Tecnologías de la comunicación Versión 1.0

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1 Tecnologías de la comunicación Versión 1.0 Índice: 1. Ondas 1 2. El telégrafo 3 3. El teléfono fijo 4 4. El teléfono móvil 6 5. La radio 8 6. La televisión 9 Este texto es la versión offline/imprimible de uno de los capítulos del libro de texto multimedia de la web educativa. Todos los derechos reservados. Se permite a los alumnos que han comprado una suscripción a la versión individual del libro que incluya este capítulo, y a los profesores de estos alumnos, mantener una copia de este archivo PDF y/o imprimirlo, en ambos casos para uso exclusivamente personal. En todos los demás casos no está permitida la reproducción total o parcial de esta obra, ni su almacenamiento en sistemas informáticos, ni la distribución mediante cualquier medio electrónico, mecánico u otros sin el permiso previo y por escrito de los titulares del copyright.

2 1. Ondas 1.1. Qué es una onda? Si tiramos una piedra a un estanque se genera una perturbación en el agua. La superficie del agua se hunde y luego se eleva, generando pequeñas olas que se van alejando del punto donde chocó la piedra. Estas pequeñas olas son un ejemplo de ondas, un fenómeno físico que podemos definir como una perturbación que se propaga a través del espacio. Las ondas transportan energía y pueden ser utilizadas para transportar información. Las ondas son de gran importancia en la tecnología moderna, ya que tienen muchas aplicaciones en telecomunicaciones, sistemas de sonido, aparatos de medicina y muchos otros campos. La manera más usual de representar una onda es con una línea ondulada. Las ondulaciones de esta línea serán proporcionales a la perturbación que simbolizan. En el caso de las ondas de un estanque, indicarían la altura de la superficie del agua. Las partes más elevadas de la onda se denominan crestas, y las más bajas, valles Magnitudes físicas de las ondas. Amplitud La amplitud indica el valor máximo de la oscilación o, dicho de otra manera, la "altura máxima de la onda". Frecuencia Se llama ciclo a la parte de la onda que se va repitiendo continuamente, o, en otras palabras, la unión de una cresta y un valle. La frecuencia nos dice la cantidad de veces que una onda se repite por segundo, es decir, la cantidad de ciclos por segundo. Se simboliza con una efe minúscula en cursiva (f ). La unidad de medida de la frecuencia es el Hertz (Hz), también llamado hercio. 1 Hz indica que se produce 1 ciclo cada segundo, 2 Hz serían 2 ciclos por segundo y así sucesivamente. Normalmente las ondas tienen frecuencias muy elevadas, por esta razón se utilizan mucho los múltiplos del Hertz. Los más habituales son: KiloHertz (KHz): 1000 Hz (mil ciclos por segundo) MegaHertz (MHz): Hz (un millón de ciclos por segundo) GigaHertz (GHz): Hz (mil millones de ciclos por segundo) Longitud de onda Es la distancia entre dos crestas o dos valles. Se simboliza con la letra griega lambda (λ). La longitud de onda está relacionada con la frecuencia. Si aumenta la frecuencia, disminuye la longitud de onda y viceversa Tipos de ondas Existen dos tipos de ondas: las ondas mecánicas (como las olas o el sonido) y las ondas electromagnéticas (como la luz visible o las ondas de radio). A continuación veremos cuáles son sus características. Ondas mecánicas Las ondas mecánicas necesitan un medio físico para propagarse: un gas como el aire, un líquido como el agua, o un sólido. Una onda mecánica se produce cuando se hace vibrar las partículas que forman este medio. La vibración se transmite a las partículas colindantes, desplazándose por el espacio y alejándose de la fuerza que causa la onda. Algunos ejemplos: las ondas sísmicas (terremotos), las olas, la vibración de un puente o una cuerda que se hace oscilar. El sonido es una onda mecánica. El sonido se produce cuando un objeto vibra en el aire. Por ejemplo: una campana, la membrana de un altavoz o las cuerdas vocales de una persona. Al moverse, el objeto que vibra empuja las moléculas de aire que están a su alrededor. Estas moléculas chocan contra otras moléculas contiguas y les transmiten su movimiento. La repetición de estos choques entre moléculas hace que la vibración, el sonido, se vaya propagando por el aire. Para que el sonido pueda transmitirse, es necesario que haya partículas (átomos o moléculas) que puedan vibrar, por esta razón también hay sonido dentro del agua o en un objeto sólido, pero no existe sonido en el vacío. En el Espacio, donde no hay atmósfera, no hay sonido. Si los astronautas pudieran ir sin escafandra, no oirían nada. El sonido se desplaza a 340 m/s La velocidad de transmisión del sonido depende del medio por el que se propaga y también de las condiciones en las que éste se encuentra: temperatura, humedad, presión, etc. En el aire, la velocidad del sonido es aproximadamente de 340 m/s (1 224 Km/h). Un avión supersónico es aquél que puede viajar más allá de esta velocidad, es decir, adelanta al sonido que produce. Ondas electromagnéticas Las ondas electromagnéticas tienen una naturaleza muy diferente a la de las ondas mecánicas, ya que deben su origen a las propiedades físicas de las cargas eléctricas. Una partícula con carga eléctrica, como un electrón, genera un campo eléctrico a su alrededor. El campo eléctrico es la zona del espacio donde se manifiestan las fuerzas eléctricas. Si otra carga entra en el campo eléctrico, experimentará una fuerza de atracción, si es del signo contrario, o de repulsión, si es del mismo signo. 1

3 Cuando se acelera una carga eléctrica, por ejemplo haciéndola oscilar, el campo eléctrico cambia de forma, experimenta una perturbación. Esta perturbación en el campo eléctrico se irradía, es decir, se desliga de la carga y se aleja a gran velocidad, formando una onda electromagnética. Es una onda porque no es constante, sino que va fluctuando en el tiempo. Y se llama onda electromagnética, y no onda eléctrica, porque todo campo eléctrico cambiante genera un campo magnético asociado, también cambiante. Las dos ondas, la fluctuación del campo eléctrico y la fluctuación del campo magnético, son indisociables, no pueden existir por separado, de forma que se habla de onda electromagnética. Se suele representar a las ondas electromagnéticas como dos líneas senoidales perpendiculares. Cuando la onda se repite periódicamente, hablamos de tren de ondas. La onda electromagnética más habitual para nosotros es la luz visible, aunque hay muchos más tipos: las ondas de radio, la luz infrarroja, la radiación ultravioleta, etc. Las ondas electromagnéticas no necesitan un medio físico para propagarse, pueden viajar en el vacío. Su velocidad de propagación es extremadamente rápida, unos Km por segundo. Una onda electromagnética se propaga por el espacio sin perder energía. La luz de una estrella lejana, por ejemplo, puede viajar durante millones de años sin debilitarse. Este viaje continuará infinitamente hasta que encuentre una partícula que la absorba, incorporando la energía que transporta. Una manera de incorporar esta energía es comenzar a vibrar, como la partícula que originó la onda. Si manipulamos la vibración de la partícula emisora, también cambiará la vibración de la partícula receptora y podremos transmitir, no solo energía, sino también información. Esta característica de las ondas electromagnéticas es la base de los modernos sistemas de comunicación inalámbricos, como la televisión, la radio o la telefonía móvil El espectro electromagnético Una onda electromagnética se diferencia de otra solamente por su longitud de onda (o su frecuencia, recuerda que son proporcionales). El conjunto de todas las ondas electromagnéticas recibe el nombre de espectro electromagnético. El espectro se divide en diferentes bandas en función de las propiedades físicas que tienen las ondas. Luz visible: Es la banda del espectro electromagnético que los humanos podemos ver. Está formada por todas las longitudes de onda comprendidas entre los 380 y los 780 nm (nanómetros) de longitud de onda. Si hacemos pasar luz visible a través de un prisma se divide en colores. Conocer las características de la luz visible es muy importante para diseñar receptores de TV, cámaras, sensores luminosos, células solares, etc. Microondas: Algunas microondas son absorbidas por las moléculas de agua. Esta característica se utiliza en los hornos microondas, que calientan los alimentos transmitiendo energía al agua que contienen. También se utilizan para transmitir información en enlaces punto a punto (dos antenas que se pasan datos entre si) y en telefonía móvil. Infrarrojos: Se llaman así porque su longitud de onda está situada justo por debajo de la luz roja. Transportan energía calorífica. No la podemos ver, pero sí notar su calor, por ejemplo al ponernos al sol. Se utiliza en los mandos a distancia de TV, vídeos y aparatos de música, en la transmisión de señales a través de fibra óptica y como medio para irradiar calor en todo tipo de estufas. Ondas de radio: Son las que tienen las mayores longitudes de onda (y las frecuencias más bajas). Se usan para enviar información de forma inalámbrica en numerosos sistemas de comunicación, como la radio, la televisión y la telefonía móvil. Ultravioleta: Se llaman así porque su longitud de onda está situada por encima de la luz violeta. La radiación ultravioleta que emite el Sol hace que nuestra piel se broncee, aunque una exposición excesiva puede generar quemaduras o incluso cáncer de piel. Rayos X: Se utilizan principalmente en radiografías clínicas, ya que su corta longitud de onda puede atravesar la carne pero no los huesos. También se usan para hacer radiografías de soldaduras de metales, con el fin de detectar grietas que no se observan a simple vista, pero que pueden resultar peligrosas. Son peligrosos para los seres vivos. Rayos gamma: Son las ondas de menor longitud de onda (y mayor frecuencia). Las generan los átomos radioactivos en las centrales nucleares, explosiones atómicas o en el interior de las estrellas. Tienen mucha energía, por lo que son muy peligrosos para los seres vivos. Se usan para detectar grietas en metales (radiografías) y en medicina para el tratamiento de tumores y la eliminación de células cancerosas. 2

4 1.5. El espectro radioeléctrico Desde el punto de vista de las telecomunicaciones, la parte del espectro electromagnético más importante es la de las ondas de radio, que también recibe el nombre de espectro radioeléctrico. Se sitúa entre los 3 khz y los 300 GHz y está dividido en diferentes bandas. Cada una de las bandas que componen el espectro radioeléctrico está dividida en pequeños rangos de frecuencia llamados canales de radio. Un canal puede utilizarse, por ejemplo, para emitir un programa de radio o de televisión. A nivel internacional existe un organismo que se encarga de coordinar el uso de las frecuencias del espectro radioeléctrico entre los diferentes países: la Unión Internacional de Telecomunicaciones. El espectro electromagnético es propiedad de los estados, así que cada país tiene además su propio organismo responsable de distribuir los canales de radio entre las diferentes empresas de comunicaciones dentro de su territorio, en España es la Agencia Estatal de Radiocomunicaciones. Bandas del espectro radioeléctrico: BANDAS VLF (Very low Frequency) LF (Low Frequency) MF (Medium Frequency) HF (High Frequency) VHF (Very high Frequency) UHF (Ultra high Frequency) SHF (Super high Frequency) EHF (Extremely high Frequency) FRECUENCIAS 3-30 khz khz khz 3-30 MHz MHz MHz 3-30 GHz GHz APLICACIONES DESTACADAS Navegación marítima Navegación marítima Radio AM comercial Radio FM y televisión Radio, televisión Radar, televisión y satélites Radar, satélites y telefonía móvil Radar, satélites 2. El telégrafo 2.1. El telégrafo Conectarse a Internet y consultar información de un ordenador situado en el otro extremo del mundo, o pulsar un número en el teléfono y hablar con una persona que está a centenares de kilómetros de distancia, es algo a lo que estamos acostumbrados en nuestros días. Los sistemas de comunicación actuales hacen posible comunicarse con prácticamente cualquier zona de la Tierra de una manera instantánea y barata, nosotros vivimos en una era de comunicaciones globales. El primer sistema de comunicación global, con las características de los actuales: comunicación instantánea, a larga distancia y a bajo precio, fue el telégrafo eléctrico, desarrollado por Samuel Morse, en Hoy en día es un invento obsoleto, pero en su época supuso un gran avance, comparable al que en nuestros días representa Internet. En esta miniunidad estudiaremos en qué consistió Funcionamiento del telégrafo Cada estación de telégrafo constaba de un transmisor y un receptor, es decir, podía emitir y recibir mensajes. Para enviar un mensaje, un telegrama, se debía manipular un pulsador que abría y cerraba un circuito eléctrico entre las dos estaciones. Cuando la corriente eléctrica circulaba, activaba un electroimán en la estación receptora. El electroimán atraía entonces una barra de metal que tenía en su extremo una pluma con tinta. La pluma iba dibujando puntos y rayas en una cinta de papel. El conjunto de esos puntos y rayas era el mensaje recibido El código Morse Cualquier medio de comunicación necesita un código, es decir, una manera de representar la información que pueda ser comprendida por el emisor y el receptor. El telégrafo utilizaba un código muy sencillo, llamado código Morse. Se basaba en utilizar rayas y puntos. La letra "A", por ejemplo, se codificaba como un punto seguido de una raya. La genialidad de este código es que se podía implementar fácilmente con la tecnología eléctrica de aquella época. Un punto se enviaba cerrando el circuito brevemente; una raya, manteniéndolo cerrado un poco más de tiempo. En la ilustración puedes ver la parte del código Morse que corresponde a las letras. Las letras en código Morse. 3

5 2.4. Con el telégrafo empieza la era de las telecomunicaciones globales Para que entiendas el gran cambio que supuso la invención del telégrafo, lo compararemos con el Pony Express, quizá el método de comunicación terrestre más rápido de la época. El primer país en utilizar el telégrafo fue Estados Unidos, entonces un país en formación. Para mantener cohesionado el país, se necesitaba enviar información entre la costa del Atlántico (Nueva York, Boston, Washington, etc.) hasta la costa del Pacífico (San Francisco, Los Ángeles, etc.). Antes de la invención del telégrafo, el método más rápido era el Pony Express, un servicio de mensajería a caballo. Los jinetes, que transportaban una mochila con cartas, cabalgaban a la mayor velocidad posible. Los caballos no podían mantener mucho tiempo esta velocidad, así que se debía cambiar el animal frecuentemente, en estaciones situadas a lo largo de la ruta. Cada 120 Km, cambiaba el jinete, exhausto. De esta manera se conseguía hacer llegar una carta desde el Atlántico al Pacífico en unos 10 días. La respuesta tardaría, como mínimo, 10 días más. El coste y la complejidad del servicio eran muy grandes. Cuando se construyó el primer telégrafo transcontinental, en 1861, el servicio del Pony Express dejó de funcionar. No pudo competir: el mensaje llegaba instantáneamente de una costa a la otra del país, la respuesta podía venir en breve, el coste del servicio era inferior. Fue un salto tecnológico sin precedentes en la historia de las telecomunicaciones El telégrafo trajo nuevos avances Cuando el telégrafo demostró su utilidad, la demanda para enviar telegramas aumentó continuamente. Esto estimuló la aparición de nuevas tecnologías, como la multiplexación (1853), que permitía enviar varios mensajes a la vez utilizando un único cable. El cable submarino, que hizo posible conectar por primera vez dos continentes, Europa y América, en El teléfono (Alexander Graham Bell, 1876). La telegrafía sin hilos (Marconi, 1895). Y un sinfín de sorprendentes inventos que han facilitado las comunicaciones, cambiando el mundo para siempre. En cierto modo, Internet también es consecuencia de la revolución tecnológica que empezó con el telégrafo. 3. El teléfono fijo 3.1. Un invento revolucionario Existen pocos inventos con mayor repercusión social que el teléfono. En poco más de 100 años el teléfono ha transformado enormemente la vida de las personas, la manera de comunicarse, de trabajar, de hacer negocios. Sin el teléfono, la organización social y económica actual sería impensable. Resulta sorprendente la facilidad con la que, simplemente marcando un número en un teclado, podemos hablar con una persona que puede estar en cualquier parte del planeta. La red formada por millones de teléfonos ha sido la primera en cubrir una parte importante del mundo y crear un sistema de comunicación global. El teléfono y las líneas de telefonía son una tecnología en continuo cambio y de ella se han derivado nuevos sistemas de comunicación posteriores: FAX, Internet, correo electrónico, teléfonos móviles, etc Bell o Meucci? En los libros de historia podrás leer que el inventor del teléfono es el norteamericano de origen escocés Alexander Graham Bell. Sin embargo, en el año 2002, el Congreso de los Estados Unidos reconoció que el verdadero inventor del teléfono fue un desconocido inmigrante italiano llamado Antonio Meucci. En 1860, Meucci fue la primera persona que consiguió transmitir la voz humana a distancia a través de un aparato eléctrico, sin embargo no pudo patentar su invención por problemas económicos. En 1876, 16 años más tarde, Bell consiguió la patente del teléfono, a pesar de que tuvo que batallar en los tribunales con otros inventores que también reivindicaban la paternidad del invento, el propio Meucci incluido. A Bell debemos la fabricación industrial del teléfono así como su popularización y posterior perfeccionamiento Breve historia del teléfono Invención del teléfono: Antonio Meucci Primera patente de un teléfono: Alexander Graham Bell Bell funda su propia empresa, la Compañía Telefónica Bell. En adelante las empresas de comunicaciones serán de las más grandes del mundo años más tarde ya hay 1 millón de teléfonos en Estados Unidos Se crea la compañía Telefónica de España. El Estado le concede la explotación en exclusiva del servicio telefónico (monopolio) Se llega al millón de teléfonos en España Primeras líneas de telefonía móvil (Suecia) Liberalización de la telefonía en España. Se pone fin al monopolio de Telefónica de España y otras empresas empiezan a dar servicios de telefonía Más de 17 millones de teléfonos fijos y 37 millones de teléfonos móviles en España. 4

6 Anatomía exterior e interior de un teléfono Características exteriores: Microteléfono: Es la parte que descolgamos para llamar o recibir una llamada. Guarda en su interior el micrófono y el auricular. Micrófono: Transforma la voz en una señal eléctrica. Esta señal viajará hasta el teléfono de la persona con la que estamos hablando. Auricular: Transforma las señales eléctricas que recibe el teléfono en ondas sonoras, es decir, en sonido. Es un altavoz, similar al de los equipos de música, pero de pequeño tamaño. Cable del microteléfono: Une el microteléfono con la cónsola. Está formado por dos conductores de cobre muy finos. Cónsola: La cónsola és la parte del teléfono que alberga sus circuitos electrónicos y el teclado numérico de marcación. Teclado numérico: Permite marcar el número de teléfono al que queremos llamar. Está compuesto por 12 pulsadores eléctricos. Teclas de funciones: Activan diferentes funciones extras del teléfono. Una de las más comunes es, por ejemplo, la rellamada, marcando esta tecla el teléfono vuelve a marcar el último número marcado. Interruptor: El interruptor conecta o desconecta nuestro teléfono con la central telefónica local. El peso del microteléfono ejerce una fuerza sobre él, lo que hace que esté desconectado. Al descolgar se conecta y envía corriente a la central. Al recibir esta corriente la central interpreta que queremos hacer una llamada. Cable telefónico: El cable telefónico conecta el teléfono con la central telefónica local. Está formado por dos o cuatro conductores de cobre muy finos. Características interiores: Teclado numérico: Está formado por pulsadores de cobre impresos en una placa de plástico. Micrófono: Existen muchos tipos. Muchos teléfonos actuales utilizan pequeños micrófonos de condensador como éste. Los teléfonos más antiguos suelen utilizar micrófonos de carbón. Auricular: Es un altavoz de pequeña potencia, parecido a los que se utilizan en los walkmans. Circuito electrónico: Hace las funciones de marcado, ampliación de la señal, funciones específicas del teléfono, etc. Timbre: Avisa de que hay una llamada. En los teléfonos modernos no es un timbre eléctrico, sino un zumbador, más duradero y barato Cómo funciona el teléfono? El teléfono es un aparato que permite transmitir la voz humana a distancia. Su funcionamiento se puede dividir en tres pasos: 1. TRANSFORMACIÓN DEL SONIDO EN UNA SEÑAL ELÉCTRICA De este trabajo se encarga el micrófono. Existen muchos tipos de micrófonos: de condensador, electrodinámicos, piezoeléctricos, etc. Estudiaremos uno de los más conocidos: el micrófono de gránulos de carbón, inventado por Edison en

7 El micrófono tiene una membrana metálica que vibra cuando recibe sonido. Detrás hay un pequeño recipiente con gránulos de carbón, un material que deja pasar poca electricidad. El micrófono es atravesado por corriente continua. Cuando no hablamos la cantidad de electricidad que atraviesa el micrófono es siempre la misma. Cuando hablamos la membrana vibra y comprime los gránulos, haciendo que estén más juntos o más separados. Cuando están muy juntos existen muchos puntos de contacto entre ellos y puede pasar mucha corriente a través del micrófono, cuando están separados pasa muy poca. 2. TRANSPORTE DE LA SEÑAL El micrófono consigue que la información que hay en el sonido se transfiera a un cable eléctrico. A esta información que viaja en forma de electricidad se le llama señal eléctrica. La señal viajará desde el emisor (el teléfono de la persona que habla) hasta el receptor (el teléfono de la persona que escucha). Para ello se necesitan solamente dos cables de cobre y una fuente de corriente continua, por ejemplo una batería. 3. REGENERACIÓN DE LA VOZ A PARTIR DE LA SEÑAL ELÉCTRICA Esta función la realiza el auricular. Es un pequeño altavoz diseñado para aplicarse directamente en el oído. Está compuesto por un electroimán y una membrana metálica. La corriente de intensidad variable que viene del micrófono se hace pasar por el electroimán. Éste atrae a la membrana metálica con mayor o menor fuerza en función de la intensidad de la corriente, lo que la hace vibrar. Al moverse la membrana también vibran las partículas de aire de alrededor y se reproduce el sonido original La red telefónica Los primeros teléfonos eran sólo parejas de aparatos que comunicaban dos estancias, por ejemplo dos despachos, pero no permitían hablar con teléfonos externos. Actualmente, utilizando la red de telefonía, podemos hablar con millones de teléfonos conectados entre sí. ESTRUCTURA DE LA RED TELEFÓNICA La red telefónica está formada por: 1. Teléfonos de los abonados. 2. Líneas de cables telefónicos. Unen los diferentes teléfonos. Pueden ser aéreas o subterráneas. 3. Centrales telefónicas. Son edificios donde se gestiona el tráfico de la red. 4. El teléfono móvil 4.1. Introducción a la telefonía móvil La telefonía móvil es un sistema de telecomunicación sin cables que permite poner en contacto mediante ondas de radio a personas que se encuentran dentro de un territorio geográfico donde se ofrece el servicio: la zona de cobertura. La primera llamada de teléfono móvil la hizo Martin Cooper (que es considerado el padre de la telefonía móvil) el 3 de abril de 1973, mientras trabajaba en la empresa Motorola. Según cuenta Cooper, para crear su invento se inspiró en un "comunicador" que aparecía en la serie de ciencia ficción Star Treck. Los primeros móviles comerciales llegaron a principios de la década de 1980 en EE.UU. y Japón. Se trataba de aparatos muy grandes y pesados, muy caros, de prestaciones muy básicas y que eran empleados por muy pocas personas, básicamente ejecutivos de grandes empresas que los utilizaban desde el automóvil. La popularización del teléfono móvil comienza en la década de 1990, cuando aparecen en el mercado los primeros móviles de pequeñas dimensiones y bajo precio. Pocos años después, en el 2001, ya había mil millones de líneas de telefonía móvil en el mundo y más de cuatro mil millones en el Se considera que esta tecnología es la que ha tenido la difusión más rápida de la historia. También ha sido espectacular su evolución tecnológica, los teléfonos actuales no sirven sólo para mantener conversaciones de voz, sino que son auténticos ordenadores cada vez más potentes, con cada vez más prestaciones, como el envío de mensajes de texto o imágenes, cámara de fotos y vídeo, reproductor de música, etc La zona de cobertura La zona de cobertura de un servicio de telefonía móvil está dividida en zonas más pequeñas de forma hexagonal. Cada una de estas divisiones recibe el nombre de celda o célula, de ahí que a la telefonía móvil también se le llame telefonía celular. Esta división se hace para aumentar el número de llamadas simultáneas, ya que las operadoras de telefonía móvil disponen de un número limitado de canales (frecuencias diferentes) de radio. Con la división, las frecuencias de radio pueden reutilizarse entre celdas no adyacentes. En cada celda hay una estación base, que está formada por una antena que emite y recibe ondas de radio, y los equipos electrónicos necesarios para procesar las señales. Las antenas están situadas en edificios altos o en torres metálicas. En una de las celdas se encuentra la central de telefonía móvil, encargada de gestionar todas las comunicaciones con la ayuda de ordenadores. 6

8 4.3. Qué sucede cuando haces una llamada? Al pulsar el botón de llamada de tu móvil envías una señal de radio a la antena de la celda en la que te encuentras. En la estación base la señal de radio de tu teléfono se transforma en una señal eléctrica, que se envía a la central de telefonía móvil, normalmente a través de fibra óptica o enlaces de microondas. La señal transporta, entre otros datos, el número al que estás llamando. A continuación la central busca en su base de datos dónde está el teléfono al que llamas y redirige la señal a la estación base de su celda. Allí la señal eléctrica se transforma nuevamente en ondas de radio que son detectadas por el teléfono receptor. Elementos implicados en una conversación entre dos teléfonos móviles Problemas de cobertura En ocasiones la pantalla de un teléfono móvil indica que en esa posición no tiene cobertura. Eso es debido a que las ondas de radio se atenúan (debilitan) con la distancia. Si el móvil está muy lejos de la antena de la estación base, puede que la señal no llegue al teléfono y entonces se produce un corte de cobertura. También pueden influir en la recepción de la señal obstáculos como montañas, edificios, túneles, etc Localización de los usuarios Es muy importante que la central de telefonía móvil sepa en todo momento dónde está nuestro teléfono, en caso contrario no sabría dónde enviar la señal cuando recibimos una llamada. Para obtener esta información, cada teléfono móvil encendido envía periódicamente una señal de radio, con su código de identificación, a la estación base más cercana. A continuación, cada estación base envía a la central la lista de todos los teléfonos que están en su celda y la central guarda esta información en una base de datos. Cuando una teléfono recibe una llamada, los ordenadores de la central telefónica consultan la base de datos para averiguar en qué celda está y seguidamente envían la señal a esa celda Cambio de celda Si mientras estás hablando por un móvil te desplazas a otra celda, por ejemplo si vas en coche o en tren, la comunicación no se corta. Lo que ocurre es que la central telefónica detecta el cambio de celda y envía la señal a la antena de la nueva celda (la nueva estación base) Teléfonos tribanda y cuatribanda Los móviles más sencillos son duales, lo que quiere decir que pueden utilizar dos bandas de frecuencia. Según el país estas bandas son distintas. En Europa la telefonía móvil utiliza las bandas de 900 y 1800 MHz (megahercios). En otros países, como Estados Unidos, las frecuencias usadas son las de 850 y 1900 MHz. Por lo tanto, un teléfono dual pensado para el mercado europeo no funciona en Estados Unidos y otros países. Para evitar este problema y que, al viajar a otro país, podamos seguir utilizando nuestro teléfono, se inventaron los teléfonos tribanda (que funcionan en 3 de las bandas anteriores) y cuatribanda (que funcionan en las 4 bandas) Tres generaciones de móviles... por ahora La primera generación de telefonía móvil ( ) utilizaba señales analógicas, que, al no ser un método muy eficiente de gestionar la información, limitaba el número de teléfonos que podía utilizar la red. Cabían pocos teléfonos y su calidad de sonido era limitada. Con la segunda generación (a principios de la década de 1990) las señales ya no son analógicas sino digitales, es decir, los mensajes se transforman en una hilera de ceros y unos. La digitalización aumenta el número de terminales que pueden utilizar la red, por lo que la telefonía móvil baja de precio y se populariza. También mejora la calidad del sonido y aparecen los primeros servicios añadidos, especialmente el envío de mensajes de texto (SMS, Short Message Service) y de melodías. Los teléfonos actuales más avanzados pertenecen a la tercera generación (3G), que permite transmitir datos a gran velocidad. Los teléfonos 3G son auténticos ordenadores con los que, además de llamar por teléfono, podemos conectarnos a Internet en cualquier parte, mirar el correo electrónico, consultar mapas, ver vídeo en línea o descargar aplicaciones (programas) que permiten mejorar las capacidades del terminal. 7

9 4.9. La tarjeta SIM Cuando nos hacemos usuarios de telefonía móvil, la empresa que ofrece el servicio nos suministra una tarjeta que debemos insertar en nuestro teléfono. Se trata de la tarjeta SIM (Subscriber Indentity Module, módulo de identificación del suscriptor). Es una plaquita de plástico que contiene un chip electrónico. La tarjeta SIM permite que nuestro teléfono sea identificado por la red de telefonía y pueda transmitir voz y datos. En el chip de la tarjeta SIM también se almacenan la agenda de contactos y los mensajes SMS. La tarjeta SIM tiene asociado un código, el código PIN (Personal Identification Number, número de identificación personal) que es necesario teclear para poder utilizar el teléfono cuando se enciende por primera vez o si se queda sin batería. El código PUK (Personal Unlocking Key, clave personal de desbloqueo) sirve para desbloquear el teléfono en caso de que, por error, introduzcamos incorrectamente el PIN tres veces. 5. La radio 5.1. Pequeña historia de la radio La radio es un sistema de telecomunicación que permite la transmisión de señales a distancia mediante un tipo de ondas electromagnéticas, las ondas de radio. Su descubrimiento se remonta a 1867, año en el que el físico escocés J. C. Maxwell, investigando las propiedades de la electricidad y el magnetismo, propuso la existencia teórica de las ondas electromagnéticas. Esta hipótesis fue demostrada por H. R. Hertz en 1887, quien logró generar ondas electromagnéticas y detectarlas en un dispositivo situado a 30 cm del emisor. Desde entonces, también se les llama, en su honor, ondas hertzianas. El experimento de Hertz consistía en un emisor muy rudimentario que generaba ondas haciendo saltar una chispa eléctrica. Para detectarlas se utilizaba un anillo metálico seccionado en un punto. Los electrones de los átomos del anillo captaban la energía de la onda y se ponían en movimiento, es decir, se generaba una pequeña corriente eléctrica. Al llegar al punto donde el anillo estaba cortado, la corriente producía una pequeña chispa, lo que permitía saber que se había recibido la onda. En 1895, G. Marconi utilizó los descubrimientos de Maxwell y Hertz para construir el primer sistema de comunicación inalámbrico. Patentó y desarrolló comercialmente la telegrafía sin hilos, un sistema que permitía enviar mensajes en código Morse (puntos y rayas) utilizando las ondas de radio. El momento más importante de las investigaciones de Marconi se produjo en 1901, cuando logró transmitir un mensaje entre Europa y América, el primer mensaje inalámbrico de larga distancia. Después de la telegrafía sin hilos, el siguiente reto fue la transmisión de sonido, la radio que conocemos hoy, que fue inventada por R. Fessenden en Pocos años más tarde, en la década de 1920, comenzó la emisión comercial de radio en Estados Unidos y Europa. Rápidamente la radio se popularizó, por primera vez existía un medio de comunicación que ofrecía directamente a la gente noticias y entretenimiento. En la década de 1950, el uso del transistor permitió reducir el tamaño y coste de los receptores de radio. Hoy la radio es un medio muy popular todavía y ha sido la base de otros inventos, como la televisión, el teléfono móvil o las conexiones WiFi Cómo se envía y recibe una señal de radio? Las ondas sonoras emitidas por el locutor de un programa de radio son captadas por un micrófono, que las transforma en una señal eléctrica. La señal se envía a una emisora, un equipo electrónico que se encarga de amplificar la señal, procesarla adecuadamente y difundirla en forma de onda de radio a través de una antena transmisora. La onda se propaga en todas las direcciones, de forma que puede ser captada por todos los receptores de radio que estén en su zona de cobertura. La antena del receptor capta la onda y la transforma en una señal eléctrica muy débil. En el interior del receptor la señal se amplifica y se envía a un altavoz, que la transforma en una onda sonora, muy parecida a la que emitió el locutor. Hay que tener en cuenta que hay muchas emisoras diferentes, por lo que el receptor dispone también de un circuito sintonizador, que permite seleccionar la frecuencia de la emisora que queremos escuchar Introducir información en una onda Introducción Una emisora de radio se caracteriza por su frecuencia. Por ejemplo, la emisora Radio 3 utiliza una frecuencia de 93.9 MHz (megahercios) para transmitir sus programas en Granada. Esta frecuencia es propia de esta emisora, no la puede utilizar ninguna otra en la misma zona para que no haya interferencias. Es lo que se conoce como la onda portadora. Pero esta onda, por sí sola, no transmite mucha información, tan solo que la emisora está funcionando. Para enviar información al oyente debemos modificar la portadora de alguna manera, con el fin de introducir un mensaje. La forma más sencilla de hacer esto es apagar o encender la portadora. Así es como funcionaba la telegrafía sin hilos inventada por Marconi. Con un pulsador podemos hacer que la portadora se emita durante un breve instante, lo que sería un punto en código Morse, o hacer que funcione un poco más, una raya Morse. De esta manera podemos enviar un mensaje telegráfico a distancia utilizando ondas de radio. Amplitud modulada (AM) Apagar y encender una onda continua, aunque sencillo, es un método muy poco eficiente de enviar información a través de una onda electromagnética. Un método mejor es modular la onda portadora, es decir, ir cambiando la forma de la onda que emite la emisora (la portadora) para insertar en ella el mensaje que queremos transmitir. A continuación estudiaremos las dos maneras más utilizadas de hacer esto. 8

10 La primera es la amplitud modulada (AM), que consiste en que la onda de radio que sale de la emisora se va modificando continuamente, haciéndola más "alta" o más "baja" en función de la señal que se recibe del micrófono por el que está hablando el locutor. Recuerda que la "altura" de la onda se llama "amplitud" de la onda. Luego, explicado más correctamente, podemos decir que la AM consiste en variar la amplitud de la onda portadora en función de la amplitud de la onda que transporta el mensaje de voz (la señal del micrófono). La modulación AM fue el primer método utilizado para codificar el sonido en una onda de radio, ya que técnicamente es relativamente sencillo. Todavía hoy en día es muy utilizado. Frecuencia modulada (FM) El otro tipo de modulación es la frecuencia modulada (FM). En este caso, la onda de radio que sale de la emisora se va modificando, no en amplitud como en la AM, sino en frecuencia. Cuanto mayor sea la amplitud de la señal que se recibe del micrófono por el que habla el locutor, mayor es la frecuencia con la que emite la emisora. Recuerda que la frecuencia nos indica el número de ondas completas que se envían por segundo. Coloquialmente, podríamos decir que, si la frecuencia es más alta, las ondas están más apretadas y, si la frecuencia es más baja, las ondas están más separadas. Pero cuidado, la emisora no puede modificar mucho su frecuencia, solo un poquito más o un poquito menos que la que tiene adjudicada legalmente (sólo dentro de un pequeño ancho de banda), sino podría interferir en la frecuencia de otra emisora, haciendo que ninguna de las dos emisoras se oyeran bien. Las emisoras que emiten en frecuencia modulada tienen mejor calidad que las que lo hacen en amplitud modulada, ya que esta tecnología no es tan sensible a las interferencias de origen natural o artificial Extraer información de una onda. Demodulación Como se ha explicado en el punto anterior, para transmitir información a través de una onda electromagnética, en la emisora se modula la onda portadora a partir del mensaje que se quiere transmitir. Esto requiere que el receptor de radio sepa interpretar la señal que capta, ya sea una onda modulada en frecuencia o modulada en amplitud. El receptor lleva a cabo el proceso inverso a la modulación, denominado demodulación. Para ello dispone de un circuito demodulador, cuya función es separar la onda moduladora de la onda portadora, es decir, extraer el mensaje, la voz del locutor, que posteriormente se amplificará y retransmitirá Cómo funciona un receptor de radio elemental? Los primeros receptores de radio eran aparatos muy sencillos. Debajo puedes ver una ilustración esquemática de uno de ellos. 1. La onda electromagnètica de una emisora de radio AM es interceptada por la antena. 2. Un circuito formado por una bobina y un condensador variable sintoniza la emisora y transforma las ondas de radio en una corriente eléctrica oscilante (señal eléctrica). 3. La señal eléctrica se hace pasar a través de un diodo de germanio. El diodo rectifica la señal y deja pasar solamente los semiciclos positivos. 4. Un condensador elimina las pulsaciones de la señal rectificada y la convierte en una señal continua. 5. La señal resultante se envía a unos auriculares. Los auriculares transforman la señal en sonido. 6. La televisión 6.1. La televisión, envío de imágenes y sonido a distancia La televisión es un sistema de telecomunicación que permite la transmisión a distancia de sonido e imágenes en movimiento, sincronizados. Tras lograr transmitir el sonido mediante el invento de la radio, el siguiente paso fue desarrollar un sistema capaz de transmitir imágenes. La tecnología necesaria se inventó en las primeras décadas del 9

11 siglo XX y es obra de numerosos ingenieros, entre los que podemos destacar a John L. Baird, Charles F. Jenkins y Vladimir Zworykin. Las emisiones de televisión empezaron en los años 30 del siglo pasado. En 1936, por ejemplo, se retransmitieron por primera vez unos Juegos Olímpicos. La popularización de la televisión se produjo en las décadas de 1950 y En 1969, por ejemplo, 600 millones de personas fueron testigos, a través de una pantalla de televisión, de la llegada de Neil Armstrong y Buzz Aldrin a la Luna Emisión y recepción de señales de televisión Para que puedas ver un programa en tu televisor, hay un largo proceso previo. Primero se capta la imagen con una cámara de vídeo y el sonido con un micrófono. Ambas señales se envían a una unidad emisora, donde se procesan y editan (se añaden anuncios, subtítulos, sintonías, etc.). La señal resultante se transmite en forma de ondas electromagnéticas mediante una antena. Estas ondas son captadas por la antena receptora, que transforma las ondas en una señal eléctrica muy débil. Los receptores de televisión conectados a la antena disponen de un circuito electrónico que amplifica la señal eléctrica y la convierten de nuevo en imagen y sonido, reproduciendo la escena original Cómo funciona una cámara de televisión? La función de una cámara de televisión es captar la escena y convertirla en una señal de vídeo, un tipo de señal eléctrica que contiene información visual. La luz que refleja la escena penetra en la cámara a través del objetivo y es enfocada por un juego de lentes. Gracias a unos espejos especiales se descompone en tres haces de luz, uno rojo, otro verde y otro azul (los tres colores primarios). Cada haz de color incide sobre un sensor fotoeléctrico, normalmente del tipo CCD (del inglés charge-coupled device o dispositivo de cargas interconectadas). El sensor convierte la luz en una señal eléctrica. El conjunto de las tres señales eléctricas, provenientes de los tres sensores, forman la señal de vídeo que codifica la información visual. Interior de una cámara de vídeo Cómo se forma la imagen en un receptor de televisión? La señal eléctrica que llega al receptor de televisión está compuesta de audio y vídeo. La señal de vídeo se procesa para mostrar 25 imágenes por segundo, hecho que causa la sensación de movimiento. La pantalla está formada por miles de puntos de luz, llamados píxeles. La pantalla de alta definición de un televisor actual es una cuadrícula que tiene 1080 píxeles de alto (líneas) y 1920 píxeles de ancho (columnas). En realidad cada píxel tiene tres emisores de luz, uno para cada color primario (rojo, verde y azul). Al verlos de lejos, los colores se mezclan y generan un único punto de luz, el píxel, el color del cual dependerá de la intensidad con la que se haga brillar cada emisor de luz. Hay varias tecnologías para fabricar pantallas, las más conocidas son las de plasma, las de tipo LCD (Liquid crystal display, pantalla de cristal líquido) y las antiguas pantallas de tubo Tipos de televisión Hay diferentes formas de transmitir y recibir una señal de televisión. A continuación las estudiaremos: Televisión terrestre Es la televisión "clásica". La señal audiovisual se envía mediante ondas electromagnéticas desde una antena emisora y es captada por las antenas receptoras de las diferentes viviendas. Para que la señal pueda llegar a un amplio territorio, o, dicho de otro modo, para que tenga una gran cobertura, la antena emisora debe ser muy alta o estar situada en un emplazamiento elevado, como una montaña o un edificio de gran altura. También es importante la potencia con la que se emite, ya que la señal va debilitándose con la distancia. Debido a la distancia, la curvatura de la Tierra o cuando hay obstáculos, como las montañas, la cobertura que puede ofrecer una antena de televisión terrestre, por muy alta o potente que sea, tiene un límite. Para llevar la señal de televisión más allá de este límite es necesario instalar repetidores. Son instalaciones que reciben la señal del centro de emisión, la amplifican y la vuelven a transmitir para que se pueda ver en el territorio donde están. Se instalan en zonas elevadas, con el fin de que tengan la mayor cobertura posible. Para enviar la señal original a los repetidores, se suelen utilizar enlaces punto a punto. Son pequeñas antenas direccionales que están alineadas entre sí. Se envían señales entre ellas (de ahí el nombre punto a punto) utilizando microondas, un tipo de ondas electromagnéticas. 10

12 Televisión por satélite La televisión por satélite surge como solución a los problemas de alcance de la televisión terrestre, en la que es necesario el uso de repetidores. Los satélites utilizados para retransmitir señales de televisión son repetidores situados en el espacio, en órbita terrestre. Al estar muy lejos de la superficie y no tener obstáculos intermedios, la señal que emiten puede llegar a un territorio muy extenso, del tamaño de un continente. Para recibir la señal que emiten se requiere una antena parabólica orientada hacia el satélite. Los satélites que envían señales de televisión deben estar siempre en el mismo lugar del cielo, sino las antenas parabólicas receptoras deberían estar moviéndose continuamente. Para conseguirlo se sitúan en órbita geoestacionaria, que está situada a unos km de la Tierra. Los satélites situados a esta distancia se mueven a la misma velocidad que la Tierra (al rotar sobre sí misma), lo que hace que permanezcan estáticos respecto de un punto en la superficie. Televisión por cable En la televisión por cable, la señal llega directamente al receptor mediante un cable de fibra óptica o, en ocasiones, un cable coaxial (un tipo de cable de cobre utilizado en telecomunicaciones). La fibra óptica transmite la información en forma de impulsos luminosos. Consiste en hilos muy finos de vidrio puro (fibras) por los que se hace pasar un haz de luz infrarroja, procedente de un láser o de un diodo LED. La luz no puede escapar de la fibra, cuando choca contra su pared se refleja y continúa avanzando a través de ella. En el otro extremo hay una fotocélula o un fotodiodo que transforma el haz de luz en una señal eléctrica comprensible para el receptor de televisión. Mediante este sistema se puede enviar una gran cantidad de bits de información, simplemente encendiendo el haz de luz (equivale a un 1) o apagándolo (un 0), de forma parecida a como funciona un telégrafo Morse, solo que millones de veces más rápido. Televisión por Internet Uno de los sistemas que está tomando cada vez más importancia es la televisión a través de Internet, que utiliza las redes informáticas para hacer llegar vídeo al telespectador. En este concepto podemos englobar muchas iniciativas diferentes, desde los servicios de televisión que algunas operadoras de telefonía ofrecen a sus abonados a través de la línea de teléfono (es necesaria una conexión rápida, normalmente del tipo ADSL) o la televisión "a la carta" que hacen las emisoras de televisión tradicionales, digitalizando sus programas y poniéndolos en Internet para que los usuarios puedan verlos a la hora que quieran. Muy interesante es la aparición de webs que ofrecen un programa de TV hecho por un pequeño equipo de personas. Utilizando Internet como método de distribución, con pocos medios, pueden competir con las productoras de televisión tradicional Ventajas de la televisión digital En el año 2010 cambió en España el sistema como se transmite la señal de televisión terrestre. Pasó de ser analógica a ser digital. Esto quiere decir que, aunque también se utilizan ondas electromagnéticas, la información se envía como una secuencia de números, de ahí el adjetivo "digital" que proviene de "digito" (número). En concreto se usa el código binario, el utilizado en los ordenadores, basado en solo dos números: el 0 y el 1. Un programa de televisión digital, por tanto, es una secuencia muy larga de 0 y 1. La llegada de la televisión digital ha supuesto algunas mejoras respecto la televisión analógica. La más importante es que caben muchos más canales que antes, por cada canal analógico, caben cuatro digitales. Otra ventaja es que la imagen y el sonido son de mejor calidad. Finalmente, las diferentes cadenas de televisión pueden ofrecer servicios añadidos que antes no eran posibles, como poder escoger el idioma de la película que estás viendo, poner subtítulos, encuestas, sorteos, ofrecer programas de pago, etc... 11