Fundamentos de Propagación de Señales: Ondas Electromagnéticas y Antenas

Conceptos Fundamentales de Ondas Electromagnéticas

Este documento explora los principios esenciales de las ondas electromagnéticas y su aplicación en la propagación de señales de radio y televisión, detallando las características clave y los sistemas utilizados.

Definiciones Clave

• Forma de Onda de una Señal: Representación gráfica que muestra los valores instantáneos de una señal eléctrica o magnética (senoidal, triangular, cuadrada, diente de sierra).
• Longitud de Onda (λ): Longitud en metros del periodo de la onda. Se calcula como λ = c/f, donde c es la velocidad de la luz en el vacío (3 × 10⁸ m/s) y f es la frecuencia.
• Frecuencia (f): Número de veces que se repite el periodo en un tiempo determinado, expresada en Hertz (Hz).
• Periodo (T): Tiempo en el que se ejecuta un ciclo completo de la onda. Se calcula como T = 1/f.
• Ondas Electromagnéticas: Están formadas por un campo eléctrico (E) y un campo magnético (B). Dichos campos están en fase, tienen la misma longitud de onda y son perpendiculares entre sí.

Espectro Electromagnético y Radioeléctrico

• Espectro Electromagnético: Distribución de las ondas electromagnéticas en función de su frecuencia y longitud de onda. Por ejemplo, los infrarrojos tienen mayor longitud de onda y menor frecuencia, mientras que los ultravioletas poseen menor longitud de onda y mayor frecuencia.
• Espectro Radioeléctrico: Parte del espectro electromagnético utilizada para la propagación de las ondas en los servicios de telecomunicaciones. Está segmentado en bandas clasificadas por rangos de frecuencia y de longitud de onda.

Propagación de Señales de TV y Radio

Para la propagación de señales de televisión y radio, es necesario un emisor capaz de generar y emitir ondas electromagnéticas, y uno o más dispositivos receptores que las capten y sean capaces de convertirlas en señales de audio y video.

Sistemas de Propagación Habituales

• Terrestre
• Satélite
• Cable

Propagación Terrestre de TV y Radio

Este sistema utiliza la superficie terrestre y el espacio próximo a ella para la propagación de ondas electromagnéticas destinadas a la televisión y la radio.

Receptor Terrestre: La Antena

La antena es un dispositivo capaz de transmitir o recibir ondas electromagnéticas en el espacio radioeléctrico.

Características de una Antena

• Ancho de Banda: El rango de frecuencias en el que trabaja la antena para una determinada banda.
• Impedancia (Z): Característica eléctrica de la antena.
• Ganancia (G): Es la máxima ganancia que se puede conseguir con una antena para su máxima radiación. Se expresa en decibelios (dB) y varía dependiendo de su orientación y ubicación.

Tipos de Antenas Dipolo

• Antena Dipolo: Es una antena receptora fundamental.
• Dipolo de Media Onda: Consiste en dos conductores separados.
• Dipolo Plegado de Media Onda: Ambos elementos están unidos entre sí. La longitud de la antena del dipolo es la mitad de la longitud de onda que recibe.

Partes de la Antena

• Dipolo: Elemento principal de la antena.
• Reflectores: Ayudan a mejorar la ganancia de la antena.
• Directores: Permiten aumentar la directividad de la antena.

Clasificación de Antenas Terrestres

• Dipolo Circular: Utilizada comúnmente para frecuencia modulada (FM).
• Yagi: Adecuada para señales de muy alta frecuencia (VHF).
• Antena de Alta Ganancia: Con 3 parrillas, diseñada para Televisión Digital Terrestre (TDT).
• Antena Panel: Antena de alta ganancia con más de un dipolo, utilizada para VHF.
• Antena Activa: Antenas electrónicas que reciben señales de televisión y radio.

Propagación de Televisión y Radio por Satélite

La propagación por satélite utiliza satélites geoestacionarios ubicados sobre el ecuador terrestre, cubriendo tres regiones principales: Europa, América y Asia. Las señales son microondas; las que suben al satélite se denominan ascendentes y las de retorno a la Tierra, descendentes.

Bandas de Frecuencia en Satélite

• Banda C
• Banda Ku (la más utilizada)
• Banda Ka

Partes de la Antena Satélite

• Reflector Parabólico (Disco): Refleja las señales sobre un punto llamado foco.
• LNB (Low Noise Block): Encargado de recibir las señales reflejadas y convertir la señal de muy alta frecuencia de la banda Ku en una señal de frecuencia intermedia (FI).
• Guíaondas: Componente para guiar las ondas desde los reflectores al LNB.

Unidad Interior y Tipos de Antenas Satélite

• Unidad Interior: Se encarga de convertir la señal de frecuencia intermedia (FI) en una frecuencia que permite su distribución para el usuario final.
• Antenas de Foco Primario: El LNB se encuentra en el centro del reflector.
• Antenas Offset: El LNB está desplazado hacia abajo del centro del reflector.

Polarización de Señales Satelitales

Las señales satelitales pueden tener polarización horizontal, vertical o circular.

Parámetros de Orientación de Antenas

• Azimut: El ángulo en el horizonte, tomando como referencia el 0º.
• Elevación: El ángulo al que hay que elevar la antena respecto al horizonte.
• Polarización: El ángulo que hay que girar el LNB para optimizar la recepción de la señal.