¿Qué Son Las Ondas De Radio?

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Las ondas de radio son un tipo de radiación electromagnética. El uso más conocido de las ondas de radio es para la comunicación.

Las ondas de radio son un tipo de radiación electromagnética, al igual que las microondas, la radiación infrarroja, los rayos X y los rayos gamma. El uso más conocido de las ondas de radio es para la comunicación; La televisión, los teléfonos celulares y las radios reciben ondas de radio y las convierten en vibraciones mecánicas en el altavoz para crear ondas de sonido que se pueden escuchar.

La radiación electromagnética se transmite en ondas o partículas a diferentes longitudes de onda y frecuencias. Esta amplia gama de longitudes de onda se conoce como el espectro electromagnético (EM). El espectro generalmente se divide en siete regiones con el fin de disminuir la longitud de onda y aumentar la energía y la frecuencia. Las designaciones comunes son ondas de radio, microondas, infrarrojos (IR), luz visible, ultravioleta (UV), rayos X y rayos gamma.

Las ondas de radio tienen las longitudes de onda más largas en el espectro EM, según la NASA, desde aproximadamente 1 milímetro (0.04 pulgadas) hasta más de 100 kilómetros (62 millas). También tienen las frecuencias más bajas, desde aproximadamente 3,000 ciclos por segundo o 3 kilohertz (kHz) hasta aproximadamente 300 billones de hertz, o 300 gigahertz (GHz).

Descubrimiento

El físico escocés James Clerk Maxwell, quien desarrolló una teoría unificada del electromagnetismo en la década de 1870, predijo la existencia de ondas de radio. Unos años más tarde, Heinrich Hertz, un físico alemán, aplicó las teorías de Maxwell a la producción y recepción de ondas de radio. La unidad de frecuencia de una onda EM (un ciclo por segundo) se denomina hertz, en su honor.

Hertz usó un espacio de chispa unido a una bobina de inducción y un espacio de chispa separado en una antena receptora. Cuando las ondas creadas por las chispas del transmisor de la bobina fueron recogidas por la antena receptora, las chispas también saltarían su espacio. Hertz demostró en sus experimentos que estas señales poseían todas las propiedades de las ondas electromagnéticas.

Bandas de ondas de radio

La Administración Nacional de Telecomunicaciones e Información generalmente divide el espectro de radio en nueve bandas.

BandaRango de frecuenciaRango de onda
Frecuencia extremadamente baja (ELF)<3 kHz 100 km
Muy baja frecuencia (VLF)3 a 30 kHz10 a 100 km
Baja frecuencia (LF)30 a 300 kHz1 ma 10 km
Frecuencia media (MF)300 kHz a 3 MHz100 ma 1 km
Alta frecuencia (HF)3 a 30 MHz10 a 100 m
Muy alta frecuencia (VHF)30 a 300 MHz1 a 10 m
Ultra alta frecuencia (UHF)300 MHz a 3 GHz10 cm a 1 m
Súper alta frecuencia (SHF)3 a 30 GHz1 a 1 cm
Frecuencia extremadamente alta (EHF)30 a 300 GHz1 mm a 1 cm

Según el Stanford VLF Group, la fuente natural más poderosa de ondas ELF / VLF en la Tierra es la iluminación. Las ondas producidas por los rayos pueden rebotar entre la Tierra y la ionosfera, para que puedan viajar alrededor del mundo. Las ondas de radio también son producidas por fuentes artificiales, incluyendo generadores eléctricos, líneas eléctricas, aparatos y transmisores de radio. La radio ELF es útil debido a su largo alcance y su capacidad para penetrar el agua y la roca para la comunicación con submarinos y dentro de minas y cuevas. Sin embargo, la frecuencia de la portadora es a menudo más baja que el rango de frecuencia del sonido audible, que se considera que es de 20 a 20,000 Hz. Por esta razón, la radio ELF no se puede modular lo suficientemente rápido para reproducir sonido, por lo que solo se usa para datos digitales a una velocidad muy lenta.

Las bandas de radio LF y MF incluyen radio marina y de aviación, así como radio AM comercial. La mayoría de las radios en estas bandas utilizan la modulación de amplitud (AM) para imprimir una señal audible en la onda portadora de radio. La potencia, o amplitud, de la señal se varía, o se modula, a una velocidad correspondiente a las frecuencias de una señal audible, como la voz o la música. La radio AM tiene un largo alcance, especialmente en la noche, pero está sujeta a interferencias que afectan la calidad del sonido. Cuando una señal está parcialmente bloqueada, el volumen del sonido se reduce en consecuencia.

Las bandas de HF, VHF y UHF incluyen radio FM, sonido de televisión, radio de servicio público, teléfonos celulares y GPS. Estas bandas suelen utilizar la modulación de frecuencia para imprimir una señal de audio o datos en la onda portadora. En este esquema, la amplitud de la señal permanece constante, mientras que la frecuencia varía ligeramente más alta o más baja a una velocidad y magnitud correspondientes a la señal de audio o datos. Esto da como resultado una mejor calidad de señal que AM porque los factores ambientales no afectan la frecuencia de la forma en que afectan a la amplitud, y el receptor ignora las variaciones en la amplitud siempre que la señal se mantenga por encima de un umbral mínimo.

Radio de onda corta

La radio de onda corta utiliza frecuencias en la banda de HF, de aproximadamente 1,7 MHz a 30 MHz, según la Asociación Nacional de Transmisores de Onda Corta (NASB). Dentro de ese rango, el espectro de onda corta se divide en varios segmentos, algunos de los cuales están dedicados a estaciones de transmisión regulares, como la Voz de América, la British Broadcasting Corporation y la Voz de Rusia. En todo el mundo, hay cientos de estaciones de onda corta, según la NASB. Cerca de 25 estaciones privadas de onda corta tienen licencia en los Estados Unidos por la Comisión Federal de Comunicaciones.

Las estaciones de onda corta pueden escucharse por miles de millas porque las señales rebotan en la ionosfera y se recuperan cientos o miles de millas desde su punto de origen, según la NASB.

FM estéreo

Como la música estéreo de dos canales ganó popularidad, también lo hizo la demanda de radiodifusión estéreo. Sin embargo, las radios de un canal (monoaural o mono) ya se usaban ampliamente y es probable que permanezcan así en el futuro previsible. El problema, entonces, fue crear un sistema que pudiera producir música estéreo pero que aún fuera compatible con los receptores mono existentes.

El método adoptado para la transmisión de FM estéreo fue bastante ingenioso. Ryan Giedd, profesor de física en la Universidad Estatal de Missouri, explicó que la emisora ​​combina los canales izquierdo y derecho como L + R y LR y las transmite en frecuencias ligeramente diferentes, UNA y segundo. Un receptor mono puede bloquear UNA y escuchar ambos canales. Un receptor estéreo, sin embargo, se bloquea en ambas frecuencias y combina UNA y segundo como UNA + segundo y UNAsegundo. Un poco de álgebra muestra que UNA + segundo = (L + R) + (LR) = 2Ly UNAsegundo = (L + R) − (LR) = 2R, separando así efectivamente los canales izquierdo y derecho.

Frecuencias mas altas

SHF y EHF representan las frecuencias más altas en la banda de radio y algunas veces se consideran parte de la banda de microondas. Las moléculas en el aire tienden a absorber estas frecuencias, lo que limita su rango y aplicaciones. Sin embargo, sus longitudes de onda cortas permiten que las señales se dirijan en haces estrechos mediante antenas parabólicas, por lo que pueden ser efectivas para comunicaciones de gran ancho de banda de corto alcance entre ubicaciones fijas. SHF, que se ve menos afectada por el aire que EHF, se usa para aplicaciones de corto alcance como Wi-Fi, Bluetooth y USB inalámbrico. Además, las ondas SHF tienden a rebotar en objetos como automóviles, barcos y aeronaves, por lo que esta banda se usa a menudo para el radar.

Fuentes astronomicas

El espacio exterior está lleno de fuentes de radio. Estos incluyen planetas, estrellas, nubes de gas y polvo, galaxias, púlsares e incluso agujeros negros. Estas fuentes permiten a los astrónomos aprender sobre el movimiento y la composición química de estas fuentes, así como los procesos que causan estas emisiones.

Según Robert Patterson, profesor de astronomía en la Universidad Estatal de Missouri, los astrónomos usan radiotelescopios de gran tamaño para mapear nubes de hidrógeno neutrales y frías en galaxias. Estas nubes son de particular interés porque se alinean a lo largo de los brazos espirales de galaxias como la Vía Láctea, lo que permite a los científicos mapear la estructura de las nubes.

Las frecuencias de radio específicas correspondientes a las frecuencias de resonancia de átomos y moléculas comunes han sido reservadas por la FCC para uso exclusivo de los radioastrónomos para evitar que los transmisores de radio interfieran con las observaciones de radiotelescopios extremadamente sensibles. Una lista de estas frecuencias está disponible en el sitio web del Centro Nacional de Astronomía e Ionosfera.

Según la NASA, los radioastrónomos a menudo combinan varios telescopios más pequeños, o receptores de platos, en una matriz para crear una imagen de radio más clara o de mayor resolución. Por ejemplo, el radio telescopio Very Large Array (VLA) en Nuevo México consta de 27 antenas dispuestas en un enorme patrón en "Y" de hasta 22 millas (36 km) de ancho.

Un radiotelescopio "ve" el cielo de manera muy diferente de lo que parece en luz visible, según la NASA. En lugar de ver estrellas en forma de puntos, un telescopio de este tipo capta púlsares distantes, regiones de formación estelar y remanentes de supernova.

Los radiotelescopios también pueden detectar los quásares, que es la abreviatura de una fuente de radio casi estelar. Un quásar es un núcleo galáctico increíblemente brillante alimentado por un agujero negro supermasivo. Los quásares irradian energía de manera amplia en todo el espectro EM, pero el nombre proviene del hecho de que los primeros quásares que se identifican emiten principalmente energía de radio. Los quásares son muy enérgicos; algunos emiten 1.000 veces más energía que toda la Vía Láctea. Sin embargo, la mayoría de los quásares están bloqueados de la luz visible por el polvo en las galaxias circundantes.

Recursos adicionales

  • La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) publica una lista completa de la asignación del espectro de radio y los usos aprobados para cada banda.
  • La Ciencia de la Misión de la NASA explica las ondas de radio.
  • Aquí hay otra página de frecuencias asignadas para radioastronomía con descripciones más detalladas.


Suplemento De Vídeo: Ondas de Radio.




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