Ondas Guiadas: noviembre 2017

sábado, 18 de noviembre de 2017

Polarizacion de Antenas

La polarización de una antena es la polarización de la onda radiada por dicha antena en una dirección dada.

Si la figura trazada es una recta, la onda se denomina linealmente polarizada, si es un círculo circularmente polarizada.

El sentido de giro del campo eléctrico, para una onda que se aleja del observador, determina si la onda está polarizada circularmente a derechas o a izquierda. Si el sentido de giro coincide con las agujas del reloj, la polarización es circular a derechas. Si el sentido de giro es contrario a las agujas del reloj, la polarización es circular a izquierdas. El mismo convenio aplica a las ondas con polarización elíptica.

Las expresiones siguientes representan campos con polarización lineal

Las expresiones siguientes representan campos con polarización circular, la primera a izquierdas y la segunda a derechas

Finalmente los siguientes ejemplos corresponden a polarizaciones elípticas

Se produce una polarización lineal cuando las fases de dos componentes ortogonales del campo eléctrico difieren un múltiplo entero de p radianes. Se produce polarización circular cuando las amplitudes son iguales y la diferencia de fase entre las componentes es p/2 o 3p/2. La polarización es elíptica en los demás casos.

Premio Nobel De Física

Los científicos estadounidenses Rainer Weiss, Barry Barish y Kip Thorne han ganado el Premio Nobel de Física 2017 por su trabajo en LIGO, el detector de ondas gravitacionales. El jurado ha reconocido a los científicos por un "descubrimiento que sacudió al mundo", ha señalado Göran Hansson, secretario general de la Real Academia de Ciencias Sueca, en el momento de anunciar el fallo del jurado.

Weiss recibe una mitad del premio y Thorne y Barish comparten la otra por su "contribución decisiva en los detectores de LIGO y la observación de ondas gravitacionales", ha señalado el jurado. Los tres físicos, junto al resto de la colaboración internacional del experimento, también recibieron este año el Premio Princesa de Asturias por su papel en el Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales.

Albert Einstein fue el primero en predecir la existencia de estas señales, pero estaba convencido de que nadie podría detectarlas. Su Teoría General de la Relatividad implicaba que algunos de los cuerpos más violentos del universo —como los agujeros negros— liberan energía en forma de ondas gravitacionales que se expanden por el espacio-tiempo a la velocidad de la luz deformándolo como hace una piedra al caer en un estanque. Estos cuerpos están tan lejos que, al llegar a la Tierra, sus ondas son tan débiles que no había tecnología capaz de captarlas, aseguró Einstein.

Un siglo después, el 14 de septiembre de 2015, los detectores de LIGO captaron la primera señal de una onda gravitacional, tras un trabajo que había comenzado cinco décadas antes. La produjo el choque de dos agujeros negros decenas de veces más masivos que el Sol. Su onda expansiva había viajado por el universo durante 1.300 millones de años hasta ser captada.

La primera onda gravitacional "se captó 20 años después de que construyésemos la primera versión de LIGO", ha recordado Barish esta mañana en una entrevista telefónica con la organización del premio, minutos después de recibir la llamada del comité anunciándole que había ganado. Einstein tenía razón al decir que las señales serían extremadamente pequeñas, pero subestimó el avance de las tecnologías capaces de captarlas. "El tamaño real de la señal era unas mil veces más pequeño que un protón", ha resaltado Barish

Antena Parabolica

La antena parabólica es un tipo de antena que se caracteriza por llevar un reflector parabólico, cuya superficie en realidad es un paraboloide de revolución. Las antenas parabólicas pueden ser transmisoras, receptoras o full dúplex, llamadas así cuando pueden trasmitir y recibir simultáneamente. Suelen ser utilizadas a frecuencias altas y tienen una ganancia elevada.

Tipos De Antenas Parabólicas
Atendiendo a la superficie reflectora, pueden diferenciarse varios tipos de antenas parabólicas, los más extendidos son los siguientes:

La antena parabólica de foco centrado o primario
La antena parabólica de foco desplazado u offset
La antena parabólica Cassegrain
La antena plana

calcular ganancia de una antena parabolica:

Para calcular la ganancia de una antena, lo primero que debemos conocer es su área de apertura y la longitud de onda de las señales que se desea recibir relativamente bien.

El área de apertura es:

Donde R es el radio del plato que forma la antena, y es igual al diámetro/2.

La longitud de onda, designada con la letra griega λ, se obtiene de dividir 300 por la frecuencia (λ=300/frecuencia). La frecuencia de la banda C se extiende desde3,7GHz hasta 4,2GHz, lo cual quiere decir que el ancho de banda es 0,5GHz, puesto que 1 GigaHz es igual 1000MHz, resulta que la banda C tiene un ancho de 500MHz, la longitud de onda con aplicación práctica en antenas se calcula para la mitad del rango, o sea para 3,95GHz (3950MHz).

Entonces, λ=300/f=300/3950MHz λ=0,075 metros=7,5 centímetros

Dado que la fórmula de la ganancia para una antena parabólica es:

Donde π es un número constante (igual a 3,1416), A es el área de apertura y E es la eficiencia de la antena. Por lo general, se asume que dicha eficiencia es del 60%, o sea 60/100, igual a 0,60.

Como ejemplo para una antena de 5 metros de diámetro (radio =2,50metros), la ganancia se puede calcular así:

Asumiendo una eficiencia del 60%, aplicamos la fórmula para la ganancia, así:

Ganancia = 10 log 26318
Ganancia= 44,2 dB.

Antena Yagi

La antena Yagi o antena Yagi-Uda es una antena direccional inventada por el Dr. Shintaro Uda de la Universidad Imperial de Tohoku y en menor parte, el Dr. Hidetsugu Yagi (de ahí al nombre Yagi-Uda). Esta invención dio avanzada a las antenas convencionales, produjo que mediante una estructura simple de dipolo, combinada con elementos parásitos conocidos como reflector y directores, se pudiera construir una antena de muy alto rendimiento.

calculo antena yagi:

el elemento alimentado de $\scriptstyle {0{,}44\lambda }$ de longitud.
un director de $\scriptstyle {0{,}43\lambda }$ situado $\scriptstyle {0{,}13\lambda }$ delante el elemento alimentado.
un reflector de $\scriptstyle {0{,}5\lambda }$ situado a $\scriptstyle {0{,}25\lambda }$ detrás del elemento alimentado.

En las curvas encontramos:

Z_{aa}=55{,}24-j40{,}52\,

Z_{dd}=52{,}56-j53{,}88\,

Z_{rr}=73{,}00+j43{,}00\,

Z_{ad}=Z_{da}=63{,}00-j2{,}15\,

Z_{ar}=Z_{ra}=40{,}47-j29{,}00\,

Z_{dr}=Z_{rd}=10{,}40-j38{,}36\,

El sistema de ecuaciones es:

{\begin{matrix}v_{a}&=&i_{a}Z_{aa}&+&i_{d}Z_{ad}&+&i_{r}Z_{ar}\\0&=&i_{a}Z_{ad}&+&i_{d}Z_{dd}&+&i_{r}Z_{dr}\\0&=&i_{a}Z_{ar}&+&i_{d}Z_{dr}&+&i_{r}Z_{rr}\end{matrix}}

Deducimos:

{i_{d} \over i_{a}}={Z_{ar}Z_{dr}-Z_{ad}Z_{rr} \over Z_{dd}Z_{rr}-Z_{dr}^{2}}\,

{i_{r} \over i_{a}}={Z_{ad}Z_{dr}-Z_{ar}Z_{dd} \over Z_{dd}Z_{rr}-Z_{dr}^{2}}\,

Después de largos y fastidiosos cálculos con números complejos, obtenemos:

{i_{d} \over i_{a}}=0{,}92e^{-j2{,}34}\,

{i_{r} \over i_{a}}=0{,}167e^{j1{,}68}\,

El campo lejano será:

E=E_{a}\left(1+{E_{d} \over E_{a}}e^{j\beta _{d}}+{E_{r} \over E_{a}}e^{j\beta _{r}}\right)=E_{a}\left(1+{i_{d} \over i_{a}}e^{j\beta _{d}}+{i_{r} \over i_{a}}e^{j\beta _{r}}\right)\,

donde

\beta _{d}={2\pi  \over \lambda }0{,}13\lambda \cos \theta =0{,}817\cos \theta \,

\beta _{r}=-{2\pi  \over \lambda }0{,}25\lambda \cos \theta =1{,}571\cos \theta \,

Tomando como referencia la fase del elemento alimentado, la fase del director es:

\phi _{d}=\beta _{d}-2.34\,

y la fase del reflector es:

\phi _{r}=\beta _{r}+1{,}68\,

El campo lejano de la antena es:

E=E_{a}\left(1+0{,}92e^{j\phi _{d}}+0{,}167e^{j\phi _{r}}\right)\,

Y su amplitud será:

\left|E\right|=\left|E_{a}\right|{\sqrt {\left(1+0{,}92\cos \phi _{d}+0{,}167\cos \phi _{r}\right)^{2}+\left(0{,}92\sin \phi _{d}+0{,}167\sin \phi _{r}\right)^{2}}}\,

\scriptstyle {\theta =0}

Tratado de Buccareli

El marco nacional dentro del cual el tratado fue firmado se caracterizó por la inestabilidad política y las constante asonadas militares. Uno de los orígenes de la relativa debilidad del gobierno de Álvaro Obregón provenía del hecho de que los Estados Unidos no habían reconocido el régimen post-revolucionario. La Constitución de 1917, con una marcada influencia socialista y nacionalista había perjudicado a muchos interesés estadounidenses por lo cual los presidentes de áquel país se negaron a reconocer como legítimos a los presidentes de México Venustiano Caranza y Álvaro Obregón y además exigían la derogación de varios artículos o al menos que no fuesen retroactivos.

El tratado fue firmado por Álvaro Obregón el 13 de agosto de 1923 y en él se dispuso que las propiedades agrícolas expropiadas a estadounidenses se pagarían con bonos, si no eran mayores a 1755 hectáreas y en efectivo y de inmediato si eran mayores. El artículo 27 no era retroactivo para los estadounidenes que hubiesen adquirido sus concesiones antes de 1917 lo cual les permitía seguir extrayendo y vendiendo petróleo.

Uno de los puntos más interesantes del tratado es que el estado mexicano se comprometía a no desarrollar industria petrolera, bélica, aérea o marítima durante los siguientes 75 años. A cambio los estadunidenses venderían productos ya manufacturados a México a precio preferencial. La novela "Los protocolos secretos. De Versalles a Bucareli" del autor Adolfo Arrioja Vizcaíno expone la teoría que el tratdo de Bucareli fue una adaptación de los Tratados de Versalles que fueron impuestos a Alemania tras su derrota en 1918 y que intentaban prevenir que este páis volviese a convertirse en una potencia.

Enrique Rebsamen

Enrique Conrado Rébsamen Egloff (1857-1904) fue un educador mexicano nacido en Suiza cuyas reformas educativas influyeron de manera decisiva en el sistema educativo actual de México.

Rébsamen fue el primogénito del matrimonio formado por Juan Ulrich Rébsamen, educador y director de la escuela normalista de esa localidad por 43 años y de Catalina Egloff, mujer de vasta instrucción, hija de un coronel y consejero gubernamental.

La formación principal de Rébsamen fue en el área de la pedagogía obteniendo diplomas de profesor de primaria y de profesor de escuelas secundarias. Además tuvo amplia preparación en comercio, en idiomas, en botánica, en geología y en paleontología. Desde su época de estudiante realizó aportaciones literarias que abarcaban diversos temas tanto científicos como culturales.

Llegó a México para encargarse de la educación de los hijos de un comerciante en la ciudad de León. Después vivió en laCiudad de México, donde entabló amistad con pensadores importantes de la época, entre ellos Ignacio Manuel Altamirano. Se dedicó a investigar diversas cuestiones de lingüística, historia y sociología, así como a escribir ensayos en un periódico capitalino. El entonces Presidente de la República, Porfirio Díaz, se interesó por el trabajo de Rébsamen y lo recomendó con el Gobernador de Veracruz, Juan de la Luz Enríquez, quien manejaba un proyecto educativo estatal de grandes alcances.

En 1886 el Gobernador Enríquez encargó a Rébsamen la creación de una escuela normal en Xalapa y una escuela experimental anexa, que comenzaron a funcionar al siguiente año con veinticinco estudiantes. En ella formó, con las estrategias educativas más modernas de la época, maestros que ejercieron en diferentes lugares del país, modificando la enseñanza primaria. Participó en los Congresos Nacionales de Instrucción Pública de 1889 y 1890, en los que Justo Sierra Méndez fungió como presidente y Rébsamen como vicepresidente; en ellos aportó elementos muy importantes relacionados con la organización y el funcionamiento de las escuelas.

En Guanajuato trabajó entre los años 1894 y 1900 realizando, entre otras, las siguientes acciones: fundó la Escuela Normal de León el 3 de noviembre de 1894; redactó la Ley y el Reglamento de Instrucción Primaria a nivel estatal, lo que presentó como modalidad especial la creación de escuelas modelo en 1895; propuso al gobierno del estado un proyecto de sistemas de medio tiempo en las escuelas del campo (1899); supervisó personalmente el desarrollo y los avances en las escuelas modelo que organizó (1900).

La concepción educativa de Rébsamen se apoyaba en autores de la pedagogía alemana (Herbart, Ziller, Diesterweg, Froebel y Kehr), de la francesa (Rousseau y Jacotot), de la inglesa (Spencer y Bain) y desde luego, de la pedagogía suiza (Pestalozzi y Giart). Por ello, Rébsamen consideraba su doctrina ecléctica ya que manejaba las reformas y las aportaciones más trascendentales de las diversas tendencias pedagógicas de la época.

Durante toda su vida Rébsamen realizó incontables publicaciones. En 1888 adaptó para México el Atlas Geográfico de Volckmar. En 1889 fundó la revista pedagógica, científica y literaria “México Intelectual”. En 1899 publicó el “Método de Escritura y Lectura”, conocido como Método Rébsamen, libro que hasta 1929 había alcanzado los cuatro millones de ejemplares vendidos. En 1900 publicó la guía para la enseñanza de la escritura y lectura en el primer año escolar.

El pensamiento de Enrique Conrado Rébsamen, si bien se ubica naturalmente en el contexto de la enseñanza normalista, tiene las condiciones de vigencia que le permiten trascender en el tiempo y en el espacio a otros campos de la pedagogía, ya que se fundamenta en principios que en términos actuales se relacionan con la calidad y la pertinencia de la educación.

Onas sismicas

Si desplazamos un diapasón de su posición de equilibrio y lo soltamos repentinamente, percibimos su sonido característico. Lo mismo sucede en la Tierra, un sismo consiste precisamente en la liberación repentina de los esfuerzos impuestos al terreno. De esta manera, la tierra es puesta en vibración. Esta vibración es debida a la propagación de ondas como en el caso del diapasón.

En un terremoto se transmiten ondas que viajan por el interior de la tierra. Siguen caminos curvos debido a la variada densidad y composición del interior de la Tierra. Este efecto es similar al de la refracción de ondas de luz. A este tipo de ondas se llaman ondas internas, centrales o de cuerpo, transmiten los temblores preliminares de un terremoto pero poseen poco poder destructivo. Las ondas de cuerpo son divididas en dos grupos: ondas primarias (P) y secundarias (S).

También se propagan ondas por la superficie. Son las que más tardan en llegar. Debido a su baja frecuencia provocan resonancia en edificios con mayor facilidad que las ondas de cuerpo causando los efectos más devastadores . Hay ondas superficiales de dos típos: de Rayleigh y de Love.

Las ondas superficiales viajan por la superficie de la Tierra.

Ondas Rayleigh también conocidas como rodillo de tierra, se desplazan como olas oceánicas sobre la superficie de la Tierra, moviendo la superficie del suelo hacia arriba y hacia abajo. Estas causan la mayoría de las vibraciones de la superficie del suelo durante un terremoto.
Ondas de Love son ondas superficiales que se mueven de lado a lado.

Ondas de cuerpo viajan a través de la Tierra.

Ondas P: Estos son el tipo más rápido de onda sísmica. Cuando las ondas P se desplazan, la roca circundante se comprime y estira repetidamente.
Ondas S: Estas ondas sísmicas llegan después que las ondas P porque viajan más lentamente. A medida que se desplaza transversalmente, la roca sube y baja, o se mueve de lado a lado.

Antenas Hertz

Dipolo de Media Onda: El dipolo de media onda lineal o dipolo simple es una de las antenas más ampliamente utilizadas en frecuencias arriba de 2MHz. En frecuencias abajo de 2 MHz, la longitud física de una antena de media longitud de onda es prohibitiva. Al dipolo de media onda se le refiere por lo general como antena de Hertz.
Una antena de Hertz es una antena resonante. O Sea, es un múltiplo de un cuarto de longitud de onda de largo y de circuito abierto en el extremo más lejano. Las ondas estacionarias de voltaje y de corriente existen a lo largo de una antena resonante.

El patrón de radiación de espacio libre para un dipolo de media onda depende de la localización horizontal o vertical de la antena con relación a la superficie de la tierra.
La figura siguiente muestra el patrón de radiación vertical para un dipolo de media onda montado verticalmente. Observese que los dos lóbulos principales que irradian en direcciones opuestas están en ángulo derecho a la antena, los lóbulos no son círculos, se obtienen solo en el caso ideal donde la corriente es constante a todo lo largo de la antena, y esto es inalcanzable en una antena real.

Radiotelescopios

El radiotelescopio más grande del mundo, construido en sólo cinco años en la provincia de Guizhou, en el sur de China, ha captado sus primeras señales del espacio.

Con sus 500 metros de diámetro, el radiotelescopio FAST (llamado así por las iniciales en inglés de Telescopio Esférico de Quinientos metros de Apertura) supera los 305 metros del telescopio de Arecibo en Puerto Rico, que era el más grande hasta ahora.

Está diseñado para escuchar ondas de radio procedentes de fuentes cósmicas lejanas como púlsares (estrellas de neutrones que giran con gran rapidez) y cuásares (regiones que rodean a agujeros negros supermasivos en el centro de galaxias).

Según ha informado la televisión estatal china CCTV, el radiotelescopio ha captado la señal de un púlsar situado a 1.351 años luz de la Tierra en uno de sus primeros tests. A partir de ahora, habrá que esperar unos tres años para que la instalación esté a pleno rendimiento, ya que habrá que calibrar todos sus componentes.

La Academia de Ciencias China ha destacado que el radiotelescopioservirá para buscar vida extraterrestre, con el argumento de que una civilización avanzada emitirá probablemente ondas de radio al espacio como hace la humanidad. Aunque esta idea ha originado el popular proyecto Seti de búsqueda de inteligencia extraterrestre, en el que está basada la película Contact donde aparece el radiotelescopio de Arecibo, este es un campo de investigación minoritario dentro de la radioastronomía.

El radiotelescopio FAST es una prueba de las ambiciones de China para ser reconocida como una potencia científica. Al igual que ha ocurrido en los campos de la supercomputación y de la genómica, China ha incorporado tecnologías desarrolladas en Estados Unidos y Europa y ha invertido en grandes instalaciones que se han convertido en las más potentes del mundo.

Las autoridades chinas esperan que el radiotelescopio se convierta también en una atracción turística como lo es el de Arecibo, que atrae a 90.000 visitantes cada año.

El coste de construcción de FAST se ha cifrado en una cantidad equivalente a 160 millones de euros. Esta cifra no incluye las indemnizaciones que está previsto pagar a las 8.000 personas de ocho pueblos que han sido desalojadas para no interferir con el radiotelescopio, que requiere que no haya señales de radio en cinco kilómetros a la redonda.

Rangos de Frecuencia en comunicación Publica

REDES CELULARES

Así como esta industria es la más interesante desde un punto de vista de negocios, también lo es desde la perspectiva técnica –específicamente, en lo relativo al uso de las frecuencias.

Los teléfonos celulares funcionan conectándose a antenas ubicadas sobre torres y edificios, en lo que se conoce como radiobases. Cada radiobase cubre una zona circular con un radio de algunos cientos de metros; las radiobases están ubicadas lo suficientemente cerca como para que sus respectivas zonas de coberturas alcancen a empalmarse un poco –a fin de que no queden áreas sin cobertura–, pero al mismo tiempo no deben quedar demasiado cerca, para así maximizar el área cubierta por todas las antenas en su conjunto.

Ese concepto de una región geográfica cubierta por una serie de círculos contiguos, nos recuerda en cierto modo a un panal, donde cada uno de esos círculos correspondería a una celda (cell), de ahí que el sistema se conozca como telefonía celular.

Bandas usadas por las redes celulares

Los operadores celulares, en general, tienen frecuencias en bandas distintas del espectro:

Alrededor de los 850 MHz (la que originalmente se asignó para la telefonía celular).
Alrededor de 1,870 y 1,950 MHz (la llamada banda de ‘PCS’, subastada en 1997).
Alrededor de 1,750 y 2,150 (subastada a principios de este año).
Alrededor de 1,890 y 1,970 (subastada a principios de este año).

Esta dispersión de frecuencias incrementa los costos operativos, pues aparte de que implica tener equipo compatible con cada una de estas bandas y se incrementa la complejidad tecnológica de la red, también se vuelve necesario que los clientes cuenten con handsets multibanda –lo cual los encarece, ya sea vía subsidio-tarifas o en su venta directa al consumidor.

TELEVISIÓN

Aquí hay otro tema candente. La televisión tradicional se transmite en tres bandas de frecuencias, y cada canal utiliza 6 MHz de espectro:

54 a 72 MHz: canales 2, 3 y 4
76 a 88 MHz: canales 5 y 6
174-216 MHz: canales 7 a 13

Esta franja del espectro tiene características técnicas que resultan adecuadas para comunicaciones móviles de voz y datos; y como esos servicios aportan a la sociedad mucho más valor que la tele, en todo el mundo se está trabajando para que las empresas de televisión migren a otras bandas y desocupen esas frecuencias.

La migración de los canales de televisión no se restringirá a únicamente cambiar de frecuencias. La intención es que al mismo tiempo se dejen atrás las emisiones analógicas y los canales se transmitan en formato digital, lo cual tendría beneficios en cuanto al aprovechamiento del espectro (las señales digitales se prestan para la compresión), y habilitación de servicios de valor agregado en los canales.

Frecuencias Publicas


Canal	Video (MHz)	Audio (MHz)
2	55.25	59.75
3	61.25	65.75
4	67.25	71.75
5	77.25	81.75
6	83.25	87.75
7	175.25	179.75
8	181.25	185.75
9	187.25	191.75
10	193.25	197.75
11	199.25	203.75
12	205.25	209.75
13	211.25	215.75

Frecuencia de Canales de Television en UHF para México


Canal	Video (MHz)	Audio (MHz)
14	471.25	475.75
15	477.25	481.75
16	483.25	487.75
17	489.25	493.75
18	495.25	499.75
19	501.25	505.75
20	507.25	511.75
21	513.60	517.75
22	519.25	523.75
23	525.25	529.75
24	531.25	535.75
25	537.25	541.75
26	543.25	547.75
27	549.25	553.75
28	555.25	559.75
29	561.25	565.75
30	567.25	571.75
31	573.25	577.75
32	579.25	583.75
33	585.25	589.75
34	591.25	595.75
35	597.25	601.75
36	603.25	607.75
37	609.25	613.75
38	615.25	619.75
39	621.25	625.75
40	627.25	631.75
41	633.25	637.75
42	639.25	643.75
43	645.25	649.75
44	651.25	655.75
45	657.25	661.75
46	663.25	667.75
47	669.25	673.75
48	675.25	679.75
49	681.25	685.75
50	687.25	691.75
51	693.25	697.75
52	699.25	703.75
53	705.25	709.75
54	711.25	715.75
55	717.25	721.75
56	723.25	727.75
57	729.25	733.75
58	735.25	739.75
59	741.25	745.75
60	747.25	751.75
61	753.25	757.75
62	759.25	763.75
63	765.25	769.75
64	771.25	775.75
65	777.25	781.75
66	783.25	787.75
67	789.25	793.75
68	795.25	799.75
69	801.25	805.75
70	807.25	811.75
71	813.25	817.75
72	819.25	823.75
73	825.25	829.75
74	831.25	835.75
75	837.25	841.75
76	843.25	847.75
77	849.25	853.75
78	855.25	859.75
79	861.25	865.75
80	867.25	871.75
81	873.25	877.75
82	879.25	883.75
83	885.25	889.75