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¿Qué son las ondas de radio?

Un sintonizador de radio recibe ondas de radio y las convierte en vibraciones mecánicas en el altavoz para crear ondas de sonido que se pueden escuchar.
Imagen: © Ensuper | Shutterstock

Las ondas de radio son un tipo de radiación electromagnética más conocida por su uso en tecnologías de la comunicación, como la televisión, los teléfonos móviles y las radios. Estos dispositivos reciben ondas de radio y las convierten en vibraciones mecánicas en el altavoz para crear ondas de sonido.

El espectro de radiofrecuencia es una parte relativamente pequeña del espectro electromagnético EM . El espectro EM generalmente se divide en siete regiones en orden de longitud de onda decreciente y energía y frecuencia crecientes, de acuerdo con Universidad de Rochester . Las denominaciones 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 NASA , que van desde aproximadamente 0,04 pulgadas 1 milímetro a más de 62 millas 100 kilómetros. También tienen las frecuencias más bajas, desde aproximadamente 3000 ciclos por segundo, o 3 kilohercios, hasta aproximadamente 300 mil millones de hercios o 300 gigahercios.

El espectro de radio es un recurso limitado y a menudo se compara con las tierras agrícolas. Así como los agricultores deben organizar sus tierras para lograr la mejor cosecha en cantidad y variedad, el espectro de radio debe dividirse entre los usuarios de la manera más eficiente, de acuerdo con el British Broadcasting Corp. BBC . En los EE. UU., La Administración Nacional de Telecomunicaciones e Información del Departamento de Comercio de los EE. UU. Administra las asignaciones de frecuencia a lo largo del espectro de radio.

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, según Biblioteca Nacional de Escocia . En 1886, Heinrich Hertz, un físico alemán, aplicó las teorías de Maxwell a la producción y recepción de ondas de radio. Hertz usó herramientas caseras simples, incluida una bobina de inducción y un frasco de Leyden un tipo temprano de capacitor que consiste en un frasco de vidriocon capas de papel de aluminio tanto por dentro como por fuera para crear ondas electromagnéticas. Hertz se convirtió en la primera persona en transmitir y recibir ondas de radio controladas. La unidad de frecuencia de una onda EM, un ciclo por segundo, se llama hercio, en su honor, segúnal Asociación Americana para el Avance de la Ciencia .

Bandas de ondas de radio

El Administración Nacional de Telecomunicaciones e Información generalmente divide el espectro de radio en nueve bandas :

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banda rango de frecuencia rango de longitud de onda
Frecuencia extremadamente baja ELF <3 kHz > 100 km
Frecuencia muy baja VLF de 3 a 30 kHz de 10 a 100 km
baja frecuencia LF 30 a 300 kHz 1 ma 10 km
frecuencia media MF 300 kHz a 3 MHz de 100 ma 1 km
alta frecuencia HF de 3 a 30 MHz de 10 a 100 m
Frecuencia muy alta VHF 30 a 300 MHz 1 a 10 m
frecuencia ultra alta UHF 300 MHz a 3 GHz 10 cm a 1 m
frecuencia súper alta SHF de 3 a 30 GHz 1 a 1 cm
Frecuencia extremadamente alta EHF 30 a 300 GHz 1 mm a 1 cm

frecuencias bajas a medias

Las ondas de radio ELF, la más baja de todas las frecuencias de radio, tienen un largo alcance y son útiles para penetrar agua y rocas para comunicarse con submarinos y dentro de minas y cuevas. La fuente natural más poderosa de ondas ELF / VLF son los rayos, segúnla Grupo VLF de Stanford . Las ondas producidas por los rayos pueden rebotar entre la Tierra y la ionosfera la capa de la atmósfera con una alta concentración de iones y electrones libres, según Phys.org . Estos rayos pueden distorsionar señales de radio importantes que viajan a los satélites.

Las bandas de radio LF y MF incluyen radio marina y de aviación, así como radio comercial AM modulación de amplitud, según página RF . Las bandas de radiofrecuencia AM caen entre 535 kilohercios y 1,7 megahercios, según Cómo funcionan las cosas . La radio AM tiene un largo alcance, especialmente de noche, cuando la ionosfera refracta mejor las ondas de regreso a la tierra, pero está sujeta a interferencias que afectan la calidad del sonido. Cuando una señal está parcialmente bloqueada, por ejemplo, por unedificio con paredes metálicas, como un rascacielos, el volumen del sonido se reduce en consecuencia.

frecuencias más altas

Las bandas de HF, VHF y UHF incluyen radio FM, transmisión de sonido de televisión, radio de servicio público, teléfonos celulares y GPS sistema de posicionamiento global. Estas bandas generalmente usan "modulación de frecuencia" FM para codificar o impresionar un audio o datos.señal en la onda portadora. En la modulación de frecuencia, la amplitud extensión máxima de la señal permanece constante mientras que la frecuencia se varía más alta o más baja a una tasa y magnitud correspondiente a la señal de audio o datos.

FM da como resultado una mejor calidad de señal que AM porque los factores ambientales no afectan la frecuencia en la forma en que afectan la amplitud, y el receptor ignora las variaciones de amplitud siempre que la señal permanezca por encima de un umbral mínimo. Las frecuencias de radio FM caen entre 88 megahertz y108 megahercios, según Cómo funcionan las cosas .

radio de onda corta

La radio de onda corta utiliza frecuencias en la banda de HF, desde aproximadamente 1,7 megahercios hasta 30 megahercios, según Asociación Nacional de Emisoras 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 Voice of America, British Broadcasting Corp. y Voice of Russia. En todo el mundo, haycientos de estaciones de onda corta, según la NASB. Las estaciones de onda corta se pueden escuchar a miles de millas porque las señales rebotan en la ionosfera y retroceden cientos o miles de millas desde su punto de origen.

frecuencias más altas

SHF y EHF representan las frecuencias más altas en la banda de radio y a 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 señalesdirigirse en haces estrechos por antenas parabólicas antenas parabólicas de satélite. Esto permite que se produzcan comunicaciones de corto alcance y gran ancho de banda entre ubicaciones fijas.

SHF, que se ve menos afectado por el aire que EHF, se usa para aplicaciones de corto alcance como Wi-Fi, Bluetooth y USB inalámbrico bus serie universal. SHF solo puede funcionar en rutas de línea de visión como ellas olas tienden a rebotar en objetos como automóviles, barcos y aviones, según página RF . Y debido a que las ondas rebotan en los objetos, SHF también se puede usar para radar.

fuentes astronómicas

El espacio exterior está repleto de fuentes de ondas de radio: planetas, estrellas, nubes de gas y polvo, galaxias, púlsares e incluso agujeros negros. Al estudiarlos, los astrónomos pueden aprender sobre el movimiento y la composición química de estas fuentes cósmicas, así como laprocesos que causan estas emisiones.

Un radiotelescopio "ve" el cielo de manera muy diferente a como aparece en la luz visible. En lugar de ver estrellas puntuales, un radiotelescopio capta púlsares distantes, regiones de formación de estrellas y supernova restos. Los radiotelescopios también pueden detectar cuásares , que es la abreviatura de fuente de radio cuasi-estelar. Un quásar es un núcleo galáctico increíblemente brillante alimentado por a agujero negro supermasivo . Los cuásares irradian energía a lo largo del espectro EM, pero el nombre proviene del hecho de que los primeros cuásares que se identificaron emiten principalmente energía de radio. Los cuásares son muy energéticos; algunos emiten 1000 veces más energía que el total Vía Láctea .

Los radioastrónomos a menudo combinan varios telescopios más pequeños, o platos receptores, en una matriz para crear una imagen de radio más clara o de mayor resolución, según Universidad de Viena . Por ejemplo, el radiotelescopio Very Large Array VLA de Nuevo México consta de 27 antenas dispuestas en un gran patrón en forma de "Y" de 22 millas 36 kilómetros de ancho.

Recursos adicionales :

Este artículo fue actualizado el 27 de febrero de 2019 por la colaboradora de Rhythm89, Traci Pedersen.