La transmisión de las ondas

La transmisión de las ondas
Cualquier transmisión tanto de radio como de televisión se hace a través de las denominadas Ondas electromagnéticas. Este tipo de ondas se caracterizan porque están formadas, como su nombre indica por la conjunción de un campo eléctrico y otro magnético. La unión de estos campos es la que permite que este tipo de ondas se pueda transmitir por el espacio. Este tipo de ondas se propaga por el espacio (independientemente de cuál sea su frecuencia) a la velocidad de la luz; a la particularidad que tiene este tipo de ondas de viajar por el espacio es a lo que se le denomina técnicamente como propagación de las ondas electromagnéticas.

Una onda electromagnética se define con tres parámetros:

a. La frecuencia: nos define el número de ondas que se transmiten en un segundo.
b. La velocidad: que como decíamos es siempre la misma ya que es independiente de la frecuencia. Esta velocidad es igual a la velocidad de la luz (300.000 kilómetros por segundo).
c. La longitud de onda: que es el resultado de dividir la velocidad de propagación (la velocidad de la luz) por la frecuencia. El resultado viene expresado en metros.

La siguiente tabla muestra la clasificación de las ondas electromagnéticas a tenor de los tres parámetros antes enunciados:



Longitud de onda
Frecuencia
Siglas

Valores
Denominación
Valores
Denominación



100km => 10km
ondas miriamétricas
3 khz => 30 khz
frecuencias muy bajas
V.L.F.



10 km => 1 km
ondas kilométricas
30 khz => 300 khz
Frecuencias bajas
L.F.



1000 m => 100 m
ondas hectométricas
300 Khz => 3000 Khz
Frecuencias medias
M.F.



100 m => 10 m
ondas decamétricas
3 Mhz => 30 Mhz
Frecuencias altas
H.F.



10 m => 1 m
ondas métricas
30 Mhz => 300 Mhz
Frecuencias muy elevadas
V.H.F.



100 cm => 10 cm
Ondas decimétricas
300 Mhz => 3000 Mhz
Frecuencias ultra-elevadas
U.H.F



10 cm => 1 cm
Ondas centimétricas
3000 Mhz => 30000 Mhz
Frecuencias super-elevadas
S.H.F.


Podemos hacer otro tipo de clasificaciones, como la que se suele hacer con las ondas de radio (Ondas largas, ondas cortas y ondas medias), para no alargar el tema no entraremos en estas clasificaciones.

La transmisión de las ondas: principios


Una onda electromagnética la podemos crear y transmitir, luego, con los aparatos adecuados, la podemos recibir y utilizar. Para poner una onda electromagnética en el espacio necesitamos una serie de elementos: vamos a poner como ejemplo una emisora de radio (pero sería aplicable a cualquier otro tipo de emisión), en este caso lo que queremos transmitir es la voz; nuestra voz, al estar delante del micrófono, se convierte en corrientes eléctricas que un emisor se encarga de convertir en corrientes de Radio Frecuencia (R.F.), estas corrientes se aplican a una antena de emisión (que es la encargada de convertir las corrientes del emisor en ondas electromagnéticas).

Estas ondas viajan por el espacio, si dentro del alcance de estas ondas ponemos un receptor, la antena de este receptor se encarga de convertir esas ondas electromagnéticas en débiles corrientes eléctricas; estas corrientes el receptor las amplifica y las trata de forma conveniente para que sean capaces de excitar el altavoz.

El transmisor mas sencillo que podemos construir se basaría en un circuito electrónico llamado oscilador, que en este caso debería oscilar dentro de la gama de las R.F.; esa R.F., aplicada a una antena, generaría ondas electromagnéticas que se propagarían por el espacio. Pero este sencillo transmisor no nos serviría de mucho porque el receptor (dependiendo del tipo de receptor que elijamos) o bien nos emite un pitido constante o bien no emite ningún tipo de sonido. Vamos a poner por caso que yo, de alguna manera, hago que la señal de R.F. se corte durante unos instantes, a la antena llegarán trenes de pulsos de R.F. que serán irradiados.



Si yo tengo un receptor de los que emiten un pitido, cuando está presente la señal de R.F., conseguiré "oir" las pulsaciones que alguien haga en el manipulador de mi emisora; estamos en el principio de la transmisión Morse por lo que puedo transmitir mensajes.

Esta sencilla emisora Morse que acabo de diseñar es muy probable que no me llegase a funcionar porque: por un lado, al conectar el oscilador directamente a la antena, la potencia de salida sería muy pequeña y la potencia de salida va a estar ligada íntimamente al alcance de la emisora: a mas potencia mas alcance; por otro lado la antena absorbe una potencia un poco grande lo que hará que el oscilador se esté corriendo continuamente de frecuencia.

Para salvar estos inconvenientes, entre el oscilador y la antena, se colocan una serie de amplificadores, especiales para estos casos, que se llaman amplificadores de R.F. A cada amplificador de R.F. se le denomina etapa, un emisor tendrá tantas etapas como sean necesarias para dar su potencia de salida. A la primera etapa, la que va inmediatamente detrás del oscilador, se le denomina amplificador separador o buffer; a las etapas que siguen la buffer se le va denominando consecutivamente primera etapa de potencia, segunda etapa de potencia, etc. Al amplificador final, el que va conectado a la antena, se le denomina amplificador (o etapa) final de potencia.

Una onda electromagnética la podemos crear y transmitir, luego, con los aparatos adecuados, la podemos recibir y utilizar. Para poner una onda electromagnética en el espacio necesitamos una serie de elementos: vamos a poner como ejemplo una emisora de radio (pero sería aplicable a cualquier otro tipo de emisión), en este caso lo que queremos transmitir es la voz; nuestra voz, al estar delante del micrófono, se convierte en corrientes eléctricas que un emisor se encarga de convertir en corrientes de Radio Frecuencia (R.F.), estas corrientes se aplican a una antena de emisión (que es la encargada de convertir las corrientes del emisor en ondas electromagnéticas).

La manipulación de las ondas de R.F.
En el ejemplo propuesto anteriormente del transmisor Morse, nos debe quedar claro que la onda del oscilador en sí no nos transmitiría nada; cuando manipulamos esa onda es cuando conseguimos que se transmita información. A la onda que genera el oscilador y que nos sirve para llevar la información es a lo que se denomina onda portadora.

Decíamos antes que si pusiésemos solo la onda portadora en la antena, en los receptores podía ocurrir o que no se escuchase nada o que se oyese un pitido (dependiendo del tipo de receptor).

Esto se produce porque en el receptor otro oscilador está trabajando a la misma frecuencia que el oscilador del transmisor, a esta adecuación de frecuencias es a lo que se le conoce como sintonización del receptor. Cuando se produce la sintonización, ambos osciladores están en la misma frecuencia, en el receptor una de las etapas amplificadoras se va a encargar te tratar la onda portadora, bien anulándola (caso del receptor con sonido nulo), bien amplificando solo la portadora que está sintonizada y anulando el resto de las que llegan a la antena (receptor con el pitido).

El transmisor que nos ha servido de ejemplo sería el típico transmisor de onda continua, la manipulación sobre la portadora se hace poniendo en antena trozos mas o menos grandes de esta portadora. Este tipo de transmisión se suele utilizar en comunicaciones a largas distancias.

Una variante de este tipo de transmisión es la transmisión por onda continua modulada, empleada principalmente en comunicaciones de emergencia; la única diferencia entre los dos estriba en que en este último tipo se utilizan dos osciladores: el de R.F., que genera la portadora, y el de Audio Frecuencia (A.F.). Las señales de los osciladores, en este tipo de transmisores se mezclan de forma que la señal de A.F. se monta sobre la señal de R.F. (modulación).

Lo que se transmite son trozos de portadora convenientemente modulada. En el dibujo se la izquierda se ha intentado representar la señal que tendríamos en la etapa final de R.F., donde observaríamos "trozos de portadora (convenientemente modulada) y espacios de silencio o ausencia de portadora (los trazos grises y azul no se verían, se han representado para que veamos como se modula la señal original, la señal de salida sería únicamente el trazo rojo; esto es aplicable también a los ejemplos siguientes).



Para la transmisión del sonido y la imagen se utilizan dos métodos : la transmisión por modulación de amplitud y la transmisión por modulación de frecuencia. La transmisión por modulación de amplitud no difiere de la transmisión por onda continua modulada, en este caso el oscilador de A.F. se sustituye por los sonidos de este tipo recogidos por un micrófono, un dispositivo de música, una cámara, etc.

La señal captada por estos dispositivos se amplifica convenientemente y se utilizar para modular la portadora; si enganchásemos un osciloscopio en la etapa final de R.F. veríamos una señal parecida a la de la derecha, En este caso, en la transmisión, siempre tenemos portadora, cuando el micrófono capte un sonido, la portadora se modulará (tramos mas estrechos) y en los silencios la portadora se transmitirá con toda su amplitud.



La transmisión por modulación de frecuencia consiste en modular la portadora de forma que la señal de entrada le haga aumentar o disminuir su frecuencia (no su amplitud como en el caso anterior). En este caso, también, la portadora se está irradiando continuamente por la antena: en los silencios la portadora saldrá con la frecuencia del oscilador , cuando el dispositivo de sonido o imagen capte una señal, ésta modulará la portadora haciéndole variar su frecuencia.

Un osciloscopio colocado en la etapa final de R.F. vería "acortamientos y estiramientos continuos" de la portadora.(EN este gráfico, el tramo azul, sí forma parte de la señal, se ha representado así para resaltar la modulación).