lunes, 23 de marzo de 2015

Ondas en el Aire: Fundamentos básicos de radionavegación

La energía electromagnética se utiliza en aviación principalmente para comunicarse y para el uso de las radio ayudas a la navegación aérea. 



En este Blog no vamos a entrar en una explicación detallada del electromagnetismo, sino que vamos a centrarnos en los conocimientos básicos que todo piloto debe de recordar. 

Los hechos básicos:

Al aplicar una corriente eléctrica a un cable se emite una señal u onda de radio.


La onda de radio viaja  a la velocidad de la luz (300.000 km/s).



A medida que la onda se desplaza en el medio, pierde intensidad. Esto es lo que se conoce como atenuación de la señal.



También se produce atenuación si la onda toca la superficie terrestre.




En el dibujo que se muestra a continuación se puede ver la atenuación y como esta es función de una de las muchas formulas que existen aviación que varían con el "inverso del cuadrado".



Esto de la ley cuadrática inversa se explica más fácilmente de la siguiente forma: como se puede ver en el dibujo de arriba, para poder duplicar la distancia de emisión de un transmisor (TX) se debe de cuatriplicar la potencia. Es lo mismo que pasa con la luz de una linterna proyectada en una pared. Si nos alejamos el doble de distancia, la intensidad de la luz disminuye cuatro veces.

Las ondas de radio son ondas electro magnéticas. Electricidad y magnetismo. La onda que interesa es la eléctrica, que es la que lleva la información, pero no podemos deshacernos de la que se desplaza a 90° junto con ella. En el GIF animado se ven las dos ondas viajando juntas.


La polarización se refiere al plano en el que se desplazan las ondas con respecto a su componente eléctrica (la que nos interesa). La terminología de las ondas se puede ver en el gráfico que sigue.



A veces se representa la onda utilizando un vector que rota en sentido inverso a las agujas del reloj.

La relación entre la longitud de onda y la frecuencia se indica a continuación.



La longitud de onda es la distancia que viaja la onda en un ciclo.


Cuanto mayor es la frecuencia menor es su longitud de onda (son inversamente proporcionales). 

Para poder medir la diferencia de fase entre dos ondas que viajan juntas, es necesario que ambas señales tengan la misma frecuencia.




La longitud de una antena depende de la frecuencia de la onda que tenga que recibir o emitir, de ahí que los móviles tengan una antena muy pequeña o no se vea por estar integrada dentro de la carcasa.



Las emisiones radioeléctricas e aviación están regladas de acuerdo con la OACI.  


Las frecuencias en aviación y su uso se pueden ver en la tabla que sigue.


Al cambiar el medio por el medio por el que viaja la onda sufre el efecto denominado refracción.



Las ondas también pueden sufrir reflexión (rebote) y difracción, tal como se ve en el gráfico inferior.


La atenuación también se produce en las ondas electromagnéticas que utilizan los radares meteorológicos. Parte de la energía es absorbida y parte reflejada. (Ver post del RADAR meteorológico).


El diagrama básico de la comunicación tradicional por radio en aviación es el siguiente: 


La modulación en amplitud (AM) se puede ver en el siguientes diagramas:








El morse es la interrupción de la señal audible para formar puntos y rallas. La modulación de frecuencia se muestra a continuación.



Un sumario de frecuencias se puede ver en la siguiente tabla:


El efecto de la ionosfera se presenta a continuación.








Para terminar un sumario de la señal radioeléctrica de las radioayudas más importantes 



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