PROPAGACIN Y TRATAMIENTO DE SEALES Lluvia Celeste Gmez ParedesRafael Hernndez Padilla Omar Martnez EnrquezMara Azucena Olvera HernndezLuis Fernando Esparza

Formas de propagacin de las seales elctricas y electromagnticas.

Caractersticas y propiedades de la luz: Difraccin, reflexin y refraccin.PROPAGACIN DE LAS ONDAS HERTZIANASLas ondas Hertzianas se propagan en dos formas

En el espacio libre (por ejemplo, propagacin irradiada alrededor de la tierra). Las ondas causadas por la cada de una piedra en la superficie de un estanque se propagan como crculos concntricos. La onda de radio emitida por la antena isotrpica (es decir, radiante de manera uniforme en todas las direcciones del espacio) puede ser representada por una sucesin de esferas concntricas.

En lneas (por ejemplo, propagacin guiada, en un cable coaxial o en una gua de onda). En espacio libre, cuanto ms se aleje de la antena, la intensidad del campo electromagntico irradiada es ms dbil. Esta variacin es regular en un medio homogneo, en el vaco, por ejemplo. En un medio no homogneo, como por ejemplo, en la superficie de la Tierra, numerosos fenmenos contradicen esta norma: es frecuente que la onda recibida interfiere directamente con un reflej de esta onda sobre el suelo, un obstculo o sobre una capa de la ionosfera.

PROPAGACIN TERRESTRE DE LAS ONDAS ELECTROMAGNTICAS

PROPAGACIN DE ONDAS TERRESTRESLas ventajas del uso de ondas terrestres en el momento de propagarse se pueden considerar: Las ondas terrestres son poco afectadas por las condiciones variables de la atmsfera Se pueden realizar procesos de comunicacin entre dos lugares cualesquiera del mundo siempre y cuando se utilice la potencia suficiente de transmisin Las desventajas de la propagacin de ondas terrestres son las siguientes: Las prdidas en el terreno varan mucho de acuerdo con el material superficial y su composicin Se limitan a frecuencias muy bajas, bajas e intermedias (VLF,LF y MF) y requieren grandes antenasRequieren una potencia de transmisin relativamente alta PROPAGACIN DE ONDAS ESPACIALESLas ondas espaciales son todas aquellas ondas que incluyen las ondas directas, que son aquellas que viajan en lnea recta o a lnea de vista entre las antenas transmisoras y receptoras, las cuales pueden ser irradiadas por varios kilmetros. La nica restriccin para este tipo de propagacin, es que est limitada por la curvatura de la tierra. Se utilizan para aplicaciones de muy alta frecuencia.

Otro tipo de ondas espaciales son las ondas reflejadas en el suelo las cuales se forman cuando son reflejadas por la superficie terrestre en el momento de la propagacin de la onda electromagntica entre antenas transmisoras y receptoras.

PROPAGACIN DE ONDAS CELESTESLas ondas electromagnticas celestes son aquellas que se propagan con polarizacin horizontal; en aplicaciones comunes, este tipo de ondas se irradia en una direccin que forma un ngulo relativamente grande con la tierra. Las ondas celestes son utilizadas para aplicaciones de alta frecuencia. Son ondas que se irradian directamente haca el cielo en donde son reflejadas o refractadas haca la superficie terrestre por la ionosfera, por esta razn se le denomina propagacin ionosfrica.

ESPECTRO DE FRECUENCIASEl espectro de frecuencias o descomposicin espectral de frecuencias puede aplicarse a cualquier concepto asociado con frecuencia o movimientos ondulatorios, sonoro y electromagntico = Una fuente de luz puede tener muchos colores mezclados en diferentes cantidades (intensidades).El espectro de frecuencias se divide en dos grandes partes:

Ondas materiales.

Ondas electromagnticas.

ONDAS MATERIALESSe propagan por vibraciones de la materia (slida, lquida o gaseosa). Incluyen:

Ondas infrasonoras (debajo de los 8Hz).

Ondas sonoras (entre 8 y 30,000Hz). Por ejemplo voz humana (hasta 4,000Hz), audio (de 20Hz hasta 20,000Hz).

Ondas ultrasonoras (arriba de los 30,000Hz).

ONDAS ELECTROMAGNTICASSon debidas a la vibracin de un campo electromagntico, fuera de todo soporte material. Incluyen:

Ondas radioelctricas (o herzianas), que son generadas por una corriente oscilatoria, y que pueden ser:

Miriamtricas o kilomtricas (VLF/LF, very low frequency / low frequency, entre 0 y 315KHz)Hectomtricas (MF, medium frequency, entre 315KHz y 3230KHz).Decamtricas (HF, high frequency, entre 3230KHz y 27,500KHz).Mtricas (VHF, very high frequency, entre 27,500KHz y 322MHz).Decimtricas (UHF, ultra high frequency, entre 322MHz y 3300MHz), Centimtricas (SHF, entre 3300MHz y 31.8GHz).Milimtricas (WHD, entre 31.8GHz y 400GHz).Ondas luminosas (luz), originadas de un cuerpo luminoso que transmite su luz, y que pueden ser:

Infrarrojo (longitud de onda entre 0.8 y 300 micras).

Visible (longitud de onda entre 0.4 y 0.8 micras, y que incluye los colores rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, turquesa y violeta).

Ultravioleta (longitud de onda entre 0.02 y 0.4 micras).

Rayos X (longitud de onda hasta 0.001 micras), generados por cuerpos radioactivos.

Rayos gamma (longitud de onda entre 0.005 a 0.25 Angstroms), generados por cuerpos radioactivos.

Para efectos de telecomunicaciones son importantes las ondas radioelctricas (comunicacin inalmbrica) y las ondas luminosas (comunicacin va fibras pticas).

TABLA DEL ESPECTRO DE FRECUENCIAS

Formas de polarizacin de las seales electromagnticas.

Restricciones fsicas para su propagacin.TABLA DE CLASIFICACION DE FRECUENCIAS

CARACTERSTICAS Y PROPIEDADES DE LA LUZLa luz visible no es ms que una pequea porcin del espectro electromagntico, segn la Teora Corpuscular, la luz posee una naturaleza dual (es decir puede comportarse como onda o como partcula) es conveniente estudiar cada una naturaleza por separado.

Para cuantificar y cualificar la luz, se deben de considerar tres importantes parmetros:

La altura de las crestas de las ondas, que determinan el brillo o INTENSIDAD de la luz.La distancia entre dos crestas contiguas o LONGITUD DE ONDA, que determina tanto el color de la luz, como la capacidad de afectar o no al material fotosensible. El ngulo de polarizacin, u orientacin de las crestas respecto a la direccin de propagacin. Espectro y longitudes de onda tiles; Aunque todos los tipos de Energa Electromagntica poseen las mismas caractersticas, sus diferencias en cuanto a longitud de onda pueden ser enormes; as por ejemplo, la separacin entre dos crestas de onda larga de radio llega a los 10 kilmetros, mientras que en los rayos gamma, desciende hasta milsimas de Angstrm.

ESPECTRO CONTINUO DE RADIACION ELECTROMAGNETICA

PROPIEDADES PTICAS DE LA LUZAbsorcinAl incidir un rayo de luz visible sobre una superficie negra, mate y opaca, es absorbido prcticamente en su totalidad, transformndose en calor.

PROPIEDADES PTICAS DE LA LUZReflexinReflexin Especular: Cuando la luz incide sobre una superficie lisa y brillante, se refleja totalmente en un ngulo igual al de incidencia.

Reflexin Difusa: Si la superficie no es del todo lisa, y brillante, refleja slo parte de la luz que le llega y adems lo hace en todas direcciones, como en el caso de los reflectores fotogrficos de poliespn.

PROPIEDADES PTICAS DE LA LUZTransmisinEs el fenmeno por el cual la luz puede atravesar objetos no opacos. La transmisin es DIRECTA cuando el haz de luz se desplaza en el nuevo medio ntegramente y de forma lineal. A estos medios se les conoce como TRANSPARENTES.La transmisin es DIFUSA, si en el interior del cuerpo el rayo se dispersa en varias direcciones, tal como ocurre en el vidrio opal, ciertos plsticos, papel vegetal, etc. A estos materiales se les denomina TRANSLUCIENTES.Existe un tercer tipo de transmisin, la SELECTIVA que ocurre cuando ciertos materiales, vidrios, plsticos o gelatinas coloreadas dejan pasar slo ciertas longitudes de onda y absorben otras, como es el caso de los filtros fotogrficos.

PROPIEDADES PTICAS DE LA LUZRefraccinCuando los rayos luminosos inciden oblicuamente sobre un medio transparente, o pasan de un medio a otro de distinta densidad, experimentan un cambio de direccin que est en funcin del ngulo de incidencia (a mayor ngulo mayor refraccin), de la longitud de onda incidente (a menor longitud de onda mayor refraccin), y del ndice de refraccin de un medio respecto al otro.Si un rayo de luz incide perpendicularmente sobre la superficie del vidrio, sufre una disminucin de su velocidad pero no se desva. Por el contrario, si lo hace oblicuamente, la parte del rayo que llegue primero sufrir un frenazo y continuar avanzando a inferior velocidad, mientras que el resto del rayo contina todava unos instantes a mayor velocidad.Esta diferencia de velocidades en la parte frontal delayo luminoso es la que produce la desviacin de su trayectoria.

PROPIEDADES PTICAS DE LA LUZDispersinComo la luz blanca es un conjunto de diversas longitudes de onda, si un rayo cambia oblicuamente de medio, cada una de las radiaciones se refractar de forma desigual, producindose un separacin de las mismas, desvindose menos las de onda larga como el rojo y ms las cercanas al violeta.

Un prisma produce mayor difraccin porque adems, al no ser sus caras paralelas, los rayos refractados han de recorrer un camino an mayor que provoca, al salir el rayo, una refraccin ms exagerada.

PROPIEDADES PTICAS DE LA LUZDifraccinEs la desviacin de los rayos luminosos cuando inciden sobre el borde de un objeto opaco. El fenmeno es ms intenso cuando el borde es afilado.Aunque la luz se propaga en lnea recta, sigue teniendo naturaleza ondulatoria y, al chocar con un borde afilado, se produce un segundo tren de ondas circular, al igual que en un estanque. Esto da lugar a una zona de penumbra que destruye la nitidez entre las zonas de luz y sombra.

Tipos de polarizacin de las seales electromagnticas.

Atenuacin de las seales electromagnticas.FORMAS DE POLARIZACION DE LAS SEALES ELECTROMAGNETICAS.Polarizacin circular.Polarizacin elptica. Polarizacin lineal.Una onda electromagntica plana se dice que est linealmente polarizada. El campo elctrico transversal de la onda va acompaado de un campo magntico Polarizacin por reflexin: ley de Brewster.Polarizacin de OEM planas. Clasificacin. Polarizacin por absorcin selectivaATENUACIONES DE LAS SEALES ELECTROMAGNETICASPor qu se produce?Lasondas electromagnticasse atenan exponencialmente a medida que progresan sobre un medio de transmisin (es por esto que la distancia es un factor muy importante al hablar de atenuacin, como veremos ms adelante), alejndose del emisor. Por lo tanto cabe mencionar que es imprescindible verificar la atenuacin para que nuestra lnea de transmisin no se vea afectada.Unidades de medidaLa atenuacin se mide en decibelios (db), porque es la unidad logartmica ms adecuada para representarla. Influencia del material de constitucin del canalFormas de medir la atenuacin.

PRDIDAS EN EL ESPACIO LIBRE FLS (dB)

ATENUACION POR ABSORCION ATMOSFERICA Y LLUVIA LLL(dB)Los vapores de agua y de oxgeno no condensados poseen lneas de absorcin en la banda de frecuencias de microondas y de ondas milimtricas. Por ello existen frecuencias donde se produce una gran atenuacin separada por ventanas de transmisin donde la atenuacin es mucho menor.

PRDIDAS POR VEGETACION LVEG(dB)Un factor importante de degradacin en sistemas que operan a frecuencias de microondas, lo constituye la vegetacin (rboles, arbustos, etc.) existente en las inmediaciones del radioenlace.

CASO DE USOTELEVISIN TERRESTRE

En los ltimos aos la Televisin ha experimentado un impresionante progreso.

PROPAGACIN EN EL ESPACIO LIBREEspectro radioelctricoEl espectro de frecuencias radioelctricas es el conjunto de ondas radioelctricas cuya frecuencia est comprendida entre 3 Kilohertzios y 3.000 Giga hertziosEl espectro de frecuencias radioelctricas se divide de acuerdo con el Reglamento de Radiocomunicaciones de la Unin Internacional de Telecomunicaciones. Las bandas asignadas para servicios de radiodifusin de Radio y Televisin, son las siguientes:

Actualmente las bandas BI, BIII, BIV y BV estn destinadas al servicio de radiodifusin de TV terrestre. No obstante, las BI y BIII estn destinadas a ser abandonadas para este servicio.El estndar de Televisin utilizado es el PAL BG, es decir canales de TV de 8 MHz de ancho de banda en UHF (BIV y BV) y de 7 MHz en VHF.

Mecanismos de propagacinLas ondas de radio y TV son ondas electromagnticas que se transmiten a la velocidad de la luz, 300.000 Km/s.Cuando una antena radia, crea a su alrededor un campo electromagntico cuya intensidad es funcin de la intensidad que circula por dicha antena y que se va amortiguando a medida que nos alejamos de la misma. El valor de la atenuacin que la onda sufre cuando se propaga es funcin directa de su frecuencia, de modo que cuanto ms elevada es sta, mayor es tambin su amortiguamiento.

Las ondas radiadas por una antena emisora son de dos tipos:Las seales utilizadas en BIII de VHF, UHF y superiores se propagan rectilneamente y si encuentran en su camino una antena receptora inducen en ella una fuerza electromotriz que es aprovechada.Aqu la onda de superficie no tiene ninguna importancia dado que su amortiguamiento es muy grande. Del conjunto de ondas radiadas, en TV slo son aprovechables las que constituyen el rayo ptico o directo.Tericamente el alcance mximo de una emisora viene dado por el rayo tangente a la superficie de la tierra TD que constituye el lmite de visibilidad entre transmisor y receptor.Ese alcance ptico tiene como valor:Dado que H suele ser mucho mayor que h, un incremento de igual altura en la antena emisora o receptora, siempre es ms til en esta ltima por aumentar ms el alcance.Esto conduce a una consideracin de tipo prctico: en las zonas lmite marginal, muy distante de la estacin transmisora, es conveniente aumentar la altura de las antenas receptoras, aunque sea unos pocos metros, mejorando considerablemente la seal.En la prctica se observa que segn el estado de la atmsfera, poca del ao, etc., el alcance dado por la formula anterior se ve multiplicado por un factor variable comprendido entre 1,25 y 2,5. Ello es debido al efecto de difraccin troposfrica de las ondas.Eventualmente puede darse el caso de que existan reflexiones en nubes u otros elementos que produzcan idnticos resultados.Ocasionalmente tambin pueden existir reflexiones en las capas ionizadas de la atmsfera (Capas de Heaviside), que dan lugar a grandes alcances, pero dicho fenmeno, muy frecuente en radio, es completamente fortuito en TV.

CAPA KENNELLY-HEAVISIDETambin conocida como regin E o simplemente capa Heaviside, es una capa de gas ionizado que existe entre los 90 y 150 km de altura aproximada sobre la superficie terrestre, constituyendo una de las varias capas de la ionosfera.Tiene la caracterstica distintiva de reflejar las ondas de radio de frecuencia media, lo que permite su propagacin ms all del horizonte.

Efecto de doble imagenLa propagacin de las ondas de TV se ve muy afectada por los obstculos interpuestos entre antena emisora y receptora que atenan mucho la seal (casas, bosques, montaas, etc.) y que adems pueden actuar como pantallas reflectantes.La aparicin de imgenes fantasmas o ecos es debido a ello y su explicacin es la siguiente:La seal llega al receptor por dos caminos, uno directo y otro debido a la reflexin. Si suponemos, por ejemplo, que un rayo reflejado recorre 300 m. ms que un rayo directo, llegar con un retraso que ser:

Como en un televisor el tiempo que tarda en barrerse una lnea es de 64 ms (retrasado 10 ms), resulta que para un televisor de 23 pulgadas (anchura de pantalla 40 cm), el barrido se hace a razn de 40/54 = 0,74 cm/ms= 7,4 mm/ms.As en este caso se obtendr una segunda imagen a la derecha de la autntica y separada de la misma una distancia de 7,4 mm.PROPAGACIN EN LNEAS DE TRANSMISIN

Los tipos de polarizacin utilizados en las transmisiones de seales de TV por satlite son:En DBS(SRS): Polarizacin circular; a derechas o a izquierdas (DBS = Servicio de difusin directa 11,7 GHz a 12,5 GHz)En FSS: polarizacin lnea; horizontal o vertical(FSS = Satlites de servicio fijo)Semibanda alta: 12,5 GHz a 12,75 GHzSemibanda baja: 10,7 GHz a 11,7 GHz

En el primer caso, el campo elctrico asociado a la onda electromagntica incidente en la antena avanza girando sobre su eje de la misma forma que un proyectil disparado por un fusil. Si el giro se produce en el sentido de las agujas de un reloj, se denomina polarizacin a derechas, y, si se realiza en sentido contrario, a izquierdas.En el caso de polarizacin lineal, el campo elctrico describe una trayectoria lineal. El concepto de vertical y horizontal se aplica a un par de ondas con polarizacin lineal cuyos vectores de campo elctrico son ortogonales, es decir, forman 90.Aparte de las caractersticas del enlace antes comentadas vamos a definir la seal que se transmite en dicho enlace.

Las caractersticas de la seal responden al siguiente cuadro:Es interesante destacar la diferencia existente entre la modulacin de las seales de TV terrestre y las seales de TV satelital.Mientras las primeras estn moduladas en AM, las segundas lo estn en FM ello quiere decir que para poder visualizar un canal cualquiera de la seal de TV procedente de satlite en un receptor convencional esta ha de ser previamente de modulada.Hay que hacer notar que debido a que en la modulacin de amplitud la informacin se transmite en las variaciones de amplitud y en la modulacin de FM la informacin se transmite en la variacin de frecuencia, esta ltima modulacin es mucho ms robusta a los ruidos atmosfricos etc, que la primera. Esto permite que con relaciones portadora/ruido (C/N) muy bajas se obtengan excelentes calidades de imagen.

GRACIAS