unidad iv. espectro electromagnético
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Unidad IV. Espectro electromagnético
Espectro electromagnético
Conjunto de frecuencias en las que se produce radiación electromagnética. Es decir, es el conjunto de todas lasfrecuencias posibles de las ondas electromagnéticas.
Espectro electromagnético y materia
Cada segmento del espectro electromagnético en general (y del espectro radioeléctrico en particular) secomporta de forma diferente en su propagación por el medio de transmisión. Existen multitud de aspectos aconsiderar para establecer diferentes clasificaciones del espectro electromagnético y para utilizar lasdiferentes frecuencias para distintos propósitos. Entre los elementos a tener en cuenta se encuentran:
▪ Atenuación con la frecuencia: a menor frecuencia menos atenuación de la señal, y por tanto, mayoralcance o cobertura.
▪ Afectación de la climatología: factores como lluvia, nieve, niebla, calor, etc., no afectan por igual a lasdiferentes frecuencias del espectro.
▪ Comportamiento frente a obstáculos: importante para cubrir grandes distancias y para ubicarrepetidores. Esta capacidad disminuye al aumentar la frecuencia.
▪ Capacidad de penetración: fundamental para la cobertura en interiores, varía con la frecuencia.
Espectro electromagnético y materia
▪ Coste de los equipos: en general, a frecuencias más altas, mayor es el coste de los equipos de emisión,recepción y tratamiento de la señal.
▪ Capacidad de transmisión: el ancho de banda es fundamental en comunicaciones. A frecuencias bajas haymenos espectro disponible para compartir y además las tasas de transmisión son muy bajas.
▪ Comportamiento frente a las capas atmosféricas: las distintas frecuencias no se comportan igual enionósfera o en la tropósfera, e incluso hay ondas que se propagan por la superficie terrestre. Existen asídiversos modos de propagación de las ondas.
Espectro electromagnético y materia
Capas de la atmósfera Subcapas de la ionósfera
Espectro electromagnético y materia
Según su frecuencia, pueden distinguirse diferentes modos de propagación otipos de onda:▪ Onda de superficie: para frecuencias inferiores a 30MHz, con largos alcances
y gran estabilidad de las señales. Las características del suelo influyen deforma notable en la propagación.
▪ Onda ionósfera: para frecuencias comprendidas entre 3 y 30 MHz. Lapropagación se produce por reflexión de las ondas en la ionósfera (capaionizada de la atmósfera). Grandes alcances, pero cierto grado deinestabilidad en las señales.
▪ Onda espacial: para frecuencias superiores a 30 MHz. La propagación serealiza a través de las capas bajas de la atmósfera terrestre (tropósfera) yeventualmente puede tomar parte del suelo.
▪ Onda de dispersión troposférica: la propagación se basa en reflexionesocasionadas por discontinuidades debidas a variaciones turbulentas de lasconstantes físicas de la tropósfera (concretamente del índice de refracción,provocando una reflexión dispersiva).
Las ondas electromagnéticas, convenientemente tratadas y moduladas, pueden emplearse para latransmisión de información. Su propagación por medios no guiados da lugar a las radiocomunicaciones.
Espectro electromagnético y materia
División del espectro electromagnético
No todas las ondas electromagnéticas tienen el mismo comportamiento en el medio de propagación ni lamisma forma de interacción con la materia. Por ello, el espectro radioeléctrico se divide en segmentos obandas de frecuencia.La clasificación más típica del espectro electromagnético establece las siguientes categorías de radiaciónelectromagnética:
▪ Ondas subradio▪ Ondas radioeléctricas▪ Microondas▪ Rayos T▪ Rayos infrarrojos▪ Luz visible▪ Rayos ultravioletas▪ Rayos X▪ Rayos Gamma▪ Rayos cósmicos
Taller
Investigar el espectro electromagnético en Ecuador
Nomenclaturas de bandas de frecuencia
En la recomendación UIT-R V.421-7 se establecen unas directrices generales para la nomenclatura de lasdiferentes bandas de frecuencia en que se divide en espectro electromagnético:
▪ Extensión: la banda N se extiende en el rango 0,3 x 10N < f <= 3 x 10N
▪ Nomenclatura: cada banda tiene una nomenclatura en función de su frecuencia y una abreviatura enfunción de su longitud de onda.
*UIT-R constituyen una serie de normas técnicas internacionales desarrolladas por el Sector deRadiocomunicaciones (ex CCIR) de la UIT
Nomenclaturas de bandas de frecuencia
Nomenclaturas de las bandas de frecuencia según UIT-R
Ondas radioeléctricas
El espectro radioeléctrico es la parte del espectro electromagnético utilizada principalmente pararadiocomunicaciones. Sus características de propagación en la Tierra así como la posibilidad deatravesar la atmósfera para comunicaciones espaciales, hacen esta banda especialmente idóneapara múltiples propósitos de transmisión de información.
Además, las frecuencias radioeléctricas también tienen otros usos diferentes a lasradiocomunicaciones, denominados genéricamente “aplicaciones ICM”
Luz visible
Se denomina “espectro visible” a la región del espectro electromagnético que el ojo humano, o el de muchosotros animales, es capaz de percibir. La radiación electromagnética en este rango es denominada “luz visible”o “luz”, y se manifiesta al ser humano en un conjunto continuo de colores y tonalidades.
El espectro visible se encuentra entre radiación infrarroja y la radiación ultravioleta, que reciben sus nombresprecisamente por encontrarse sus frecuencias por debajo del rojo o por encima del violeta respectivamente.
Rayos X
La energía de los rayos X, en general, se encuentra entre la radiación ultravioleta y los rayos γ producidosnaturalmente. Su longitud de onda está aproximadamente entre 10-11 y 10-8 m, correspondiente a frecuenciasentre el rango aproximado de 3 x 10 16 a 3 x 10 19 Hz.
Rayos gamma
La radiación γ es un tipo de radiación electromagnética (por tanto, formada por fotones), producidageneralmente por procesos subatómicos como la aniquilación de un par – positrón-electrón (desexcitación deun nucleón de un nivel o estado excitado a otro de menos energía) o por elementos isótopos radiactivos.
Rayos cósmicos
Es un tipo de radiación del espacio exterior formada por partículas subatómicas que impactan contra laatmósfera terrestre a una energía muy elevada e interactúan con su campo magnético. Estos rayoscontribuyen a un 10% de la radiación media recibida por un ser humano. Los rayos cósmicos están formadospor partículas cargadas. Un 90% son protones, un 9% partículas α (núcleos de helio) y el 1% restantepartículas más pesadas (electrones).
Radiación y atmósfera
La atmósfera terrestre se comporta de forma diferente con los distintos tipos de radiación. Una buena partedel espectro electromagnético no es capaz de atravesar la atmósfera, ya que se producen diversos fenómenosfísicos que conllevan la absorción, filtración o distorsión de la radiación.
Bandas del Espectro Radioeléctrico