Programa para la obtención del C.O.G. y C.O.R. del S.M.S.S.M. (O.M. 30/1993. BOE 300 del 16-12-1993)
A) RADIOELECTRICIDAD
A.1) FUENTES DE ENERGÍA ELÉCTRICA PRINCIPAL Y DE RESERVA DE LOS EQUIPOS DE COMUNICACIONES.
Los equipos de comunicaciones a bordo de los buques deben estar alimentados por dos tipos alternativos de energía eléctrica : la fuente principal y la de reserva.
La fuente de energía principal suele ser la corriente alterna generada a bordo para los servicios del buque o también la de emergencia con que debe contar. Ambas suelen ser de 220 Voltios C.A.
La fuente de energía de reserva suele estar constituída por uno o dos grupos de baterías, generalmente de plomo, que nos suministran un voltaje de 24 Voltios C.C.
Como las baterías tienen un capítulo propio, dedicaremos este al somero estudio del aprovechamiento de la corriente alterna (c.a.) para la alimentación de los equipos de radiocomunicaciones instalados a bordo de los buques.
Como energía que necesitamos para alimentar los equipos es necesario que sea una tensión contínua, tendremos que rectificarla previamente y esto se consigue con los rectificadores de onda contínua.
En la fig. A.1-1a, vemos el ejemplo de circuito de rectificación de media onda con diodos y la salida rectificada sin filtrar, obteniendo, así, una corriente contínua pulsante. Si a la salida le conectamos un condensador, Fig. A.1-1b, generalmente electrolítico, comprobamos como durante los períodos de no conducción, este se descarga de la tensión acumulada en el período de conducción, eliminando parte del ripple ocasionado por los pulsos. EL tiempo de carga, RC, del condensador solo está limitada por la reactancia del secundario del transformador y la propia resistencia interna de los diodos por lo que es muy rápida y el tiempo de descarga debe ser lento y se eligen tanto los valores del condensador como de la carga, R, lo suficientemente altos.
En la fig. A.1-2, tenemos el ejemplo de un rectificador de onda completa, también con diodos, en la podemos comparar con la salida anterior como aparecen con corriente del mismo sentido los dos períodos una vez rectificados. Como en el caso anterior si a la salida le conectamos un condensador electrolítico, obtenemos una tensión contínua con muy poco ripple .
El voltaje de ripple presente en un rectificador no puede eliminarse de manera adecuada, en la mayoría de los casos, empleando tan solo un capacitor o una inductancia de filtro. Es posible construir filtros mucho más efectivos utilizando ambos . La función del condensador consiste en evitar las variaciones de magnitud del voltaje mientras que la bobina (inductancia), tiende, simultaneamente a evitar las fluctuaciones de la magnitud de corriente. El resultado de estas dos acciones es eliminar el ripple de la salida del rectificador y producir un voltaje que posee un valor practicamente constante.
La fig. A.1-3 ilustra un circuíto de filtro a inductancia-capacidad. Este tipo de filtro recibe el nombre sección p debido a la configuración del diagrama esquemático, que se asemeja a esta letra griega. También se le conoce como filtro de entrada a capacidad. Con este tipo de filtro la forma de onda de salida se aproxima mucho a la de una corriente contínua pura.
A.2 ANTENAS
La antena es el elemento físico a través del cual la potencia de radiofrecuencia generada en la etapa final de un radiotransmisor es emitida al aire en forma de ondas electromagnéticas.
La antena es una evolución de un circuito resonante LC en el cual podemos imaginarnos, por una parte, la separación de las placas del condensador (C) de forma que una quedaría como el hilo que comunmente conocemos como antena y la otra sería la conducción a masa, tal como se ve en la fig. A.2-1
Entre las dos placas (hilos) se establece una diferencia de tensión la cual genera un campo eléctrico en el plano de dichos hilos, cuya dirección o forma circular y de sentido que va del negativo al positivo a ambos lados. Durante estos procesos una parte de la energía de dichos campos se sale de la antena en forma de ondas electromagnéticas que se radian al espacio, conteniendo la información transmitida .
Lo ideal de longitud de una antena sería que fuese de las mismas dimensiones que longitud de onda que la frecuencia que se desea radiar, pero ello implicaría una dimensiones muy difíciles aún en tierra e impracticables en los barcos (ondas Decamétricas y Hectométricas), por lo que se usan antenas de media longitud de onda o de un cuarto de longitud de onda y aunque en algunos casos todavía las dimensiones serían excesivas, se compensa con unos bobinados en serie con ellas con varias tomas para mejoras los acoples en las distintas bandas cuando solo se puede disponer de una sola antena para muchas bandas. En la Fig. A.2-2 podemos observar el circuíto tanque de una etapa final con varias tomas en la bobina y un condensador de acople para un mejor ajuste de la sintonía.
Las antenas usadas a bordo de los barcos son, generalmente del tipo omnidireccional, o sea, que emiten en todas las direcciones con la misma intensidad.
En los equipos modernos ya se usan antenas de látigo del tipo vertical de ¼ longitud de onda (l); es omnidireccional y la tierra actúa en ellas como un espejo eléctrico duplicando así la longitud efectiva de la antena . Para una misma frecuencia requiere la mitad de longitud de la horizontal (¼ l) y al igual que en las horizontales se obtiene la tensión máxima en el extremo al ser este el punto más alto de la antena y la imagen que da la tierra, a modo de espejo, recompone el dipolo total y también puede utilizarse como multibanda usando, como en las horizontales una inductancia o bobina para obtener la resonancia a la frecuencia deseada.
La impedancia de una antena dipolo horizontal alimentada en su punto medio es de 73 ohmios y la de látigo la mitad, o sea, 36,5 ohmios
En la fig. A.2-3, observamos los dos tipos de antena con sus respectivos tipos de radiación.
Si tenemos necesidad, en un momento dado, de tener que construir una antena de hilo para MF o HF, es conveniente tener en cuenta la longitud de onda para la que se va a usar y del espacio de que disponemos para su ubicación. Ejemplo: si necesitamos transmitir en M.F. y en la frecuencia de 2.182 Khz la longitud de onda es 300.000 km/s/2.182 Khz = 137,3 m que sería la ideal pero trataríamos de construir un dipolo de ¼ l(68 m), o que fuese lo más próxima posible y luego al momento de sintonizar el equipo operaríamos con la bobina de carga y el condensador a la salida del transmisor para conseguir el mejor acople que se pueda.
Muchas mejores posibilidades ofrecen las ondas decamétricas, H.F., ya que su longitud es sensiblemente inferior, por ejemplo para una emisión en 8 Mhz la longitud de onda será de 37,5 m por lo que el dipolo sería de 18,75 m y como antes, el ajuste se terminaría con el acorde de los circuítos de carga de salida.
A bordo de los buques debe disponerse, algunos equipos transmisores ya vienen con ella incorporada, de una antena artificial para las comprobaciones de funcionamiento de estos equipos sin necesidad de que las radiaciones salgan al espacio (o por lo menos si lo hacen sean en unas condiciones de radiación mínimas). Esta es una resistencia que disipa en calor la misma energía que saldría al espacio en forma de ondas radioeléctricas.
A3. BATERÍAS
Muchos aparatos eléctricos utilizan como generador de potencia la batería eléctrica, la cual transforma energía química en energía eléctrica
.
Batería eléctrica. Pilas y acumuladores.-
Experimentalmente puede verse que cuando se sumergen en un líquido dos conductores eléctricos de distinto material, de manera que no puedan tocarse y que el líquido actúe sobre uno de éllos quimicamente , entre dichos conductores se establece una tensión eléctrica. Al líquido se le da el nombre de electrolito.
Si se manda una corriente eléctrica procedente de un generador exterior y que atraviese el elemento en sentido contrario al que circula cuando este es el que suministra la corriente, en muchos casos el electrolito vuelve a depositar en la placa el material consumido. Cuando se utilice este procedimiento de renovación del material, el elemento se dice que es un elemento de acumulador y también un elemento secundario.
Al conductor de potencial más elevado se le llama placa positiva, y al otro, placa negativa. Si se unen ambas placas con un hilo conductor, por el circulará una corriente eléctrica que irá de la placa positiva a la negativa. La tensión generada entre las placas depende solamente del tipo de electrolito y de los materiales constitutivos de ambas placas. El tamaño de las placas, la distancia que las separa, etc. no tienen ninguna acción sobre el valor de la fuerza electromotriz de la batería, la cual viene determinada exclusivamente por los materiales de las placas y por el electrolito.
Cuando el líquido es ácido sulfúrico diluido y una placa es de zinc y la otra de cobre, la tensión eléctrica generada es siempre de 1 Voltio aproximadamente. La acción química tiene lugar entre el zinc y el ácido. Cuando una de las placas es de zinc, la otra de carbón y el electrolito es una solución de sal amónica, la tensión es siempre aproximadamente de 1,5 Voltios, independientemente del tamaño de las placas. En este caso, la acción química tiene lugar entre el zinc y la sal amónica.
Lo más importante a recordar es que, para tener establecida una tensión entre las placas de un elemento, las placas deben ser de materiales diferentes y uno de ellos debe ser atacado por el electrolito. Las llamadas pilas secas, no son realmente secas. En éllas, no obstante, el líquido está empapando un yeso u otra pasta situada entre las placas y en íntimo contacto con éllas. Mientras la pila suministra corriente, una de las placas (la negativa) se va consumiendo y va variando el carácter del electrolito. Si se sustituye esta placa por otra nueva de la misma clase y se renueva el electrolito poniendo líquido nuevo, al elemento se le da nombre de pila y también de elemento primario.
Si se manda una corriente eléctrica procedente de un generador exterior y que atraviese el elemento en sentido contrario al que circula cuando éste es el que suministra corriente, en muchos casos el electrolito vuelve a depositar en la placa el material consumido. Cuando se utilice este procedimiento de renovación del material, el elemento se dice que es un elemento de acumulador y también un elemento secundario.
Acción de una pila. Iones y electrones.-
Como la acción de las pilas y de los acumuladores al suministrar corriente es la misma, convendrá estudiar con algo más de detalle la pila, que tiene un funcionamiento más sencillo.
Posiblemente , la pila más sencilla es la constituída por zinc, cobre y ácido sulfúrico diluido con agua. en la figura se ha presentado esta pila. Cu es el símbolo químico del cobre y Zn el del zinc.
La molécula de ácido sulfúrico está compuesta por dos átomos de hidrógeno, uno de azufre y cuatro de oxígeno y se representa por el símbolo SO4H2.
Las moléculas de ácido sulfúrico, al disolverse en el agua se parten en dos en la forma indicada en la figura A.3-1; es decir, una parte consta de dos átomos de hidrógeno (H2) y la otra de un átomo de azufre y cuatro de oxígeno (SO4). A estas partes se les da el nombre de iones y son los portadores de las cargas eléctricas. Una carga eléctrica negativa está constituída, según vimos, por pequeñas partículas negativas de electricidad llamadas electrones. La carga del ion sulfato de la figura consta de dos electrones. La parte sulfato del electrolito estará, pues, cargada negativamente. Estos electrones del ion sulfato se han tomado del hidrógeno, el cual tendrá un déficit de electrones, o sea un déficit de cargas negativas, y, por tanto, estará cargado positivamente.
Hemos visto que un cuerpo está cargado negativamente cuando tiene un exceso de electrones, y que está cargado positivamente cuando tiene un defecto de electrones. Cuando el cuerpo tenga el número de electrones que le es normal, se dice que es neutro o que no está cargado.
En la fig. A.3-1 se pone de manifiesto la disociación del ácido en dos iones con cargas de signo contrario y la cesión de las cargas a las placas. Los iones positivos del electrolito se mueven en el sentido de la corriente a través del elemento, mientras que los iones sulfato negativos se mueven en el sentido opuesto a la corriente. El hecho de que las cargas de las placas sean de electricidades de signos contrarios hace que entre ellas aparezca una diferencia de potencial de 1.1 V aproximadamente entre las placas. Por tanto si se une la placa de cobre con la zinc mediante un hilo conductor exterior al electrolito, por el circulará una corriente que va del cobre al zinc y proseguirá la acción química. Así, pues, la energía de la combinación química se transforma en energía eléctrica en forma de una corriente eléctrica. Si no se unieran las placas con un conductor eléctrico, la acción química tendría lugar hasta que las placas quedaran cargadas, deteniédose entonces dicha acción.
En las pilas bien diseñadas, la acción química tiene lugar solamente cuando la pila suministra energía. La velocidad de suministro de energía eléctrica determinará, pues, la velocidad de consumo del zinc, de igual manera que la velocidad de suministro de energía por una máquina de vapor depende de la velocidad de consumo del carbón.
Pilas secas .-
La pila seca corriente tiene un recipiente de zinc que es al propio tiempo placa negativa. En su interior hay una capa de yeso saturado con una mezcla húmeda de sal amónica y cloruro de zinc. La placa positiva es una varilla de carbón situada en el centro del recipiente y rodeada de carbón de coque y dióxido de manganeso. El conjunto se cierra hermeticamente con asfalto. El dióxido de manganeso tiene por misión eliminar las burbujas de hidrógeno que se forman sobre la placa positiva (véase la fig. A.3-1) y que harían aumentar la resistencia interna de la pila.
Las pilas secas de este tipo tienen una tensión en circuíto abierto de 1,5 V, pero no pueden suministrar corrientes muy intensas, porque el dióxido de manganeso no puede entonces ir eliminando el hidrógeno a medida que se forma. Este hidrógeno elevaría la resistencia interna y formaría una capa que se pararía el carbón del electrolito, reduciendo la f.e.m..
Batería “B”.-
Cuando no sea fácil disponer de una acometida de potencia eléctrica, se pueden utilizar pilas secas en forma de baterías “B” y accionar con ellas radioreceptores, amplificadores y equipos similares. Estas baterías suelen constar de 30 elementos de pila seca conectados en serie, con lo que se logra una tensión en circuíto abierto de 45 V aproximadamente, practicándose una toma media para los 22,5 V.
La resistencia de una pila seca nueva de una batería portátil es de unos 3 Ohms. No obstante , la resistencia aumenta con el uso, debido a la acumulación de los productos de reación que se producen en la descarga.
Tipos de Planté y Faure. Constitución.-
El acumulador más utilizado actualmente es el de plomo. En cada elemento deben haber dos placas de sustancias diferentes sumergidas en un electrolito. En el elemento de plomo, la placa negativa es de plomo puro esponjoso, Pb; la placa positiva es de peróxido de plomo, PbO2; el electrolito es ácido sulfúrico, SO4H2, diluído en agua H2O.
El peróxido de plomo y el plomo esponjoso son malos conductores de la electricidad y no son suficientemente tenaces para constituir las placas; así, pues, será necesario colocarlos en estructuras de material más tenaz que sea buen conductor de la electricidad. El material de esta estructura deberá también tener la propiedad de no actuar como tercera placa; si no, el ácido produciría una acción local entre la estructura y el plomo esponjoso o entre la estructura y el peróxido de plomo en todos los puntos en que los tocara. El material que suele elegirse para esta estructura es una aleación de plomo y antimonio, que es mecánicamente resistente y no produce acción local ninguna en presencia de las demás sustancias del elemento. El peróxido de plomo y el plomo esponjoso reciben el nombre de materiales activos, para diferenciarlos de la estructura, y constituyen las verdaderas placas del elemento. A la combinación se la llama rejilla, tanto a la positiva como a la negativa.
Hay dos métodos para unir los materiales activos a la estructura y estos dos métodos dan origen a dos tipos generales de elementos de plomo: el de Planté y el de Faure.
En el tipo Planté la superficie de la estructura es rugosa y se transforma en el material activo adecuado mediante un proceso químico; así, la superficie de la rejilla negativa queda cubierta de plomo esponjoso; la superficie de la rejilla positiva se recubre de peróxido de plomo.
En el tipo Faure, la estructura es horadada. Se hace penetrar el peróxido de plomo en los orificios de la rejilla positiva y el plomo puro en los de la negativa. El elemento Gould es ejemplo del tipo Planté y el “acumulador de cloruro” del tipo Faure. Para una misma capacidad , resulta más pesado el elemento Planté , pero se cree que este procedimiento de unir el material activo a la estructura lo mantiene en ella con mayor seguridad que el otro.
En la Fig. A.3-2, podemos ver de forma sencilla los procesos químicos que tienen lugar durante la descarga y la carga y en la Fig. A.3-3a la constitución real de un acumulador de plomo y en la A.3-3b la misma de forma esquematizada.
Batería de acumuladores Edison.
Una batería de acumuladores inventada por Thomas Edison utiliza como electrolito una solución alcalina en lugar de una solución ácida.
La placa positiva consiste inicialmente en hidrato de níquel, (Ni(OH)2, contenido en tubos de acero firmemente unidos a una rejilla de acero. La placa negativa consiste en óxido de hierro, FeO, contenido en bolsas sobre una placa metálica. El electrolito es una solución al 21% de potasa cáustica, KOH, en agua destilada; densidad: 1,20.
El recipiente en lugar de ser de vidrio o vulcanita, como en los otros de acumulador, es de chapa de acero niquelada.
COMPARACION DE LOS ACUMULADORES DE PLOMO Y DE EDISON
PLOMO EDISON
Tensión por elemento en descarga 1,95 V 1,2 V
W/h por kilo de elemento completo 18,7 W/h 37,0 W/h
Tiempo que puede mantenerse cargado Unos meses Indefinido
Temperatura de funcionamiento óptimo Cualquiera + 20º C*
* Cualquier disminución de temperatura reduce considerablemente su rendimiento.
Baterías de níquel-cadmio.-
Estas baterías son análogas a las Edison en constitución y características. Las placas positivas y electrolitos son esencialmente los mismos en una y otra batería. Difieren solamente en que la placa negativa tiene como ingredientes activos una mezcla de cadmio y hierro.
En contraste con el elemento plomo-ácido, tiene una gran retención de carga, puede proporcionar fuertes corrientes de descarga y no se deteriora permaneciendo descargado durante largo tiempo. Parece ser superior en el trabajo a bajas temperaturas.
A.4 FRECUENCIAS DE RADIO
Concepto de frecuencia.-
Se denomina frecuencia, en términos eléctricos y radioeléctricos, a la cantidad de ciclos de una corriente alterna transcurridos durante un segundo.
La unidad de frecuencia es el ciclo/segundo (c/s), conocido como hertz (hz).
Dado que esta unidad es muy pequeña para su utilización en las frecuencias que suelen emplearse, se suele manejar un múltiplo del mismo: el Kilohertz (Khz).
El espectro radioeléctrico se subdivide en nueve Bandas de frecuencias, que se designan por el número de enteros, en orden creciente, de acuerdo con el siguiente cuadro:
– en Kilohertzios (Khz) hasta 3.000 Khz, inclusive;
– en Megahertzios (Mhz) por encima de 3 Mhz hasta 3.000 Mhz, inclusive;
– en Gigahertzios (Ghz) por encima de 3 Ghz hasta 3.000 Ghz, inclusive.
Para las bandas de frecuencia por encima de 3.000 Ghz, es decir, para las ondas centimilimétricas, micrométricas y decimicrométricas, conviene utilizar el Terahertzio (Thz).
Subdivisión de las partes más significativas del espectro radioeléctrico.-
A.5 FRECUENCIAS DEL SERVICIO MÓVIL MARÍTIMO
Uso de las frecuencias de MF, HF, VHF, UHF y SHF en el Servicio Móvil Marítimo .-
El uso de las frecuencias y las Bandas de frecuencias tanto en el Servicio Móvil Marítimo como en el Servicio Móvil Marítimo por Satélite, está regulado por distintos convenio internacionales entre las Administraciones de los Estados signatarios que se comprometen a cumplir y hacerlos cumplir a sus organismos afectados.
Entre los principales Organismos Internacionales figuran la U.I.T., C.C.I.R., C.C.I.T.T
INMARSAT, COSPAS-SARSAT, C.S.M. (dependiente de la O.M.I.), etc.
El empleo de estas frecuencias está reflejado en el Manual para uso de los Servicios Móvil y Móvil Marítimo por Satélite, publicado por la Secretaria General de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (U.I.T.) de acuerdo con lo dispuesto en el Reglamento de Radiocomunicaciones (R.R).
*** Ninguna disposición del R.R. podrá impedir a una estación móvil o a una estación terrena de barco que se encuentre en peligro, la utilización de todos los medios de que disponga para llamar la atención, señalar su posición y obtener auxilio.
Ninguna disposición del R.R. podrá impedir que cualquier estación a bordo de aeronave o barco que participe en operaciones de búsqueda y salvamento pueda hacer uso, en circunstancias excepcionales, de cuantos medios disponga para prestar ayuda a una estación móvil en peligro.
Ninguna disposición del R.R. podrá impedir a una estación terrestre la utilización, en circunstancias excepcionales, de cuantos medios disponga para prestar asistencia a una estación móvil en peligro.
Cuadro sinóptico de las frecuencias para uso del Tráfico de Socorro, Alarma, Seguridad, Urgencia y Llamada:
Fig. A.5-1
Las frecuencias para uso en los distintos sistemas de comunicación Radioeléctrica vienen, generalmente, por parejas transmisión/recepción enumerados por canales como figuran en los nomenclátores de estaciones costeras y estaciones terrenas costeras.
Concepto de Canal de Radio. Símplex y Dúplex .-
Se entiende como canal de radio al conjunto formado por la frecuencia asignada (o par de frecuencias asignadas) con su ancho de banda necesario según el tipo de emisión y la separación necesaria entre canales adyacentes con el fin de evitar interferencias.
Se encuentran enumerados, para su más rápido y fácil manejo en los actuales equipos y sistemas de comunicación .
Cuando un canal consta de una sola frecuencia para transmisión y recepción, se considera como Símplex, dada la imposibilidad técnica de simultanear las dos condiciones requeridas para un “diálogo” entre dos estaciones, por lo que las emisiones/recepciones serán alternativas.
Si por el contrario se emplean frecuencias distintas para transmisión y recepción, la comunicación se denomina Dúplex, dada la posibilidad de la transmisión/recepción simul- tánea en los dos sentidos del canal.
Se considera Semi-dúplex a la comunicación entre dos estaciones cuando una de ellas efectúa sus emisiones en símplex y la otra en dúplex.
Cuadro sinóptico de las Bandas de frecuencias asignadas al Servicio Móvil Marítimo en el espectro radioeléctrico de las Ondas Medias (M.F.) entre 1.605 y 4.000 Khz.
A.6 CARACTERISTICAS DE LAS FRECUENCIAS
Diferentes tipos de propagación .-
La propagación, o sea, la transmisión espontánea de energía desde un punto del espacio a todos los puntos adyacentes, tanto en el espacio vacío como en el ocupado por la materia, también se repite de un lado a otro alejándose siempre de la fuente, así tenemos la propagación de calor como la difusión de energía térmica desde un cuerpo caliente a otros cuerpos menos calientes, o la sonora como la transmisión en medio material y elástico de movimientos vibratorios de frecuencia acústica. Pero la que nos interesa es la propagación de las ondas electromagnéticas en el espacio como medio de comunicación entre dos o más estaciones de radiocomunicación.
Propagación en el espacio libre .-
Cuando una onda de radio “abandona” una antena , parte de esta onda se desplaza alejándose de la antena en contacto con la tierra formando una onda terrestre y el resto de esta se mueve hacia arriba y hacia afuera formando la onda celeste; las porciones terrestre y celeste son las responsables de dos métodos diferentes de transportar los mensajes desde el transmisor al receptor. La onda terrestre se emplea para comunicaciones de elevadas frecuencias a distancias cortas y con baja potencia y también a distancias largas en frecuencias bajas con grandes potencias. Las ondas celestes se utilizan para comunicaciones de largo alcance en frecuencias de la gama alta de las ondas decamétricas durante las horas diurnas y en la gama baja de la misma banda durante la noche.
Onda Terrestre .-
Se considera, por lo general, que la onda terrestre esta formada por dos partes, una onda superficial otra espacial. La onda superficial se desplaza a lo largo de la superficie de la tierra. Fig-A.6-1
La onda espacial sigue dos caminos inmediatamente por encima de la superficie de la tierra: uno directo desde el transmisor al receptor y el otro por reflexión en la tierra antes de alcanzar el receptor; por éllo, las dos ondas pueden llegar a un receptor en fase o desfasadas entre sí dependiendo de la distancia entre el emisor y el receptor, por lo que las señales recibidas se pueden sumar o restar llegando, incluso, a anularse entre sí. Ninguna de estas dos ondas están influenciadas por las capas superiores de la atmósfera. Para este tipo de ondas es muy importante que la antena sea lo más alta posible y también la frecuencia en la gama alta de esta banda ya que si no el desfase entre la onda directa y la reflejada suele ser de 180º por lo que se anulan y así la onda superficial, en contacto con la tierra, es la causante de la mayoría de las comunicaciones diurnas (ejemplo las cadenas de radiodifusión en O.M.). Al pasar sobre la superficie de la tierra, la onda superficial, induce un voltaje en ésta, dando origen a corrientes parásitas. Este “roce” absorbe energía de la onda por lo que se debilita a medida que se aleja de su origen . Al aumentar la frecuencia lo hace también la atenuación, de modo que la comunicación por medio de ondas superficiales queda limitada a frecuencias relativamente bajas. Los transmisores que tienen sus bases en las costas son capaces de comunicación de largo alcance empleando frecuencias entre 18 y 300 khz pero con potencias muy elevadas. También son afectadas por la conductividad del suelo, debido a su grado de humedad. La razón de por qué los transmisores de estas características (baja frecuencia y alta potencia), se ubican cerca del litoral no es otra que la conductividad del agua salada que es superior 5000 veces que la del suelo seco.
Onda celeste .-
Aquella parte de las ondas electromágneticas que se mueven hacia arriba y hacia afuera y que no se hallan en contacto con la tierra se denominan Ondas Celestes. Su comportamiento es distinto al de las ondas terrestres. Parte de la energía de la onda celeste se refracta ( se incurva) y se refleja en la ionosfera de modo que retorna hacia abajo, hacia la tierra. Un receptor ubicado en la vecindad de la onda celeste de retorno recibirá las señales intensas aún a varios cientos de kilómetros más allá del límite de la onda terrestre.
Ionosfera .-
La ionosfera se halla en la atmósfera rarificada, aproximadamente entre 65 y 560 Km por encima de la tierra. Se diferencia de la superficie porque tiene una mayor proporción de iones positivos y negativos. Son producidos por las radiaciones ultravioleta y de partículas provenientes del Sol. La rotación de la tierra sobre su eje, el curso anual alrededor del Sol, las tormentas, etc. son fenómenos que afectan esta ionización y con éllo la calidad y la distancia en la propagación.
La ionosfera cambia constantemente. La velocidad de formación y recombinación de iones depende de la cantidad de aire presente y de la intensidad de la radiación solar.
En alturas superiores a los 560 Km apenas hay aire para permitir la formación de iones y por debajo de los 65 Km quedan pocos iones libres debido a la gran velocidad de recombinación, además, a esta altura los rayos ultravioleta ya quedaron absorbidos por las capas superiores.
Debido a esta diferencia en la densidad de ionización hace que se establezcan diversas capas que aunque no tienen límites demarcatorios pero para fines explicativos se hace una clara demarcación.
En la fig. A.6-2, podemos comprobar la disposición de las capas en hora diurnas y su agrupamiento durante la noche.
En la capa D la ionización es reducida, por tanto tiene poca influencia en la propagación excepto para la absorción de energía cuando las ondas pasan a través de élla. Está presente solo durante el día.
Entre los 80 y los 145 Km tenemos la capa E bien definida y con una mayor densidad sobre los 115 Km. Es una capa cuya máxima densidad se registra al mediodía pero aunque de noche está presente es mucho mas débil. Esta particularidad le da suficiencia para que durante las horas del mediodía pueda reflejar las ondas superiores a los 20 Mhz y hacerlas retornar a la tierra .
La capa F que se extiende desde los 145 Km hasta los límites de la ionosfera tiene la propiedad de disgregarse en dos capas F1 y F2 durante el día cuando el Sol está alto como se indica en la fig. A.6-2. Es común que la capa F2 tenga su mayor densidad durante las primeras horas de la tarde, pero hay muchas excepciones en las densidades máximas que se registran varias horas más tarde. Poco después de la puesta del Sol, ambos estratos se recombinan en una sola capa.
Además de estas capas hay las denominadas zonas erráticas de atmósfera ionizada a la altura de la capa E, como si fuesen nubes en el cielo y que se le conocen como ionizaciones esporádicas E. A menudo están presentes en número e intensidad suficientes para permitir una buena transmisión de VHF que serían imposibles en condiciones normales. Pero a veces resultan perjudiciales para las comunicaciones.
Propagación en las frecuencias de MF .-
Por lo anteriormente expuesto, queda comprendido que las emisiones en MF son ondas cuyo mejor medio de propagación son las ondas terrestres con un alcance medio durante las horas diurnas pero con unas altas potencias se consiguen enlaces a largas distancias durante la noche.
Propagación en las ondas de HF .-
Son las ondas que mejor aprovechan los efectos de las capas ionizadas de la ionosfera para las transmisiones de largo alcance (desde unos miles de Kms hasta comunicaciones transoceánicas y alrededor del mundo) aprovechando las reflexiones y refracciones ocasionado saltos múltiples incluso con potencias moderadas. A modo de ejemplo obsérvese la fig. A.6-3 en la cual podemos apreciar este tipo de propagación.
1 – ángulo máximo: se pierde en el espacio a – recepción directa
3 – ángulo crítico a-b – zona de sombra
4 – ángulo más pequeño con refracción pero b – recepción primer salto
sin retorno a la tierra b-c – zona de sombra
5 – onda terrestre c – recepción por refracción múltiple
Como observación general para las transmisiones en M.F. y H.F., se debe tener en cuenta el fenómeno Fadding: que es el desvanecimiento de la intensidad de la señal recibida y que es causada por la recepción simultánea de la onda directa y la reflejada en oposición de fase, llegando en algunos caso a la anulación completa de la señal. A veces la causa es, también, la recepción de dos señales reflejadas como anteriormente en 180º de oposición y causada por el movimiento de las capas ionizadas, generalmente en el transcurso del período noche-día-noche.
Propagación de las ondas de VHF y UHF .-
Son consideradas ondas de rayo directo por lo que su alcance se considera lo que abarque el horizonte visible dependiendo de la altura de la antena. No puede sobrepasar obstáculos como montañas, paredes, etc. y salvo en algunos casos excepcionales, como hemos visto en las ionizaciones esporádicas, pueden alcanzar distancias considerables pero que no se debe tener en cuenta este hecho para transmisiones de seguridad.
A.7. TIPOS DE MODULACIÓN Y CLASES DE EMISIÓN
Se utiliza el término Modulación, en lo referente a la Radioelectricidad, para definir la asociación de una onda conteniendo información analógica o digital (morse, fonía, télex, fax, etc.) con una onda de radio.
A la primera de éllas se le llama moduladora y a la segunda portadora.
Modulación de Amplitud.-
La modulación de Amplitud, definida en términos elementales, consiste en hacer variar la potencia de Radiofrecuencia de salida de un transmisor de modo que dependa de la información a transmitir. Por ejemplo, en el caso de transmisión de una información acústica, se trataría de una forma de onda eléctrica equivalente a la onda acústica.
Aunque una onda acústica es siempre periódica pero casi nunca senoidal (aunque equivale a una serie de ondas senoidales armónicas, de frecuencia progresivamente creciente y múltiplo de la onda fundamental.
Condiciones esenciales son que la portadora sea de una frecuencia muy superior a la moduladora (lo es en el caso de una radiofrecuencia modulada por una audiofrecuencia) ya que de lo contrario estaríamos hablando de Batido en vez de modulación y también que la portadora sea de componente senoidal ya que de no ser así, a mayores distorsiones de esta onda radiofrecuente ocasionarían la aparición de manifestaciones perturbadoras y perjudiciales.
Consideremos a modo de ejemplo una tensión de R.F. (Radiofrecuencia) de 2 Mhz cuyo período es de 0,5 microsegundos a la que vamos a mezclar una señal de B.F. (baja frecuencia) de 1 Khz correspondiente, por tanto, a una frecuencia acústica, cuyo período es de 0,1 ms, o sea que un ciclo de esta última contiene 2.000 ciclos de la primera.
Como se puede ver en la fig. A.7-1, la resultante a la salida del transmisor sería una onda de frecuencia igual a 2 Mhz con una variación en potencia que sigue la sinusoide de la BF de 1 Mhz.
Se puede observar que la onda modulada aparece como “envuelta” por las dos partes de la onda moduladora, incluso conocida como envolvente de modulación, llamándose Modulación, al proceso físico que provoca dicho envolvimiento.
Si la Amplitud de la Portadora (Ap), es el doble de la Amplitud de la Moduladora (Am), la modulación sería del 100 % y la información correría el riesgo de no llegar en buenas condiciones a su destino, ya que cualquier perturbación tanto de voltaje como incluso atmosféricas ocasionarían una sobremodulación causando la pérdida de partes de la señal. En previsión de evitar este punto crítico suele modularse de una forma estandarizada al 80 % Fig. A.7-3.
Puede observarse, también, que aparecen dos bandas laterales y simétricas entre sí y que son suma y resta de la frecuencia de la portadora y moduladora Fig. A.7-2.
Ejemplo :
Supongamos que tenemos una onda portadora de 2 Mhz la cual modulamos con una onda de 1 Khz. La frecuencia de portadora (Fp) sigue estando presente pero ahora acompañada de dos frecuencias laterales (Fp+Fm y Fp-Fm) dispuestas simetricamente con respecto a aquella, ó sea
Una Banda Lateral Superior : 2.000 khz + 1 khz = 2.001 Khz
Una Frecuencia Central que es la portadora
Una Banda Lateral Inferior : 2.000 khz – 1 khz = 1.999 khz
(Verdaderamente existen todavía más bandas laterales debido a que una frecuencia esta constituída por un complejo conjunto de frecuencias compuestas por una fundamental y sus armónicos (todo el espectro radioeléctrico ocupado por esta emisión es lo que se denomina Ancho de Banda) pero a los efectos de estudio solo nos preocupan estas dos ya que son las que más se utilizan en los equipos de abordo.)
Como vemos en la fig. A.7-2, una portadora de 2 Mhz con una potencia de 1 Kw modulada por una frecuencia de 1 Khz y 500 w (modulación al 100 %), nos aparecería en antena una emisión cuyo ancho de banda ocupado sería de 2 khz (2.001-1.999) y con una potencia total de 1.500 w.
Sin embargo, si usáramos un equipo cuya emisión solo fuera de una de las dos bandas laterales podríamos tener los mismos resultados pero con solo 250 w ( 1/6 de la potencia total ) ya que el ancho de banda queda muy reducido, lo que redunda en una mejor calidad de la señal, ahorro de energía y posibilidad de reducción de interferencias y un mejor reparto del expectro radioeléctrico.
Este tipo de emisión es el más usado actualmente en las ondas cortas para emisiones en Morse:
A1A .- Modulación de Amplitud en Doble Banda Lateral. Un solo canal de información cuantificada o digital sin utilizar una moduladora (interrupción de portadora). Información para recepción acústica
(Morse).Fig. A.7-3a. (Para escucharla es necesario un receptor con Oscilador de Batido.
A2A.- Modulación de Amplitud en Doble Banda Lateral. Un solo canal de información cuantificada o digital utilizando una moduladora. Información para recepción acústica. Fig. A.7-3b.
y en Radiotelefonía en los distintos tipos de emisión:
Doble Banda Lateral (A3E), portadora completa. Telefonía. Ya prohibido su uso en el Servicio Móvil Marítimo Fig. A.7-3c
y en Banda Lateral Única en sus distintas modalidades:
H3E .- Modulación de Amplitud en Banda Lateral Única con portadora completa. Un solo canal con información analógica. Telefonía. Fig. A.7-3d
R3E .- Modulación de Amplitud en Banda Lateral Única con portadora reducida. Un solo canal con información Analógica. Telefonía. Fig. A.7-3e
J3E .- Modulación de Amplitud en Banda Lateral Única con portadora suprimida. Un solo canal de información analógica. Telefonía. Fig. A.7-3f
En todos los casos se ha representado como emisión en BLI (Banda Lateral Inferior)
Modulación de Frecuencia (FM) .-
La modulación de frecuencia se produce, como en el caso de la Modulación de Amplitud, por la combinación de dos frecuencias : una la Portadora consistente en una oscilación a muy alta frecuencia ( generalmente en Mhz) y otra la Moduladora que suele ser de una frecuencia muy inferior ( Generalmente una audiofrecuencia).
En este tipo de emisión la portadora no sufre modificaciones en su amplitud pero si en el valor de sus oscilaciones (frecuencia) por lo que existe un desplazamiento en la frecuencia fundamental en más o menos según la intensidad del valor positivo o negativo de la moduladora. Como ejemplo sirve observar los cambios de valor sufridos por la portadora de RF tal como se ve en la Fig.7-4.
[1] En rigor, una batería es una combinación de elementos electroquimicos, pero se acostumbra a llamar batería también cuando solamente hay un elemento, pues muchas veces se ignora el numero de estos que constituyen la batería. Por ello, cuando se hable de baterías podrá ocurrir que solamente se trate de un elemento
[2] Hasta el 01 de febrero de 1.999
[3] Suplementaria de 500 khz
S.M.S.S.M. para P.E.R 
