Ondas electromagnéticas y su aplicación en comunicaciones inalámbricas

FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E INFORMATICA

[pic 1]

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS Y SU APLICACIÓN EN COMUNICACIONES INALÁMBRICAS

ALUMNO

DOCENTE

CURSO

Física II

CICLO

III

2024

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS Y SU APLICACIÓN EN COMUNICACIONES INALÁMBRICAS

1. RESUMEN

Las ondas electromagnéticas son un fenómeno fundamental de la física, caracterizadas por la propagación de fluctuaciones en los campos eléctricos y magnéticos a través del espacio. Estas ondas, que incluyen desde las ondas de radio hasta los rayos gamma, juegan un papel crucial en diversas tecnologías y aplicaciones modernas. En particular, su capacidad para transmitir información sin la necesidad de cables físicos ha revolucionado las comunicaciones, permitiendo la creación de sistemas inalámbricos que facilitan la conectividad y el intercambio de datos a nivel global. Esta introducción explora las propiedades básicas de las ondas electromagnéticas y su aplicación esencial en el ámbito de las comunicaciones inalámbricas, destacando su importancia en la vida cotidiana y la industria tecnológica. En resumen, las ondas electromagnéticas son la columna vertebral de las comunicaciones inalámbricas modernas, habilitando una amplia gama de aplicaciones desde la transmisión de voz y datos hasta el acceso a internet de alta velocidad. Sin embargo, requieren una gestión cuidadosa para maximizar sus beneficios y minimizar sus desafíos.

II. INTRODUCCION

Las ondas electromagnéticas son un fenómeno fundamental en la naturaleza y consisten en campos eléctricos y magnéticos oscilantes que se propagan por el espacio. Este fenómeno abarca una amplia gama de frecuencias y longitudes de onda que conforman el espectro electromagnético, que incluye desde ondas de radio con longitudes de onda largas y bajas frecuencias hasta rayos gamma con longitudes de onda extremadamente cortas y frecuencias muy altas. Las ondas electromagnéticas son la base de muchas aplicaciones tecnológicas y científicas. Su capacidad para transferir energía e información de manera eficiente ha encontrado aplicaciones en todo, desde la medicina hasta las telecomunicaciones. En la comunicación inalámbrica, las ondas electromagnéticas son particularmente importantes. Las comunicaciones inalámbricas ofrecen muchas ventajas, como movilidad y flexibilidad, lo que permite a los usuarios comunicarse y acceder a información casi en cualquier lugar. Además, reducen la necesidad de infraestructura física extensa y costosa, como cables y postes. Pero también causan grandes problemas. Las señales inalámbricas pueden ser susceptibles a interferencias de otras señales electromagnéticas, así como de obstáculos físicos como edificios y montañas. La seguridad es otra consideración importante, ya que las transmisiones inalámbricas pueden interceptarse, por lo que se deben utilizar métodos de cifrado avanzados para proteger la información. Además, la intensidad y la cobertura de la red inalámbrica pueden variar, especialmente en áreas remotas o densamente pobladas.            

1. MARCO TEORICO

1. Ondas Electromagnéticas
2. La radiación electromagnética es una de las muchas formas en que la energía viaja a través del espacio. El calor de un fuego ardiente, la luz solar, los rayos X utilizados por los médicos y la energía utilizada por los hornos microondas para cocinar alimentos son tipos diferentes de radiación electromagnética. Aunque estas formas de energía pueden parecer muy diferentes entre sí, están relacionadas porque ambas tienen propiedades ondulatorias. Si alguna vez has nadado en el océano, conoces las olas. Una onda es simplemente una perturbación en un medio o campo físico particular que causa vibraciones u oscilaciones. El ascenso y posterior descenso de las olas en el océano son simplemente vibraciones u oscilaciones del agua superficial. Las ondas electromagnéticas son similares y diferentes porque en realidad consisten en ondas que oscilan en ángulo recto entre sí. Una de las ondas es un campo magnético oscilante; el otro es un campo eléctrico oscilante. Podemos pensarlo así:

[pic 2]

1. Propiedades básicas de las ondas: Amplitud, longitud de onda y frecuencia

Como se sabe, una onda tiene un valle (punto más bajo) y una cresta (punto más alto). La distancia vertical entre la punta de la cresta y el eje central de la onda se conoce como amplitud. Esta es la propiedad asociada con el brillo, o intensidad, de la onda. La distancia horizontal entre dos crestas o valles consecutivos de la onda se conoce como longitud de onda. Podemos visualizar estas longitudes de onda de la manera siguiente:

[pic 3]

1. Periodos

La última cantidad que consideraremos es el periodo de una onda. El periodo es la longitud de tiempo que le toma a una longitud de onda pasar por un punto dado en el espacio. Matemáticamente, el periodo (T) es simplemente el inverso de la frecuencia (f):[pic 4]

Las unidades del periodo son los segundos (s).

Ahora que tenemos una comprensión de algunas de las propiedades básicas de las ondas, echaremos un vistazo a las diferentes clases de radiación electromagnética.

1. Espectro electromagnético

Podemos clasificar y ordenar las ondas electromagnéticas de acuerdo a sus diferentes longitudes de onda y frecuencias; llamamos a esta clasificación "el espectro electromagnético". La tabla siguiente muestra este espectro, que consiste de todas las clases de radiación electromagnética que existen en nuestro universo.

[pic 5]

Como hemos visto, el espectro visible (es decir, la luz que vemos con nuestros ojos) es sólo una pequeña parte de los diferentes tipos de radiación disponibles. En el lado derecho del espectro visible encontramos energía con frecuencias más bajas que la luz visible (y por tanto con longitudes de onda más altas). Estas formas de energía incluyen rayos infrarrojos (IR) (ondas de calor emitidas por cuerpos calientes), microondas y ondas de radio. Este tipo de radiaciones están a nuestro alrededor todo el tiempo, son inofensivas porque su frecuencia es muy baja. Como veremos en el siguiente apartado "Fotones", las ondas de baja frecuencia tienen muy poca energía y por tanto no son peligrosas para nuestra salud.

...