Examen 3.
Total
15 puntos.
Ondas Electromagnéticas, Radiación y Antenas
1.
Muchas veces viendo televisión nos
encontramos con un fenómeno molesto llamado fantasma. Explique el fenómeno en base a la reflexión, refracción e
interferencia de ondas electromagnéticas y explique porqué desaparece el
problema al mover la antena.(2 ptos.)
Respuesta:
El fenómeno fantasma consiste en una sombra que se
observa en la imagen de T.V. Esto es debido a que hay un desfase de la señales
que llegan a la antena, este desfase puede originarse por reflexión y/o
refracción de las señales de T.V. , lo que provocaría un retraso en las
señales. Este fenómeno también lo puede originar una señal interferente,
provocando que aparezca la imagen de señales no deseadas, junto con la imagen
de la estación que sintonizamos.
Al mover la antena estamos variando el ángulo de
incidencia de la señales, minimizando los efectos de desfase y la recepción de
señales interferentes.
2.
¿Porqué cuando entramos en un túnel dejamos
de oir las emisoras de radio AM y seguimos escuchando las FM? .(2 ptos.)
Respuesta:
La
frecuencia de la señal FM tiene mayor penetración que la de AM. La señal FM es
menos atenuada, ya que mantiene la amplitud prácticamente constante, además la
señal FM es absorbida más fácilmente
por el terreno y las estructuras.
3.
Explique las diferentes formas de propagación
de la onda electromagnética. .(2 ptos.)
Respuesta:
Hay tres formas de propagación de las ondas
electromagnéticas: ondas de tierra, ondas espaciales y ondas del cielo.
Propagación de ondas de tierra.
En frecuencias por debajo de 1,5Mhz, las ondas de
tierra proporcionan la mejor cobertura; esto se debe a que las pérdidas de
tierra se incrementan rápidamente con la frecuencia. Una onda de tierra es una
onda electromagnética que viaja por la superficie de la tierra, también son
llamadas ondas superficiales.
Las ondas de tierra se utilizan a frecuencias tan bajas como 15Khz
Propagación de ondas espaciales. La propagación de
ondas espaciales incluye energía radiada que viaja unas cuantas millas, en la
parte inferior de la atmósfera. Las ondas espaciales incluyen ondas directas y
reflejadas de la tierra. Las ondas directas viajan esencialmente en línea
recta, entre la antena transmisora y la receptora. La propagación de ondas espaciales
con ondas directas se llama comúnmente transmisión de línea de vista, por lo
que está limitada por la curvatura de la tierra. Las ondas reflejadas a tierra
son ondas reflejadas por la superficie de la tierra conforme se propagan, entre
la antena transmisora y la receptora.
Propagación de ondas del cielo. Las ondas
electromagnéticas que se dirigen por encima del horizonte se llaman ondas del
cielo. Típicamente, las ondas del cielo se irradian en una dirección que
produce un ángulo relativamente grande con referencia a la tierra. Las ondas se
envían hacia el cielo y son reflejadas o refractadas por la ionosfera
nuevamente a la tierra.
Las ondas del cielo se utilizan para aplicaciones de
alta frecuencia y las ondas espaciales se utilizan para frecuencias muy altas y
superiores.
4.
Defina los siguientes términos: Onda
estacionaria, patrón de radiación, lóbulo principal, lóbulos laterales y
desvanecimiento.(5 ptos.)
Respuesta:
Onda estacionaria: Una onda estacionaria se puede considerar como la interferencia de
dos ondas de la misma amplitud y longitud de onda: una incidente que se propaga
de izquierda a derecha y otra que se propaga de derecha a izquierda.
Patrón
de radiación: Término utilizado para describir la forma
geométrica con la que una antena irradia o recibe las señales
electromagnéticas; es decir, en cuales direcciones lo hace con mayor o menor
efectividad.
Lóbulo principal: Lóbulo que contiene la dirección de máxima radiación.
Lóbulos laterales: Dirección de propagación de la radiación de una antena fuera del haz
principal.
Desvanecimiento:
Variación de intensidad de las señales en el punto de recepción, causadas por
alteración de las condiciones del medio de propagación o por fluctuación de la
trayectoria o las trayectorias de propagación.
5.
¿Para que sirve un radiador isotrópico? .(2
ptos.)
Respuesta:
Se llama radiador isotrópico a una
antena imaginaria que radiase igual energía exactamente en todas las
direcciones; esta antena estaría en el centro de una esfera en la que todos los
puntos de su superficie recibirían la misma cantidad de energía. El radiador
isotrópico solo existe teóricamente, ya que un punto situado en el centro de la
esfera no puede ser una antena, puesto que ésta exige unas dimensiones físicas
de acuerdo con la frecuencia de trabajo y por lo tanto tendrá una mayor
radiación hacia unos puntos que hacia otros. El radiador isotrópico se utiliza
para simular el comportamiento de una antena omnidireccional, la cual es una
antena que puede recibir o transmitir en todas las direcciones. Esto es
especialmente útil durante el diseño de RF en telefonía celular.
6.
¿Cuáles son las partes de una antena
parabólica? Explique el principio de
operación de la antena.(2 ptos.)
Respuesta:
La geometría de una parábola es tal, que una
emisión que llega a la parábola paralela a su eje es reflejada pasando por su
foco, y una emisión que sale de su foco, al incidir sobre la superficie
parabólica, es reflejada paralela a su eje.
Aplicando estas ideas a las
telecomunicaciones se puede ver que si se orienta el eje de la antena
parabólica hacia el satélite, las emisiones provenientes del mismo llegarán a
la antena paralela a su eje, y aquellas emisiones provenientes del foco de la
parábola seguirán una trayectoria paralela al eje de ésta, hasta llegar al
satélite. Como consecuencia, en el foco de la parábola debe ser colocado un
"colector" de energía que capte todo lo que proviene del satélite
(que fue reflejado por la parábola) y lo envíe a los circuitos de
procesamiento. En ese mismo punto debe ser ubicado el transmisor, cuya función
consiste en hacer llegar la información hacia el satélite para que éste, a su
vez, la retransmita hasta su destino final.