las bandas de LF y MF.

La absorción y la atenuación de las ondas hace necesario establecer redes de repetidores y radioenlaces, tanto terrestres como desde satélites de comunicaciones, entre los 800 MHz y los 42 GHz en la banda de microondas.

Imagen 18. hardikvasa.
Dominio público.

Los teléfonos móviles tienen un emisor-receptor que enlaza con un "radioenlace" que es capaz de recibir y reenviar los mensajes dentro de su zona de cobertura. Los teléfonos móviles utilizan en Europa frecuencias entre 900 y 1800 MHz y cada número de móvil corresponde a una frecuencia. Un problema importante es cómo conseguir el mayor número de frecuencias disponibles, evitando las interferencias entre ellas. El uso del teléfono móvil se inició en la Segunda Guerra Mundial y desde entonces se han desarrollado varios sistemas hasta su popularización. Actualmente se ofrece la tercera generación (3G) con el sistema UMTS (Universal Mobile Telecommunications System).

 

El radar (RAdio Detection And Ranging) utiliza microondas SHF para localizar la posición y la velocidad de los aviones, barcos, nubes u otros objetos. Está formado por una antena que emite pulsos electromagnéticos y que actua también como receptora de la onda reflejada por el objeto.

Animación 6. NOAA. Dominio público.
AV - Pregunta Verdadero-Falso


La señal de audio o de vídeo modula la onda portadora producida por la emisora, en amplitud o en frecuencia.

Verdadero Falso
Icono IDevice Objetivos

Hornos de microondas

Los hornos de microondas son una aplicación doméstica de estas ondas. En muchos hogares se usan los "microondas". Estos hornos calientan los alimentos generando ondas microondas (mediante un magnetrón) que en realidad calientan selectivamente el agua. La mayoría de los alimentos, incluso los "secos" contienen agua. Las microondas hacen que las moléculas de agua se muevan, vibren, este movimiento produce fricción y esta fricción el calentamiento. Así no sólo se calienta la comida, otras cosas, como los recipientes, pueden calentarse al estar en contacto con los alimentos.

En la infografía tienes una explicación del uso y funcionamiento de un horno microondas.


Animación 7 . Eroski Consumer. Uso educativo.