28 Oct
El Espectro Electromagnético: Fundamentos y Clasificación de las Ondas
Definición del Espectro Electromagnético
Se denomina Espectro Electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Este espectro representa la radiación electromagnética que una sustancia emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción), ya sea en la Tierra o en el espacio estelar.
En este sentido, el espectro sirve para identificar cualquier sustancia, actuando como una huella dactilar única. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios, instrumentos con los cuales, además, se pueden medir la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación.
Componentes del Espectro de Alta Frecuencia
Espectro Visible
La luz puede utilizarse para diferentes tipos de comunicaciones. Las ondas de luz pueden modularse y transmitirse a través de fibras ópticas, lo cual representa una ventaja significativa, ya que su alta frecuencia es capaz de transportar una mayor cantidad de información. Por otro lado, las ondas de luz también pueden transmitirse en el espacio libre, utilizando un haz visible de láser.
Ultravioleta (UV)
La luz ultravioleta cubre el intervalo de 4 a 400 nanómetros. El Sol es una importante fuente emisora de rayos en esta frecuencia, los cuales, en exceso, causan cáncer de piel en humanos.
Rayos X
La denominación Rayos X designa una radiación electromagnética invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos e impresionar películas fotográficas. Su longitud de onda se encuentra entre 10 a 0,1 nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 3.000 PHz (de 50 a 5.000 veces la frecuencia de la luz visible).
Rayos Gamma (γ)
La radiación gamma es un tipo de radiación electromagnética producida generalmente por elementos radioactivos o procesos subatómicos, como la aniquilación de un par positrón-electrón. Este tipo de radiación se produce también en fenómenos astrofísicos de gran violencia.
Radiofrecuencia (RF)
En radiocomunicaciones, los rangos de frecuencia se abrevian utilizando sus siglas en inglés. La siguiente tabla resume las bandas definidas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU):
| Nombre | Abreviatura Inglesa | Banda ITU | Frecuencias | Longitud de Onda |
|---|---|---|---|---|
| Frecuencia tremendamente baja | TLF | No aplica | Inferior a 3 Hz | > 100 000 km |
| Extra baja frecuencia | ELF | 1 | 3-30 Hz | 100 000-10 000 km |
| Super baja frecuencia | SLF | 2 | 30-300 Hz | 10 000-1000 km |
| Ultra baja frecuencia | ULF | 3 | 300-3000 Hz | 1000-100 km |
| Muy baja frecuencia | VLF | 4 | 3-30 kHz | 100-10 km |
| Baja frecuencia | LF | 5 | 30-300 kHz | 10-1 km |
| Media frecuencia | MF | 6 | 300-3000 kHz | 1 km-100 m |
| Alta frecuencia | HF | 7 | 3-30 MHz | 100-10 m |
| Muy alta frecuencia | VHF | 8 | 30-300 MHz | 10-1 m |
| Ultra alta frecuencia | UHF | 9 | 300-3000 MHz | 1 m-100 mm |
| Super alta frecuencia | SHF | 10 | 3-30 GHz | 100-10 mm |
| Extra alta frecuencia | EHF | 11 | 30-300 GHz | 10-1 mm |
| Por encima de los 300 GHz | < 1 mm |
Descripción Detallada de las Bandas de Radiofrecuencia
- Frecuencias Super Bajas (SLF): 30 a 300 Hz. Incluyen ondas electromagnéticas de frecuencia equivalente a los sonidos graves que percibe el oído humano típico.
- Frecuencias Ultra Bajas (ULF): 300 a 3000 Hz. Este intervalo es equivalente a la frecuencia sonora normal para la mayor parte de la voz humana.
- Frecuencias Muy Bajas (VLF): 3 a 30 kHz. Usadas típicamente en comunicaciones gubernamentales y militares.
- Frecuencias Bajas (LF): 30 a 300 kHz. Los principales servicios de comunicaciones que trabajan en este rango son la navegación aeronáutica y marina.
- Frecuencias Medias (MF): 300 a 3000 kHz. Las ondas más importantes en este rango son las de radiodifusión de AM (530 a 1605 kHz).
- Frecuencias Altas (HF): 3 a 30 MHz. También conocidas como «onda corta». Es en este intervalo que se tiene una amplia gama de tipos de radiocomunicaciones como radiodifusión, comunicaciones gubernamentales y militares. Las comunicaciones en banda de radioaficionados y banda civil también ocurren en esta parte del espectro.
- Frecuencias Muy Altas (VHF): 30 a 300 MHz. Es un rango popular usado para muchos servicios, como la radio móvil, comunicaciones marinas y aeronáuticas, transmisión de radio en FM (88 a 108 MHz) y los canales de televisión del 2 al 12 [según norma CCIR (Estándar B+G Europa)]. También hay varias bandas de radioaficionados en este rango.
- Frecuencias Ultra Altas (UHF): 300 a 3000 MHz. Abarcan los canales de televisión de UHF, es decir, del 21 al 69 [según norma CCIR (Estándar B+G Europa)] y se usan también en servicios móviles de comunicación en tierra, en servicios de telefonía celular y en comunicaciones militares.
- Frecuencias Super Altas (SHF): 3 a 30 GHz. Son ampliamente utilizadas para comunicaciones vía satélite y radioenlaces terrestres.
Componentes y Dispositivos Electrónicos Clave
El Cuarzo (Cristal de Roca)
Como es sabido, el cuarzo, también llamado cristal de roca, es un mineral compuesto por silicio y oxígeno (óxido anhidro de silicio, bióxido de silicio o anhídrido silícico, SiO₂). Sus cristales tienen forma de prisma hexagonal terminado por dos romboedros que parecen una bipirámide hexagonal. El cuarzo es el mineral más difundido en la corteza terrestre, bien en forma de cristales o formando parte de otras rocas, como el granito (cuarzo, feldespato y mica).
Magnetrón
Un magnetrón (del inglés: cavity magnetron) es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía electromagnética en forma de microondas.
Klistrón (Klystron)
El klistrón o klystron es una válvula de vacío de electrones en la cual se produce una modulación inicial de velocidad impartida a los electrones. En la última etapa se genera un campo eléctrico que es función de la velocidad modulada del haz de electrones y que finalmente genera una corriente de microondas. Se utiliza como amplificador en la banda de microondas o como oscilador.
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