1750
Benjamin Franklin, con su famoso experimento de la cometa estableció la ley de conservación de la carga y determinó que debían de haber cargas positivas y negativas.
1780
Charles Agustin de Coulomb midió fuerzas eléctricas y magnéticas utilizando una balanza de torsión que él mismo inventó.
1800
Alessandro Volta inventó la pila.
1819
Hans Crinstian Oersted encontró que un hilo por el que circulaba corriente hacía que se desviase una aguja imantada, demostrando que la electricidad podía producir magnetismo
1831
1820
André Marie Ampere, amplió las observaciones de Oersted, inventó una bobina consiguiendo la magnetización. Casi simultáneamente Georg Simon Ohm publicó su ley que relacionaba la corriente la tensión y la resistencia.
Michael Faraday demostró que un campo magnético variable podía producir una corriente eléctrica, utilizando para ello un imán en movimiento y viendo la corriente inducida en un hilo próximo.
1860
El físico escocés James Clerk Maxwell formuló la teoría clásica del electromagnetismo deduciendo así que la luz está hecha de campos eléctricos y magnéticos que se propagan por el espacio, teoría que llevó a la predicción de la existencia de las ondas de radio y a las radiocomunicaciones.
El valor de las ecuaciones de Maxwell no solo reside en la síntesis de todas las ideas anteriores, que revelaba la íntima interrelación entre electricidad y magnetismo. De sus ecuaciones, Maxwell también dedujo otra ('la ecuación de ondas') que le llevó a predecir la existencia de ondas de naturaleza electromagnética capaces de propagarse a la velocidad de la luz. En efecto, Maxwell concluyó que '...luz y magnetismo son aspectos de la misma substancia, y la luz es una perturbación electromagnética...'. De esta forma, su trabajo de síntesis también consiguió unificar la óptica al electromagnetismo y reveló la esencia electromagnética de la luz.
Desarrolló una teoría para explicar la percepción de los colores (por ello recibió la Medalla Rumford) lo que posteriormente llevó a establecer los fundamentos de las técnicas tricolor en fotografía. En efecto, utilizando tres filtros (azul, rojo y verde) tal y como había sugerido Maxwell, el fotógrafo Thomas Sutton tomó, en 1861, la que se considera la primera fotografía en color de la historia.
La primera fotografía en color: una cinta de tartán Casa museo de Maxwell, Edimburgo
A pesar de que las ecuaciones de Maxwell tenían una gran importancia y que con las condiciones de contorno forman los fundamentos de la actual teoría electromagnética, muchos científicos de la época fueron escépticos sobre dichas
teorías. Habría que esperar a los experimentos de Hertz para demostrarlas.
1840
Patentamiento del TELÉGRAFO
Primer cable submarino trasatlántico
1866
LOS PRIMEROS EXPERIMENTOS DE RADIO
James Clerk Maxwell
[13 de junio de 1831 // 5 de noviembre de 1879)]
[1 de enero de 1769 // 28 de junio de 1858]
JANE MARCET
La botella de Leyden, también conocida como botella de Leiden, es un dispositivo eléctrico realizado con una botella de vidrio que permite almacenar cargas eléctricas. Históricamente, la botella de Leyden fue el primer tipo de condensador eléctrico.
Hertz probó la validez de las teorías de Maxwell. Para su experimento
Hertz utilizó un dipolo alimentado en su centro con las descargas de una bobina.
Como antena receptora usó una espira cuadrada con un entrehierro en el que se producían descargas. Hertz consiguió sintonizar el sistema añadiendo esferas a los brazos del dipolo, equivalentes a carga capacitiva y bobinas serie y condensadores paralelo a la espira receptora.
1887
El físico francés Edouard Branly construyó el primer receptor de ondas electromagnéticas al que denominó cohesor. Consistía en un tubo lleno de limaduras de hierro conectado a una pila y un galvanómetro.
1891
Marconi estableció la primera comunicación transoceánica entre Cornualles en Gran Bretaña y Terranova, en Canadá. La frecuencia utilizada fue 820 KHz (366 m). La potencia del transmisor eran 15 kW. La antena transmisora era un monopolo en abanico, soportado por dos mástiles de 48 m separados 60 m. La antena receptora fue un hilo metálico suspendido de una cometa.
1901
Muchos consideran a Nikola Tesla (1856-1943) el verdadero inventor de la radio, aunque fue Guglielmo Marconi (1874-1937) quien presentó la patente en 1904. Como consecuencia, en 1909, Marconi recibió el Premio Nobel de Física por su contribución a la telegrafía sin hilos.
En 1895, Tesla ya había inventado un sistema para transmitir mensajes de voz sin hilos.
Sin embargo, fue Marconi quien utilizó el invento de Tesla en 1899 para realizar la primera comunicación sin cables: envió un mensaje entre Dover (Inglaterra) y Boulougne (Francia), a una distancia de 48 kilómetros.
Tesla
[10 de julio de 1856 // 7 de enero de 1943]
Marconi
[25 de abril de 1874 // 20 de julio de 1937]
La invención del tríodo, por Lee De Forest, permitió el desarrollo de amplificadores de radiofrecuencia, osciladores, moduladores y la mejora de los receptores al combinar las válvulas con los circuitos resonantes.
1907
El tríodo es una válvula electrónica de amplificación que consta de 3 electrodos dispuestos en el interior de una capa de vidrio en la que se ha hecho el vacío.
- cátodo
- rejilla
- ánodo
Charles-Augustin de Coulomb
[14 de junio de 1736 // 23 de agosto de 1806]
Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta
[18 de febrero de 1745 // 5 de marzo de 1827]
Hans Christian Ørsted
[14 de agosto de 1777 // 9 de marzo de 1851]
André-Marie Ampère
[20 de enero de 1775 // 10 de junio de 1836]
Michael Faraday
[22 de septiembre de 1791 // 25 de agosto de 1867]
1903
Período que se caracteriza por la construcción de grandes antenas de baja frecuencia y elevada potencia. En 1911 se construyó las antenas de Radio Virginia, en Arlington, a la frecuencia de 137 KHz. El transmisor tenía una potencia de 100 kW.
1910 - 1919
La estación se construyó originalmente como el primer enlace en una red de transmisores de alta potencia utilizados para comunicación internacional. Durante sus años de operación, NAA fue conocida particularmente por transmitir señales horarias diarias, sin embargo, también proporcionó una variedad de servicios adicionales, utilizando múltiples transmisores que operaban en frecuencias que van desde la onda larga a la onda corta. La estación también realizó un extenso trabajo experimental, que incluyó, en 1915, la primera transmisión de radio transatlántica hablada.
NAA (Arlington, Virginia)
1920
Primera transmisión de radio en Argentina
Los primeros experimentos de radiodifusión fueron posibles gracias a la invención del tríodo. En el año 1910 se transmitió la voz de Caruso, y durante 1916 hubo emisiones diarias de música en New Rochele, en el estado de New York.
En electrónica, un receptor superheterodino es un receptor de ondas de radio que utiliza un proceso de mezcla de frecuencias o heterodinación para convertir la señal recibida en una señal de frecuencia intermedia fija, que puede ser más convenientemente elaborada (filtrada y amplificada) que la frecuencia de radio de la portadora original lo que proporciona un nivel fijo de sensibilidad y selectividad. Prácticamente todos los receptores modernos de radio y televisión utilizan el principio superheterodino.
Diagrama de un receptor superheterodino típico
TIPOS DE ANTENAS
CARACTERÍSTICAS DE LAS ANTENAS
El patrón de radiación de una antena se puede representar como una grafica tridimensional de la energía radiada vista desde fuera de esta. Los patrones de radiación usualmente se representan de dos formas, el patrón de elevación y el patrón de azimuth. El patrón de elevación es una gráfica de la energía radiada por la antena vista de perfil. El patrón de azimuth es una gráfica de la energía radiada vista directamente desde arriba. Al combinar ambas gráficas se tiene una representación tridimensional de como es realmente radiada la energía desde la antena.
1 - Patrón de radiación
a) Patrón de elevación de un dipolo genérico
b) Patrón de azimuth de un dipolo genérico
c) Patrón de radiación 3D
Diagrama animado de la antena dipolo que irradia ondas de radio
Un diagrama animado de una antena dipolo de recepción de onda de radio
2- Ganancia
La ganancia de una antena es la relación entre la potencia que entra en una antena y la potencia que sale de esta. Esta ganancia es comúnmente referida en dBi's, y se refiere a la comparación de cuanta energía sale de la antena en cuestión, comparada con la que saldría de una antena isotrópica. Una antena isotrópica es aquella que cuenta con un patrón de radiación esférico perfecto y una ganancia lineal unitaria.
La directividad de la antena es una medida de la concentración de la potencia radiada en una dirección particular. Se puede entender también como la habilidad de la antena para direccionar la energía radiada en una dirección especifica. Es usualmente una relación de intensidad de radiación en una dirección particular en comparación a la intensidad promedio isotrópica.
3- Directividad
4- Polarización
Es la orientación de las ondas electromagnéticas al salir de la antena. Hay dos tipos básicos de polarización que aplican a las antenas, como son: Lineal (incluye vertical, horizontal y oblicua) y circular (que incluye circular derecha, circular izquierda, elíptica derecha, y elíptica izquierda). No olvide que tomar en cuenta la polaridad de la antena es muy importante si se quiere obtener el máximo rendimiento de esta. La antena transmisora debe de tener la misma polaridad de la antena receptora para máximo rendimiento.
El fenómeno de la polarización surge como consecuencia del hecho de que la luz se comporta como una onda transversal de dos dimensiones.
La antena es una parte esencial de un sistema de radiocomunicaciones, acoplando la energía de la salida de un transmisor hacia el espacio libre o del espacio libre hacia un receptor, razón por la cual se conoce como dispositivo recíproco, puesto que mantiene sus características tanto en transmisión como en recepción. Puede entenderse, como un dispositivo que transforma las señales eléctricas (voltaje y corriente de una línea de transmisión) en ondas electromagnéticas (campos eléctricos y magnéticos), o viceversa.
Antenas
Un dipolo es una antena empleada para transmitir o recibir ondas de radiofrecuencia. Estas antenas son las más simples desde el punto de vista teórico.
El dipolo se suele encontrar en prácticamente todos los servicios que existen actualmente, principalmente en arreglos de antenas para transmisores de radio FM y también en transmisores de TV y servicios de radio móvil para servicios de despacho, seguridad como la policía y emergencias, bomberos y ambulancias.
Es una antena con dos polos mirando hacia sentidos contrarios, debido a que cada polo se comporta como si fuera un tramo de línea de transmisión de ¼ de onda, por lo que la longitud más común es de ½ onda, como su nombre lo indica, este tipo de antena se construye y utiliza para una sola frecuencia presentando un buen compromiso entre directividad y tamaño. Esta antena puede situarse de manera horizontal o vertical con respecto a la superficie terrestre dependiendo de los requerimientos de los servicios, su patrón de radiación es omnidireccional en el plano H, utilizado para aplicaciones como comunicaciones móviles.
Antena dipolo
Antenas Dipolo Multi-Elemento
Las antenas multi-elemento tipo dipolo cuentan con algunas de las características generales del dipolo simple. Cuentan con un patrón de elevación y azimuth similar al de la antena dipolo simple. La diferencia más clara entre ambas es la direccionalidad de la antena en el plano de elevación, y el incremento en ganancia debido a la utilización de múltiples elementos. Con el uso de múltiples elementos en la construcción de la antena, esta puede ser configurada para diferentes ganancias, lo cual permite diseños con características físicas similares. Tal como se puede ver en el patrón de elevación de la fig. 2, múltiples antenas de dipolo son muy direccionales en el plano vertical. Debido a que la antena de dipolo radía igualmente bien en todas las direcciones del plano horizontal, es capaz de operar igualmente bien en configuración horizontal.
Patrón de Elevación multi-dipolo
Patrón de Elevación de una antena multi-dipolo
Antena Yagi
Estas se componen de un arreglo de elementos independientes de antena, donde solo uno de ellos transmite las ondas de radio. El número de elementos (específicamente, el número de elementos directores) determina la ganancia y directividad. Las antenas Yagi no son tan direccionales como las antenas parabólicas, pero son más directivas que las antenas panel.
Patrón de radiación - antena Yagi
Antena Panel
Consisten en un arreglo de dipolos en fase para obtener un patrón de radiación determinado por un cubrimiento omnidireccional, conectados horizontal o verticalmente a una estructura aplanada rectangular, situados a 1’¼ de la superficie que sirve como reflector y dentro de un panel de fibra de vidrio o de algún material transparente a las ondas electromagnéticas.
Se empezaron a utilizar en los sistemas móviles celulares, en la banda de 800 MHz inicialmente y en los últimos años debido a la gran expansión de la telefonía celular se utilizan en todas las bandas y en diferentes aplicaciones, puesto que permiten disimular bastante bien la antena con respecto a su entorno.
Recientemente se están utilizando en bandas de frecuencia más bajas, como la banda de VHF y en algunas de las partes bajas de UHF, para servicios de radio móvil convencional y en sistemas radiantes de TV digital.
Las antenas panel o flat panel ofrecen mayor direccionabilidad y son buena opción para instalaciones fijas
Patrón de Elevación Flat Panel de Alta Ganancia
Patrón de Azimuth Flat Panel de Alta Ganancia
Antenas Parabólicas
Las antenas parabólicas usan características físicas así como antenas de elementos múltiples para alcanzar muy alta ganancia y direccionalidad. Estas antenas usan un plato reflector con la forma de una parábola para enfocar las ondas de radio recibidas por la antena a un punto focal. La parábola también funciona para capturar la energía radiada por la antena y enfocarla en un haz estrecho al transmitir. Como puede verse en la figura de abajo, la antena parabólica es muy direccional. Al concentrar toda la potencia que llega a la antena y enfocarla en una sola dirección, este tipo de antena es capaz de proveer muy alta ganancia.
La antena parabólica con su alta ganancia y gran direccionabilidad son muy buenas para proveer enlaces punto a punto en largas distancias, con antenas instaladas permanentemente.
Polarización lineal
Polarización circular
EXPERIMENTOS CON ANTENAS
(Algunas...)
Ventajas e inconvenientes de la polarización lineal
Las antenas de polarización lineal son ampliamente usadas debido a su simplicidad estructural, que puede ser tan sencilla como un simple trozo de cable. Las antenas suelen ser pequeñas, baratas y fáciles de reparar.
En general, la polarización lineal es buena para alcances largos, ya que toda la energía se haya concentrada en un solo plano. La ventaja en cuanto al alcance es contrarrestada por su sensibilidad a interferencias multipath (por rebotes en la señal).
Para conseguir la mejor transmisión, ambas antenas de polarización lineal, la transmisora y la receptora, deben estar alineadas.
En el caso más extremo, cuando las antenas emisora y receptora se encuentran a 90º, la señal transmitida es mínima. Esto se traduce en una pérdida de 30 dB en la fuerza de la señal, y se suele denominar polarización cruzada.
Dado que los multirrotores se están moviendo continuamente por el cielo, resulta imposible mantener las antenas alineadas como el tiempo, y como resultado se obtiene una señas de FPV inestable.
Para resolver este problema, normalmente usamos antenas de polarización circular.
Creado por Vicky Balay / Junio 2020