Ondas Electromagneticas Teoria Jesus Olivar

 Identificación de depósitos materiales. Se pueden detectar los accidentes y
estructuras que indican la presencia de depósitos minerales, bien sea para
prospección con fines de explotación como de estudio.

 Vigilancia de zonas costeras. Se utilizan este tipo de radares para controlar los
efectos del crecimiento incontrolado en las zonas costeras. Algunos de estos
efectos pueden ser acumulación de contaminantes, erosión, agotamiento rápido
de recursos...

 Inundaciones. Se pueden emplear estas técnicas para tener modelos hidrológicos
y de cauces que sirvan como previsión.

 Control de glaciares. Es posible medir con estos radares sus dimensiones así
como controlar sus variaciones a lo largo del tiempo

Antenas sectoriales

Son la mezcla de las antenas direccionales y las omnidireccionales. Es una
solución tecnológica ideal para la planificación de redes móviles celulares.

Las antenas sectoriales emiten un haz más amplio que una direccional pero no tan
amplio como una omnidireccional. La intensidad (alcance) de la antena sectorial
es mayor que la omnidireccional pero algo menor que la direccional.

Para tener una cobertura de 360º (como una antena omnidireccional) y un largo
alcance (como una antena direccional) deberemos instalar o tres antenas
sectoriales de 120º ó 4 antenas sectoriales de 80º. Las antenas sectoriales suelen
ser más costosas que las antenas direccionales u omnidireccionales.

A continuación podemos ver el diagrama patrón de una antena sectorial:

Diagrama patrón antena sectorial

Combinando varias antenas en un mismo mástil, podemos lograr cubrir un
territorio amplio, mitigando el efecto del ruido y ampliando el ancho de banda:

Prof. Jesús Olivar Página 50

Ejemplo cálculo antenas sectoriales

Para simular un simple ejemplo de cálculo de antenas sectoriales utilizamos el
siguiente applet: Applet cálculo antenas sectoriales
Calcularemos los diagramas para la siguiente antena real:

Estudiando la fotografía vemos que el número de elementos es 3, por lo que N=3

Por otro lado, para el funcionamiento del Applet necesitamos conocer la distancia
d. Esta distancia, es la distancia en mm entre los dos centros de dos antenas
contiguas. Esta distancia es por lo tanto una lambda (longitud de onda). Si nos
fijamos en nuestro caso d = 0,92*lambda.

Para conocer su fase Beta = K * d , siendo d conocida y K=2*Pi / lambda.

De esta maner vemos que Beta es igual a Beta = 2*Pi*distancia, siendo en nuestro
caso Beta=2*Pi*0,92 radianes. En grados Beta= 2*Pi*0,92*Pi / 180 = 0,1º, es decir
prácticamente cero.

Para estos parámetros obtenemos el siguiente patrón:

Prof. Jesús Olivar Página 51

Ingeniería con antenas planas
Efecto del Dieléctrico

La carga dieléctrica de una antena microstrip afecta tanto a la radiación como a su
impedancia de ancho de banda.A medida que incrementa la constante dieléctrica
del sustrato, el ancho de banda disminuye lo que hace que disminuya también el
factor Q y por lo tanto también disminuye la impedancia de ancho de banda.Esto
no aparece inmediatamente cuando se utiliza el modelo lineal de transmisión pero
si cuando utilizamos el modelo de cavidad.La radiación de una antena microstrip
rectangular se puede entender como un par de ranuras equivalentes.Estas
ranuras pueden actuar como un array y tener su directividad más alta cuando la
antena tiene como dieléctrico el aire y disminuye cuando la antena es cargada con
material con incremento relativo de la constante dieléctrica del conductor.

Antenas de dipolos

Artículo principal: Dipolo (antena).

Un dipolo es una antena con alimentación central empleada para transmitir o
recibir ondas de radiofrecuencia. Estas antenas son las más simples desde el
punto de vista teórico.

Tipos básicos de antenas de dipolo

Dipolo corto

Un dipolo corto (o también llamado dipolo elemental) es un dipolo con una longitud
mucho menor que la longitud de onda con polarización lineal (horizontal o vertical

A 1 MHz de frecuencia la longitud de onda es de 300 m. Por tanto, la mayoría de
las antenas se comportan como dipolo corto a frecuencias menores de 1 Mhz.

Prof. Jesús Olivar Página 52

Antena de dipolo corto

Dipolo de media onda

Es un dipolo muy similar al dipolo corto pero en este caso la longitud es igual a la
mitad de la longitud de onda.

Dipolo doblado

Un dipolo doblado consiste en dos dipolos paralelos cortocircuitados en su
extremo. Uno de los dipolos es alimentado en el centro por un generador.

El ancho de banda del dipolo doblado es superior a la del dipolo simple, debido a
que las reactancias se compensan y también tiene una mayor impedancia.

Antena Yagi

Una antena Yagi consiste en una antena de dipolo a la cual se le añaden unos
elementos llamados "parásitos" para hacerlo direccional. Estos elementos pueden
ser directores o reflectores.

Los elementos directores se colocan delante de la antena y refuerzan la señal en
el sentido de emisión.

Los elementos reflectores se colocan detrás y bloquean la captación de señales
en la dirección opuesta al emisor.

Prof. Jesús Olivar Página 53

Log periódica

Antena logoperiódica.

Una antena de tipo log periódica es una antena cuyos parámetros de impedancia
o de radiación son una función periódica del logaritmo de la frecuencia de
operación. El diseño de estas antenas se realiza a partir de unas ciertas
dimensiones como las dimensiones de un dipolo o la separación que se van
multiplicando por una constante. Una de los diseños más conocidos es la
agrupación logoperiódica de dipolos.

Array

Una antena array es un conjunto de elementos radiantes individuales alimentados
desde un mismo terminal mediante redes lineales. Normalmente suelen ser
elementos iguales y con la misma orientación. Se pueden encontrar muchos tipos
de arrays diferentes dependiendo de su clasificación. Las agrupaciones se pueden
clasificar por ejemplo según:

1. Su geometría
2. La red
3. Su aplicación
4. Su Funcionalidad

Ingeniería con estas antenas

Log Periódica

Una antena de tipo logarítmica periódica es una antena cuyos parámetros de
impedancia o de radiación son una función periódica del logaritmo de la frecuencia
de operación. Con una construcción similar a la de la antena Yagui, solo que las
diferencias de longitudes entre los elementos y sus separaciones siguen una
variación logarítmica en vez de lineal.

La ventaja de la antena logarítmica sobre la Yagui es que aquélla no tiene un

Prof. Jesús Olivar Página 54

elemento excitado, sino que recibe alimentación en todos sus elementos. Con esto
se consigue un ancho de banda mayor y una impedancia pareja dentro de todas
las frecuencias de trabajo de esta antena.

Funcionamiento: La receptora de la señal o su región activa cambia
continuamente dependiendo de la frecuencia, donde en la frecuencia más baja de
operación, el elemento largo es el resonante y el resto de elementos actúan como
directores. En la frecuencia más alta, el elemento más corto resuena y los otros
elementos (más largos) actúan como reflectores en el centro de la banda de
frecuencia.

Antena banda ancha: con dipolos resonando en diferentes frecuencias estrechas,
en una misma antena, conseguimos abrir el ancho de banda de la antena. Antena
multibanda: con dipolos resonando en diferentes bandas, podemos obetener una
antena capaz de ser multibanda.

Estas antenas pueden proveer hasta 10 dB más de ganancia que una antena de
1/4 de onda, a la vez que pueden atenuar hasta 30 dB fuentes de interferencia
provenientes de otras direcciones. La longitud del elemento horizontal y el número
de elementos transversales determinan el ancho de banda y la direccionalidad de
la antena.

Se utilizan principalmente para transmitir señales de TV, FM y para
comunicaciones militares.

Fuente http://www.upv.es/antenas/

Yagi

A continuación se muestran tres tipos de antenas, cuya comparación ilustra lo
común de estas antenas, y también sus diferencias. Este tipo de ejercicio es el
que los ingenieros deben realizar para elegir la antena más adecuada en cada
caso. 4

Antena Yagi 1044

Este tipo de antena tiene un ancho de banda del 57 % (canales 21-69) y una
ganancia de 16,5 dBi. A la hora de seleccionar una antena un ingeniero debe tener
en cuenta otros conceptos como la descripción de la antena que se hace a
continuación. Estas antenas se caracterizan por el diseño en X de sus elementos
directores, los cuales la hacen más corta que una antena Yagi convencional. Esta
construcción consigue una elevada inmunidad contra las señales generadas por la
actividad humana, tales como motores o electrodomésticos; y una perfecta
adaptación de impedancias.

Prof. Jesús Olivar Página 55

Antena Yagi 1443

Esta antena tiene un ancho de banda y una ganancia muy similar al ejemplo
anterior. Está compuesta por un array angular de dos conjuntos de elementos
directores dispuestos en V. De la misma manera que la antena descrita
anteriormente, esta también tiene una reducidas dimensiones.

Antena Yagi 1065

Este tipo de antena, al tener muchos menos directores y tener un único reflector,
tiene una ganancia mucho menor que las antenas anteriores. En este caso la
ganancia es de 9,5 dBi. De esta manera se puede apreciar cuál es la función de
los reflectores y directores en las antenas de dipolo y cómo estos modifican la
ganancia de las mismas.

Dipolo doblado

A la hora de estudiar este tipo de dipolos, la corriente que los alimenta se suele
descomponer en dos modos; par (o modo antena), e impar (o modo línea de
transmisión).

El análisis en modo par es el que se realiza cuando se tiene en cuenta que en
ambos brazos hay la misma alimentación y en el mismo sentido. El análisis en
modo impar, sin embargo, es el que se hace teniendo en cuenta un sentido
contrario de la corriente en cada brazo (dos generadores con signos opuestos).
Las corrientes totales serán por tanto la suma de las corrientes halladas en cada
modo.

Análisis del modo impar

El modo impar equivale a dos líneas de transmisión en cortocircuito, alimentadas
en serie. La impedancia de una línea de transmisión de longitud H, terminada en
cortocircuito es

La corriente del modo impar del dipolo doblado es

Análisis del modo par Página 56
A partir de la siguiente fórmula se halla la corriente del modo par:

Prof. Jesús Olivar

Siendo la impedancia de un dipolo aislado, ya que la impedancia mutua de dos
dipolos cercanos tiende a la impedancia de un dipolo aislado.

Una vez halladas las corrientes tanto en modo par como impar, se sumarán para
hallar la corriente total. La fórmula resultante será la siguiente:

El ancho de banda del dipolo doblado es superior a la del dipolo simple, debido a
que las reactancias se compensan. También hay que tener en cuenta que la

relación entre las corrientes del dipolo doblado y del dipolo aislado es ,
y que la potencia a la entrada de los dos dipolos es idéntica, se deduce que

En conclusión, un dipolo doblado equivale a un dipolo simple con corriente de
valor doble, e impedancia 4 veces. El diagrama de radiación, sin embargo, será
igual al del dipolo simple.

Arrays

El parámetro fundamental en el diseño de un array de antenas es el denominado
factor de array.

El factor de array es el diagrama de radiación de una agrupación de elementos
isotrópicos.

Cuando los diagramas de radiación de cada elemento del array son iguales y los
elementos están orientados en la misma dirección del espacio, el diagrama de
radiación de la agrupación se puede obtener como el producto del factor de array
por el diagrama de radiación del elemento.

Para analizar el comportamiento de una antena array se suele dividir el análisis en
dos partes: red de distribución de la señal y conjunto de elementos radiantes
individuales. La red de distribución viene definida por su matriz de impedancias
(Z), admitancias (Y) o parámetros de dispersión (S). Para analizar el Array, se
excita un solo elemento y los demás de dejan en circuito abierto. También hay
muchos casos en los que se debe tener en cuenta lo que influyen los demás

Prof. Jesús Olivar Página 57

elementos en la radiación del elemento alimentado (esto se denomina
"acoplamiento"). El diagrama de radiación es el producto del diagrama del
elemento y del factor de array. Gracias al factor de array (valor escalar) se puede
analizar la geometría y la ley de excitación sobre la radiación.
La fórmula para hallar el campo total radiado será la siguiente:

Factor de array:

Resto de parámetros:

Arrays de Dipolos para Redes GSM/UMTS

Acoplamiento entre Elementos Radiantes

Normalmente una antena se sitúa en una pared o sobre una estructura y muchas
veces rodeada de elementos conductores. Las estaciones base de las antenas
modernas GSM, incluso suelen estar compuestas de múltiples antenas por sector,
donde es posible que dos antenas estén tan cerca que pueden interferir en su
radiación. Los operadores GSM deben tener esto en cuenta ya que la ganancia de
la antena puede variar. Esta distorsión puede utilizarse a nuestro favor si es
necesario, simplemente añadiendo algún director o reflector en el área cercana
para conseguir más dBs en la dirección deseada.5

Aspectos Generales Relacionados con la Física de las Antenas

Influencia de la Tierra

La conductividad del terreno es un factor determinante en la influencia de la tierra
sobre la propagación de las ondas electromagnéticas. La conductividad de la
superficie de la tierra depende de la frecuencia de las ondas electromagnéticas
que inciden sobre ella y del material por la que esté compuesta, comportándose

Prof. Jesús Olivar Página 58

como un buen conductor a bajas frecuencias y reduciendo su conductividad a
frecuencias mayores.

El coeficiente de reflexión del suelo es un parámetro relacionado con la
conductividad e informa acerca de como se reflejan las ondas en él. Su valor
depende del ángulo de incidencia y del material que conforma el suelo: tierra
húmeda, tierra seca, lagos, mares, zona urbana, etc.

Para un determinado coeficiente de reflexión, la energía reflejada por el suelo
aumenta a medida que aumenta el ángulo de incidencia respecto de la normal,
siendo la mayor parte de la energía reflejada cuando la incidencia es rasante, y
teniendo los campos eléctrico y magnético de la onda reflejada casi la misma
amplitud que los de la onda incidente.

En el caso de las antenas, tratándose habitualmente de emisión o recepción a
grandes distancias, casi siempre existe una incidencia rasante.

El rayo reflejado por la tierra puede modelarse, desde el punto de vista de la antena

receptora, como el rayo transmitido por una antena imagen de la antena transmisora,

situada bajo el suelo. El rayo reflejado recorre más distancia que el rayo directo.

La apariencia de la antena imagen es una imagen especular de la apariencia de la
antena transmisora real. En algunos casos se puede considerar que la onda
transmitida desde la antena real y la onda transmitida desde la antena imagen
tienen aproximadamente la misma amplitud, en otros casos, por ejemplo cuando el
suelo tiene irregularidades de dimensiones similares o mayores que la longitud de
onda, la reflexión del rayo incidente no será neta.

La distancia recorrida por el rayo reflejado por la tierra desde la antena
transmisora hasta la antena receptora es mayor que la distancia recorrida por el
rayo directo. Esa diferencia de distancia recorrida introduce un desfase entre las
dos ondas.

La figura de la derecha representa un ángulo de incidencia respecto de la
horizontal muy grande cuando, en la realidad, el ángulo suele ser muy pequeño.

Prof. Jesús Olivar Página 59

La distancia entre la antena y su imagen es .
La reflexión de las ondas electromagnéticas depende de la polarización. Cuando
la polarización es horizontal, la reflexión produce un desfase de radianes,
mientras que cuando la polarización es vertical, la reflexión no produce desfase.

La componente vertical de la corriente se refleja sin cambiar de signo, en cambio, la
componente horizontal cambia de signo.
En el caso de una antena que emite con polarización vertical (campo eléctrico
vertical) el cálculo del campo eléctrico resultante es el mismo que en radiación de
un par de antenas. El resultado es:

La inversión de signo para el campo paralelo solo cambia un coseno en un seno:

En estas dos fórmulas:
 es el campo eléctrico de la onda electromagnética radiado por la antena si no
hubiese la tierra.
 es el número de onda.
 es la longitud de onda.
 es la altura de la antena.

Prof. Jesús Olivar Página 60

Antenas en recepción

Los diferentes tipos de antenas y su irradiación.

El campo eléctrico de una onda electromagnética induce una tensión en cada
pequeño segmento del conductor de una antena. La corriente que circula en la
antena tiene que atravesar la impedancia de la antena.

Utilizando el teorema de reciprocidad se puede demostrar que el circuito
equivalente de Thévenin de una antena en recepción es el siguiente:

Prof. Jesús Olivar Página 61

 es la tensión del circuito equivalente de Thevenin.
 es la impedancia del circuito equivalente de Thevenin y es igual a la impedancia

de la antena.
 es la resistencia en serie de la impedancia de la antena.
 es la ganancia de la antena (la misma que en emisión) en la dirección de donde

vienen las ondas electromagnéticas.
 es la longitud de onda.
 es el campo eléctrico de la onda electromagnética incidente.
 es el ángulo que mide el desalineado del campo eléctrico con la antena. Por

ejemplo, en el caso de una antena formada por un dipolo, la tensión inducida es
máxima cuando el dipolo y el campo eléctrico incidente están alineados. Si no lo
están, y que forman un ángulo la tensión inducida estará multiplicada por .

El circuito equivalente y la fórmula de la derecha son válidos para todo tipo de
antena: que sea un dipolo simple, una antena parabólica, una antena Yagi-Uda o
una red de antenas.

He aquí tres definiciones:

El corolario de estas definiciones es que la potencia máxima que una antena
puede extraer de una onda electromagnética depende exclusivamente de la
ganancia de la antena y del cuadrado de la longitud de onda (λ).

La intensidad de radiación es la potencia radiada por unidad de ángulo sólido.

Prof. Jesús Olivar Página 62

Comunicación inalámbrica

Saltar a: navegación, búsqueda
Este artículo trata sobre los aspectos sociales de las comunicaciones inalámbricas con
enfoque en las nuevas tecnologías. Para la tecnología de la comunicación inalámbrica
que existe desde principios del siglo XX, véase Radiocomunicación.

Esquema del funcionamiento de una red inalámbrica.

La comunicación inalámbrica o sin cables es aquella en la que extremos de la
comunicación (emisor/receptor) no se encuentran unidos por un medio de
propagación físico, sino que se utiliza la modulación de ondas electromagnéticas a
través del espacio. En este sentido, los dispositivos físicos sólo están presentes en
los emisores y receptores de la señal, entre los cuales encontramos: antenas,
computadoras portátiles, PDA, teléfonos móviles, etc.



Aspecto histórico y generalidades

Nuestra naturaleza humana nos hace desenvolvernos en situaciones donde se
requiere comunicación. Para ello, es necesario establecer medios para que esto

Prof. Jesús Olivar Página 63

se pueda realizar. Uno de los medios más discutidos es la capacidad de
comunicar computadores a través de redes inalámbricas.

La comunicación inalámbrica, que se realiza a través de ondas de radiofrecuencia,
facilita la operación en lugares donde la computadora no se encuentra en una
ubicación fija (almacenes, oficinas de varios pisos, etc.) actualmente se utiliza de
una manera general y accesible para todo público. Cabe también mencionar
actualmente que las redes cableadas presentan ventaja en cuanto a transmisión
de datos sobre las inalámbricas. Mientras que las cableadas proporcionan
velocidades de hasta 1 Gbps (Red Gigabit), las inalámbricas alcanzan sólo hasta
108 Mbps. [cita requerida]

Se puede realizar una “mezcla” entre inalámbricas y alámbricas, de manera que
pueden funcionar de la siguiente manera: que el sistema cableado sea la parte
principal y la inalámbrica sea la que le proporcione movilidad al equipo y al
operador para desplazarse con facilidad en distintos campo (almacén u oficina).

Un ejemplo de redes a larga distancia son las Redes públicas de Conmutación por
Radio. Estas redes no tienen problemas en pérdida de señal, debido a que su
arquitectura está diseñada para soportar paquetes de datos en vez de
comunicaciones por voz.

Actualmente, las transmisiones inalámbricas constituyen una eficaz herramienta
que permite la transferencia de voz, datos y vídeo sin la necesidad de cableado.
Esta transferencia de información es lograda a través de la emisión de ondas de
radio teniendo dos ventajas: movilidad y flexibilidad del sistema en general.

Aspectos tecnológicos

En general, la tecnología inalámbrica utiliza ondas de radiofrecuencia de baja
potencia y una banda específica, de uso libre o privada, para transmitir entre
dispositivos.

Estas condiciones de libertad de utilización sin necesidad de licencia, ha
propiciado que el número de equipos, especialmente computadoras, que utilizan
las ondas para conectarse, a través de redes inalámbricas haya crecido
notablemente.

Campos de utilización

La tendencia a la movilidad y la ubicuidad hacen que cada vez sean más utilizados
los sistemas inalámbricos, y el objetivo es ir evitando los cables en todo tipo de
comunicación, no solo en el campo informático sino en televisión, telefonía,
seguridad, domótica, etc.

Prof. Jesús Olivar Página 64

Un fenómeno social que ha adquirido gran importancia, en todo el mundo, como
consecuencia del uso de la tecnología inalámbrica son las comunidades
inalámbricas que buscan la difusión de redes alternativas a las comerciales. El
mayor exponente de esas iniciativas en España es RedLibre.

Algunos problemas asociados con la tecnología inalámbrica

Los hornos de microondas utilizan radiaciones en el espectro de 2,45 Ghz. Es por
ello que las redes y teléfonos inalámbricos que utilizan el espectro de 2,4 Ghz.
pueden verse afectados por la proximidad de este tipo de hornos, que pueden
producir interferencias en las comunicaciones.

Otras veces, este tipo de interferencias provienen de una fuente que no es
accidental. Mediante el uso de un perturbador o inhibidor de señal se puede
dificultar e incluso imposibilitar las comunicaciones en un determinado rango de
frecuencias.

Equipo inalámbrico

Algunos de los equipos de punto de acceso que normalmente vienen con antena
omni 2 Dbi, muchas veces desmontables, en las cuales se puede hacer enlaces
por encima de los 500 metros y además se pueden interconectar entre sí. No debe
haber obstáculos para que la señal sea excelente, ya que esto interfiere en la
señal y puede haber problemas en la conexión.

Espectro electromagnético

Saltar a: navegación, búsqueda

Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto
de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro
electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que
emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia.
Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella
dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que,
además de permitir observar el espectro, permiten realizar medidas sobre el
mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación.

Prof. Jesús Olivar Página 65

Diagrama del espectro electromagnético, mostrando el tipo, longitud de onda con

ejemplos, frecuencia y temperatura de emisión de cuerpo negro.

El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de
onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz
visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud
de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud de
onda más pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo
sería el tamaño del Universo (véase Cosmología física) aunque formalmente el
espectro electromagnético es infinito y continuo.

Prof. Jesús Olivar Página 66

Índice

 1 Rango energético del espectro
 2 Bandas del espectro electromagnético

o 2.1 Radiofrecuencia
o 2.2 Microondas
o 2.3 Infrarrojo
o 2.4 Espectro visible
o 2.5 Ultravioleta
o 2.6 Rayos X
o 2.7 Rayos gamma
 3 Véase también
 4 Referencias
 5 Bibliografía
 6 Enlaces externos

Rango energético del espectro

El espectro electromagnético cubre longitudes de onda muy variadas. Existen
frecuencias de 30 Hz y menores que son relevantes en el estudio de ciertas
nebulosas.1 Por otro lado se conocen frecuencias cercanas a 2,9×1027 Hz, que
han sido detectadas provenientes de fuentes astrofísicas.2

La energía electromagnética en una particular longitud de onda λ (en el vacío)
tiene una frecuencia f asociada y una energía de fotón E. Por tanto, el espectro
electromagnético puede ser expresado igualmente en cualquiera de esos
términos. Se relacionan en las siguientes ecuaciones:

, o lo que es lo mismo

, o lo que es lo mismo

Donde (velocidad de la luz) y es la constante de Planck,
.

Por lo tanto, las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una longitud de
onda corta y mucha energía mientras que las ondas de baja frecuencia tienen
grandes longitudes de onda y poca energía.

Prof. Jesús Olivar Página 67

Por lo general, las radiaciones electromagnéticas se clasifican basándose en su
longitud de la onda en ondas de radio, microondas, infrarrojos, visible –que
percibimos como luz visible– ultravioleta, rayos X y rayos gamma.

El comportamiento de las radiaciones electromagnéticas depende de su longitud
de onda. Cuando la radiación electromagnética interactúa con átomos y moléculas
puntuales, su comportamiento también depende de la cantidad de energía por
quantum que lleve. Al igual que las ondas de sonido, la radiación electromagnética
puede dividirse en octavas.3

La espectroscopia puede detectar una región mucho más amplia del espectro
electromagnético que el rango visible de 400 a 700 nm. Un espectrómetro de
laboratorio común y corriente detecta longitudes de onda de 2 a 2500 nm.

Bandas del espectro electromagnético

Para su estudio, el espectro electromagnético se divide en segmentos o bandas,
aunque esta división es inexacta. Existen ondas que tienen una frecuencia, pero
varios usos, por lo que algunas frecuencias pueden quedar en ocasiones incluidas
en dos rangos.

Banda Longitud de onda (m) Frecuencia (Hz) Energía (J)

Rayos gamma < 10 pm > 30,0 EHz > 20·10−15 J

Rayos X < 10 nm > 30,0 PHz > 20·10−18 J

Ultravioleta extremo < 200 nm > 1,5 PHz > 993·10−21 J

Ultravioleta cercano < 380 nm > 789 THz > 523·10−21 J

Luz Visible < 780 nm > 384 THz > 255·10−21 J

Infrarrojo cercano < 2,5 µm > 120 THz > 79·10−21 J

Infrarrojo medio < 50 µm > 6,00 THz > 4·10−21 J

Infrarrojo lejano/submilimétrico < 1 mm > 300 GHz > 200·10−24 J

Microondas < 30 cm > 1 GHz > 2·10−24 J

Ultra Alta Frecuencia - Radio < 1 m > 300 MHz > 19.8·10−26 J

Muy Alta Frecuencia - Radio < 10 m > 30 MHz > 19.8·10−28 J

Onda Corta - Radio < 180 m > 1,7 MHz > 11.22·10−28 J

Onda Media - Radio < 650 m > 650 kHz > 42.9·10−29 J

Onda Larga - Radio < 10 km > 30 kHz > 19.8·10−30 J

Prof. Jesús Olivar Página 68

Muy Baja Frecuencia - Radio > 10 km < 30 kHz < 19.8·10−30 J

Radiofrecuencia
Artículo principal: Radiofrecuencia.

En radiocomunicaciones, los rangos se abrevian con sus siglas en inglés. Los
rangos son:

Nombre Abreviatura Banda Frecuencias Longitud de onda
inglesa ITU Inferior a 3 Hz
> 100.000 km
Extra baja 1 3-30 Hz 100.000–10.000
frecuencia ELF km

Super baja 2 30-300 Hz 10.000–1000 km
frecuencia SLF

Ultra baja 3 300–3000 Hz 1000–100 km
frecuencia ULF

Muy baja 4 3–30 kHz 100–10 km
frecuencia VLF
5 30–300 kHz 10–1 km
Baja frecuencia LF 6 300–3000 kHz 1 km – 100 m
7 3–30 MHz 100–10 m
Media frecuencia MF
8 30–300 MHz 10–1 m
Alta frecuencia HF

Muy alta
frecuencia VHF

Ultra alta 9 300–3000 MHz 1 m – 100 mm
frecuencia UHF

Super alta 10 3-30 GHz 100-10 mm
frecuencia SHF

Extra alta 11 30-300 GHz 10–1 mm
frecuencia EHF

Por encima de los 300 < 1 mm

Prof. Jesús Olivar Página 69

GHz

 Frecuencias extremadamente bajas: Llamadas ELF (Extremely Low
Frequencies), son aquellas que se encuentran en el intervalo de 3 a 30 Hz. Este
rango es equivalente a aquellas frecuencias del sonido en la parte más baja
(grave) del intervalo de percepción del oído humano. Cabe destacar aquí que el
oído humano percibe ondas sonoras, no electromagnéticas, sin embargo se
establece la analogía para poder hacer una mejor comparación.

 Frecuencias super bajas: SLF (Super Low Frequencies), son aquellas que se
encuentran en el intervalo de 30 a 300 Hz. En este rango se incluyen las ondas
electromagnéticas de frecuencia equivalente a los sonidos graves que percibe el
oído humano típico.

 Frecuencias ultra bajas: ULF (Ultra Low Frequencies), son aquellas en el
intervalo de 300 a 3000 Hz. Este es el intervalo equivalente a la frecuencia sonora
normal para la mayor parte de la voz humana.

 Frecuencias muy bajas: VLF, Very Low Frequencies. Se pueden incluir aquí las
frecuencias de 3 a 30 kHz. El intervalo de VLF es usado típicamente en
comunicaciones gubernamentales y militares.

 Frecuencias bajas: LF, (Low Frequencies), son aquellas en el intervalo de 30 a
300 kHz. Los principales servicios de comunicaciones que trabajan en este rango
están la navegación aeronáutica y marina.

 Frecuencias medias: MF, Medium Frequencies, están en el intervalo de 300 a
3000 kHz. Las ondas más importantes en este rango son las de radiodifusión de
AM (530 a 1605 kHz).

 Frecuencias altas: HF, High Frequencies, son aquellas contenidas en el rango de
3 a 30 MHz. A estas se les conoce también 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, Very High Frequencies, van de 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, Ultra High Frequencies, abarcan de 300 a 3000
MHz, incluye 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.

Prof. Jesús Olivar Página 70

 Frecuencias super altas: SHF, Super High Frequencies, son aquellas entre 3 y
30 GHz y son ampliamente utilizadas para comunicaciones vía satélite y
radioenlaces terrestres. Además, pretenden utilizarse en comunicaciones de alta
tasa de transmisión de datos a muy corto alcance mediante UWB. También son
utilizadas con fines militares, por ejemplo en radares basados en UWB.

 Frecuencias extremadamente altas: EHF, Extrematedly High Frequencies, se
extienden de 30 a 300 GHz. Los equipos usados para transmitir y recibir estas
señales son más complejos y costosos, por lo que no están muy difundidos aún.

Existen otras formas de clasificar las ondas de radiofrecuencia.

Microondas
Artículo principal: Microondas.

Cabe destacar que las frecuencias entre 1 GHz y 300 GHz, son llamadas
microondas. Estas frecuencias abarcan parte del rango de UHF y todo el rango de
SHF y EHF. Estas ondas se utilizan en numerosos sistemas, como múltiples
dispositivos de transmisión de datos, radares y hornos microondas.

Bandas de frecuencia de microondas

Banda P L S C X Ku K Ka Q U V E W F D

Inicio (GHZ) 0,2 1 2 4 8 12 18 26,5 30 40 50 60 75 90 110

Final (GHZ) 1 2 4 8 12 18 26,5 40 50 60 75 90 110 140 170

Infrarrojo
Artículo principal: Radiación infrarroja.

Las ondas infrarrojas están en el rango de 0,7 a 100 micrómetros. La radiación
infrarroja se asocia generalmente con el calor. Ellas son producidas por cuerpos
que generan calor, aunque a veces pueden ser generadas por algunos diodos
emisores de luz y algunos láseres.

Las señales son usadas para algunos sistemas especiales de comunicaciones,
como en astronomía para detectar estrellas y otros cuerpos y para guías en
armas, en los que se usan detectores de calor para descubrir cuerpos móviles en
la oscuridad. También se usan en los mandos a distancia de los televisores y otros
aparatos, en los que un transmisor de estas ondas envía una señal codificada al
receptor del televisor. En últimas fechas se ha estado implementando conexiones
de área local LAN por medio de dispositivos que trabajan con infrarrojos, pero
debido a los nuevos estándares de comunicación estas conexiones han perdido su
versatilidad.

Prof. Jesús Olivar Página 71

Espectro visible
Artículo principal: Espectro visible.

Espectro electromagnético.

Por encima de la frecuencia de las radiaciones

infrarrojas se encuentra lo que comúnmente es

llamado luz, un tipo especial de radiación Color Longitud de onda
electromagnética que tiene una longitud de onda

en el intervalo de 0,4 a 0,8 micrómetros. Este es el violeta 380–450 nm

rango en el que el sol y las estrellas similares a las azul 450–495 nm
que emiten la mayor parte de su radiación.

Probablemente, no es una coincidencia que el ojo verde 495–570 nm

humano sea sensible a las longitudes de onda que
emite el sol con más fuerza. La luz visible (y la luz amarillo 570–590 nm

del infrarrojo cercano) es normalmente absorbida y naranja 590–620 nm
emitida por los electrones en las moléculas y los rojo 620–750 nm
átomos que se mueven de un nivel de energía a

otro.La unidad usual para expresar las longitudes

de onda es el Angstrom. La luz que vemos con nuestros ojos es realmente una

parte muy pequeña del espectro electromagnético,la radiación electromagnética

con una longitud de onda entre 380 nm y 760 nm (790-400 terahercios) es

detectada por el ojo humano y se percibe como luz visible. Otras longitudes de

onda, especialmente en el infrarrojo cercano (más de 760 nm) y ultravioleta

(menor de 380 nm) también se refiere a veces como la luz, especialmente cuando

la visibilidad a los seres humanos no es relevante.Si la radiación tiene una

frecuencia en la región visible del espectro electromagnético se refleja en un

objeto, por ejemplo, un tazón de fruta, y luego golpea los ojos, esto da lugar a la

percepción visual de la escena. Nuestro sistema visual del cerebro procesa la

Prof. Jesús Olivar Página 72

multitud de frecuencias se refleja en diferentes tonos y matices, y a través de este,
no del todo entendido fenómeno psico-físico, la mayoría de la gente percibe un
tazón de fruta; Un arco iris muestra la óptica (visible) la parte del espectro
electromagnético.

La luz puede usarse para diferentes tipos de comunicaciones. Las ondas de luz
pueden modularse y transmitirse a través de fibras ópticas, lo cual representa una
ventaja pues con su alta frecuencia es capaz de llevar más información.

Por otro lado, las ondas de luz pueden transmitirse en el espacio libre, usando un
haz visible de láser.

En la mayoría de las longitudes de onda, sin embargo, la información transportada
por la radiación electromagnética no es detectado directamente por los sentidos
humanos. Las fuentes naturales producen radiación electromagnética en el
espectro, y nuestra tecnología también se puede manipular una amplia gama de
longitudes de onda. La fibra óptica transmite luz que, aunque no es adecuado para
la visión directa, puede llevar los datos que se puede traducir en sonido o una
imagen. La codificación utilizada en estos datos es similar a la utilizada con las
ondas de radio.

Ultravioleta

Artículo principal: Radiación ultravioleta.

La luz ultravioleta cubre el intervalo de 4 a 400 nm. El Sol es una importante
fuente emisora de rayos en esta frecuencia, los cuales causan cáncer de piel a
exposiciones prolongadas. Este tipo de onda no se usa en las telecomunicaciones,
sus aplicaciones son principalmente en el campo de la medicina.

Rayos X

Artículo principal: Rayos X.

La denominación rayos X designa a una radiación electromagnética, invisible,
capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar las películas fotográficas. La
longitud de onda está entre 10 a 0,01 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

Artículo principal: Rayos gamma.

La radiación gamma es un tipo de radiación electromagnética producida
generalmente por elementos radiactivos o procesos subatómicos como la
aniquilación de un par positrón-electrón. Este tipo de radiación de tal magnitud
también es producida en fenómenos astrofísicos de gran violencia.

Prof. Jesús Olivar Página 73

Debido a las altas energías que poseen, los rayos gamma constituyen un tipo de
radiación ionizante capaz de penetrar en la materia más profundamente que la
radiación alfa o beta. Dada su alta energía pueden causar grave daño al núcleo de
las células, por lo que son usados para esterilizar equipos médicos y alimentos.

Vector de Poynting

Saltar a: navegación, búsqueda

El vector de Poynting es un vector cuyo modulo representa la intensidad
instantánea de energía electromagnética que fluye a través de una unidad de área
superficial perpendicular a la dirección de propagación de la onda y cuya dirección
es la de propagación de la onda electromagnética. De una manera más general el
vector de Poynting puede definirse como el producto vectorial del campo eléctrico
y el campo magnético y cuyo módulo nos da la intensidad de la onda. Recibe su
nombre del físico inglés John Henry Poynting y se expresa mediante el símbolo:
.

representa el campo eléctrico y intensidad del campo magnético y el
campo de inducción magnética, siendo la permeabilidad magnética del medio.
Sus unidades en el SI son los Vatios sobre metro cuadrado.

Dado que los campos eléctrico y magnético de una onda electromagnética oscilan
con la frecuencia de la onda, la magnitud del vector de Poynting cambia en el
tiempo. El promedio del vector de Poynting sobre un período muy superior al
periodo de la onda es llamado irradiancia, I:

.

La irradiancia representa el flujo de energía asociado a la radiación
electromagnética en la dirección perpendicular a su dirección de propagación.

Prof. Jesús Olivar Página 74

Notas y referencias

1. ↑ «Ecuaciones de Maxwell» (1999 de agosto). Consultado el 15/1/2008.
2. ↑ Ángel Franco García: Universidad del País Vasco (octubre de 2006). «El

espectro electromagnético». Consultado el 15/1/2008.
3. ↑ «Teorema de Gauss y Flujo Eléctrico». Consultado el 19/1/2008.
4. ↑ «Línea de cargas. Ley de Gauss». Consultado el 18/1/2008.
5. ↑ a b c d e Richard Feynman (1974) (en inglés). Feynman lectures on Physics

Volume 2. Addison Wesley Longman. ISBN 0-201-02115-3.
6. ↑ «Magnetostática». Consultado el 19/1/2008.
7. ↑ «Concepto de Flujo». Consultado el 19/1/2008.
8. ↑ «Ley de Faraday-Henry». Consultado el 19/1/2008.
9. ↑ a b «Ley de Ampere-Maxwell». Consultado el 20/1/2008.
10. ↑ a b c Ángel Cardama Aznar (2002). Antenas. UPC. ISBN 84-8301-625-7.
11. ↑ Liliana I. Perez. «APUNTE:Ecuaciones de Maxwell». Consultado el 22/1/2008.
12. ↑ a b c La web de Física (2008). «Ecuaciones de Maxwell». Consultado el

23/1/2008.
13. ↑ «Potencial Vector Magnético». Consultado el 21/1/2008.
14. ↑ «Ecuaciones del Electromagnetismo». Consultado el 21/1/2008.
15. ↑ «Professor Clerk Maxwell on the electromagnetic field» (en inglés). Consultado el

21/1/2008.
16. ↑ L. D. Landau, E. M. Lifshitz (1980) (en inglés). The Classical Theory of Fields.

Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-2768-9.
17. ↑ Richard E Haskell (2006). «Special relativity and Maxwell equations» (en inglés).

Consultado el 23/1/2008.

18 Antenas. A. Cardama, L. Jofre, J.M. Rius, J. Romeu, S. Blanch, M. Ferrando.
Edicions UPC ISBN 84-8301-625-7

19.Antenna Theory: Analysis and Design (John Wiley & Sons, 2005) by Constantine A.
Balanis Introducción a la teoría de antenas

20 Radiocomunicaciones, Curso con cientos de preguntas y ejercicios prácticos de
autoevaluación para el diseño práctico de radioenlaces, Francisco Ramos Pascual,
2007.

Prof. Jesús Olivar Página 75