Forma de Onda de una Señal Electromagnética

La forma de onda es una representación gráfica en la que se muestran los valores instantáneos de una señal eléctrica o magnética.

Las formas de onda pueden ser de diferentes tipos: senoidal, triangular, cuadrada o de diente de sierra. La onda senoidal es la que se estudiará aquí, ya que constituye la base de la transmisión de señales de radio y televisión.

Las principales características de una señal basada en una onda senoidal son las siguientes:

  • Longitud de onda
  • Frecuencia
  • Periodo

Longitud de Onda (λ)

Es la distancia entre dos puntos consecutivos de la señal que se encuentran en la misma fase. Esta longitud corresponde a un ciclo completo de la forma senoidal.

La longitud de onda se representa con la letra griega λ (lambda), se mide en metros (m) y se puede calcular matemáticamente con la siguiente expresión:

λ = c / f

  • λ: Longitud de onda (m)
  • c: Velocidad de la luz (3 · 108 m/s)
  • f: Frecuencia (Hz) (1/s)

Frecuencia (f)

Es el número de ciclos o periodos de la señal por unidad de tiempo. Se representa con la letra f y su unidad es el Hertz (Hz).

En el caso de la figura (no proporcionada), la onda de color azul es de menor frecuencia que la verde, ya que presenta menos ciclos en el mismo periodo de tiempo.

Para el establecimiento de una comunicación de señales de radio y televisión, es necesario un emisor, capaz de generar y emitir las ondas electromagnéticas al espacio libre, y uno o más dispositivos receptores, que las capten y sean capaces de convertirlas en señales de audio y vídeo, entendibles para el usuario final.

El estudio de las instalaciones destinadas a la emisión de señales de TV y radio se encuentra fuera de los objetivos de este documento. Por tanto, aquí solamente se estudiarán los elementos que componen las instalaciones destinadas a la recepción.

En la actualidad, tres son los sistemas habituales para la propagación y distribución de señales de TV y radio:

  • Terrestre
  • Por satélite
  • Por cable

Recepción Terrestre de Ondas Electromagnéticas

Antenas

Una antena es un dispositivo capaz de transmitir o recibir ondas electromagnéticas en el espacio radioeléctrico.

Las antenas se construyen con elementos metálicos conductores y tienen como misión convertir las corrientes eléctricas en ondas electromagnéticas en el emisor y, viceversa, en el receptor.

Una de las configuraciones más simples es la antena dipolo, formada por dos elementos metálicos conductores rectilíneos colineales de igual longitud, en la que cada uno de ellos se conecta al hilo correspondiente del cableado de recepción.

La antena dipolo puede ser de dos tipos:

  • Dipolo de media onda.
  • Dipolo plegado de media onda.

En el primer tipo, el elemento conductor está separado en dos elementos independientes; en el segundo, ambos elementos están unidos, cerrándose entre sí (como se muestra en la figura, si aplica).

La longitud de la antena dipolo para su máxima eficiencia a una frecuencia determinada es la mitad de la longitud de onda (λ/2).

La antena dipolo es bidireccional, cuyo patrón de radiación es el mostrado en la figura 4.12 (no proporcionada).

La antena dipolo se utiliza como base para formar otras antenas más complejas.

Para aumentar la ganancia y direccionalidad de una antena, se acompañan a la antena dipolo una serie de elementos parásitos pasivos de tipo metálico denominados reflectores y directores, que se instalan en paralelo unos con otros.

Si se acerca al dipolo un elemento metálico más corto que él, se provoca un estrechamiento del haz, siendo este más estrecho cuantos más elementos se monten en esa dirección. A estos elementos se les denomina directores.

Si el elemento metálico es de mayor longitud que el dipolo, se comporta como un reflector, haciendo rebotar las ondas que llegan a él.

Características Clave de una Antena

El conocimiento de las características eléctricas de una antena permite su elección adecuada para trabajar en condiciones óptimas de funcionamiento en una determinada instalación.

Ancho de Banda

Es el rango de frecuencias en el que la antena opera eficientemente para una determinada banda.

Impedancia (Z)

Una antena se comporta como un circuito oscilante inductivo-capacitivo. Por tanto, a la resistencia al paso de la corriente en dicho circuito, que depende de la componente inductiva, capacitiva y resistiva, además de la frecuencia de trabajo, se le denomina impedancia.

Ganancia (G)

También denominada ganancia de potencia, es la máxima ganancia que se puede conseguir con una antena en su dirección de máxima radiación.

Viene expresada en dB (decibelios) y se representa con la letra G.

Respuesta en Frecuencia

La respuesta en frecuencia de una antena se representa de forma gráfica, indicándose en un eje la banda de frecuencias en las que trabaja y en el otro, la ganancia en decibelios. Así, con una gráfica de este tipo, se puede determinar la respuesta de una antena a una frecuencia determinada.

Polarización de una Antena

Como ya se ha visto al comienzo de esta unidad, las ondas electromagnéticas están formadas por un campo eléctrico y otro magnético. Las antenas deben orientarse (polarizarse) buscando la linealidad con el campo eléctrico.

La polarización lineal de una antena puede ser horizontal o vertical. En nuestro país, la polarización horizontal se utiliza tanto para la emisión como para la recepción de señales de radio y televisión, a excepción de la radio digital DAB, que emplea polarización vertical.