Con la finalidad de facilitar
la transmisión de audio a través de vía bluetooth de forma inalámbrica se crea
el siguiente dispositivo receptor de audio, puede utilizarse a través de un teléfono
celular, PC o Tablet.
El receptor utiliza un ancho
de banda de 2.4 GHz estándar, es decir, son las características elementales a
nivel mundial para evitar problemas de incompatibilidad con otros dispositivos
y tiene un alcance de 15 metros de distancia aproximadamente sin ningún tipo de
obstrucción que pueda restringir su recepción.
Este tipo de tecnología
puede ser aplicada en eventos, ya sea familiar o masivo donde se requiera la transmisión
de audio digital de manera inalámbrica, para evitar el uso de cables que puedan
obstruir el libre tránsito de personas o donde simplemente sea difícil utilizar
cables como podría ser las altas estructuras de los escenarios en conciertos.
Forma
de uso.
Tras conectar el transmisor
con un receptor estéreo, puede disfrutar de música de manera inalámbrica. Antes de emparejarlo,
por favor asegúrese de que su receptor estéreo Bluetooth soporte el perfil
Bluetooth A2DP. Los pasos para emparejar son los siguientes:
1)
Asegúrese de que el transmisor esté apagado, de lo contrario apáguelo
2)
Mantenga el transmisor y su receptor estéreo Bluetooth a menos de 1 metro de
distancia
3)
Encienda su dispositivo Bluetooth y póngalo en el modo de emparejamiento
4)
Pulse y mantenga el botón BMF del transmisor durante 5-7 segundos y no lo
suelte hasta que los LEDs rojo y azul parpadeen de forma alternativa, en ese
momento el transmisor entra en el modo de emparejamiento
5)
El receptor buscará automáticamente el receptor estéreo Bluetooth y finalizará
la conexión
6)
Tras conectarse con éxito, el LED azul del transmisor parpadeará dos veces cada
4 segundos
7)
Conecte el receptor a su reproductor de música a través del jack de audio de
3.5mm para reproducir la música.
Notas:El
modo de emparejamiento durará 2 minutos. El transmisor entrará en modo en
espera si no se puede conectar a ningún dispositivo en 2 minutos. El transmisor
puede emparejarse con un receptor estéreo Bluetooth cuyo número sea “0000”,
“1234”, “1111” o “8888”.
Indicaciones
considerables.
1. Cargar la batería recargable.
Antes de utilizarlo se recomienda cargar la batería totalmente para el primer
uso Conecte el cargador a una toma de corriente estándar y el conector del
cargador al jack de carga. Cuando se complete la carga, el LED rojo se apagará
Reconexion
a un dispositivo Bluetooth
1)
Conexión automática
Cada vez que se encienda el
transmisor, se conectará automáticamente al último dispositivo conectado.
2)
Conexión manual
Cuando el transmisor está en
modo en espera y no se conecta a ningún dispositivo, pulse una vez brevemente
el botón , se conectará automáticamente al último dispositivo conectado.
3)
Puede conectarse
Además, cuando el transmisor
está en modo en espera y no se conecta a ningún dispositivo, puede aceptar la
solicitud de conexión enviada por el receptor que ya esté emparejado
anteriormente con el transmisor.
4.
Apagado automático
El transmisor se apagará
automáticamente si no se puede conectar a ningún dispositivo en 5 minutos.
Conclusión.
Este es el modelo universal,
lo pueden conectar a cualquier reproductor de música que tenga entrada de audio
(estéreo del auto o centro musical), seleccionan auxiliar y desde su
dispositivo móvil con bluetooth pasan música de forma inalámbrica.
Al usar el reproductor del teléfono
(ipod o lo que sea) desde ahí manejan todo (subir y bajar volumen, pasar temas,
pausa, todo)
El método matemático que se
utiliza para analizar una determinada línea o ducto de transmisión depende
fundamentalmente del tamaño eléctrico del espacio por el cual se propagan las
ondas electromagnéticas. Todo es cuestión de escala.
Si el espacio es pequeño
comparado con la longitud de onda característica λ0 entonces se aplican la
teoría de circuitos de corriente alterna y la teoría general de líneas de
transmisión vistas.
Cuando dicho espacio (la
sección de corte transversal de la línea o ducto) tiene dimisiones del mismo
orden que el tamaño de la longitud de onda característica, ocurren efectos de
propagación de la onda que pueden ser descritos resolviendo las ecuaciones de
Maxwell y empleando campos electromagnéticos, en lugar de corrientes y
voltajes.
En cambio, si el espacio (por
ejemplo, el aire o “el espacio libre”) por el que una onda electromagnética
viaja es grande comparado con la longitud de onda característica, es válido
describir el comportamiento de propagación, en forma muy aproximada, por medio
de una onda electromagnética plana. Mientras mayor sea el espacio de
propagación en términos eléctricos, mejor será la aproximación usando una onda
plana.
Los efectos de propagación en
las guías de ondas cuyas dimensiones transversales son comparables a λ0 serán
estudiados en este capítulo. Se verán las guías rectangulares y circulares, que
son las de mayor uso en los sistemas prácticos de microondas terrestres y
comunicaciones por satélite. También se estudiara el comportamiento de las
placas paralelas y de la guía de ondas elíptica. Con excepción de las placas
paralelas, las demás guías son “huecas”, pues consisten de un solo conductor
cerrado, en cuyo interior generalmente hay aire.
Con el fin de entender mejor
que ocurre dentro de una guía hueca (rectangular, circular o elíptica), el
presente análisis se iniciara con un recordatorio de las propiedades de una
onda electromagnética plana; después se tratara el caso de las placas
paralelas, que pueden conducir tanto una onda TEM como también modos
superiores; y finalmente, se estará preparado para analizar las guías de un
solo conductor o huecas.
4.2
LA ONDA ELECTROMAGNETICA PLANA
Una onda TEM es aquella cuyos
campos E y H son perpendiculares entre si, y ambos a la vez son perpendiculares
a la dirección de propagación, misma que se designara como la dirección a lo
largo del eje “z”. Si además de lo anterior, la magnitud y la fase de cada
campo son iguales en todos los puntos de un plano cualquiera, para el cual z es
constante, entonces la onda es plana. Es decir, en un plano z = constante
perpendicular a la dirección en que viaja la onda, los campos E y H son
independientes de las coordenadas “x” y “y”; en planos paralelos con valores de
“z” diferentes, los campos aumentaran o disminuirán de valor, de acuerdo con la
periodicidad de la onda, pero seguirán siendo iguales en todos los puntos de
cada nuevo plano en cuestión. Ambos campos, E y H, están en fase, pues alcanzan
sus valores máximos al mismo tiempo.
4.2.1
LA ONDA PLANA EN UN MEDIO SIN PERDIDAS
Para encontrar la expresión
matemática de una onda plana, es necesario resolver las ecuaciones de Maxwell.
Considérese ahora que el medio
de propagación es el “espacio libre”, con conductividad igual a cero y sin
fuentes de radiación presentes (cargas y corrientes). Las fuentes (ρ y J
fuente) si existen, pero están en algún lugar lejano del espacio en el que
ahora viaja la onda y donde quiere encontrarse su solución matemática. Por
tanto, Jf vale cero, y ρ, la densidad de carga, también vale cero. Además, como
la conductividad σ del espacio libre se considera igual a cero, y dado que
Jconductor = σE, el producto da cero, y entonces toda la densidad de corriente
J es igual a cero.
Por consiguiente, las cuatro
ecuaciones de Maxwell, para encontrar la solución de propagación en el espacio
libre, se reducen a:
Antes de intentar resolver
estas ecuaciones, conviene introducir la herramienta auxiliar de los fasores
para los campos. Para esto, se supone que los campos eléctrico y magnético
tienen una dependencia senoidal con relación al tiempo, a una frecuencia
angular ω = 2πf, es decir:
En donde la magnitud de E0 y
la fase Ѳ solo son funciones del vector de posición r. Ahora, si se definen los
fasores de E y H como funciones de r, de la manera siguiente:Se reescriben
como:Al sustituir las ecuaciones, con B=μH y D=εE, y dado que derivar
parcialmente con relación al tiempo se vuelve equivalente a multiplicar por jω,
se obtienen las ecuaciones fasoriales siguientes:Estas ecuaciones se pueden
resolver fácilmente, lo cual justifica el uso de los fasores. Habiendo obtenido
las soluciones E y H, se utilizan estas ecuaciones para representar la solución
completa real o instantánea, que es tanto dependiente de la posición r como del
tiempo t. Como es fácil de ver, este artificio matemático permite resolver un
sistema de ecuaciones de tres variables (x, y, z) en lugar de tener que hacerlo
con cuatro variables (x, y, z, t).
En términos generales, E tiene
componentes Ex, Ey y Ez, y H tiene componentes Hx, Hy y Hz. Para el caso de la
onda plana en cuestión:
Ya que los campos no dependen
ni de “x” ni de “y” (son constantes en el plano z = constante), y la onda es
TEM y totalmente transversal al eje z. De manera que, al sustituir al
rotacional del vector por sus tres componentes cartesianas, estas se convierten
en el siguiente sistema de ecuaciones simultáneas con derivadas parciales:
Algunos sistemas de telecomunicaciones
utilizan la propagación de ondas en el espacio libre, sin embargo también se
puede transmitir información mediante el confinamiento de las ondas en cables o
guías. En altas frecuencias las líneas de transmisión y los cables coaxiales
presentan atenuaciones muy elevadas por lo que impiden que la transmisión de la
información sea la adecuada, son imprácticos para aplicaciones en HF(alta
frecuencia) o de bajo consumo de potencia, especialmente en el caso de las
señales cuyas longitudes de onda son del orden de centímetros, esto es,
microondas.
La transmisión de señales por
guías de onda reduce la disipación de energía, es por ello que se utilizan en
las frecuencias denominadas de microondas con el mismo propósito que las líneas
de transmisión en frecuencias más bajas, ya que se presentan poca atenuación
para el manejo de señales de alta frecuencia.
Este nombre, se utiliza para
designar los tubos de un material de sección rectangular, circular o elíptica,
en los cuales la energía electromagnética ha de ser conducida principalmente a
lo largo de la guía y limitada en sus fronteras. Las paredes conductoras del
tubo confinan la onda al interior por reflexión, debido a la ley de Snell en la
superficie, donde el tubo puede estar vacío o relleno con un dieléctrico. El
dieléctrico le da soporte mecánico al tubo (las paredes pueden ser delgadas),
pero reduce la velocidad de propagación.
En las guías, los campos
eléctricos y los campos magnéticos están confinados en el espacio que se
encuentra en su interior, de este modo no hay pérdidas de potencia por
radiación y las pérdidas en el dieléctrico son muy bajas debido a que suele ser
aire. Este sistema evita que existan interferencias en el campo por otros
objetos, al contrario de lo que ocurría en los sistemas de transmisión
abiertos.
La guía de onda se puede
visualizar de manera simplificada en la figura a continuación, suponiendo que
está formada por dos láminas
conductoras y que el transporte de la
energía se lleva a cabo mediante reflexiones continuas y no por medio de
corrientes superficiales como en el caso de las líneas de transmisión.
Las guías de onda se basan en
el confinamiento de la luz, efecto que se logra mediante el uso de dos medios
con índice de refracción diferente. El medio con índice de refracción menor
(núcleo) se embebe en el medio con índice de refracción mayor (revestimiento o
cubierta); la luz queda confinada en el medio el núcleo debido a reflexión
total interna. La geometría de las guías de onda puede ser plana (slab, strip)
o cilindrica, siendo esta última la más
utilizada (fibras ópticas).
Dependiendo de la frecuencia,
se pueden construir con materiales conductores o dieléctricos. Generalmente,
cuanto más baja es la frecuencia, mayor es la guía de onda. Por ejemplo, el
espacio entre la superficie terrestre y la ionosfera, la atmósfera, actúa como
una guía de onda. Las dimensiones limitadas de la Tierra provocan que esta guía
de onda actúe como cavidad resonante para las ondas electromagnéticas en la
banda ELF.
Las guías de onda también
pueden tener dimensiones de pocos centímetros. Un ejemplo puede ser aquellas
utilizadas por los satélites de EHF y por los radares.
Tipos
de Guías de Onda
Existen muchos tipos de guías
de onda, presentándoles aquí las más importantes:
Guía
de onda rectangular (circular, elíptica): Son aquellas cuya
sección transversal es rectangular.
Guía
de onda de haz: Guía de Onda constituida por una sucesión de
lentes o espejos, capaz de guiar una onda electromagnética.
Guía
de onda tabicada: Formada por dos cilindros metálicos coaxiales
unidos en toda su longitud por un tabique radial metálico.
Guía
de onda acanalada, guiada en V; guiada en H: Guía de onda
rectangular que incluye resaltes conductores interiores a lo largo de una de
cada una de las paredes de mayor dimensión.
Guía
de onda carga periódicamente: Guía de onda en las que la
propagación viene determinada por las variaciones regularmente espaciadas de
las propiedades del medio, de las dimensiones del medio o de la superficie de
contorno.
Guía
de onda dieléctrica:Formada íntegramente por uno o varios
materiales dieléctricos, sin ninguna pared conductora
Análisis
Las guías de onda electromagnéticas se
analizan resolviendo las ecuaciones de Maxwell. Estas ecuaciones tienen
soluciones múltiples, o modos, que son los autofunciones del sistema de
ecuaciones. Cada modo es pues caracterizado por un auto valor, que corresponde
a la velocidad de propagación axial de la onda en la guía.
Los modos de propagación dependen de la
longitud de onda, de la polarización y de las dimensiones de la guía. El modo
longitudinal de una guía de onda es un tipo particular de onda estacionaria
formado por ondas confinadas en la cavidad. Los modos transversales.
Se
clasifican en tipos distintos:
Modo TE (Transversal
eléctrico), la componente del campo eléctrico en la dirección de propagación es
nula.
Modo TM (Transversal
magnético), la componente del campo magnético en la dirección de propagación es
nula.
Modo TEM (Transversal
electromagnético), la componente tanto del campo eléctrico como del magnético
en la dirección de propagación es nula.
Modo híbrido, son los que sí
tienen componente en la dirección de propagación tanto en el campo eléctrico
como en el magnético.
En guías de onda rectangulares
el modo fundamental es el TE1,0 y en guías de onda circulares es el TE1,1.
El ancho de banda de una guía
de onda viene limitado por la aparición de modos superiores. En una guía
rectangular, sería el TE0,1. Para aumentar dicho ancho de banda se utilizan
otros tipos de guía, como la llamada "Double Ridge", con sección en
forma de "H".
Desarrollo
matemático
Suponiendo una guía en la
dirección z, siendo una onda monocromática (único ω y constante) el campo que
se propaga en el interior en la dirección de la guía será de la forma
Suponiendo que en el interior
no hay cargas ni corrientes libres las ecuaciones de Maxwell tomarán la
forma:
Y la ecuación de ondas
aplicando la definición de los campos (el campo magnético tendría una forma
análoga):
Definiendo:
La función Ez o Bz que cumple
unas ciertas condiciones de contorno impuestas por el tipo de guía se denomina
potencial de Debye.
Modos
TE y TM
Se tratará el caso de un modo
TE, para el caso del modo TM tan solo hay que intercambiar en las expresiones
el campo eléctrico y magnético. En un modo TE se tiene que:
El campo B longitudinal será
la solución de la ecuación de Helmholtz y el campo transversal puede obtenerse
a partir de la anterior expresión. El campo eléctrico vendrá dado por las ecuaciones
de Maxwell. Dependiendo de la naturaleza de la guía, Bz o Ez (cuyo desarrollo
sería idéntico) han de cumplir unas ciertas condiciones de contorno.
Aplicaciones de las Guías
Las guías de onda son muy
adecuadas para transmitir señales debido a su baja pérdida. Por ello, se usan
en microondas, a pesar de su ancho de banda limitado y volumen, mayor que el de
líneas impresas o coaxiales para la misma frecuencia.
También se realizan distintos
dispositivos en guías de onda, como acopladores direccionales, filtros,
circuladores y otros.
Su construcción es de material
metálico por lo que no se puede decir que sea un cable. Las aplicaciones
típicas de este medio es en las centrales telefónicas para bajar/subir señales
provenientes de antenas de satélite o estaciones terrenas de microondas.
No todas las guias de onda son
duras, también existen guías de onda más flexibles, existe un tipo de guía de
onda que fabrica una compañía que se llama ANDREW, y a este tipo de guía de
onda flexible se le conoce como Heliax.
Actualmente, son especialmente
importantes, y lo serán más en el futuro, las guías de onda dieléctricas
trabajando a frecuencias de la luz visible e infrarroja, habitualmente llamadas
fibra óptica, útiles para transportar información de banda ancha, sustituyendo
a los cables coaxiales y enlaces de microondas en las redes telefónicas y, en
general, las redes de datos. FUENTES ADICIONALES teoria de la senal y comunicaciones
Las
ondas electromagnéticas viajan a través de las guías por medio de diversas
configuraciones a las que llamamos nodos de propagación.
Un
modo es la manera en la que la energía se puede propagar a lo largo de la guía
de onda, cabe aclarar que todos modos deben satisfacer ciertas condiciones de frontera
para que se puedan dar.
Los
modos de propagación dependen de la longitud de onda, de la polarización y de
las dimensiones de la guía.
El
modo longitudinal de una guía de onda es un tipo particular de onda estacionaria
formado por ondas confinadas en la cavidad.
Los modos transversales se clasifican en tipos
distintos:
Modo TE
(Transversal eléctrico), la componente del campo eléctrico en la dirección de
propagación es nula.
Modo TM
(Transversal magnético), la componente del campo magnético en la dirección de
propagación es nula.
Modo TEM(Transversal electromagnético), la componente tanto del campo eléctrico como
del magnético en la dirección de propagación es nula.
Modo híbrido, son los que sí tienen componente en la dirección de propagación tanto
en el campo eléctrico como en el magnético.
En
guías de onda rectangulares el modo fundamental es el TE1,0 y en guías de onda
circulares es el TE1,1.
La
fibra óptica es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de
datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales
plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a
transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el
interior de la fibra con un ángulo de reflexión por encima del ángulo límite de
reflexión total, en función de la ley de Snell. La fuente de luz puede ser láser
o un LED.
Las
fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar
gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de
radio y superiores a las de cable convencional. Son el medio de transmisión por
excelencia al ser inmune a las interferencias electromagnéticas, también se
utilizan para redes locales, en donde se necesite aprovechar las ventajas de la
fibra óptica sobre otros medios de transmisión.
Historia
El
uso de la luz para la codificación de señales no es nuevo, los antiguos griegos
usaban espejos para transmitir información, de modo rudimentario, usando luz
solar. En 1792, Claude Chappe diseñó un sistema de telegrafía óptica, que
mediante el uso de un código y torres y espejos distribuidos a lo largo de los
200 km que separan Lille y París, conseguía transmitir un mensaje en tan sólo
16 minutos.
La
gran novedad aportada en nuestra época es la de haber conseguido “domar” la
luz, de modo que sea posible que se propague dentro de un cable tendido por el
hombre. El uso de la luz guiada, de modo que no expanda en todas direcciones,
sino en una muy concreta y predefinida se ha conseguido mediante la fibra
óptica, que podemos pensar como un conducto de vidrio -fibra de vidrio ultra
delgada- protegida por un material aislante que sirve para transportar la señal
lumínica de un punto a otro.
Además
tiene muchas otras ventajas, como bajas pérdidas de señal, tamaño y peso reducido,
inmunidad frente a emisiones electromagnéticas y de radiofrecuencia y
seguridad.
Como
resultado de estudios en física enfocados de la óptica, se descubrió un nuevo
modo de empleo para la luz llamado rayo láser. Este último es usado con mayor
vigor en el área de las telecomunicaciones, debido a lo factible que es enviar
mensajes con altas velocidades y con una amplia cobertura. Sin embargo, no
existía un conducto para hacer viajar los fotones originados por el láser.
La
posibilidad de controlar un rayo de luz, dirigiéndolo en una trayectoria recta,
se conoce desde hace mucho tiempo. En 1820, Augustin-Jean Fresnelya conocía las
ecuaciones por las que rige la captura de la luz dentro de una placa de cristal
lisa. Su ampliación a lo que entonces se conocía como cables de vidrio fue obra
de D. Hondros y Peter Debye en 1910.
El
confinamiento de la luz por refracción, el principio de que posibilita la fibra
óptica, fue demostrado por Daniel Colladon y Jacques Babinet en París en los
comienzos de la década de 1840. El físico irlandés John Tyndall descubrió que
la luz podía viajar dentro de un material (agua), curvándose por reflexión
interna, y en 1870 presentó sus estudios ante los miembros de la Real Sociedad.
A partir de este principio se llevaron a cabo una serie de estudios, en los que
demostraron el potencial del cristal como medio eficaz de transmisión a larga
distancia. Además, se desarrollaron una serie de aplicaciones basadas en dicho
principio para iluminar corrientes de agua en fuentes públicas. Más tarde, J.
L. Baird registró patentes que describían la utilización de bastones sólidos de
vidrio en la transmisión de luz, para su empleo en un primitivo sistema de
televisión de colores. El gran problema, sin embargo, era que las técnicas y
los materiales usados no permitían la transmisión de la luz con buen
rendimiento. Las pérdidas eran grandes y no había dispositivos de acoplamiento
óptico.
Comunicaciones
con fibra óptica
La
fibra óptica se emplea como medio de transmisión para las redes de
telecomunicaciones, ya que por su flexibilidad los conductores ópticos pueden
agruparse formando cables. Las fibras usadas en este campo son de plástico o de
vidrio, y algunas veces de los dos tipos. Para usos interurbanos son de vidrio,
por la baja atenuación que tienen.
El FTP
La
fibra óptica posee una variante llamada FTP (No confundir con el protocolo FTP)
El
FTP , o Par trenzado de fibra óptica en español, es la combinación de la
fiabilidad del par trenzado y la velocidad de la fibra óptica, se emplea solo
en instalaciones científico-militares gracias a la velocidad de transmisión
10gb/s, no está disponible para el mercado civil actualmente, su costo es 3
veces mayor al de la fibra óptica.
Para
las comunicaciones se emplean fibras multimodo y monomodo, usando las multimodo
para distancias cortas (hasta 500 m) y las monomodo para acoplamientos de larga
distancia. Debido a que las fibras monomodo son más sensibles a los empalmes,
soldaduras y conectores, las fibras y los componentes de éstas son de mayor
costo que los de las fibras multimodo.
Sensores
de fibra óptica
Las
fibras ópticas se pueden utilizar como sensores para medir la tensión, la
temperatura, la presión y otros parámetros. El tamaño pequeño y el hecho de que
por ellas no circula corriente eléctrica le da ciertas ventajas respecto al
sensor eléctrico.
Las
fibras ópticas se utilizan como hidrófonos para los sismos o
aplicaciones de sónar. Se ha desarrollado sistemas hidrofónicos con más de
100 sensores usando la fibra óptica. Los hidrófonos son usados por la industria
de petróleo así como las marinas de guerra de algunos países. La compañía alemana Sennheiser desarrolló
un micrófono que trabajaba con un láser y las fibras ópticas.
Los
sensores de fibra óptica para la temperatura y la presión se han
desarrollado para pozos petrolíferos. Estos sensores pueden trabajar a mayores
temperaturas que los sensores de semiconductores.
Otro
uso de la fibra óptica como un sensor es el giroscopio óptico que usa
el Boeing 767 y el uso en microsensores del hidrógeno.
Iluminación
Otro
uso que le podemos dar a la fibra óptica es el de iluminar cualquier espacio.
Debido a las ventajas que este tipo de iluminación representa en los últimos
años ha empezado a ser muy utilizado.
Entre
las ventajas de la iluminación por fibra podemos mencionar:
Ausencia
de electricidad y calor: Esto se debe a que la fibra sólo tiene la capacidad de
transmitir los haces de luz además de que la lámpara que ilumina la fibra no
está en contacto directo con la misma.
Se
puede cambiar de color la iluminación sin necesidad de cambiar la lámpara: Esto
se debe a que la fibra puede transportar el haz de luz de cualquier color sin
importar el color de la fibra.
Con
una lámpara se puede hacer una iluminación más amplia por medio de fibra: Esto
es debido a que con una lámpara se puede iluminar varias fibras y colocarlas en
diferentes lugares.
Más usos de la fibra óptica
Se
puede usar como una guía de onda en aplicaciones médicas o industriales en las
que es necesario guiar un haz de luz hasta un blanco que no se encuentra en la
línea de visión.
La
fibra óptica se puede emplear como sensor para medir
tensiones, temperatura, presión así como otros parámetros.
Es
posible usar latiguillos de fibra junto con lentes para fabricar instrumentos
de visualización largos y delgados llamados endoscopios. Los endoscopios se
usan en medicina para visualizar objetos a través de un agujero pequeño. Los
endoscopios industriales se usan para propósitos similares, como por ejemplo,
para inspeccionar el interior de turbinas.
Las
fibras ópticas se han empleado también para usos decorativos incluyendo
iluminación, árboles de Navidad.
Líneas
de abonado
Las
fibras ópticas son muy usadas en el campo de la iluminación. Para edificios
donde la luz puede ser recogida en la azotea y ser llevada mediante fibra
óptica a cualquier parte del edificio.
También
es utilizada para trucar el sistema sensorial de los taxis provocando que el
taxímetro (algunos le llaman cuentafichas) no marque el costo real del viaje.
Se
emplea como componente en la confección del hormigón translúcido, invención
creada por el arquitecto húngaro Ron Losonczi, que consiste en una mezcla de
hormigón y fibra óptica formando un nuevo material que ofrece la resistencia
del hormigón pero adicionalmente, presenta la particularidad de dejar traspasar
la luz de par en par.
Características
La fibra óptica es una guía de
ondas dieléctrica que opera a frecuencias ópticas.
Cada filamento consta de un
núcleo central de plástico o cristal (óxido de silicio y germanio) con un
alto índice de refracción, rodeado de una capa de un material similar con
un índice de refracción ligeramente menor. Cuando la luz llega a una
superficie que limita con un índice de refracción menor, se refleja en gran
parte, cuanto mayor sea la diferencia de índices y mayor el ángulo de
incidencia, se habla entonces de reflexión interna total.
En el interior de una fibra
óptica, la luz se va reflejando contra las paredes en ángulos muy abiertos, de
tal forma que prácticamente avanza por su centro. De este modo, se pueden guiar
las señales luminosas sin pérdidas por largas distancias.
A lo largo de toda la creación
y desarrollo de la fibra óptica, algunas de sus características han ido
cambiando para mejorarla. Las características más destacables de la fibra
óptica en la actualidad son:
Cobertura más resistente: La
cubierta contiene un 25% más material que las cubiertas convencionales.
Uso dual (interior y
exterior): La resistencia al agua y emisiones ultravioleta, la cubierta
resistente y el funcionamiento ambiental extendido de la fibra óptica
contribuyen a una mayor confiabilidad durante el tiempo de vida de la fibra.
Mayor protección en lugares
húmedos: Se combate la intrusión de la humedad en el interior de la fibra con
múltiples capas de protección alrededor de ésta, lo que proporciona a la fibra,
una mayor vida útil y confiabilidad en lugares húmedos.
Empaquetado de alta densidad:
Con el máximo número de fibras en el menor diámetro posible se consigue una más
rápida y más fácil instalación, donde el cable debe enfrentar dobleces agudos y
espacios estrechos. Se ha llegado a conseguir un cable con 72 fibras de construcción
súper densa cuyo diámetro es un 50% menor al de los cables convencionales.
Funcionamiento
Los principios básicos de su
funcionamiento se justifican aplicando las leyes de la óptica geométrica,
principalmente, la ley de la refracción (principio de reflexión interna total)
y la ley de Snell.
Su funcionamiento se basa en
transmitir por el núcleo de la fibra un haz de luz, tal que este no atraviese
el revestimiento, sino que se refleje y se siga propagando. Esto se consigue si
el índice de refracción del núcleo es mayor al índice de refracción del
revestimiento, y también si el ángulo de incidencia es superior al ángulo
límite.
Ventajas
·Una banda de paso muy ancha, lo que permite
flujos muy elevados (del orden del Ghz).
·Pequeño tamaño, por lo tanto ocupa poco
espacio.
·Gran flexibilidad, el radio de curvatura puede
ser inferior a 1 cm, lo que facilita la instalación enormemente.
·Gran ligereza, el peso es del orden de algunos
gramos por kilómetro, lo que resulta unas nueve veces menos que el de un cable
convencional.
·Inmunidad total a las perturbaciones de origen
electromagnético, lo que implica una calidad de transmisión muy buena, ya que
la señal es inmune a las tormentas, chisporroteo...
·Gran seguridad: la intrusión en una fibra
óptica es fácilmente detectable por el debilitamiento de la energía luminosa en
recepción, además, no radia nada, lo que es particularmente interesante para
aplicaciones que requieren alto nivel de confidencialidad.
·No produce interferencias.
·Insensibilidad a los parásitos, lo que es una
propiedad principalmente utilizada en los medios industriales fuertemente
perturbados (por ejemplo, en los túneles del metro). Esta propiedad también
permite la coexistencia por los mismos conductos de cables ópticos no metálicos
con los cables de energía eléctrica.
·Atenuación muy pequeña independiente de la
frecuencia, lo que permite salvar distancias importantes sin elementos activos
intermedios. Puede proporcionar comunicaciones hasta los 70 km. antes de que
sea necesario regenerar la señal, además, puede extenderse a 150 km. utilizando
amplificadores láser.
·Gran resistencia mecánica (resistencia a la
tracción, lo que facilita la instalación).
·Resistencia al calor, frío, corrosión.
·Facilidad para localizar los cortes gracias a
un proceso basado en la telemetría, lo que permite detectar rápidamente el
lugar y posterior reparación de la avería, simplificando la labor de
mantenimiento.
Con un coste menor respecto al
cobre.
Desventajas
·A pesar de las ventajas antes enumeradas, la
fibra óptica presenta una serie de desventajas frente a otros medios de
transmisión, siendo las más relevantes las siguientes:
·La alta fragilidad de las fibras.
·Necesidad de usar transmisores y receptores más
caros.
·Los empalmes entre fibras son difíciles de
realizar, especialmente en el campo, lo que dificulta las reparaciones en caso
de ruptura del cable.
·No puede transmitir electricidad para
alimentar repetidores intermedios.
·La necesidad de efectuar, en muchos casos,
procesos de conversión eléctrica-óptica.
·La fibra óptica convencional no puede
transmitir potencias elevadas.2
·No existen memorias ópticas.
·La fibra óptica no transmite energía eléctrica,
esto limita su aplicación donde el terminal de recepción debe ser energizado
desde una línea eléctrica. La energía debe proveerse por conductores separados.
·Las moléculas de hidrógeno pueden difundirse en
las fibras de silicio y producir cambios en la atenuación. El agua corroe la
superficie del vidrio y resulta ser el mecanismo más importante para el
envejecimiento de la fibra óptica.
·Incipiente normativa internacional sobre
algunos aspectos referentes a los parámetros de los componentes, calidad de la
transmisión y pruebas.
Para la línea del ejercicio
anterior, vuelva a calcular su eficiencia suponiendo que la línea esta acoplada
a la carga, es decir, ZL= 50 ohms. Efectué cálculos para:
a) línea con pérdidas
b) líneas sin pérdidas.
Después suponga que la línea sigue desacoplada, pero que las pérdidas son muy
pocas, y c) evalué su eficiencia con Alfa=0.
Una línea
de 100.25 m de longitud tiene los siguientes parámetros R=0.344 ohms/m, L=150 nH/m, G=120 nsmho/m y
C=60 pF/m.
El
oscilador que alimenta a la linea tiene una impedancia interna de 50 ohms y un
voltaje de de salida en circuito abierto de 2 v a 600 MHz. La carga es igual a
80+20i ohms. Calcule: a) el voltaje total de entrada y al final de la linea (en
la carga), b)la eficiencia de la línea.
Una línea tiene pérdidas totales de 4 dB entre el generador
y la carga. La línea mide 3 λ y su impedancia característica es de 80 ohms. Si
al final se conecta una carga de 125 ohms, cuánto valen las pérdidas de retorno
en la carga y la impedancia de entrada de la línea?
Tema: Perdidas en una línea y eficiencia de transmisión de
potencia.
Una línea de cierta longitud acumula una atenuación de 7 dB
desde el generador hasta la carga, Muy cerca de este ultimo punto el ROE vale
3. Cuanto vale el ROE a principio de la línea?
Un cable coaxial relleno de polietileno (Er=2.26)
tiene una impedancia característica de 40 ohms y una longitud de 20 m. El cable
se utiliza para alimentar a una carga compleja de 80-j35 ohms, a una frecuencia
de trabajo de 700 MHz, Usando dos métodos diferentes (analíticamente y con la
carta de Smith), calcule:
a) el coeficiente de reflexión
en la carga (magnitud y fase)
b) la distancia en metros que
hay entre la carga y el primer mínimo de voltaje de la onda estacionaria
Problema: Una línea sin
perdidas con Zo=60 ohms termina en corto
circuito La línea mide 1.8 λ a cierta frecuencia de trabajo. Use la
carta de Smith y encuentre: a) La impedancia de entrada
b) La posición del primer
máximo de voltaje más cercano al generador,
La radio banda Civil es
una banda ciudadana que El alcance es eminentemente local, es decir, el radio
de un pueblo o ciudad, aunque en condiciones favorables de propagación, se
pueden conseguir comunicados a miles de kilómetros.
Hay que destacar que el
alcance de estas emisoras está muy relacionado con la instalación de una buena
antena en un lugar alto y despejado.
Se puede hablar con
cualquiera de los miles de usuarios que existen en México y el mundo con los
que deberá mantenerse una mínima norma de cortesía y educación. No existe
ningún tipo de limitación en cuanto al número ni contenido de los comunicados
que se realizan en CB.
No obstante, ha de
tenerse en cuenta que debido al número limitado de canales disponibles y al
gran número de usuarios, no deberá utilizarse excesivo tiempo un canal, ni
habrá de hacerse esperar demasiado a los demás.
Antenas:
La altura máxima
permitida para la colocación de las antenas omnidireccionales no debe ser
superior a 20 Mts. con respecto al terreno.
Si la antena se instala
sobre un edificio que tenga una altura de más de 20 Mts., el soporte que
sostiene la antena no podrá ser mayor de 6 Mts. de altura. La ubicación del
soporte o antenas instaladas en las cercanías de los aeropuertos estarán
sujetas a las normas o reglamentos que dicte la dirección general de
aeronáutica civil.
Para estos sistemas no se
autorizan antenas direccionales.
La banda de las frecuencias que manejan la
mayoría de los países según sus reglamentos está comprendida entre 26,965 Mhz a
la 27,405 Mhz tal como la figura de abajo, en la que se disponen 40 canales de
los denominados "Medios Normales" En esta banda está comprendida una
porción no autorizada (entre 27,415 y 27,885 Mhz ) correspondiente a los llamados
canales "Altos" que es la más usada por los cebeístas.
Un lugar alto y
despejado. Otra porción de frecuencias no autorizadas es la frecuencia 26,515
Mhz a la 26,955 Mhz, estos son los canales "Bajos" o
"Submarinos" por los tanto, la banda total ocupa 120 canales con un
ancho de banda de unos 1,3 Mhz la cual debe ser operada con un buen rendimiento
las antenas de las diferentes estaciones transceptoras.
Las Antenas fijas se diseñan para su
instalación permanente en edificios o torres, lo que siempre se requiere de
cables bien tensados para su buen apuntalamiento y óptimo funcionamiento.
Evidentemente existen
diferentes tipos de antenas fijas las cuales deben reunir diferentes
características como son:
Impedancia Diagrama de Radiación Relación de
Emisión Ganancia Polarización Ancho de Banda
Como se sabe la impedancia es la magnitud que determinará la potencia
absorbida por la antena para que sea convertida en emisión de ondas
electromagnéticas con una mayor o menor eficacia y rendimiento. Su valor
depende de las características constructivas de la antena, pero para banda
civil se ha normalizado en 50 ohm, por corresponder a la impedancia de salida
de los transmisores y receptores.
Las características de
radiación o lóbulo de radiación, es la forma en que una antena emite la energía
que recibe. Dicha energía la podemos transmitir en todas direcciones y en otros
casos producir concentraciones en determinadas direcciones logrando en ellas
una mayor intensidad de campo, lo que permite así enlaces a mayores distancias.
En banda civil se busca evitar radiaciones en dirección vertical (por encima de
la antena, o hacia arriba) ya que en esta dirección no hay cebeístas, con el
objeto de encontrar la energía en direcciones horizontales hacia abajo para que
puedan ser captadas por más receptores
Los equipos de radio
civil se pueden conseguir en tres versiones como son los equipos portátiles,
equipos móviles y equipos fijos.
