GC Tema 22

TEMA

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Transmisiones. Los elementos de las comunicaciones. Espectro de frecuencias. Concepto de malla y canal de trabajo. Dificultades en el enlace en malla en VHF y UHF. Servicios de usuario o modos de trabajo. Transmisores y receptores de radio (AM y FM). Equipos repetidores. Las ondas electromagnéticas. Propagación y alcances. Antenas. Fuentes Fu entes de alimentación alimentación GUARDIA CIVIL (MATERIAS SOCIO-CULTURALES Y TÉCNICO-CIENTÍFICAS)

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1. EL MO MOVI VIMI MIEN ENT TO OND NDU ULA LAT TORI RIO O

1.1. CARA 1.1. CARACTE CTERÍS RÍSTIC TICAS AS GEN GENERA ERALES LES DEL MO MOVI VIMIE MIENT NTO O ONDULA ONDU LATOR TORIO IO.. LAS OND ONDAS AS Ejemplo clásico de movimiento ondulatorio son las «olas» u ondulaciones que se producen en un estanque, de aguas quietas, al arrojar una piedra. Esa energía se traslada a todo el estanque por ondas circulares concéntricas, de más altura o intensidad cuanto más próximas al punto de inicio (emisor). Si las pudiésemos observar a través de un cristal situado verticalmente sobre ellas, veríamos que esos círculos concéntricos, en corte transversal, forman una línea ondulada con subidas y bajadas. El movimiento ondulatorio es el efecto vibratorio de las partículas que conforman el medio que lo soporta, de forma que existe traslado de energía de un punto a otro, lo que no implica traslado de materia . Esto se observa claramente en el propio ejemplo del estanque al que arrojamos la piedra, cuando vemos que, aunque existe desplazamiento de las ondas, cualquier cuerpo que flote en él no se desplaza en el sentido de éstas, sino que permanece en el mismo lugar sometido a los vaivenes de las olas. Esta estabilidad también se registra en cada una de las partículas que forman el agua del estanque. Tal como c omo se des despre prende nde de lo ant anteri eriorm orment entee dic dicho, ho, una ond ondaa pue puede de rep repres resent entars arsee gráficamente, sobre un eje de coordenadas, como una línea que alterna valores positivos y negativos, siguiendo un proceso que se repite periódicamente a lo largo del tiempo. Toda onda pues pasa por valores positivos, es decir, Toda decir, que se encuentran por encima de la línea de valor 0 a valores negativos, que se encuentran por debajo de ella. Se denomina cresta al punto de mayor valor que pueda alcanzar. Por el contrario, llamamos seno al mínimo valor registrado durante la oscilación. Cuando dos valores diferentes se encuentran a la misma altura sobre la línea de reposo (que representa al tiempo), se dice que tienen la misma elonganción, definiéndose la misma como la altura o descenso alcanzado por cualquier punto sometido a oscilación por encima o por debajo de la línea de tiempo tiemp o o reposo. Por otro lado, se define como semiciclo positivo a la porción de la onda que incluye todos los valores posibles por encima de la línea de reposo, y semiciclo negativo a la que agrupa a todos los que están bajo ella, de lo que se desprende la definición de ciclo u onda completa, que no es más que el recorrido completo, desde un valor cero hasta otro valor cero, habiendo completado previamente un semiciclo positivo y otro negativo. El nodo es el punto p unto de transición entre el semiciclo positivo y el negativo negativo y su valor valor es 0. En la siguiente figura encontramos representada gráficamente una onda y las partes que la componen.

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– –

Cresta o pico, Seno o valle,

–

Nodo,

–

Ciclo,

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es el punto más elevado.

es su punto más bajo.

es el punto medio del recorrido de una oscilación completa.

es el recorrido completo, desde su valor cero, hasta retornar a este valor, pasando por todos los posibles anteriores.

1.3. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS ONDAS Aunque dos ondas estén generadas por el mismo fenómeno, y sean de la misma naturaleza material, no necesariamente tienen que ser idénticas. Determinados parámetros las hacen distintas unas de otras. Estas especiales características son: –

( ) Longitud de onda: También llamada Lambda ( ), que se define como el tamaño físico de una onda o ciclo. Corresponde a la distancia en metros entre dos puntos de igual elongación, separados por un semiciclo positivo y otro negativo, unidos por su respectivo nodo.

–

Fase: Es la posición y sentido de cualquier partícula en tiempo real. Durante un

movimiento ondulatorio la misma onda pasa por diferentes elongaciones y su sentido se alterna entre momentos de crecimiento y decrecimiento. Se dice que dos ondas están en concordancia de fase si tienen la misma elongación y se mueven en el mismo sentido. –

(A) Amplitud: Se llama así al desplazamiento o elongación máxima de las partí-

culas que vibran en el medio de propagación. La amplitud depende de la energía de la onda. –

(T) Periodo: Es el tiempo que tarda en completarse un ciclo completo.


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–

(F) Frecuencia: Corresponde a la cantidad de ciclos que se completan en un

segundo, siendo su unidad el ciclo por segundo o Hertzio (Hz). Son múltiplos del Hertzio, el Kilohertzio (103 Hz), el Megahertzio (106 Hz) y el Gigahertzio (10 12 HZ). La frecuencia es inversa al periodo, es decir, que F = 1/T. – Velocidad: Es el espacio recorrido por la onda en la unidad de tiempo. Se mide en metros por segundo (m/s) . Aparte de la naturaleza de la onda, la velocidad de propagación va a depender del medio físico en que lo haga. La longitud de onda y la frecuencia son dos magnitudes inversamente proporcionales, lo que implica que, al aumentar una, la otra disminuye en la misma proporción. Matemáticamente, esta relación se expresa de la siguiente forma:  =

V F

o también F =

V



donde  = Longitud de onda en metros, V = velocidad, en metros por segundo y F es la frecuencia expresada en Hz o ciclos por segundo. De todas formas, y para facilitar los cálculos, se recurre a la fórmula  = 300/F Mhz = Metros. Ejemplo: ¿Qué longitud de onda corresponde a una frecuencia de 145 MHz? (Aplicando la fórmula)  =

300/145 = 2,06 metros.

1.4. PROPIEDADES ÓPTICAS DEL MOVIMIENTO ONDULATORIO Las ondas electromagnéticas se propagan en línea recta en el seno de un medio homogéneo, o, lo que es lo mismo, siempre que el medio en el que se muevan mantenga una densidad constante, su movimiento será rectilíneo. En el caso de encontrarse alguna alteración en su camino de propagación, presentará reflexión, refracción y difracción , cumpliendo en estos casos las leyes generales de la óptica: 1. Reflexión: consiste en el cambio de dirección que sufre una onda al chocar con un obstáculo o con un medio más denso que no puede atravesar. En el caso de ondas electromagnéticas, la ionosfera constituye este medio denso donde las ondas se reflejan. Como ejemplo de reflexión, está el eco en las ondas sonoras. El ángulo de la onda reflejada, considerándolo con respecto a un eje perpendicular a la superficie con la que impacta, es idéntico al ángulo incidente. 2. Refracción: es el cambio de dirección de las ondas al pasar de un medio a otro que tenga un índice de refracción parecido al primero, tales como el aire y el agua o las distintas capas atmosféricas, con características físicas diferentes: humedad, electrización, densidad, polvo, etc.

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Este cambio en la dirección es debido al cambio de velocidad que la onda experimenta, y se aprecia perfectamente, en el caso de ondas luminosas, al introducir un objeto en un vaso de agua, apareciendo éste visualmente deformado. Siempre que exista refracción tendremos reflexión de energía sobre la superficie de separación, por lo que la energía de la onda refractada será menor que la de la incidente, pudiendo resultar la misma sensiblemente atenuada. 3. Difracción: es la capacidad que tienen las ondas para «bordear» los obstáculos, expandiéndose o curvándose. Así, una onda electromagnética, al incidir con el pico de una montaña, se difracta en su trayectoria recta, cubriendo el espacio teórico de zona en sombra. Es una propiedad que radica en la capacidad de las ondas para dispersarse en todas las direcciones cuando se ven sometidas a un contacto tangencial sobre un objeto. Otros fenómenos asociados con los fenómenos ondulatorios son la amortiguación y la interferencia. 1. Amortiguación: se entiende por amortiguación la pérdida de intensidad de una onda (amplitud), en el transcurso del tiempo, llegando a anularse completamente. Todo tipo de onda, de cualquier naturaleza (sonora, electromagnética, etc.), cuando sale del foco tiene una energía máxima que va disminuyendo por rozamientos, calor, etc., sufriendo una amortiguación, también llamada atenuación. 2. Interferencia : es la interacción de dos fuentes idénticas que radian en un mismo entorno. Debido a la naturaleza senoidal de las ondas, la suma de dos de ellas puede ser mayor, menor o incluso nula, en función de la fase con que dicha suma se produzca. Este fenómeno puede producir que, en la práctica, una onda pueda llegar a desaparecer y otras se vean reforzadas. Las interferencias, pues, pueden ser constructivas (suma de valores) o destructivas. Como ejemplo de interferencia, las ondas de un estanque, producidas por dos objetos arrojados al agua, se entrecruzan, interfiriéndose.   

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2. LA RADIO. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

2.1. ASPECTOS GENERALES Las ondas electromagnéticas están directamente relacionadas con los fenómenos eléctricos y magnéticos. Este tipo de ondas se caracteriza por la existencia de dos campos que varían con el tiempo: uno eléctrico y otro magnético. La existencia de estos dos campos, perpendiculares y variables, produce una onda de radio que se desplazará a la velocidad de la luz. Tras múltiples teorías sobre la naturaleza de ambos, sus similitudes y diferencias, fue Maxwell el que sintetizó estos estudios, denominándolos fenómenos electromagnéticos. Aunque tradicionalmente consideramos la corriente eléctrica como flujos de carga a través de un conductor, no es menos cierto que la perturbación de cargas eléctricas en movimiento y su correspondiente campo magnético se trasladan en el espacio circundante en forma de ondas, a las que llamamos ondas electromagnéticas. En ellas, los campos mencionados son perpendiculares entre sí, y se trasladan a una velocidad de 300.000 km/s en el vacío (velocidad de la luz), aunque sufren reducciones al circular por otros medios como el aire, agua, conductores eléctricos, etc., expandiéndose en esferas crecientes que parten desde el elemento radiante o antena. Su trayectoria es siempre en línea recta y, a grandes distancias del foco productor (la antena), estas esferas de energía aparecen como planos perpendiculares a la línea de trayectoria. El sentido de desplazamiento, a su vez, es perpendicular al de ambos campos; cuando el campo eléctrico es vertical, se dice que la onda está polarizada verticalmente y, si éste fuese horizontal, estaría polarizada horizontalmente. Cabe también la polarización circular, correspondiente a hélices a izquierda y derecha. En la práctica todo lo anteriormente explicado se traduce de la siguiente manera: Toda comunicación sin hilos o comunicación por radio empieza y acaba en una antena, eslabón esencial en la transmisión de radio. Todo cuerpo conductor puede servir de antena, pero sea cual sea el material o las dimensiones de la misma existen ciertos principios y nociones que son constantes y comunes a todas ellas, y que intervienen en el mecanismo de la radiación.

2.2. LA RADIACIÓN Imaginemos un emisor conectado verticalmente a un hilo metálico (antena). El emisor suministra tensión alterna a la antena, la cual variará, desde un valor mínimo a otro máximo, generando una corriente que recorre toda la longitud del hilo y que, al final del proceso, deja la antena cargada positivamente. Cuando el ciclo contrario se completa, es decir, cuando se pasa de un valor máximo a otro mínimo, se ha producido alrededor del hilo, y en 280


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su espacio físico más próximo, una alternancia de campos eléctricos positivos y negativos. Por otro lado, y como ya sabemos, la circulación de corriente por este conductor también genera un campo magnético que, junto al eléctrico, aparece y desaparece al ritmo de la alternancia de valores de tensión máximos y mínimos suministrados por el emisor. Con el aumento de la velocidad en esta alternancia (frecuencia), los campos eléctricos y magnéticos, creados uno detrás de otro, terminan por desplazarse, «empujándose» desde la antena hacia el exterior, avanzando por el espacio en forma de onda, presentando todas las características propias de los que, según la física, se denominan movimientos ondulatorios.

3. PROPAGACION Y ALCANCE Toda onda de radio se propaga desde una antena emisora a una receptora de diversas maneras, en función de la frecuencia que la genera, de tal forma que podrá hacerlo siguiendo la superficie de la Tierra, por la atmósfera, o utilizando la reflexión sobre distintos medios reflectores. Vamos, pues, a conocer, con detenimiento, los distintos modos de propagación de las ondas radioeléctricas o hertzianas.

3.1. ONDAS TERRESTRES O DE SUPERFICIE Son aquellas que se transmiten a escasa altura del suelo, es decir, siguen la curvatura de la Tierra dependiendo su alcance de la naturaleza del suelo, de la frecuencia utilizada y de la potencia de emisión. Pueden llegar a recorrer miles de kilómetros. Parte de su energía termina por ser absorbida por el suelo, por lo que la conductividad del mismo influye mucho en su poder de avance. Los mensajes transmitidos sobre la base de estas ondas son de gran calidad, pero se atenúan a medida que aumenta la frecuencia, consiguiéndose alcances de miles de kilómetros en frecuencias muy bajas, algunos cientos en frecuencias medias y algunas decenas en frecuencias altas. El tipo de ondas empleadas en esta transmisión son las llamadas Ondas Largas, de más de 1000 m de longitud de onda y de frecuencias inferiores a 300 Khz, consiguiéndose comunicaciones de hasta 1.500 km, como máximo, al emplearse potencias de emisión muy elevadas.

3.2. ONDAS ESPACIALES Son aquellas que se emiten dirigidas a la atmósfera. Estas, a su vez, pueden ser de dos tipos:

a) Ondas troposféricas La troposfera es una capa baja de la atmósfera, que va desde el suelo hasta una altura de 10 km, donde se producen los fenómenos meteorológicos (nubes, rayos, turbulencias), GUARDIA CIVIL (MATERIAS SOCIO-CULTURALES Y TÉCNICO-CIENTÍFICAS)

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así como variaciones de sus características (cambios de temperatura, humedad, partículas en suspensión, contaminación, electrización, etc.). La siguiente capa atmosférica es la estratosfera, que abarca desde los 10 km de altura hasta los 50 km. Estas ondas discurren a velocidad inferior a las del vacío, lo que las hace «abombarse» (fenómeno de la refracción), dirigiéndolas hacia el suelo, y aumentando el alcance de las mismas. Las ondas de elevada frecuencia, tales como las VHF y las UHF, son las idóneas para este tipo de transmisión, propagándose por la troposfera con gran calidad y ausencia de interferencias, aunque con el inconveniente de su gran atenuación, ya que la troposfera se encuentra muy sometida a cambios por la proximidad de masas de aire de distinta temperatura y humedad, que pueden llegar a hacer que la emisión se retrase por espacios de tiempo que pueden variar, llegando a los posibles receptores comprimida o retrasada, manifestándose el efecto de fading o desvanecimiento de la señal. La propagación troposférica puede llegar a ser muy eficaz cuando se utilizan elevadas potencias de emisión, con las cuales se pueden cubrir distancias de miles de kilómetros, aunque su alcance normal ronda los 15 km. Con la utilización de repetidores se puede multiplicar esta distancia tanto como se quiera, efectuando “saltos” entre puntos elevados.  

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b) Ondas ionosféricas La ionosfera es una capa superior de la atmósfera, a una altura de unos 50 km y de un espesor aproximado entre 400 y 500 km, aunque estas distancias varían en atención a las estaciones y a los cambios de día a noche. La energía solar y del cosmos permite la disociación de los iones positivos y negativos de las moléculas del aire, por lo que esta ionización es mucho más fuerte durante el día que durante la noche. En la práctica, esta capa de la atmósfera sirve de escudo a las ondas electromagnéticas que la alcanzan, evitando que se pierdan en línea recta hacia el espacio exterior. Este fenómeno se produce porque el índice de refracción de la atmósfera decrece a medida que se sube en altura, por lo que la onda termina por ser reflejada o refractada, según el caso. La onda emitida hacia la ionosfera puede llegar a sufrir una doble reflexión, primero en el espacio y luego en la tierra, aumentando considerablemente el alcance si utilizamos potencias elevadas para compensar la atenuación en cada rebote. A este respecto, las ondas de radio de la banda de HF son muy útiles y empleadas en la propagación ionosférica. 282


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c) Formas de propagación de cada banda de frecuencias Como resumen de lo expuesto en el apartado anterior se reseña, a continuación, la forma de propagación más idónea para cada banda de frecuencias. – VLF, Muy bajas frecuencias: Se propagan por tierra, y pueden llegar a alcanzar miles de kilómetros. Durante la noche se pueden llegar a recibir por reflexión ionosférica. Su capacidad para penetrar algunas decenas de metros bajo el mar las hacen útiles en las comunicaciones submarinas. –

LF, Bajas frecuencias: Estas ondas se propagan apoyadas en el suelo, necesitán-

dose potencias de emisión muy elevadas para compensar las enormes pérdidas debidas a la amortiguación que sufren, por sus continuos choques con los obstáculos que encuentran. Durante la noche son reflejadas en la ionosfera. –

MF, Media frecuencia: Popularmente conocida como Onda Media. Aunque tam-

bién apoyadas en el suelo, estas ondas se transmiten por el espacio, por lo que pueden salvar obstáculos tales como montañas, edificios, etc. Su alcance es de algunos cientos de kilómetros, por lo que son utilizadas para la emisión nacional de radio en todos los países. Durante la noche también pueden ser reflejadas en la ionosfera. –

HF, Alta frecuencia : Siendo su componente terrestre de muy poco interés, ya que

por tierra su alcance se reduce a algunas decenas de kilómetros, su mayor alcance se debe a que estas ondas se dirigen hacia la ionosfera, capa atmosférica que las refleja, alcanzando objetivos situados a grandes distancias. Aunque estas comunicaciones tienen gran alcance, su calidad es reducida, debido al elevado nivel de ruido, presencia de interferencias y escasa estabilidad en la propagación. Como regla general, se suelen utilizar frecuencias entre 11 y 30 Mhz durante el día y entre 3 y 10 por las noches. – VHF, Muy altas frecuencias: A medida que se va aumentando la frecuencia de las ondas, es más necesario el enlace visual entre emisor y receptor, puesto que estas ondas no pueden ser utilizadas mediante reflexión ionosférica, ni rebasan obstáculos; son, por tanto, muy utilizadas en las redes móviles de radioteléfonos. Su propagación es directa, con señales muy estables, bajo nivel de ruido y pocas interferencias. Se usa en la modalidad de FM (frecuencia modulada), estando asignada su utilización, a nivel internacional, entre otros usos, para redes de policía, empresas privadas o radioaficionados. Como inconveniente, presenta la escasa cobertura, por lo que hace necesario el empleo de repetidores para su mayor alcance. –

UHF, Ultra altas frecuencias : De características similares a las anteriores, su

alcance es aún menor, compensándose con su mejor calidad de emisión, en ausencia total de ruidos e interferencias, lo que hace que se utilicen mucho en el medio urbano, sin necesidad de usar repetidores, ya que no son absorbidas por los edificios y pueden recorrer las calles cubriendo grandes espacios. Son utilizadas, entre otras, por redes de policía urbana. GUARDIA CIVIL (MATERIAS SOCIO-CULTURALES Y TÉCNICO-CIENTÍFICAS)

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–

MW, Microondas: No son utilizadas en radiocomunicaciones y sí para muy largos

y directos alcances, tales como las señales de radares o para exploración del cosmos. Es tan crítica su propagación que, incluso la lluvia u otros fenómenos atmosféricos, dificultan e impiden la transmisión.

d) Factores que inciden en la propagación y alcance de las ondas El alcance de las ondas de radio no depende solamente del tipo de propagación empleado; existen distintos factores que inciden en él, tales como los siguientes: –

Condiciones atmosféricas y del terreno . El alcance aumenta a medida que el

terreno tiene menos obstáculos y está más húmedo. Esta es la explicación de por qué las transmisiones en el mar son mejores y alcanzan mayores distancias que en tierra, al coincidir positivamente ambos factores. Las ondas que se desplazan más cercanas al suelo sufren un abombamiento debido a los fenómenos de refracción, lo que hace que su velocidad sea inferior, aumentando su alcance. Las diferentes temperaturas del aire de la troposfera inciden también en el alcance y propagación de las ondas. En situaciones anticiclónicas (buen tiempo), con los fenómenos de «inversión térmica» (aire caliente sobre capas de aire frío), las ondas tienen mayor alcance debido a fenómenos de reflexión en las capas calientes elevadas. –

Condiciones solares. Cualquier radiotransmisión que supere el ámbito local se

ve afectada por la actividad del sol que, con la emisión de rayos ultravioleta y partículas cargadas eléctricamente, introduce interferencias y absorbe la energía transportada, respectivamente. Esta actividad es cíclica, durando cada periodo 11 años, y se ve modificada especialmente por las llamadas tormentas solares. –

Potencia de la emisión. Es evidente que aumentado la potencia de emisión, es

decir, la amplitud de la onda radiada, se conseguirán mayores y mejores alcances. Cada equipo está diseñado para trabajar con seguridad en unas determinadas condiciones, siendo perjudiciales las sobrecargas a que se les someta. A medida que se aumenta la potencia de emisión, el consumo de energía eléctrica es mayor, lo que resulta un grave inconveniente en el caso de equipos portátiles cuya fuente de alimentación es una batería de acumuladores. Por otro lado, el alcance de emisión no va en relación directa a la potencia, sino a su cuadrado, de forma que si, para conseguir un alcance de 30 km se necesita un equipo que emita con una potencia de 10 vatios, para llegar a los 60 km de alcance, la potencia del equipo debe ser de 100 vatios. –

Sensibilidad del receptor. A medida que el receptor utilizado sea de mejor cali-

dad, nos va a permitir captar señales más débiles que, debidamente amplificadas, pueden ser recibidas adecuadamente.

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–

Los equipos de calidad disponen de un circuito silenciador que elimina las señales de interferencia provocadas por los ruidos ambientales. En los casos en que se quieran captar señales más débiles se elimina el dispositivo silenciador, escuchándose mensajes más débiles e interferidos.

–

Ganancia de la antena . Hace el mismo efecto que el aumento de potencia. Al tra-

tar de las antenas nos referiremos específicamente a este parámetro, si bien cabe decir que las ganancias van con relación a la calidad y tamaño de las antenas, lo que las limita en su efectividad, por ejemplo, en los equipos móviles y portátiles.

e) El espectro radioeléctrico En este apartado nos referimos al espectro de frecuencias como el conjunto de todas las frecuencias posibles de las ondas electromagnéticas empleadas en comunicaciones por radio. Como ya se ha visto, estas frecuencias tienen una relación con sus longitudes de onda, por lo que también cabe esta clasificación. Para su estudio y aplicación, las ondas electromagnéticas se dividen en bloques, que abarcan todas las frecuencias que presentan similares propiedades y aplicaciones. A estos grandes bloques se les denomina Bandas de frecuencias o Gamas de frecuencias. En el siguiente cuadro se especifican estas bandas de frecuencias, su denominación y cobertura: 

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No acaban las ondas electromagnéticas en aquellas frecuencias del orden de 3.000 MHz llamadas microondas. Existen otros fenómenos muy conocidos cuya propagación se realiza a tra vés de ondas electromagnéticas de frecuencias mucho más elevadas, tales como las radiaciones infrarrojas, la luz visible, la ultravioleta, los rayos X, los rayos gamma y los rayos cósmicos, los cuales se propagan en el espacio a igual velocidad que las ondas de radio y bajo las mismas leyes. El espectro electromagnético completo sería, pues, el siguiente: Frecuencia

Longitud de onda

Denominación

De 103 Hz. a 109 Hz.

De 105 m. a 10-1 m.

Ondas de radio.

De 109 Hz. a 1011 Hz.

De 10-1 m. a 10-3 m.

Microondas.

De 1011 Hz. a 1014 Hz.

De 10-3 m. a 10-6 m.

Rayos infrarrojos.

De 1014 Hz. a 1015 Hz.

De 10-6 m. a 10-7 m.

Luz visible.

De 1015 Hz. a 1017 Hz.

De 10-7 m. a 10-9 m.

Rayos ultravioleta.

De más de 1017 Hz.

De menos de 10-9

Rayos X, Gamma y Cósmicos.

3.3. LAS ONDAS SONORAS Son los sonidos que podemos percibir con nuestros oídos. La gama de frecuencias audibles va desde los 20 Hz hasta los 20.000 Hz. Se llaman ondas subsónicas aquellas cuya frecuencia es inferior a los 20 Hz, y ultrasónicas, las de frecuencias entre 20.000 Hz y 30.000 Hz. Tanto unas como otras no son captadas por el oído humano, aunque sí por algunos animales como el perro, los murciélagos, etc. Son de utilidad en algunos aparatos tales como el sonar, que emplea los ultrasonidos para detectar profundidades u obstáculos en el mar. La velocidad del sonido se mantiene constante siempre que el medio que la sustenta y las condiciones exteriores también lo sean. No depende pues de la frecuencia ni de su amplitud. Por ejemplo, a cero grados centígrados y a la presión de una atmósfera el sonido presenta las siguientes velocidades según el medio: –

Oxígeno 316 m/s

–

Aire 331 m/s

–

Nitrógeno 334 m/s

–

Hidrógeno 1284 m/s

En el vacío no se transmiten.

4. TRANSMISORES Y RECEPTORES DE RADIO. FRECUENCIA MODULADA Y AMPLITUD MODULADA Con carácter general, puede decirse que la radio no es más (ni menos) que la emisión de información en forma de energía electromagnética. Llegados a este punto, y cuando 286


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nos disponemos a conocer con detalle cómo están estructurados y cómo funcionan tanto emisores como receptores de radio, se hace necesario distinguir dos conceptos básicos en radio, la onda portadora y la modulación. La onda portadora puede definirse como la energía de radiofrecuencia que se

encargará de «transportar» por el aire la información que se pretenda transmitir; quiere esto decir que la portadora no es más que la energía electromagnética puesta en movimiento siguiendo los fenómenos de radiación que ya hemos estudiado. Cuando hablamos, pues, de una frecuencia de radio, en realidad de lo que estamos hablando no es sino de su onda portadora. La información es introducida en la portadora siguiendo distintos procedimientos. Sea cual sea el utilizado, se dice que una onda portadora está modulada cuando ha sido alterada en su estructura con el fin de dotarla de información radiada. La modulación es, pues, la información propiamente dicha.

4.1. EL TRANSMISOR O EMISOR Una vez que conocemos, muy generalmente, en qué consiste la naturaleza de la transmisión de información, vamos a estudiar cada una de las partes que conforman todo emisor de radio. Son las siguientes: a) Un micrófono: el micrófono se encarga de la generación de señales de baja frecuencia, lo que en la práctica se traduce en la transformación de los sonidos hablados en impulsos eléctricos, que terminarán por modificar a la onda portadora. b) Un oscilador o generador de corrientes de radiofrecuencia. Es el encargado de generar la frecuencia concreta de la portadora antes de ser modulada. c) Un modulador: en él se mezclan la onda portadora y las bajas frecuencias. Este dispositivo tiene por objeto modificar a la onda portadora en función de las variaciones introducidas por el micrófono. De él, aunque débilmente, ya sale la onda portadora modulada, es decir, con la información que se va a transmitir e idéntica estructura que la señal que viajará hacia el receptor. En el caso de la modulación de amplitud, la baja frecuencia del micrófono hará que varíe la amplitud de la portadora, y en el caso de la modulación de frecuencia variará la frecuencia de la portadora. Existe otro método de modulación que actúa sobre la fase de la onda portadora. d) Un amplificador, que tiene la misión de aumentar la potencia de la onda portadora, una vez modulada, antes de emitirla. Normalmente este proceso de amplificación es llevado a cabo, inicialmente, por un preamplificador y, posteriormente, por la etapa de potencia propiamente dicha, también denominada etapa final. d) Una antena, a través de la cual las señales eléctricas se transforman en ondas electromagnéticas, que se emiten al espacio.


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4.2. EL RECEPTOR 4.2.1. Concepto y componentes Tiene como misión captar las ondas electromagnéticas emitidas por los posibles emisores, seleccionarlas, ampliarlas, separar sus dos componentes y difundirlas en forma de sonidos. Por tanto, los bloques de que consta en general un receptor son: a) Una antena, por donde recibe las ondas electromagnéticas procedentes de otros aparatos emisores, convirtiéndolas en señales eléctricas de las mismas características (frecuencia y longitud de onda). b) Un filtro, que deja pasar exclusivamente a la onda para cuya frecuencia fue construido el receptor (ya que a la antena pueden llegar cientos de señales diferentes). Cuando un filtro presenta esta característica tan selectiva para con una frecuencia concreta se dice que está sintonizado. c) Un amplificador de alta frecuencia, pues la señal que se recibe en la antena sólo llega a generar algunos microvoltios de tensión, haciéndose necesario aumentarla de nivel. d) Un demodulador, que se encarga de interpretar las alteraciones presentes en la onda portadora y de darle forma de señales de baja frecuencia que ya sean audibles. Su nivel a la salida del modulador es muy bajo, por lo que se hace necesario amplificarlas para escucharlas cómodamente. e) Un amplificador de baja frecuencia, para amplificar estas últimas. f) Un altavoz, que convierte la baja frecuencia en ondas sonoras.

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4.2.2. Modulación y demodulación. Frecuencia modulada (FM) y amplitud modulada (AM) Como ya se ha comentado, para que una onda portadora lleve información debe estar modulada, es decir, sufrir una transformación en su estructura que pueda ser interpretada por el receptor. Aunque existen varios tipos de modulación diferentes, vamos a estudiar cómo son y cómo se traducen en la práctica los dos más importantes: la FM y la AM. Amplitud modulada o modulación de amplitud (AM). En este caso la onda porta-

dora ve alterada su amplitud en función de la intensidad de la voz aplicada al micrófono. A mayor intensidad de la voz en un instante determinado, la onda resultante presentará mayor amplitud, manteniendo en todo momento una frecuencia constante. Las señales en este tipo tienen gran alcance, pero adolecen de poca calidad por la facilidad con que sufren interferencias. En AM la información se traduce en valores cambiantes de amplitud. Modulación de frecuencia o frecuencia modulada (FM) . Este modo se carac-

teriza por mantener un valor constante de modulación y unos valores cambiantes de frecuencia. La voz aplicada en el micrófono produce relativas alteraciones de frecuencia en la portadora, es decir, se registrarán desplazamientos mínimos con respecto a la frecuencia principal pero suficientemente significativos, por ejemplo, de 3 Khz, lo cual se traduce en que, si una portadora sin modular presenta una frecuencia estable de 100 MHz, cuando sea modulada en frecuencia con una profundidad (valor de la modulación) de 3 KHz, será transmitida con un nivel de modulación constante pero con una frecuencia de portadora que irá desde los 100.3 MHz hasta los 99.7 MHz, tomando valores intermedios en función de la voz aplicada en el micrófono: a mayor nivel aplicado mayor desplazamiento de frecuencia. Este sistema elimina ruidos y se reproduce con más fidelidad. En FM la información se traduce en valores cambiantes de frecuencia .

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5. LAS ANTENAS

5.1. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO Una antena transmisora es un conductor que transforma la energía eléctrica en radiación de ondas electromagnéticas. Por el contrario, una antena receptora transforma la energía electromagnética de la onda recibida en corriente eléctrica. Cualquier antena puede ser utilizada indistintamente para emisión o recepción. Por otro lado, todo emisor o receptor necesita estar, a su vez, conectado a tierra para que la radiación sea correcta. Se desprende de lo anterior que cualquier cuerpo que permita el paso de corriente puede ser utilizado como antena, aunque no todas presentarían el mismo rendimiento. La efectividad de una antena vendrá determinada por ciertos parámetros o características:

5.2. CARACTERÍSTICAS DE LAS ANTENAS Las principales características de las antenas son: a) Resistencia: La resistencia de toda antena debe ser conocida, ya que parte de la potencia entregada por el emisor se pierde como consecuencia de su resistencia óhmica (la resistencia del material que la forma, medida en ohmios). Se define, pues, resistencia de una antena a la oposición que ella misma presenta a ser recorrida por la corriente eléctrica. b) Rendimiento o coeficiente de eficacia: Este parámetro se calcula tomando en consideración la potencia suministrada a la antena y la que realmente es radiada, o la señal que suministra el receptor y la que ella capta (en recepción). Su fórmula matemática es: n = P1 / P2 donde n es el rendimiento, P1 es la potencia radiada y P2 la potencia suministrada. Esta alteración en el rendimiento de las antenas se debe a las pérdidas provocadas por la presencia de objetos metálicos en sus alrededores, las corrientes inducidas en los mismos y la resistencia de radiación. Definimos resistencia de radiación (que es diferente a la resistencia de la antena), como aquella cuyo valor es equivalente al de una resistencia que consumiese, en forma de calor, igual energía eléctrica que la energía radiada por la antena. c) Impedancia: Impedancia o resistencia de entrada es la resistencia que presenta la antena en su punto de alimentación. d) Ganancia: La ganancia de una antena es la relación que existe entre la intensidad de la potencia en una dirección determinada radiada por ella misma y la que radiaría la antena denominada dipolo isotrópico si se le aplicase a ambas la misma cantidad de energía. La antena así denominada (dipolo isotrópico), corresponde a un elemento radiante que tendría la capacidad de emitir su señal con igual intensidad en todas direcciones. En la práctica esto no es posible, por lo que se recurre a otras antenas de referencia, como es el caso de la antena dipolo de media onda. La ganancia se mide en decibelios. 290


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e) Polarización: Sabemos, por lo estudiado hasta ahora, que las ondas están compuestas por campos eléctricos y magnéticos perpendiculares entre sí. Podremos, entonces, representar una onda mediante dos vectores. Pues bien, entendemos por polarización de una onda a la posición de su vector eléctrico con respecto a la tierra. Una antena en posición vertical generará ondas verticales, y la misma puesta en horizontal emitirá ondas horizontales. En la realidad el concepto de verticalidad u horizontalidad de las ondas es algo relativo, pues debido a los fenómenos de reflexión siempre nos movemos en una mezcla de ondas polarizadas vertical y horizontalmente. f) Potencia: Corresponde a la máxima potencia que es capaz de soportar en transmisión. Hay que tener en cuenta que una emisión de algunos cientos de vatios, genera tanto, en el punto de alimentación como en algunas otras zonas de la antena, una energía de tal magnitud que puede llegar ha hacer arder determinados materiales de su propia estructura. g) Ancho de banda: Por ancho de banda entendemos el conjunto de frecuencias en las que la antena trabaja satisfactoriamente. El diámetro de la antena está directamente relacionado con su ancho de banda. h) Frecuencia de resonancia: Se define frecuencia de resonancia aquella para la que la transferencia de energía (transmisión) o transformación de la misma (recepción) es máxima. Recordemos que una de las características propias de las ondas era su longitud, o mejor dicho, su longitud de onda. La definíamos como la distancia en metros que recorre una onda completa; pues bien, el tamaño físico de una antena está directamente relacionado con la longitud de la onda que va a emitir o recibir. Esto quiere decir que una antena siempre tendrá un tamaño que será un múltiplo o submúltiplo matemático de la longitud de onda para la que es resonante. La experiencia demuestra que la radiación óptima se consigue con una antena que tiene la mitad del tamaño de la onda medida en metros, si bien debido a otras razones, en las que no entraremos, la longitud real queda disminuida en aproximadamente el 5% de la teórica. A esta antena se la denomina antena de media onda.

5.3. TIPOS DE ANTENAS. ANTENAS DE LÁTIGO Y YAGI Apasionante y muy grande es el número de tipos diferentes de antenas. Existen antenas de látigo, de trombón, cúbicas, parabólicas, helicoidales, yagis, colineales, de halo, disconos, de hilo, etcétera. Es un campo tan extenso que su estudio corresponde a muy distintas especialidades, que tienen como nexo común el conocimiento de la radiación electromagnética. En el caso que nos ocupa nos vamos a dedicar a estudiar las más comunes de todas ellas, la antena vertical o de látigo y las direccionales del tipo yagi.

5.3.1. La antena de látigo Esta antena corresponde a las utilizadas en todas las unidades móviles que llevan equipos de radiotransmisión. Suele estar construida de material metálico semirrígido y su GUARDIA CIVIL (MATERIAS SOCIO-CULTURALES Y TÉCNICO-CIENTÍFICAS)

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tamaño es un cuarto de la longitud de onda. Recordemos que cuando hablábamos del dipolo de media onda, su tamaño era de la mitad de la onda y que su radiación era óptima, luego, ¿por qué utilizar un cuarto de onda para los móviles? La explicación es sencilla. El dipolo está formado por dos polos de igual tamaño, que unidos suman media onda. En el caso de los vehículos sólo vemos uno de esos polos, cuyo tamaño es un cuarto de la longitud de onda para el que ha sido calculado. En realidad, el rendimiento de la antena utilizada en las unidades móviles es el que corresponde a una antena de media onda, ya que el polo que no se ve, no es sino la carrocería del vehículo. En las instalaciones fijas, y debido a que, como es sabido, es conveniente levantar la antena a la mayor altura posible, se hace necesario dotar a la antena de una toma artificial de tierra que sustituya a la siempre necesaria conexión a la misma (contra antena). Esta tierra artificial se constituye mediante una serie de conductores, más cortos que la propia antena, dispuestos de forma radial y colocados en su base, llamados radiales. En el caso concreto de las antenas de media onda, se tiende a inclinarlos en un ángulo de 45º hacia                

característica de las etapas de potencia de todos los equipos de radio actuales.

5.3.2. La antena direccional. Antenas yagi La antena direccional tiene la propiedad de concentrar la potencia que le entrega el emisor sobre una determinada dirección. Los modelos de antenas direccionales son distintos, pero todos se basan en el mismo principio. Si un conductor se encuentra próximo a una antena radiante se induce sobre el mismo una corriente que se propaga sumada a la de la antena. Desde el punto de vista practico habría que tener en cuenta que cuando situamos una antena emisora sobre un mástil o torreta y colocamos para garantizar su seguridad tensores metálicos de forma radial en su entorno estos pueden entrar en resonancia cuando la antena comience a emitir, generando ondas por si mismos, que de entrar en fase con la principal pueden provocar interferencias por la amplificación indeseadas de las mismas. Esta propiedad se utiliza intencionadamente, pero de forma controlada, para aumentar la ganancia y direccionalidad de una antena que, de no ser así, emitiría con la misma intensidad en todas direcciones. Estas antenas que incluyen elementos parásitos o pasivos se denominan yagis. En toda antena yagi se puede encontrar alguno de los siguientes elementos: a) Dipolo: Es el único elemento insustituible y que tiene conexión eléctrica con el equipo. Cuando la antena sólo está compuesta por un dipolo, y éste se encuentra dispuesto en posición horizontal, estamos ante una antena bidireccional. Su lóbulo de radiación (representación gráfica de su energía radiada vista desde arriba) tendría la forma del número 8, estando la antena situada en la unión del semilóbulo superior e inferior. Un error muy extendido es pensar que las antenas directivas o direccionales emiten su energía por los extremos de sus elementos como continuación de ellos, y no es así. La energía es radiada como continuación del plano invisible que limita tangencialmente con toda la superficie del elemento que radia, no con sus extremos. 292


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b) Reflector: Es el primer elemento parásito que, de estar presente, conforma la antena yagi más simple: la yagi de dos elementos (dipolo y reflector). Su tamaño es un poco más grande que el dipolo y tiene la capacidad de frenar la emisión de la antena por detrás y sumarla a lo radiado hacia delante. Una antena de dos elementos es ya unidireccional y de ganancia mayor que la del simple dipolo horizontal. Su lóbulo de radiación tendría la forma de un 8 pero uno de sus semilóbulos sería muy pequeño (el que corresponde con la posición del reflector). c) Director: El director es otro de los elementos parásitos de tamaño sensiblemente inferior al dipolo, que está colocado al lado contrario del reflector y con el dipolo en el medio, entre ambos. Su función es sumar la energía inducida en él a la del dipolo, aumentando aún más la ganancia y direccionalidad del conjunto. Cuantos más directores se coloquen más ganancia se consigue y mayor direccionalidad se acusa. d) Boom o soporte: El boom no es realmente parte activa en la antena. Es el soporte de todos los elementos y se une a ellos perpendicularmente. Está siempre aislado del dipolo pero no necesariamente del reflector o los directores, al estar éstos apoyados en él por su punto medio, el cual corresponde a un potencial eléctrico de valor 0 y por tanto inmune a cualquier pérdida por contacto de masa (el boom está unido al mástil o torre y este o esta a tierra). Se define relación delante-detrás a la capacidad que tienen las antenas direccionales de potenciar el lóbulo frontal frente al posterior. En recepción esta característica se traduce en la mayor o menor capacidad de discriminar (eliminar) las señales que les llegan por detrás, y potenciar las recibidas por delante; en emisión es la capacidad de concentrar la mayor cantidad de energía hacia delante. La capacidad de las antenas yagi de concentrar su ganancia sobre una zona deseada (tanto en emisión como en recepción), se potencia montándolas sobre soportes móviles comandados por motores de corriente continua, llamados rotores, que son manejados desde las estaciones fijas mediante mandos remotos, consiguiéndose de esta manera «apuntar» en la dirección que sea necesaria.      

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5.4. ALARGAMIENTO ARTIFICIAL DE UNA ANTENA Como ya comentamos en apartados anteriores, el tamaño de la antena está relacionado directamente con la longitud de onda que se va a radiar. Ni que decir tiene que, en algunos casos (imaginemos longitudes de onda de 160 metros), el tamaño sería extraordinariamente grandioso, teniendo en consideración la falta de espacio físico para instalar tan formidables radiantes. Llegados a este punto, se hace necesario algún método que facilite la utilización de grandes longitudes de onda sin que lleven aparejadas unas antenas de tamaño desmesurado. Igualmente, sería de aplicación en aquellos casos en los que se requiere una antena muy pequeña para su utilización en equipos de mano (portátiles). Pues bien, el alargamiento o acortamiento artificial de una antena se realiza con la adición de condensadores o bobinas, y lo llamamos artificial porque lo que se consigue realmente es hacer «creer» al equipo radiotransmisor que tiene conectada una antena de un tamaño físico resonante a la frecuencia requerida, aunque en la realidad éste puede ser muy diferente. Distintos son los puntos donde podemos insertar una bobina o condensador y diferentes también los efectos que se consiguen; pero, con carácter general, se utilizan bobinas para acortar las antenas y condensadores para alargarlas. En el caso concreto de los portátiles se utilizan antenas tan cortas que toda ella es una bobina. Se trata de antenas enrolladas helicoidalmente en torno a un soporte aislante. Para terminar, hay que señalar que cualquier alteración artificial del tamaño de una antena, lleva como consecuencia una serie de pérdidas en su efectividad, que deben ser tenidas en consideración cuando sea necesario elegir la mejor antena para una cierta aplicación.

5.5. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Se entiende por línea de transmisión el cable que une al equipo con la antena. Este cable es del tipo coaxial, cuya estructura incluye un conductor central (vivo), que va recubierto por material aislante (normalmente teflón), y un tejido metálico (malla), que rodea al conjunto en toda su longitud y contorno. El cable coaxial se caracteriza por comportarse igual que una tubería de conducción de agua, es decir, la energía circula por el conductor central, sin que le sea posible salir de él, garantizándose una transferencia total de la potencia a la antena y la ausencia de radiaciones interferentes a otras instalaciones en el recorrido del cable hacia ella. Del mismo modo garantiza que la señal que lo recorre no sea afectada por perturbaciones exteriores.             (impedancia normalizada también para los equipos y las antenas), mientras que, por ejemplo, el de televisión es de 75 .    

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6. FUENTES DE ALIMENTACIÓN Todos los equipos de radio transmisión están compuestos por circuitos electrónicos cuya energía de funcionamiento es la corriente continua. El suministro de esta corriente eléctrica lo proporcionan las llamadas fuentes de alimentación, que consisten en dispositivos que suministran este tipo de corriente bien mediante transformación de la corriente alterna de la red eléctrica o por haberla «guardado» previamente en dispositivos acumuladores. Las fuentes de alimentación de uso más habitual en radio son: a) Los convertidores de corriente alterna en continua : Se trata de dispositivos que transforman la tensión alterna de la red en tensión continua. Este proceso se realiza siguiendo los siguientes pasos: transformación, rectificación, filtrado y estabilización. Suelen utilizarse en instalaciones fijas y proporcionan una tensión de salida de unos 13,8 voltios. b) Acumuladores de plomo: Habitualmente son los utilizados en los automóviles, aunque también son de uso corriente en equipos repetidores instalados en puntos elevados donde no llega el fluido eléctrico. Tienen la capacidad de entregar fuertes corrientes durante largos periodos, lo que los hace especialmente efectivos en aquellas ubicaciones donde hay dificultades para acceder a la red doméstica. Estos acumuladores llevan distintas concentraciones de ácido sulfúrico en su interior. c) Acumuladores de níquel-cadmio: Suelen utilizarse en los aparatos portátiles por su buena relación peso/capacidad. Tienen el inconveniente de presentar lo que se conoce como efecto memoria, el cual termina por dejar inservible al acumulador si regularmente no se le somete a un régimen de descarga total. En la actualidad han aparecido otras baterías o acumuladores, que han solucionado el problema del efecto memoria, como son las de níquel-metalhidruro o las de ion de litio. d) Generadores transportables: Se recurre a ellos en sustitución de la red eléctrica, en caso de falta de suministro. Estos generadores constan de un motor de gasolina o gasoil al que se acopla un generador electromagnético. e) Sistemas alternativos: En este grupo se incluyen todos aquellos sistemas que pueden suministrar fluido eléctrico de forma autónoma y ajena a la red general. Se caracterizan por generar corriente continua directamente. Los dos más utilizados en radio son las placas solares y los generadores eólicos o de viento.

7. TIPOS DE EQUIPOS DE RADIO Los equipos de radio empleados por las Fuerzas y Cuerpos de Seguridad, cubren las bandas de VHF y UHF. En cuanto al tipo de modulación empleado, es la modulación de frecuencia la más utilizada por sus óptimas características para mensajes a corta distancia. En función del uso que se haga de los equipos de radio, se pueden dividir en dos grandes grupos: fijos y móviles. GUARDIA CIVIL (MATERIAS SOCIO-CULTURALES Y TÉCNICO-CIENTÍFICAS)

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7.1. EQUIPOS O ESTACIONES FIJAS Los denominados equipos fijos, no son más que estaciones radioeléctricas que tienen asignada una ubicación constante. Están dotados de antenas elevadas sobre el nivel del suelo, normalmente instaladas sobre las partes más altas de los edificios, utilizando para ellos mástiles metálicos o torretas. Igualmente se encuentran conectados a equipos de alimentación continua que adaptan el fluido doméstico (corriente alterna) a las necesidades concretas de cada sistema (corriente continua). Pueden dividirse, a su vez, en: 1. Bases: Son instalaciones fijas que tienen como característica el estar en cobertura radiofónica con todos los puntos que se encuentran bajo su demarcación terr itorial en símplex y con los repetidores en semidúplex. Estas unidades disponen de los medios técnicos necesarios para dotar a los demás equipos de la red del apoyo que en cada momento sea necesario. 2. Repetidores: Son estaciones fijas que, estando instaladas en puntos elevados de la demarcación, se utilizan para retransmitir las señales recibidas. Suelen usarse para dar cobertura a zonas de sombra (sin alcance visual) o escenarios difíciles como valles, túneles, etc. Disponen de antenas exteriores montadas normalmente sobre torretas y sistemas de alimentación continua. Siempre que existe la posibilidad de alimentar los repetidores desde la red general de corriente alterna se utiliza este sistema como prioritario y en el caso de que no exista posibilidad de recurrir a este sistema se utiliza alguno de los siguientes: –

Aerogeneradores eólicos: entregan la corriente generada por la fuerza del viento que hace girar unas hélices en forma de aspas. La tensión obtenida es regulada y se utiliza para cargar acumuladores de reserva.

–

Placas fotovoltaicas: entregan la corriente generada por la luz del sol al incidir sobre placas instaladas en zonas despejadas. También la tensión obtenida es regulada y se utiliza para cargar acumuladores de reserva.

Los repetidores pueden dividirse en pequeños relés o grandes relés: a) Los pequeños relés son eficaces cuando se necesita dar cobertura a determinadas zonas de una demarcación. Utilizan dos frecuencias diferentes para conseguirlo, y tienen la particularidad de retransmitir por una de esas frecuencias lo que están recibiendo por la otra. A esta modalidad se la denomina semidúplex. b) Los grandes relés se usan para cubrir mayores distancias cuando es necesario dar un salto entre dos puntos muy distantes. También funcionan en la modalidad de semidúplex, pero se componen de dos repetidores tipo pequeño relé interconectados entre sí. Aunque los dos equipos trabajan simultáneamente cuando reciben una señal, su finalidad es distinta. Uno suele utilizarse para cubrir la demarcación visual del emplazamiento donde se encuentra ubicado, 296


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y el otro se pone en contacto con otro equipo situado a mucha mas distancia de él. Lo que se pretende, con este tipo de instalaciones, es cubrir grandes extensiones de terreno valiéndose de la capacidad del gran relé para pasar información de un equipo a otro y en tiempo real. Debido a que los repetidores utilizan la misma antena para emitir que para recibir, necesitan poder hacer uso de la misma a través de algún dispositivo que evite que su propio receptor sea «invadido» por la energía radiada por el emisor a través de la antena que los une, puesto que los repetidores, a diferencia del resto de los equipos de radio, emiten y reciben al mismo tiempo. Al conjunto de filtros que permiten esta actividad simultánea se le denomina duplexor. Por último, comentaremos que los repetidores pueden ser protegidos por diversos sistemas para que sólo los usuarios autorizados puedan hacer uso del mismo. Aunque son varios los métodos utilizados, dos son los más frecuentes y se basan en acompañar a la portadora con otra señal de radio que identifique al emisor. Si esta señal puede ser escuchada al principio o al final del mensaje se tratará de codificación por tonos, y si está presente pero no llega a escucharse codificación por subtonos.

3. Equipos de control: Se definen como tales a todos aquellos dispositivos necesarios para el mando automático de otra estación de radio en un emplazamiento específico. Son utilizados especialmente para conectar y desconectar a distancia estaciones base o repetidoras.

7.2. EQUIPOS MÓVILES Se agrupan bajo estaciones móviles todos aquellos equipos que son utilizados desde ubicaciones indeterminadas. Pueden ser divididos en: –

Móviles: Que son los utilizados en vehículos en movimiento, que dotan a la estación

de alimentación y antena exterior. En los vehículos policiales debido a que se transmite en VHF y UHF se utilizan antenas de un cuarto de onda de tamaño real, es decir, sin acortamiento. La alimentación es directa desde la batería del vehículo. –

Portátiles: Que son los aparatos de uso personal, de reducido tamaño y potencia,

dotados de alimentación autónoma y antena incorporada a su misma estructura. La antena normalmente es del tipo helicoidal, tratándose en este caso de una antena con poca ganancia pero de reducido tamaño. Las baterías son recargables.

8. ELEMENTOS QUE INTERVIENEN EN LA COMUNICACIÓN Se entiende por comunicación el proceso mediante el cual se transmiten ideas, información o mensajes. En el caso concreto de la comunicación entre los seres humanos, ésta es el resultado de diferentes métodos de expresión que han ido evolucionando durante siglos. GUARDIA CIVIL (MATERIAS SOCIO-CULTURALES Y TÉCNICO-CIENTÍFICAS)

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La palabra española “comunicación” proviene del latín “comunico” que podemos traducir como “tomar parte en algo colectivo”. A lo largo de la historia del ser humano el concepto de comunicación ha tenido distintas interpretaciones en función del momento concreto que se estuviera viviendo y así por ejemplos se definió como comunicación el proceso por el cual utilizamos todos los medios a nuestra disposición para hacernos comprender, el proceso por el que un individuo envía a otro un mensaje y éste a su vez responde con otro generando un círculo de intercambio continuo o la utilización de un código de intercambio de mensajes entre dos o mas individuos que permite a los hombres relacionarse entre sí. Sea como fuere, al margen de la teoría concreta para cada momento histórico, siempre se ha coincidido en que la comunicación es un proceso mediante el cual los individuos se relacionan entre sí con el fin de crear un mundo de ideas, conocimientos y hechos de carácter global. Aunque existen distintos tipos de comunicaciones en atención al destinatario de los mensajes, la que utilizamos la mayor parte del tiempo es la denominada “comunicación interpersonal” que es la que se produce cuando dos o más personas hablan para dialogar intercambiando ideas, interrumpir, o suspender el diálogo. La comunicación por radio se basa lógicamente en la expresión de la palabra o expresión oral, por lo que los gestos de la cara o las manos no son de utilidad en este caso. La entonación es la mejor herramienta de la que disponemos para matizar el sentido o incluso cambiar el sentido de una frase. También influyen timbre y tono de voz. Los elementos que intervienen en toda comunicación por radio son: a) Emisor: es quien toma la decisión de iniciar la comunicación y, en consecuencia, la fuente de donde parte el mensaje. b) Mensaje: que engloba a todo lo que puede considerarse información, incluyendo códigos o sistemas de secrafonía (sistemas para mantener en secreto lo emitido). c) Medio de propagación: en radio es normalmente el aire, aunque también puede ser el agua o cualquier otro elemento que permita el avance de las ondas. En otros sistemas de comunicación puede considerarse a los cables, fibras ópticas, etc., como medios de propagación. d) Receptor: el destinatario del mensaje.

9. CONCEPTO DE MALLA Y CANAL DE TRABAJO Cuando empleamos el concepto de red de radiocomunicaciones , nos estamos refiriendo al dispositivo de telecomunicación basado en la vía de radio, que tiene como finalidad asegurar el contacto entre una central de operaciones y los distintos servicios que ha de coordinar, optimizando los recursos empleados, tanto humanos como materiales, y asegurando la eficacia del servicio. Toda red de comunicaciones posee una central o centro de coordinación, en la que confluyen las distintas comunicaciones de los servicios a cubrir, por lo que su estructura es radial, terminando en los bloques o grupos de diferentes usuarios de la red, en atención a los múltiples servicios que puede coordinar. 298


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La red de comunicaciones está, por tanto, formada por los distintos grupos independientes entre sí, pero conectados todos ellos a una misma central de trabajo. A estos grupos se les llaman mallas. Entendemos por malla los grupos individualizados de usuarios, en atención a su especialidad, que pueden establecer contacto entre sí y con la central de la red. El concepto de malla alude al entramado de líneas que forman las ondas de radio entre los usuarios de equipos interconectados en un grupo de trabajo y que utilizan, para su comunicación, unos mismos canales, cada uno de los cuales dispone de frecuencias específicas para emitir y para recibir mensajes de radio. La malla, pues, la conforman todos los usuarios de equipos de radiotransmisión que trabajen en un mismo canal de trabajo, de forma que, todos ellos, recibirán exclusivamente los mensajes que se transmitan entre ellos, o los que la central emita dirigidos a esa malla, y no los que vayan dirigidos a otra distinta. Se entiende por canal de trabajo la frecuencia o frecuencias utilizadas exclusivamente por los usuarios de una malla y la central de la red con esa malla. De esta forma, utilizando distintos canales de trabajo para las distintas mallas, no pueden interferirse las comunicaciones que se establezcan entre servicios distintos de una misma red. Los equipos de radiotransmisión poseen un conmutador de canales que facilita su mane jo, de forma que, si estamos trabajando en un canal determinado y necesitamos ponernos en contacto con otra malla, con sólo permutar el conmutador a otro canal, automáticamente el equipo cambia a las frecuencias de emisión y recepción que utiliza la nueva malla. Por ejemplo, pensemos que una red de radiotransmisiones la conforman tres mallas diferentes; cada una de ellas debe disponer, al menos, de un canal de trabajo (a veces se tiene un canal activo y otro de reserva) y cada canal, a su vez, dispone de dos frecuencias: una para emitir y otra para recibir. Así: Malla 1:

Malla 2:

Malla 3:

Canal 1: Tx – 70,01 Mhz.

Rx- 80.01 Mhz.


Rx- 80.02 Mhz.


Rx- 80.03 Mhz.


Rx- 80.04 Mhz.


Rx- 80.05 Mhz.

9.1. MODOS DE TRANSMISIÓN EN UNA MALLA Esta capacidad de seleccionar en cada momento la malla que queremos utilizar, hace necesario que el posible usuario conozca claramente las posibilidades que le ofrece cada uno de los distintos modos de transmisión, con el fin de seleccionar en cada momento aquel que se ajuste mejor a sus necesidades. Los más importantes son: a) Símplex . Es muy común, sin embargo, para simplificar las transmisiones, no utiliza repetidor, lo que obliga a trabajar con una sola frecuencia para emisión y recepción. Su canal de trabajo tiene asignada una sola frecuencia. GUARDIA CIVIL (MATERIAS SOCIO-CULTURALES Y TÉCNICO-CIENTÍFICAS)

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Se denomina a este tipo de transmisión canal directo y hace necesario, para su buen uso, el que los equipos interconectados estén dentro del alcance visual y haya una acusada disciplina en las comunicaciones. La frecuencia usada en este tipo de transmisión es una de las dos asignadas en la transmisión semidúplex, y hace necesario que el corresponsal permanezca sin emitir si quiere escuchar lo recibido.

b) Semidúplex . En cada canal, los usuarios pueden comunicarse utilizando una frecuencia para transmisión y otra diferente para recepción. Esta situación obliga a establecer las comunicaciones a través de un repetidor que invierta las frecuencias (Tx en Rx y viceversa). A este tipo de comunicación se le conoce como semidúplex , en la que cada canal de trabajo tiene asignadas dos frecuencias, una para emisión y otra para recepción, siendo también necesario que el corresponsal permanezca sin emitir si quiere escuchar lo recibido.

c) Dúplex . Es la posibilidad de emisión y recepción simultánea. Un ejemplo de transmisión dúplex es una llamada telefónica, en la que hablamos y oímos a la vez. En radiotransmisión no es usual este tipo de transmisión.

10. DIFICULTADES EN EL ENLACE VHF Y UHF Las frecuencias asignadas en las comunicaciones de redes locales, comarcales, e incluso regionales, pertenecen a las bandas de frecuencias VHF y UHF, por las ventajas que ofrecen en cuanto a la calidad de la recepción. Pero estas bandas son utilizadas por un número cada vez mayor de usuarios, y, dado que el número de frecuencias es limitado, se generan una serie de problemas debido a la 300


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cantidad de ondas que constantemente están en el espacio, lo que puede ocasionar graves dificultades en las transmisiones, por interferencias o intromisiones de unos usuarios en las frecuencias de otros. Como ya se ha explicado, estas ondas no aprovechan los fenómenos de difracción ni de reflexión, por lo que las comunicaciones dependen más del rayo directo que del difractado, lo que trae como consecuencia que como ya sabemos, para establecer un buen contacto, el emisor y el receptor deben tener visión directa. Uno de los inconvenientes del enlace en malla en VHF y UHF es, por lo tanto, su corto alcance, lo que obliga a establecer repetidores cada cierta distancia para conseguir emisiones más lejanas. La situación topográfica de un equipo es fundamental puesto que, cuanto más dominante sea la antena emisora, a más equipos tendrá al alcance visual y menos zonas profundas tendrá que cubrir. La cantidad de obstáculos con que una onda se encuentra en su trayectoria, se multiplican si el equipo emisor o receptor está en movimiento, por lo que se recomienda, para paliar en lo posible este inconveniente que, no solamente se ha de buscar un lugar elevado para las transmisiones, sino que, además, una vez localizado, no se ha de cambiar de posición mientras se esté en comunicación, para evitar las interferencias con los obstáculos.

11. SERVICIOS DE USUARIO O MODOS DE TRABAJO

11.1. ASPECTOS BÁSICOS La posibilidad de enviar mensajes hablados entre puntos distantes, utilizando como vehículo las ondas de radio y como medio la atmósfera, es lo que se conoce como radiotelefonía o fonía simplemente, para diferenciarla de la telefonía habitual en la que, como medio de transmisión de las señales, se usan cables conductores. Pero, con la misma base de funcionamiento, se pueden utilizar las ondas hertzianas en otros tipos de servicios muy útiles y, a veces, sustitutivos de la fonía, como por ejemplo: a) Radiotelegrafía. En este tipo de servicio, utiliza exclusivamente ondas de alta

frecuencia y la información se consigue modulando un tono continuo a impulsos de duración variable. Esta combinación del mismo tono, con una duración corta y larga, es lo que conocemos como código Morse y es el utilizado como base de estas señales. El inconveniente que presenta este uso de las ondas de radio es la necesidad de emplear operadores especializados en este código, pero, por otra parte, goza de ciertas ventajas que lo hace útil en determinados momentos: –

En malas circunstancias atmosféricas, es más seguro el uso de la radiotelegrafía que el de la telefonía, pues un simple tono es fácilmente identificable entre el ruido.


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–

El alcance de la telegrafía es mayor.

–

En la transmisión de mensajes secretos, encriptando debidamente el texto a transmitir, se realiza con más seguridad.

b) Teletipos. Con el mismo fundamento anterior, pero dotando a la transmisión/recepción de máquinas de escribir especiales, los mensajes telegrafiados se convierten automáticamente en un texto que puede leerse. A cada letra le corresponde un carácter que se compone de un impulso de arranque, cinco variables en atención a la letra que se transmite o recibe, y un impulso de parada. En sustitución del Código Morse, se utiliza el llamado «Código de Cinco Unidades». Los teletipos no sólo se pueden conectar a un radiotransmisor, sino que pueden usar las líneas del cable telefónico o tendidos especiales.

11.2. TIPOS DE SERVICIOS BASADOS EN LA RADIOTRANSMISIÓN El impulso dado a las telecomunicaciones hace que, actualmente, sean muchos los servicios que este sistema presta a la sociedad. La utilización de las ondas de radio para emitir o recibir mensajes, como normal general, debe estar amparada por las correspondientes licencias, siendo en España la Dirección General de Telecomunicaciones el órgano que las concede. A cada uno de estos servicios se les tienen asignadas incluso unas frecuencias de uso muy concretas. Entre los distintos servicios que se sirven de la radio destacamos los siguientes: –

Servicio de Telefonía Móvil Automática (TMA) . No precisan de ningún tipo de licencia y se caracteriza por su transmisión en dúplex, lo que permite el intercambio de mensajes simultáneos.

–

Servicio de equipos Buscapersonas. Son aparatos que reciben mensajes en forma de señal acústica o escrita, para avisar a su titular de un determinado requerimiento. Tampoco necesitan licencia.

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Servicio de Radioaficionados. Amparados con distintos tipos de licencias (A, B y C), constituyen una red utilizada por aficionados no profesionales que se comunican entre sí, incluso a grandes distancias. Tienen asignadas unas determinadas bandas de frecuencia. Para obtener la licencia de radioaficionado hay que superar un examen.

–

Banda ciudadana, CB (Citizen Band): Segmento del espectro radioeléctrico asig-

nado a las comunicaciones entre particulares pero que no debe confundirse con la radioafición. Se agrupan bajo este colectivo aquellos aficionados a la radio (que no radioaficionados) que no requieren de grandes alcances ni estabilidad en sus comunicaciones. Sólo es necesario un mero trámite administrativo para acceder a este tipo de licencia. –

Radioescuchas. Esta actividad se lleva a cabo con los denominados escáneres.

Este tipo de aparato no se utiliza en ningún servicio específico y sí por personas que 302


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intentan captar los mensajes de los demás servicios. No emiten, sino que sólo reciben, sintonizando una amplia gama de frecuencias, por lo que pueden interceptar mensajes de todas las frecuencias usadas por los distintos servicios mencionados. No requieren ningún tipo de licencia. –

Radiodifusión comercial: Es el servicio de emisión de radio con fines comerciales,

tanto pública como privada. Para su recepción se utilizan los receptores domésticos, los cuales no necesitan licencia. –

Servicio Móvil terrestre, usado en empresas de ambulancias, radiotaxis, autogrúas, camiones, etc. Requieren para su utilización de una concesión administrativa.

–

Otros servicios públicos , tales como la red de Protección Civil, Cuerpos y Fuerzas

de Seguridad y otros Organismos dependientes del Estado o de las Comunidades Autónomas, tampoco necesitan licencia.

12. EQUIPOS DE RADIO. USO Y MANEJO Terminaremos este tema dedicado a las transmisiones, conociendo algunos de los mandos específicos de los equipos radiotransmisores con el fin de identificarlos adecuadamente, ya que, en algunos casos, las siglas que indican su utilidad aparecen en inglés. Reseñaremos los más importantes: –

On/off , I/O. Es el interruptor que abre o cierra el funcionamiento del aparato. Suele

llevar incorporado el volumen. –

SQL - SQUELCH - SIL . Es el mando del silenciador que elimina el soplido propio

de la FM. El buen funcionamiento aconseja ponerlo al límite de la captación del soplido y dar la máxima recepción a las frecuencias que queremos sintonizar. –

PTT . Es el pulsador para transmitir.

–

CHAN O CHANNEL : Es el mando con el que cambiamos el canal de trabajo. Al per-

mutar cada canal, el aparato automáticamente selecciona las frecuencias usadas en el mismo. –

HI/LO - ALTA/BAJA . Es habitual que los aparatos portátiles dispongan de este man-

do. Con él conseguimos emitir en baja potencia o en alta potencia; en este último caso con más gasto de baterías.


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GC Tema 22

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