Ondas en Comunicación

Las ondas electromagnéticas en las comunicaciones

A continuación se muestra un diagrama del espectro electromagnético; muestra toda la distribución de la radiación electromagnética según el aumento de la frecuencia o el aumento de la longitud de onda. Las ondas con frecuencias más altas, como los rayos gamma y los rayos X, tienen la longitud de onda más pequeña y las energías más altas de las ondas electromagnéticas. Mientras que las microondas y las ondas de radio poseen las frecuencias y energías más bajas, pero las mayores longitudes de onda.

Las distintas secciones del espectro electromagnético ordenadas por frecuencia y longitud de onda, Wikimedia Commons CC BY 3.0

Las ondas electromagnéticas tienen muchos usos en el ámbito de la comunicación. Diferentes partes del espectro electromagnético (EM) son adecuadas para diferentes aplicaciones. Las distintas energías, frecuencias y longitudes de onda asociadas a cada parte del espectro EM ofrecen ventajas e inconvenientes según su uso. En las comunicaciones sólo utilizamos las partes de baja frecuencia del espectro electromagnético, ya que la radiación EM con frecuencias más altas que la luz visible resulta poco práctica por diversas razones.

Las ondas de radio en las comunicaciones

Las ondas de radio tienen las longitudes de onda más largas y las frecuencias más bajas del espectro electromagnético. La mayoría de las frecuencias de ondas de radio son esencialmente transparentes a la atmósfera, por lo que son muy útiles para comunicarse a larga distancia. También atraviesan directamente el cuerpo humano, por lo que no son perjudiciales en absoluto. El espectro radioeléctrico en sí es muy amplio. Oscila entre longitudes de onda de 1 mm y 10.000 km, ¡que es mayor que el radio de la Tierra! Por eso, las ondas de radio de diferentes longitudes de onda y frecuencias tendrán comportamientos muy distintos. La televisión y las emisiones de radio son ejemplos típicos de cómo se aplican estas ondas en las comunicaciones.

Podemos transmitir y recibir ondas de radio utilizando oscilaciones en circuitos eléctricos. Cuando un conductor absorbe una onda de radio, genera una corriente alterna. La frecuencia de la corriente alterna coincide con la frecuencia de la onda de radio. Así es como codificamos electrónicamente la información antes de la transmisión por radio y la descodificamos después de recibir la onda.

Las ondas de luz visible en las comunicaciones

Por supuesto, ya utilizamos la luz visible para comunicarnos entre nosotros de forma natural, así que hablaremos de la luz visible puramente como tecnología de comunicaciones. En 1792, un francés llamado Claude Chappe inventó el sistema telegráfico del semáforo. El semáforo era una forma primitiva de transmitir información a larga distancia mediante señales visuales. Se construyeron torres altas en línea de visión, a distancias entre$5$y$20$kilómetros, dependiendo del terreno. En cada torre había un operador humano con un catalejo que vigilaba las torres vecinas en busca de señales. Tras recibir un mensaje, el operador lo retransmitía a la siguiente torre. Fue el precursor del telégrafo eléctrico, que sustituiría al semáforo menos de un siglo después.

En la era moderna, utilizamos cables de fibra óptica para transmitir señales como luz visible. Los cables de fibra óptica pueden utilizarse para proporcionar Internet de alta velocidad. Los cables de fibra óptica están hechos de fibra de vidrio flexible, que permite que las ondas electromagnéticas se reflejen internamente y, por tanto, viajen por el cable a la velocidad de la luz. Estos cables están recubiertos de plástico para proteger las delicadas fibras de vidrio de su interior. Los cables de fibra óptica pueden utilizarse para transmitir señales a distancias muy largas, ya que sólo hay una pequeña pérdida de la señal debida a la dispersión o absorción de la onda cuando se refleja en los límites del cable. El vidrio de mejor calidad permite que las pérdidas sean menores a medida que la onda viaja por el cable.

Un rayo de luz visible viajando a través de un cable de fibra óptica por reflexión interna, adaptado de la imagen de Chris Woodford CC BY 3.0

Las ondas infrarrojas en las comunicaciones

La luz infrarroja abarca toda la radiación electromagnética comprendida entre$700\mathrm{nm}$($0.0007\mathrm{mm}$) y$1\mathrm{mm}$. Las transmisiones infrarrojas se utilizan sobre todo en comunicaciones de corto alcance. El mando a distancia de tu televisor es un ejemplo común de ello. El principal problema de las comunicaciones por infrarrojos es que las ondas no atraviesan los objetos sólidos y son parcialmente absorbidas por la atmósfera, lo que les confiere un corto alcance. En algunos contextos (como la comodidad de tu propia casa), ¡esto puede convertirse en una ventaja! Un mando a distancia infrarrojo de TV en el salón no interferirá con aparatos similares en otras habitaciones de la casa, porque las señales no pueden atravesar las paredes. Además, los transmisores de infrarrojos son relativamente baratos de fabricar y necesitan poca energía, lo que mantiene bajos los costes para los consumidores.

Comunicaciones por satélite

Una forma de comunicarse a escala mundial es utilizar satélites, empleados a menudo por empresas de televisión por satélite y redes de telefonía móvil. Por ejemplo, una torre de telefonía móvil transmitirá y recibirá datos de muchos teléfonos móviles cercanos situados en tierra a través de ondas de radio. La torre de telefonía móvil se comunicará entonces con un satélite en órbita geoestacionaria mediante microondas. Un satélite geoestacionario permanecerá estacionario sobre un punto concreto de la superficie terrestre en todo momento, de modo que la comunicación con los equipos terrestres pueda producirse sin interrupciones, 24 horas al día, 7 días a la semana. Se utiliza el espectro de microondas porque no está bloqueado por la atmósfera terrestre y puede transmitir más datos por segundo que las ondas de radio, debido a sus frecuencias más altas.

Así, el satélite puede comunicarse con otras torres de telefonía móvil situadas en una amplia zona de la superficie terrestre. Los satélites comerciales rara vez se comunican directamente entre sí, las señales deben retransmitirse a receptores en tierra.

Utilización de un satélite para comunicarse a larga distancia, Wikimedia Commons CC BY 3.0