Las ondas de radio son un tipo de radiación electromagnética más conocida por su uso en tecnologías de comunicación, como la televisión, los teléfonos móviles y las radios. Estos dispositivos reciben ondas de radio y las convierten en vibraciones mecánicas en el altavoz para crear ondas de sonido.
El espectro de radiofrecuencia es una parte relativamente pequeña del espectro electromagnético (EM). El espectro EM generalmente se divide en siete regiones en orden de disminución de la longitud de onda y aumento de energía y frecuencia, según la Universidad de Rochester. Las designaciones comunes son ondas de radio, microondas, infrarrojos (IR), luz visible, ultravioleta (UV), rayos X y rayos gamma.
Las ondas de radio tienen las longitudes de onda más largas en el espectro EM, según la NASA, que van desde aproximadamente 0.04 pulgadas (1 milímetro) a más de 62 millas (100 kilómetros). También tienen las frecuencias más bajas, desde aproximadamente 3.000 ciclos por segundo, o 3 kilohercios, hasta aproximadamente 300 mil millones de hercios, o 300 gigahercios.
El espectro de radio es un recurso limitado y a menudo se compara con las tierras de cultivo. Así como los agricultores deben organizar sus tierras para lograr la mejor cosecha en cuanto a cantidad y variedad, el espectro de radio debe dividirse entre los usuarios de la manera más eficiente, según la British Broadcasting Corp. (BBC). En los Estados Unidos, la Administración Nacional de Telecomunicaciones e Información del Departamento de Comercio de los Estados Unidos gestiona las asignaciones de frecuencia a lo largo del espectro radioeléctrico.
Descubrimiento
El físico escocés James Clerk Maxwell, quien desarrolló una teoría unificada del electromagnetismo en la década de 1870, predijo la existencia de ondas de radio, según la Biblioteca Nacional de Escocia. En 1886, Heinrich Hertz, un físico alemán, aplicó las teorías de Maxwell a la producción y recepción de ondas de radio. Hertz usó herramientas caseras simples, que incluyen una bobina de inducción y una jarra Leyden (un tipo temprano de condensador que consiste en una jarra de vidrio con capas de aluminio tanto adentro como afuera) para crear ondas electromagnéticas. Hertz se convirtió en la primera persona en transmitir y recibir ondas de radio controladas. La unidad de frecuencia de una onda EM, un ciclo por segundo, se llama hertz, en su honor, según la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia.
Bandas de ondas de radio
La Administración Nacional de Telecomunicaciones e Información generalmente divide el espectro de radio en nueve bandas:
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| Banda | Rango de frecuencia | Rango de onda |
|---|---|---|
| Frecuencia extremadamente baja (ELF) | <3 kHz | > 100 km |
| Muy baja frecuencia (VLF) | 3 a 30 kHz | 10 a 100 km |
| Baja frecuencia (LF) | 30 a 300 kHz | 1 ma 10 km |
| Frecuencia Media (MF) | 300 kHz a 3 MHz | 100 ma 1 km |
| Alta frecuencia (HF) | 3 a 30 MHz | 10 a 100 m |
| Muy alta frecuencia (VHF) | 30 a 300 MHz | 1 a 10 m |
| Ultra alta frecuencia (UHF) | 300 MHz a 3 GHz | 10 cm a 1 m |
| Super alta frecuencia (SHF) | 3 a 30 GHz | 1 a 1 cm |
| Frecuencia extremadamente alta (EHF) | 30 a 300 GHz | 1 mm a 1 cm |
Frecuencias bajas a medias
Las ondas de radio ELF, la más baja de todas las frecuencias de radio, tienen un largo alcance y son útiles para penetrar el agua y las rocas para la comunicación con submarinos y minas y cuevas interiores. La fuente natural más poderosa de ondas ELF / VLF son los rayos, según el Grupo Stanford VLF. Según Phys.org, las ondas producidas por los rayos pueden rebotar de un lado a otro entre la Tierra y la ionosfera (la capa de la atmósfera con una alta concentración de iones y electrones libres). Estas perturbaciones de rayos pueden distorsionar importantes señales de radio que viajan a los satélites.
Las bandas de radio LF y MF incluyen radio marina y de aviación, así como radio comercial AM (modulación de amplitud), según RF Page. Las bandas de radiofrecuencia de AM caen entre 535 kilohercios y 1,7 megahercios, según How Stuff Works. La radio AM tiene un largo alcance, particularmente de noche, cuando la ionosfera es mejor para refractar las ondas de regreso a la Tierra, pero está sujeta a interferencias que afectan la calidad del sonido. Cuando una señal está parcialmente bloqueada, por ejemplo, por un edificio con paredes de metal como un rascacielos, el volumen del sonido se reduce en consecuencia.
Frecuencias más altas
Las bandas de HF, VHF y UHF incluyen radio FM, sonido de televisión, radio de servicio público, teléfonos celulares y GPS (sistema de posicionamiento global). Estas bandas suelen utilizar la "modulación de frecuencia" (FM) para codificar o imprimir una señal de audio o datos en la onda portadora. En la modulación de frecuencia, la amplitud (extensión máxima) de la señal permanece constante mientras que la frecuencia varía más o menos a una velocidad y magnitud correspondiente a la señal de audio o datos.
FM da como resultado una mejor calidad de señal que AM porque los factores ambientales no afectan la frecuencia de la forma en que afectan la amplitud, y el receptor ignora las variaciones de amplitud siempre que la señal permanezca por encima de un umbral mínimo. Las frecuencias de radio FM caen entre 88 megahercios y 108 megahercios, según How Stuff Works.
Radio de onda corta
La radio de onda corta usa frecuencias en la banda de HF, de aproximadamente 1.7 megahercios a 30 megahercios, según la Asociación Nacional de Transmisores de Ondas Cortas (NASB). Dentro de ese rango, el espectro de onda corta se divide en varios segmentos, algunos de los cuales están dedicados a estaciones de radiodifusión regulares, como Voice of America, British Broadcasting Corp. y Voice of Russia. En todo el mundo, hay cientos de estaciones de onda corta, según la NASB. Las estaciones de onda corta se pueden escuchar durante miles de millas porque las señales rebotan en la ionosfera y rebotan cientos o miles de millas desde su punto de origen.
Frecuencias más altas
SHF y EHF representan las frecuencias más altas en la banda de radio y, a veces, se consideran parte de la banda de microondas. Las moléculas en el aire tienden a absorber estas frecuencias, lo que limita su alcance y aplicaciones. Sin embargo, sus longitudes de onda cortas permiten que las señales sean dirigidas en haces estrechos por antenas parabólicas (antenas parabólicas). Esto permite que se produzcan comunicaciones de corto alcance y gran ancho de banda entre ubicaciones fijas.
SHF, que se ve menos afectado por el aire que EHF, se usa para aplicaciones de corto alcance como Wi-Fi, Bluetooth y USB inalámbrico (bus serie universal). SHF solo puede funcionar en trayectos de línea de visión ya que las olas tienden a rebotar en objetos como automóviles, barcos y aviones, según la página RF. Y debido a que las ondas rebotan en los objetos, SHF también se puede usar para el radar.
Fuentes astronómicas
El espacio exterior está repleto de fuentes de ondas de radio: planetas, estrellas, nubes de gas y polvo, galaxias, púlsares e incluso agujeros negros. Al estudiarlos, los astrónomos pueden aprender sobre el movimiento y la composición química de estas fuentes cósmicas, así como los procesos que causan estas emisiones.
Un radiotelescopio "ve" el cielo de manera muy diferente de lo que parece en luz visible. En lugar de ver estrellas puntuales, un radiotelescopio recoge pulsares distantes, regiones formadoras de estrellas y restos de supernova. Los radiotelescopios también pueden detectar cuásares, que es la abreviatura de fuente de radio cuasi estelar. Un cuásar es un núcleo galáctico increíblemente brillante impulsado por un agujero negro supermasivo. Los quásares irradian energía ampliamente en todo el espectro EM, pero el nombre proviene del hecho de que los primeros cuásares identificados emiten principalmente energía de radio. Los cuásares son muy enérgicos; algunos emiten 1,000 veces más energía que toda la Vía Láctea.
Los radioastrónomos a menudo combinan varios telescopios más pequeños, o platos de recepción, en una matriz para hacer una imagen de radio más clara o de mayor resolución, según la Universidad de Viena. Por ejemplo, el radiotelescopio Very Large Array (VLA) en Nuevo México consta de 27 antenas dispuestas en un gran patrón en "Y" que tiene 22 millas (36 kilómetros) de ancho.
Este artículo fue actualizado el 27 de febrero de 2019 por el colaborador de Live Science, Traci Pedersen.
