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ANALISIS DEL ESPECTRO ELECTROMAGNETICOEl espectro es el análisis de las distintas
radiaciones sencillas que componen la radiación
total que nos llega de un cuerpo. Por ejemplo, al
color rojo le corresponde una longitud de onda de
400 nm y al color violeta le corresponde otra de
700 nm. Las personas podemos ver la luz, una
radiación electromagnética cuya longitud de onda
está comprendida entre esos dos valores. Sin
embargo, existen ondas electromagnéticas con
mayor o menor longitud de onda como los rayos X,
la radiación ultravioleta o la infrarroja.
El espectro electromagnético es el conjunto de
ondas electromagnéticas ordenadas en función de
su energía. De mayor a menor energía (o de menor
a mayor longitud de onda) tenemos:
Rayos gamma, Rayos
X, Ultravioleta, Visible,Infrarrojo, Ondas de
radio y Microondas.
Las ondas electromagnéticas cubren una amplia gama de frecuencias o de
longitudes de ondas y pueden clasificarse según su principal fuente de
producción. La clasificación no tiene límites precisos.
Región del espectro Intervalo de frecuencias (Hz)
Radio-microondas 0-3.0·1012
Infrarrojo 3.0·1012-4.6·1014
Luz visible 4.6·1014-7.5·1014
Ultravioleta 7.5·1014-6.0·1016
Rayos X 6.0·1016-1.0·1020
Radiación gamma 1.0·1020-….
Las ondas de radiofrecuencia
Sus frecuencias van de 0 a 109 Hz, se usan en los sistemas de radio y televisión y
se generan mediante circuitos oscilantes.
Las ondas de radiofrecuencia y las microondas son especialmente útiles por que
en esta pequeña región del espectro las señales producidas pueden penetrar las
nubes, la niebla y las paredes. Estas son las frecuencias que se usan para las
comunicaciones vía satélite y entre teléfonos móviles. Organizaciones
internacionales y los gobiernos elaboran normas para decidir que intervalos de
frecuencias se usan para distintas actividades: entretenimiento, servicios
públicos, defensa, etc.
En la figura, se representa la región de radiofrecuencia en dos escalas:
logarítmica y lineal. La región denominada AM comprende el intervalo de 530
kHz a 1600 kHz, y la región denominada FM de 88 MHz a 108 MHz. La región
FM permite a las emisoras proporcionar una excelente calidad de sonido debido a
la naturaleza de la modulación en frecuencia.
ALFABETO FONÉTICO
El Alfabeto Fonético Internacional (AFI en español, API en francés e IPA en inglés) es un sistema de notación fonética creado porlingüistas. Su propósito es otorgar en forma regularizada, precisa y única la representación de los sonidos de cualquier lenguaje oral,1y es usado por lingüistas, logopedas y terapeutas, maestros de lengua extranjera, lexicógrafos y traductores.2 En su forma básica (en2005) tiene aproximadamente 107 símbolos básicos y 55 modificadores.3
Los símbolos del Alfabeto Fonético Internacional están divididos en tres categorías: letras (que indican sonidos “básicos”), diacríticos(que especifican esos sonidos) y suprasegmentales (que indican cualidades tales como velocidad, tono y acentuación). Estas categorías están divididas en secciones menores: las letras están divididas en vocales y consonantes,4 y los diacríticos y suprasegmentales están divididos según si indican articulación, fonación, tono, entonación o acentuación.1
Aunque el AFI fue creado para representar solo aquellas cualidades del habla que son relevantes para el idioma en sí (como la posición de la lengua, modo de articulación, y la separación y acentuación de palabras y sílabas),1 un conjunto extendido de símbolos llamadosAFI Extendido (Extended IPA en inglés) ha sido creado por fonólogos para marcar cualidades del habla que no tienen un efecto directo en el significado (como el crujido de dientes, ceceo (sigmatismo), y sonidos efectuados por personas con paladar hendido o labio leporino).
El Alfabeto Fonético Internacional ha sido basado deliberadamente en las letras del alfabeto latino, usando tan pocas formas no latinas como sea posible.5 La Asociación creó el AFI para que los sonidos de la mayoría de las consonantes tomadas del alfabeto latino correspondieran a "uso internacional".5 Estas consonantes son [b], [d], [f], [ɡ], [k], [l], [m], [n], [p], [s], [t], [v], y [z]. Las otras consonantes del alfabeto latino, [c], [h], [j], [q], [r], [w], [x], y [y], corresponden a los sonidos que representan en otros idiomas:
AFI pronunciado como en
[c] kinyarwanda, IAST transliteración del sánscrito, irlandés (en algunos contextos)
[h] La mayoría de las lenguas germánicas
[j] La mayoría de las lenguas germánicas y eslavas. Como la y del francés yeux o
del inglés yes, y un sonido un poco más fuerte que la i del español viuda.
[q] quechua de Cuzco-Collao, aimara; inuktitut; transliteración del árabe
[r] Lenguas eslavas, la mayoría de las lenguas romances, como en español rr en Perro.
[w] inglés. Como la u en el español huelga
[x] <х> rusa en el alfabeto cirílico, como j en español.
[y] francés, alemán, holandés, finés, anglosajón y las lenguas escandinavas;griego antiguo <Υ> (ípsilon, upsilon), como en la u francesa y en la mayoría de los casos como la ü alemana.
Las vocales del alfabeto latino ([a], [e], [i], [o], [u]) corresponden a las vocales del español.
Los símbolos derivados del alfabeto griego incluyen [β], [ɣ], [ɛ], [θ], [ɸ], y [χ]. De éstas, las únicas que cercanamente corresponden a las letras griegas de las que se derivan son [ɣ] y [θ]. Aunque [β], [ɛ], [ɸ], y [χ] indiquen sonidos similares a beta, épsilon, fi (phi), y ji(chi), no corresponden exactamente. La letra [ʋ], aunque visualmente similar a la vocal griega <υ>, ípsilon (upsilon), es realmente una consonante.
Los valores fónicos de las modificaciones de los grafemas de los caracteres latinos pueden inferirse fácilmente de las letras originales.16 Por ejemplo, las letras con un gancho girado a la derecha en la parte inferior representan consonantes retroflejas; las mayúsculas pequeñas generalmente notan consonantes uvulares. Aparte del hecho de que ciertas clases de modificaciones en la forma de las letras correspondan a ciertos tipos de modificaciones del sonido que representan, no hay manera de deducir el valor fónico que representa un símbolo solamente por la forma de ese símbolo (por contraste con lo que sucede en visible Speech).
Además de las letras mismas hay variedad de símbolos secundarios que se pueden usar en transcripción. Se pueden combinar diacríticos con las letras del AFI para transcribir valores fonéticos de articulaciones secundarias. Hay también símbolos especiales para rasgos suprasegmentales, tales como acentuación y tono.
Letras[editar · editar código]
El Alfabeto Fonético Internacional divide sus símbolos de letra en tres categorías: consonantes infraglotales o egresivas (pulmónicas), consonantes supraglotales o ingresivas (no pulmónicas), y vocales.14 17
Consonantes infraglotales o egresivas (pulmónicas)[editar · editar código]
Las consonantes egresivas son aquellas que se articulan exhalando aire desde los pulmones. Casi todas las consonantes se encuentran en esta categoría, ordenadas en la siguiente tabla de manera que las columnas indican el punto de articulación, y las filas el modo de articulación. Las consonantes a la izquierda representan sonidos sordos y las consonantes a la derecha, un sonido sonoro.
Ver esta tabla como una imagen.
Punto de articulación →
Labial Coronal Dorsal Radical(ninguno)
↓ Modo de articulación
Bi-la-bial
La-bio‐dental
Dental
Al-veo-lar
Post‐al-veo-lar
Re-tro‐fleja
Pa-la-tal
Ve-lar
Uvular
Farín‐gea
Epi‐glotal
Glotal
Nasal m
ɱ
n ɳ ɲ ŋ ̊ ŋ ɴ
Oclusiva p b p̪ b̪ t d ʈ ɖ c ɟ k ɡ q ɢ ʡ ʔ
Fricativa ɸ β f v θ ð s z ʃ ʒ ʂ ʐ ç ʝ x ɣ χ
ʁ
ħ
ʕ
ʜ
ʢ h ɦ
Aproximante β ̞ ʋ ɹ ɻ j ɰ
Vibrante múltiple ʙ̥ ʙ̥ r ʀ •
Vibrante simple ⱱ̟ ⱱ† ɾ ɽ ɢ% ʡ&
Fricativa lateral ɬ ɮ • • •
Aproximante lateral
l ɭ ʎ ʟ
Vibrante simple lateral ɺ •
ʎ& ʟ%
†En octubre de 2005 la Asociación Fonética Internacional aprobó un nuevo símbolo fonético por primera vez en 12 años; se trata de la vibrante simple labiodental, un sonido presente en lenguas habladas en el centro y sureste de África que hasta entonces se transcribía como [v ̆] (símbolo de labiodental fricativo con diacrítico de extra corto). El símbolo se describe como "v con gancho derecho" y puede ser visto en la página del AFI. [1]. En Unicode 5.1 se define este símbolo en U+2C71: LATIN SMALL LETTER V WITH RIGHT HOOK
CÓDIGO INTERNACIONAL MORSE
El código Morse es difícil de aprender por lo que, para facilitar su aprendizaje, se suele
utilizar una regla mnemotécnica, la cual permite aprendérselo mediante un código
consistente en asignar a cada letra una palabra clave determinada, que comienza con la letra
que se quiere recordar. Luego basta con sustituir cada vocal de la palabra clave por
un punto o una raya según la siguiente regla:
La inicial de la palabra clave es la letra correspondiente.
El número de vocales que contiene la palabra clave indica la longitud de la codificación
en morse de dicha letra.
Si la vocal es una O se sustituye por una raya (-)
Si se trata de cualquier otra vocal se sustituye por un punto (·)
Al sustituir sólo se tendrá en cuenta los puntos y rayas obtenidos hasta la totalidad de la
longitud en morse.
Sign
oPalabra Código Signo Palabra Código
A Asno / Árbol · — N Nota / Noche — ·
BBonaparte / Bogavante /
Bobadilla— · · · Ñ Ñoñopatoso
— — ·
— —
C Coca-Cola / Corazones — · — · O Oporto / Otoño / Ozono — — —
D Docena — · · PPisotones / Pilotonic /
Pelotones· — — ·
E El / Es · QCokoriko / Cocoliso /
Cocodrilo— — · —
F Fumarola · · — · R Redonda . _ .
G Gomorra — — · S Séptima / Sardina . . .
H Humareda · · · · T Tos _
I Isla · · U Untado / Único · · —
J Jabonoso·
— — —V Vandalismo / Ventilador . . . _
L Limonada / Limosina · — · · W Wadopost / Wagon-post . _ _
M Mozo / Mono / Moto — — X Xochimilco / Xolifico _ . . _
YYonitoco / Yotesoplo /
Yosimojo / Yoduroso
— ·
— —Z Zocoyula — — · ·
NOTA: Aunque lo más acertado es utilizar el alfabeto código internacional.
Regla mnemotécnica gráfica
Otra regla para mejorar el aprendizaje del código morse, recurre a la fuerte presencia que
tienen las imágenes de las letras. A fin de ser el recurso que ayuda a la memoria. En las
siguientes letras, se han marcado con color los puntos y líneas que corresponden a su
respectivo código en morse.
CODIGO DE BANDERAS Y GALARDETES
El Código Internacional de Señales (C.I.S) actual proviene del primer código dictado por el
British Board of Trade en 1855, cuya última revisión fue aprobada por la Organización
Marítima Internacional (OMI) en 1965, tiene como objeto principal resolver las situaciones
relacionadas esencialmente con la seguridad de la navegación y de las personas. El Código
Internacional de Señales es el código adoptado por todas las naciones marítimas y en el
cual cada letra o grupo de letras, representadas por banderas, tiene un significado particular.
Consta de veintiséis banderas alfabéticas, diez gallardetes numéricos, tres gallardetes
repetidores y un gallardete característico. Algunos mensajes también pueden transmitirse
por medio de señales luminosas o por radiotelefonía. El Código Internacional de Señales
está basado en banderas de señales que se utilizan en la navegación marítima para
transmitir mensajes, ya sea entre dos o más barcos, o entre un barco y la tierra o el puerto.
Existen banderas de diferentes formas y colores, de las cuales cada una representa una letra
del alfabeto internacional, así como los números del 0 al 9. Por su forma, una bandera se
llama cuadra cuando es rectangular, corneta si remata en dos puntas en el lado opuesto a la
vaina, y gallardete si es triangular. Cuando un barco necesita transmitir un mensaje
consistente en una o varias palabras, o números, iza en el mástil delantero las banderas que
representan las letras y números del mensaje, alineadas de arriba hacia abajo. Si el mensaje
es más largo, se repetirá la
operación con nuevas banderas. También se utilizan las banderas individualmente o en
combinaciones de dos, en cuyo caso tienen un significado determinado según el código
internacionalmente vigente. Desde que existe la radio, el uso de las banderas de señales
para transmitir mensajes ha disminuido notablemente. Sin embargo, se siguen utilizando de
forma generalizada las banderas individuales o en combinaciones de dos, para señalizar un
aviso determinado.
PROCEDIMINETO PARA EL DIEÑO DE ANTENAS HORIZONTLES,
VRTICALES Y DIPOLOS DE MEDIA ONDA
Una antena va a formar parte de un sistema, por lo que tenemos que definir parámetros que
la describan y nos permita evaluar el efecto que va a producir sobre nuestro sistema.
Impedancia
Una antena se tendrá que conectar a un transmisor y deberá radiar el máximo
de potencia posible con un mínimo de perdidas. Se deberá adaptar la antena al transmisor
para una máxima transferencia de potencia, que se suele hacer a través de una línea de
transmisión. Esta línea también influirá en la adaptación, debiéndose considerar su
impedancia característica, atenuación y longitud.
Como el transmisor producirá corrientes y campos, a la entrada de la antena se puede
definir la impedancia de entrada mediante la relación tensión-corriente en ese punto. Esta
impedancia poseerá una parte real Re(w) y una parte imaginaria Ri(w), dependientes de la
frecuencia.
Si a una frecuencia una antena no presenta parte imaginaria en su impedancia Ri(w)=0,
entonces diremos que esa antena está resonando a esa frecuencia.
Normalmente usaremos una antena a su frecuencia de resonancia, que es cuando mejor
se comporta, luego a partir de ahora no hablaremos de la parte imaginaria de la impedancia
de la antena, si no que hablaremos de la resistencia de entrada a la antena Re. Lógicamente
esta resistencia también dependerá de la frecuencia.
Esta resistencia de entrada se puede descomponer en dos resistencias, la resistencia de
radiación (Rr) y la resistencia de pérdidas (RL). Se define la resistencia de radiación como
una resistencia que disiparía en forma de calor la misma potencia que radiaría la antena. La
antena por estar compuesta por conductores tendrá unas pérdidas en ellos. Estar pérdidas
son las que definen la resistencia de pérdidas en la antena.
Como nos interesa que una antena esté resonando para que la parte imaginaria de la
antena sea cero. Esto es necesario para evitar tener que aplicar corrientes excesivas, que lo
único que hacen es producir grandes pérdidas.
Veamos este ejemplo:
Queremos hacer una transmisión en onda media radiando 10 KW con una antena que
presenta una impedancia de entrada Ze = 50 - j100 ohmios.
Si aplicamos las fórmulas P = |I|2 x Real[Ze] = |I|2 = P / Real[Ze]
Obtenemos que |I| = 14.14 A.
Si ahora aplicamos la ley de Ohm
|V| = |I| x |Ze| = 14.14 x (50 - j100) = 14.14 x 111.8 = 1580.9 V.
Si ahora logramos hacer que resuene la antena, tendremos que la impedancia de entrada
no tendrá parte imaginaria, luego Ze = 50 ohmios. Aplicando las mismas fórmulas de antes
obtenemos que la intensidad que necesitamos es la misma
|I| = 14.14 A, pero vemos que ahora la tensión necesaria es |V| = 707 V.
Con este pequeño ejemplo vemos que hemos ahorrado más de la mitad de tensión
teniendo la antena resonando que si no la tenemos. No se ha dicho, pero se ha supuesto que
la parte real de la impedancia de entrada de la antena no varía en función de la frecuencia.
Eficiencia
Relacionado con la impedancia de la antena tenemos la eficiencia de radiación y la
eficiencia de reflexión. Estas dos eficiencias nos indicarán una, cuanto de buena es una
antena emitiendo señal, y otra, cuanto de bien está adaptada una antena a una línea de
transmisión.
La Eficiencia de Radiación se define como la relación entre la potencia radiada por la
antena y la potencia que se entrega a la misma antena. Como la potencia está relacionada
con la resistencia de la antena, podemos volver a definir la Eficiencia de Radiación como la
relación entre la Resistencia de radiación y la Resistencia de la antena:
La Eficiencia de Adaptación o Eficiencia de Reflexión es la relación entre la potencia
que le llega a la antena y la potencia que se le aplica a ella. Esta eficiencia dependerá
mucho de la impedancia que presente la línea de transmisión y de la impedancia de entrada
a la antena, luego se puede volver a definir la Eficiencia de Reflexión como 1 - módulo del
Coeficiente de reflexión2 , siendo el coeficiente de reflexión el cociente entre la diferencia
de la impedancia de la antena y la impedancia de la línea de transmisión, y la suma de las
mismas impedancias.
Eficiencia de Reflexión = 1 - (Coeficiente de Reflexión)2 , donde
Algunas veces se define la Eficiencia Total, siendo esta el producto entre la Eficiencia de
Radiación y la Eficiencia de Reflexión.
Eficiencia Total = Eficiencia de Radiación x Eficiencia de Reflexión
Otra forma de calcular la eficiencia de una antena es utilizando la figura siguiente, en la
que se muestra un circuito equivalente eléctrico simplificado para una antena.
Parte de la potencia de entrada se disipa en las resistencias efectivas (resistencia de tierra,
dieléctricos imperfectos, etc.) y la restante se irradia. El total de la potencia de la antena es
la suma de las potencias disipada y radiada. En términos de resistencia y corriente, la
eficiencia es:
donde:
n = eficiencia de la antena
i = corriente de la antena
Rr = resistencia de radiación
Re = resistencia de la antena efectiva
Dipolo de Media Onda
El dipolo de media onda lineal o dipolo simple es una de las antenas más ampliamente
utilizadas en frecuencias arriba de 2MHz. En frecuencias abajo de 2 MHz, la
longitud física de una antena de media longitud de onda es prohibitiva. Al dipolo de media
onda se le refiere por lo general como antena de Hertz. Una antena de Hertz es una
antena resonante. O Sea, es un múltiplo de un cuarto de longitud de onda de largo y de
circuito abierto en el extremo más lejano. Las ondas estacionarias de voltaje y de corriente
existen a lo largo de una antena resonante. La figura anterior podemos observar las
distribuciones de corriente y voltaje ideales a lo largo de un dipolo de media onda. Cada
polo de la antena se ve como una sección abierta de un cuarto de longitud de onda de una
linea de transmisión. Por lo tanto en los extremos hay un máximo voltaje y un mínimo de
corriente y un mínimo de voltaje y un máximo de corriente en el centro.
La impedancia varia de un valor máximo en los extremos de aproximadamente 2500 W a
un valor mínimo en el punto de alimentación de aproximadamente 73 W (de los cuales
entre 68 y 70 W es la impedancia de radiación).
El patrón de radiación de espacio libre para un dipolo de media onda depende de la
localización horizontal o vertical de la antena con relación a la superficie de la tierra.
La figura siguiente muestra el patrón de radiación vertical para un dipolo de media onda
montado verticalmente. Observese que los dos lóbulos principales que irradian en
direcciones opuestas están en ángulo derecho a la antena, los lóbulos no son círculos, se
obtienen solo en el caso ideal donde la corriente es constante a todo lo largo de la antena, y
esto es inalcanzable en una antena real.
Antena Yagi:
Antena constituida por varios elementos paralelos y coplanarios, directores, activos y
reflectores, utilizada ampliamente en la recepción de señales televisivas. Los elementos
directores dirigen el campo eléctrico, los activos radian el campo y los reflectores lo
reflejan. (figura siguiente)
Los elementos no activados se denominan parásitos, la antena yagi puede tener varios
elementos activos y varios parásitos. Su ganancia esta dada por:
G = 10 log n
donde n es el número de elementos por considerar.
Para la antena yagi de tres elementos la distancia entre el reflector y el activo es de
0.15l , y entre el activo y el director es de 0.11l . Estas distancias de separación entre los
elementos son las que proporcionan la óptima ganancia, ya que de otra manera los campos
de los elementos interferirían destructivamente entre sí, bajando la ganancia.
Como se puede observar, este diseño de antena yagi resulta ser de ancho de banda
angosto, ya que el elemento dipolar está cortado a una sola frecuencia que generalmente se
selecciona en la mitad del ancho de banda de los canales bajos de TV; es decir, del canal 2
al canal 6 (de 50MHz a 86 MHz). Esto resulta ser una desventaja ya que no es posible
cubrir varios canales de TV con una misma ganancia seleccionada. Por tal razón se utiliza
la denominada antena yagi de banda ancha, la cual puede cubrir varios canales a la vez
aunque sacrificando la ganancia.
Para considerar una antena yagi de banda ancha es necesario, entonces, hacer ajustes en las
distancia entre los elementos para obtener, junto con el ancho de banda deseado, la
ganancia óptima. Se recuerda que para un arreglo de antenas en las cuales todos los
elementos van alimentados se obtiene mejor ganancia para el denominado "en linea". Como
la antena yagi utiliza elementos alimentados y parasitos, es común aumentar el numero de
elementos alimentados a 2 o 3; estos dipolos se cortan a la frecuencia media del ancho de
banda; generalmente para los canales bajos de televisión da muy buen resultado. En la
figura siguiente se proporciona las dimensiones para óptima ganancia de una antena yagi de
tres elementos
BIBLIOGRAFÍA
Electrical Engineers' Handbook, Pender & McIlwain.-Enciclopedia de la Electronica, Ingeniería y Tecnica, C. Belove.-Propagación y Antenas Salmeron-Sistemas de Comunicaciones Electrónicas Wayne Tomasi-RCUA Antenas Webs De InterésEiffel Antenashttp://www.geocities.com/CapeCanaveral/Hall/3334/enlants.htmhttp://www.laantena.comhttp://www.geocities.com/wireless4data/http://www.sonicolor.com/catalogo/antenas/antenas.htmlhttp://www.geocities.com/eaqrpclub_es/es/bibli_es/antenas.htmlhttp://www.ieee.orghttp://www.nasa.govhttp://www.conatel.gov.ve
