Fundamentos de Telecomunicaciones: Medios, Señales y Propagación

1. ¿Qué es el cable coaxial?

Es un medio guiado de transmisión de datos que consta de dos conductores concéntricos separados por un aislante dieléctrico. Se utiliza para transportar señales eléctricas de alta frecuencia.

Estructura física y materiales

• Núcleo central (Vivo): Conductor de cobre sólido o hilos de cobre, encargado de transportar la señal.
• Dieléctrico: Capa aislante de plástico (polietileno o Teflón) que rodea el núcleo.
• Malla exterior (Blindaje): Conductor de cobre trenzado o aluminio que protege la señal contra interferencias electromagnéticas (EMI) y actúa como retorno de la corriente.
• Cubierta exterior: Capa de plástico (PVC o teflón) que protege el cable del entorno.

Sección (Esquema conceptual)

[ Cubierta Exterior [ Malla/Blindaje [ Dieléctrico [ Núcleo Central ] ] ] ]

Limitaciones

Sufre de atenuación a altas frecuencias (pérdida de señal con la distancia), es mecánicamente menos flexible que el par trenzado y tiene un ancho de banda limitado si se compara con la fibra óptica.

2. Tipos de ruido acústico según la frecuencia

El ruido acústico se clasifica habitualmente mediante "colores" según cómo se distribuye su energía en el espectro de frecuencias:

• Ruido Blanco: Tiene una densidad espectral de potencia constante; contiene todas las frecuencias con la misma energía.
  Ejemplo: El sonido de la televisión sin sintonizar o el de un ventilador constante.
• Ruido Rosa: Su energía disminuye a razón de 3 dB por octava a medida que aumenta la frecuencia (suena más grave que el blanco).
  Ejemplo: El sonido de la lluvia fina y constante o el latido del corazón.
• Ruido Marrón (o Rojo): Su energía cae aún más rápido, 6 dB por octava al subir la frecuencia. Predominan fuertemente los graves.
  Ejemplo: El rugido de una cascada lejana o un trueno distante.

3. Diferencias fundamentales entre medios guiados

Los tres tipos principales son el Par Trenzado, el Cable Coaxial y la Fibra Óptica. Sus diferencias radican en:

• Naturaleza de la señal: El par trenzado y el coaxial transmiten señales eléctricas, mientras que la fibra óptica transmite pulsos de luz.
• Ancho de banda y velocidad: La fibra óptica ofrece el mayor ancho de banda y velocidad (Gigabits/Terabits por segundo). El coaxial ofrece un rendimiento intermedio y el par trenzado es el más limitado.
• Inmunidad a interferencias (EMI): La fibra óptica es 100% inmune a las interferencias electromagnéticas. El coaxial tiene buena inmunidad gracias a su malla, y el par trenzado es el más vulnerable.
• Distancia: La fibra permite cubrir decenas de kilómetros sin repetidores; el coaxial y el par trenzado se degradan a distancias mucho menores.

4. Propagación por onda directa

La propagación por onda directa (o de línea de vista, Line-of-Sight - LOS) ocurre cuando las ondas de radio viajan en línea recta desde la antena transmisora hasta la antena receptora a través del espacio libre, sin reflejarse en la ionosfera ni seguir la curvatura de la Tierra.

• Requiere que no haya obstáculos físicos significativos entre ambas antenas.
• Se utiliza típicamente en frecuencias elevadas (VHF, UHF, microondas).

5. Campos en una antena y propagación

Cuando una corriente alterna circula por una antena, se originan dos campos estrechamente vinculados:

• Campo Eléctrico (E) y Campo Magnético (H): Se generan de forma perpendicular entre sí y, a su vez, perpendiculares a la dirección de propagación.
• Propagación: En la zona cercana (campo cercano) están desfasados, pero al alejarse (campo lejano) se acoplan, se regeneran mutuamente siguiendo las leyes de Maxwell y se propagan por el espacio en forma de onda electromagnética transversal a la velocidad de la luz.

6. Elementos de un conector de fibra óptica

1. Férula (Ferrule): Tubo de alta precisión que sujeta y alinea perfectamente el núcleo de la fibra óptica.
2. Cuerpo del conector: Estructura plástica o metálica que aloja la férula y se acopla al mecanismo de cierre.
3. Mecanismo de acoplamiento/fijación: Dispositivo que asegura el conector en su sitio.
4. Manguito de alivio de tensión (Bota): Capa flexible que evita que el cable se doble en ángulos críticos.

7. Antenas: Dipolo doblado vs. Marconi

• Dipolo doblado vs. Dipolo simple: Usaremos el dipolo doblado cuando necesitemos una mayor impedancia de entrada (aprox. 300 Ω frente a los 75 Ω del dipolo simple) o un mayor ancho de banda.
• Antena Marconi: Se utiliza cuando el espacio es limitado (mide λ/4 frente a λ/2 del dipolo) y disponemos de una buena toma de tierra. Común en frecuencias bajas (AM).

8. Crominancia en señales de vídeo

La crominancia (abreviada como C) es el componente de la señal de vídeo que transporta la información del color (tono y saturación). Se transmite de forma separada a la luminancia (Y, información de brillo) para mantener la compatibilidad con sistemas monocromáticos y optimizar el ancho de banda.

9. Teorema de Nyquist

• Enunciado: Establece que, para reconstruir de forma exacta una señal analógica a partir de sus muestras, la frecuencia de muestreo (f_s) debe ser estrictamente mayor que el doble de la frecuencia máxima (f_max) presente en la señal original.
• Fórmula: f_s > 2 × f_max
• Otros nombres: Teorema de muestreo de Nyquist-Shannon.
• Aplicaciones: Grabación de audio digital, telefonía VoIP, televisión digital y sistemas de adquisición de datos (DSP).

10. Efecto Haas

El Efecto Haas (efecto de precedencia) determina que si nuestro sistema auditivo recibe dos sonidos idénticos separados por un intervalo inferior a unos 50 ms, el cerebro los percibirá como un solo sonido. El cerebro prioriza el primer estímulo; si el retraso supera los 50 ms, se perciben como sonidos separados (eco).