Espectro Electromagnético Rubiel Leal Bernal Ing. De Sistemas Universidad de Nariño

Transcripción

1 Espectro Electromagnético Rubiel Leal Bernal Ing. De Sistemas Universidad de Nariño Universidad de Nariño - Rubiel Leal B. 1

2 SEÑALES ANALOGAS Y DIGITALES Señales: Función de una o más variables que transportan información acerca de la naturaleza de un fenómeno físico. Es la representación matemática de una información sujeta a una o mas variables independientes Describen una amplia variedad de fenómenos físicos. Ejemplos: Comunicación humana mediante señales de voz (frente a frente, telefónicamente, etc). Imágenes visuales en nuestro entorno. Internet en todas sus modernas aplicaciones: Correo electrónico, información diversa, chat, VoIP, etc Señales biológicas humanas: Temperatura, presión sanguínea, electrocardiograma Sondas espaciales Imágenes infrarrojo que reflejan información de temperatura Imágenes ópticas que reflejan la nubosidad alrededor de los planetas Universidad de Nariño - Rubiel Leal B. 2

3 Tipos de Señales SEÑALES CONTINUAS Son señales continuas en el tiempo Definidas por una sucesión continua de valores Surgen de un fenómeno físico Ejemplos: voz, radio, televisión, temperatura, oscilaciones, etc. Si su amplitud es continua: analógicas Universidad de Nariño - Rubiel Leal B. 3

4 Tipos de Señales SEÑALES DISCRETAS Se define sólo en instantes de tiempo discretos Se derivan a menudo de señales continuas, muestreadas a una tasa uniforme Se representa por una secuencia de números Ejemplos: Correo electrónico, interruptores. Si su amplitud es discreta: digitales Universidad de Nariño - Rubiel Leal B. 4

5 Señales Análogas, Señales Digitales SEÑALES ANALOGAS Es aquella señal cuyo valor varía con el tiempo y en forma continua, pudiendo asumir un número infinito de valores entre sus límites mínimos y máximos. SEÑALES DIGITALES (Binaria, Lógica) Es aquella señal que solo posee valores en ciertos instantes de tiempo, pudiendo asumir un número finito de valores entre sus límites mínimos y máximos. Una Señal binaria Se caracteriza porque sólo pueden adoptar uno de dos posibles estados o niveles. Estado 0 y 1 ; cuando se relaciona de acuerdo a su condición eléctrica se dice: no existe tensión y, existe tensión. Universidad de Nariño - Rubiel Leal B. 5

6 Espectro Electromagnético La oscilación o la aceleración de una carga eléctrica cualquiera genera un fenómeno físico integrado por componentes eléctricos y magnéticos, conocido como espectro de radiación de ondas electromagnéticas. La diferencia entre un grupo de ondas y otras dentro del espectro electromagnético es su frecuencia (herz), su longitud de onda (metros) y el nivel de energía que transmite (julios), o lo que es lo mismo, o lo que es lo mismo c: velocidad de la luz, m/s ( m/s) h: constante de planck, relación entre la cantidad de energía y de frecuencia asociadas a una partícula, 6, x J.s Universidad de Nariño - Rubiel Leal B. 6

7 Espectro Electromagnético Por lo tanto, las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una longitud de onda corta y mucha energía mientras que las ondas de baja frecuencia tienen grandes longitudes de onda y poca energía Ej: Para una señal electromagnética de frecuencia 300 Ghz cual seria su Energía y su Longitud de Onda Para una señal electromagnética de longitud de onda 50 micrómetros cual seria su Energía y su frecuencia El Espectro Electromagnético es la distribución de las ondas electromagnéticas que van desde las de menor longitud de onda, como son los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio Universidad de Nariño - Rubiel Leal B. 7

8 Espectro Electromagnético Universidad de Nariño - Rubiel Leal B. 8

9 Bandas del Espectro Electromagnético Universidad de Nariño - Rubiel Leal B. 9

10 Espectro Electromagnético Ondas de Radio: Utilizadas para radiodifusión, televisión, emisoras AM, FM Utilizadas en comunicaciones, enlaces de radio de corta distancia, telefónica celular. Las microondas: Usadas en radiodifusión, ya que estas pasan fácilmente a través de la atmósfera. También hay más ancho de banda en el espectro de microondas que en el resto del espectro de radio. La televisión por cable y el acceso a Internet vía cable coaxial usan algunas de las más bajas frecuencias de microondas. Redes de telefonía celular también usan bajas frecuencias de microondas. La tecnología de microondas también es utilizada en sistemas de rádares, para medir distancias, altitud, dirección, velocidad y otras características de objetos remotos. Utilizado par la Transmisión de información Objetos domésticos como hornos microondas (utilizan las longitudes de onda mayores) Universidad de Nariño - Rubiel Leal B. 10

11 Espectro Electromagnético Los rayos infrarrojos: Rayos irradiados por los cuerpos que generan calor, dependiendo de su temperatura. Utilización en equipos de visión nocturna, controles remoto, medidores de temperatura, etc. En redes de área local, enlaces punto a punto. Los emisores y receptores de infrarrojos deben estar alineados, o tener línea de vista. La luz infrarroja se comporta similar a la luz visible; se refleja en superficies brillantes, pasa a través del vidrio y no atraviesa objetos opacos. Una ventaja es que no es necesario permiso para su utilización (en microondas y ondas de radio si es necesario un permiso para asignar una frecuencia de uso). Universidad de Nariño - Rubiel Leal B. 11

12 Espectro Electromagnético Luz visible: Visible por el ser humano Las ondas de luz pueden modularse y transmitirse a través de la fibra óptica. violeta nm azul nm verde nm amarillo nm naranja nm rojo nm Universidad de Nariño - Rubiel Leal B. 12

13 Espectro Electromagnético Los rayos X: Estos rayos de menor longitud de onda que los rayos ultravioleta tiene mas energía Se comporta más como una partícula que como una onda. Son muy utilizados en el área de la medicina, ya que las diferentes partes del cuerpo por su diferente densidad absorben más o menos esta radiación, pudiendo verse un ejemplo en las placas de rayos X. Los rayos Gamma: Estas ondas son generadas por átomos reactivos, y estos rayos pueden matar las células. Son utilizadas para matar células cancerosas usados para esterilizar equipos médicos y alimentos Universidad de Nariño - Rubiel Leal B. 13

14 Espectro Electromagnético para Telecomunicaciones Universidad de Nariño - Rubiel Leal B. 14

15 Espectro Electromagnético para Telecomunicaciones Universidad de Nariño - Rubiel Leal B. 15

16 Bandas bajas del Espectro Electromagnético Frecuencias extremadamente bajas: Aquellas frecuencias posibles de percepción del oído humano. Cabe destacar aquí que el oído humano percibe ondas sonoras, no electromagnéticas, sin embargo se establece la analogía para poder hacer una mejor comparación. Frecuencias súper bajas: Se incluyen las ondas electromagnéticas de igual frecuencia que los sonidos más graves que percibe el oído humano típico. Frecuencias ultra bajas: Este es el intervalo normal para la mayor parte del espectro de la voz humana Universidad de Nariño - Rubiel Leal B. 16

17 Espectro Radial El espectro radial es una parte del espectro electromagnético que por convención se han hecho para distribuir los distintos servicios de telecomunicaciones: Muy Baja Frecuencia (VLF): Para enlaces de radio a gran distancia, comunicaciones gubernamentales y militares Frecuencias Bajas (LF): Para enlaces de radio a gran distancia, especialmente en la navegación marítima y aérea Frecuencias Medias (MF): Son ondas utilizadas en la radio difusión, emisoras AM Alta Frecuencia (HF): Para comunicaciones a media y larga distancia. Utilizadas para radiodifusión, comunicación gubernamentales y militares. Frecuencias Muy Altas (VHF): Para enlaces de radio a corta distancia, Televisión, radio en FM. Universidad de Nariño - Rubiel Leal B. 17

18 Espectro Radial Ultra Alta Frecuencia (UHF): Se utilizan en Televisión canales UHF, radio comunicación, telefonía celular. Frecuencia Súper altas (SHF): Se utilizan en sistemas de radar, radioenlaces terrestres, comunicación satelital, comunicación a alta tasa de transmisión Frecuencia Extra Altas (EHF): Se utilizan en sistemas de radar, radio comunicación Las frecuencias de UHF, SHF y EHF abarcan un rango de frecuencias que comprende las microondas y parte de los rayos infrarrojos. Universidad de Nariño - Rubiel Leal B. 18

19 Características de las Ondas Electromagnéticas Frecuencia, Potencia, Cobertura, Ancho de Banda A mayor frecuencia mayor atenuación A menor frecuencia mayor radio de cobertura A mayor potencia de emisión se logra mayor alcance y mayor cobertura A frecuencias altas la propagación de las ondas tienen a ser rectilíneas (Menor cobertura) A mayor frecuencia el coste de los equipos es mayor A mayor frecuencia mayor capacidad de transmisión Las frecuencias más bajas están más usadas en la actualidad Universidad de Nariño - Rubiel Leal B. 19