Microondas y antenas en las telecomunicaciones

Sistemas de Comunicaciones II

Microondas y Antenas en las Telecomunicaciones Yasmira G贸mez CI. 19.572.988

Microondas en Telecomunicaciones En los tiempos actuales en que el espectro para radiofrecuencia está quedando pequeño para la creciente demanda de telecomunicaciones, la incursión en el campo de las microondas es natural. Hay que tomar en cuenta también que existen algunas aplicaciones que son exclusivas de las frecuencias de microondas.

Durante la segunda guerra mundial, hablar del radar era sinónimo de microondas. En esta época el desarrollo de sistemas de microondas recibió un gran estímulo, debido a la necesidad de un radar de alta resolución capaz de detectar aviones y barcos enemigos.

En la actualidad el empleo de sistemas de microondas es importantísimo y sus aplicaciones incluyen control de tráfico aéreo, navegación marina, control de misiles, aviación, telecomunicaciones, entre muchas otras.

En los últimos años las frecuencias de microondas son utilizadas cada vez más en telecomunicaciones: En tierra, las telecomunicaciones con microondas se utilizan cada vez más utilizando antenas repetidoras, necesarias a lo largo de un camino o trayecto de comunicación.

En el espacio, los satélites se emplean como estaciones retransmisoras de microondas. Estos satélites tienen una enorme capacidad y las nuevas generaciones de satélites serán aún más potentes.

Las comunicaciones por satélite, se están volviendo muy importantes en el área comercial. Muchas estaciones de televisión retransmiten a todo el mundo mediante satélites.

La señal que éstas emiten se puede captar en lugares alejados, donde no existe el servicio de televisión tradicional.

Antenas de Telecomunicaciones Una antena es un dispositivo pasivo que convierte potencia RF (radiofrecuencia) en campos electromagnéticos o en su defecto intercepta éstos mismos y los convierte a energía RF. Una antena de telefonía móvil es una estación base, de instalación fija, que se conecta con los teléfonos móviles mediante ondas electromagnéticas de radiofrecuencia, asimismo las antenas se comunican con la central de su propia red.

Las antenas de telefonía se caracterizan por ser bi-direccionales (emisión o recepción) de baja potencia.

Además por producir radiación RF, son montadas sobre postes, torres de transmisión, o en los techos de altos edificios, ya que necesitan estar a cierta altura para poder tener una cobertura más amplia.

Cuando una persona se comunica mediante un celular, éste se conecta a la antena más cercana, que a su vez envía la llamada hacia la central de telefonía que nos conecta con nuestro receptor.

No es lo mismo hablar de antenas, los objetos que producen energía en radiofrecuencias; y torres o mástiles, las estructuras donde se colocan las antenas. La gente debe mantener una distancia a las antenas, no a las torres que sustentan las antenas. Además, existen muchos diseños de estaciones base de telefonía móvil que varían enormemente en su potencia, sus características y su potencial para exponer a la gente a energía en radiofrecuencias.

La potencia de Radiofrecuencia produce un flujo de corriente en la antena, esta corriente genera una radiación campo electromagnético a través del espacio libre; asimismo, el campo electromagnético induce pequeñas corrientes en cualquier conductor que alcance. Estas pequeñas corrientes son réplicas idénticas de la corriente original en la antena.

Los Campos eléctricos y magnéticos se generan durante un semiciclo positivo (+V), y durante el semiciclo negativo (-V), los campos son invertidos y liberados a velocidad luz.

Nuevos campos eléctricos y magnéticos se generan durante el semiciclo negativo (–V).ff

Caracteristicas

Las antenas de telefonía móvil suelen instalarse sobre elementos que las elevan como torres o mástiles o también directamente sobre edificios. En la práctica, se suelen instalar varias antenas en una ubicación para dar cobertura circular. En la configuración de 3 antenas dirigidas a un mismo sector, sólo emite la antena central, estando dedicadas las dos laterales únicamente a mejorar la recepción, sin que efectúen ningún tipo de emisión.

En una antena típica de telefonía móvil, la emisión radioeléctrica se efectúa hacia el frente y en horizontal, en forma de un haz sensiblemente plano, y abarca un sector entre 60 y 120 grados. Las emisiones son casi inexistentes en el resto de direcciones (atrás, abajo y arriba).

Las características de las antenas y las condiciones en que éstas son instaladas habitualmente, hacen que los niveles de emisión suelan ser muy bajos sobre el lugar en el que se ubican.

La intensidad de las emisiones disminuye rápidamente con la distancia. Según los cálculos efectuados por fabricantes, y entidades independientes, el respeto de los límites de protección sanitaria está asegurado, de manera general, considerando un sistema aislado, a partir de unos cinco metros.

CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS Es el conjunto de ondas eléctricas y magnéticas, moviéndose a la velocidad de la luz, y que han sido producidas por la aceleración de una carga eléctrica. El término de campo electromagnético se usa para referirse a la presencia de radiación electromagnética.

Las diversas formas de radiación electromagnética se clasifican según su frecuencia. Los Campos electromagnéticos incluyen los campos eléctrico y magnético de las redes de energía, radio, televisión, radar, comunicaciones vía satélite, teléfonos móviles y sus antenas.

Radiofrecuencia: son una clase de onda electromagnética que se aplica en las telecomunicaciones y que permite comunicar dos puntos distantes tan lejos como unos cuantos metros o miles de kilómetros.

Los parámetros más importantes de una onda son su amplitud y frecuencia. La primera define la potencia de la onda, y la segunda define el número de ciclos por segundo. La frecuencia se mide en Hz. La radiación electromagnética se puede ordenar en un espectro que se extiende desde ondas de frecuencias muy elevadas (longitudes de onda pequeñas) hasta frecuencias muy bajas (longitudes de onda altas).

La luz visible es una pequeña parte del espectro electromagnético. Por orden decreciente de frecuencias (o creciente de longitudes de onda), el espectro electromagnético está compuesto por rayos gamma, rayos X duros y blandos, radiación ultravioleta, luz visible, rayos infrarrojos, microondas y ondas de radio.

CONTAMINACIÓN ELECTROMAGNÉTICA También conocida como electro polución, es la contaminación producida por las radiaciones del espectro electromagnético generadas por equipos electrónicos u otros elementos producto de la actividad humana.

Un aspecto polémico refiere a los efectos nocivos que producirían las emisiones de radiación electromagnética.

Cierta información referente a aumentos en la probabilidad de cáncer en personas que viven en zonas cercanas a torres de alta tensión, como así también la reciente preocupación sobre el uso de la telefonía celular, y de la antenas de celulares y o WiMAX han contribuido a despertar una preocupación general en la sociedad.

El espectro electromagnético es un diagrama en el que se encuentran todas las radiaciones electromagnéticas ubicadas desde las frecuencias más altas a las más bajas.

En la parte superior del espectro están los rayos X y los rayos gamma, y al final se encuentran los campos eléctricos y magnéticos.

Estas radiaciones pueden ser divididas en 3 grupos principales: -Radiación electromagnética indirectamente ionizante: peligrosa porque puede inducir a cambios moleculares debido a la gran cantidad de energía almacenada en las ondas de alta frecuencia. Aquí se encuentran los rayos ultravioletas, los rayos X y los gamma.

-Visible: corresponde a los colores del arco iris.

-Radiación no ionizante: este tipo produce efectos térmicos e incluye a los rayos infrarrojos, las microondas y las radiofrecuencias.

Los efectos nocivos de este tipo de radiación están sujetos a una amplia discusión y a extensa investigación.

POSIBLES EFECTOS DAÑINOS EN LA SALUD Dentro de los diversos daños a la salud que se han investigado, se encuentran: Efectos térmicos Absorción de calor; se suele considerar que un efecto es térmico si viene acompañado por un aumento de temperatura corporal de al menos un grado. Suceden con intensidades de campo relativamente altas. El resultado es similar al generado por un golpe de calor: incluyen aumento de la tensión sanguínea, vértigo, cansancio, desorientación, cefalea, náuseas y, en casos extremos (con intensidades de potencia mayores que 1000W/m2), cataratas, quemaduras y esterilidad.

Efectos no térmicos o atérmicos Son aquellos que no vienen acompañados por un aumento de temperatura. Se discute si serían causados, en caso de existir, por un mecanismo hasta hoy desconocido, o bien sigue tratándose, en última instancia, de una absorción de calor.

Sucederían con intensidades de campo menores y aplicadas durante un largo plazo; entre ellos se incluye cáncer, enfermedades inmunes, cambios genéticos, arritmias cardíacas y daños neurológicos.

ARGUMENTOS A FAVOR Algunos estudios poblacionales y epidemiológicos correlacionan significativamente la radiación electromagnética no ionizante con daños a la salud humana. Por ejemplo Horst Eger et al. señalan que la probabilidad de cáncer aumenta en tres veces en la población que vive dentro de un radio de 400 metros de una antena de telefonía móvil en comparación con la población que vive fuera de ese radio.

Si bien es cierto que desde siempre hemos estado expuestos a irradiación electromagnética, nunca antes en la historia de la humanidad el fenómeno ha sido tan masivo, tanto en fuentes de emisión (líneas eléctricas, celulares, antenas de telefonía, antenas de WiMAX, WiFI, entre otros artefactos) como en duración.

Niveles de corriente alterna en el cuerpo humano (si hay un perfecto apoyo de los pies).

Los estudios que menosprecian los efectos dañinos de la contaminación electromagnética no considerarían los efectos a la exposición a largo plazo y la interacción de múltiples y diversas fuentes de emisión. Además consideran criterios parciales (por ejemplo, el térmico) o no consideran efectos relevantes (por ejemplo la interacción del magnetismo con el sistema inmune)

ARGUMENTOS EN CONTRA Un campo electromagnético no es un campo eléctrico ni es un campo magnético. Ningún estudio actual permite establecer un mecanismo de interacción entre radiación electromagnética no ionizante distinto de la transmisión de energía calorífica. Los estudios respecto a las consecuencias de los efectos térmicos en los seres vivos, han sido hasta hace algunos años los dominantes.

El campo electromagnético tampoco actúa sobre las partículas de hierro de nuestro organismo que está presente en forma agregada.

Los estudios que correlacionan la radiación electromagnética no ionizante con daños a la salud presentarían problemas metodológicos. El principal problema de los estudios poblacionales suele ser la aparición de variables ocultas como por ejemplo que las personas que viven cerca de torres de alta tensión pueden ser personas de menor poder adquisitivo que vivan en peores condiciones de salud, higiene y educación.

Los seres humanos hemos estado desde siempre expuestos a la irradiación solar, la que incluye irradiación en gran parte del espectro electromagnético.

Base GSM En Zonas Alejadas De Los Puntos De Suministro ElĂŠctrico

Las estaciones base GSM (Global System Mobile) se han convertido en la alternativa perfecta a la electricidad en zonas alejadas de los puntos de suministro eléctrico.

En países en vías de desarrollo, como India, este sistema tradicional está siendo sustituido por un nuevo tipo que utiliza la energía procedente del Sol. Se trata de ‘WorldGSM’, una tecnología que la empresa de telecomunicaciones VNL no descarta expandir ahora al continente africano.

El teléfono móvil es, hoy día, la herramienta de comunicación por excelencia. Y su futuro está garantizado. De norte a sur, de este a oeste, ya existen en todo el planeta más de 4,5 millones de usuarios, según este informe de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (IUT).

Y si la tendencia continúa en la misma línea, todo indica que el mercado de la telefonía móvil seguirá expandiéndose, sobre todo en países emergentes.

En estas zonas en vías de desarrollo, donde las redes inalámbricas son la única forma posible hasta el momento de conectar a las personas, la falta de energía eléctrica es el problema principal con el que se enfrentan las grandes operadoras de telefonía móvil a la hora de instalar antenas de cobertura móvil.

Frente a ello, las empresas de tecnologías móviles están logrando grandes avances para la expansión

de las TIC en los países menos desarrollados, como es el caso de VNL (Vihaan Networks Ltd.), en India, que ofrece una innovadora solución denominada ‘WorldGSM’ y que permite la comunicación telefónica en zonas rurales o en lugares recónditos a través de móviles mediante el uso de un sistema Global System Mobile (GSM) con energía solar.

De esta forma, el binomio telefonía y electricidad, inseparables en países desarrollados, dejaría de ser un tándem indispensable en el futuro de las comunicaciones móviles.

100% CON ENERGÍA SOLAR

La luz del Sol es la fuente de energía de esta tecnología. Además de esta característica, que la convierte en una tecnología limpia y respetuosa con el medio ambiente, otras de sus principales señas de identidad son el bajo coste de instalación y mantenimiento, que no requiere de mano de obra profesional para su puesta en marcha, y su fácil transporte a zonas de difícil acceso, tal y como recoge esta guía explicativa elaborada por la propia compañía.

- Cada estación, una torre de radio que puede construir el propio usuario en un tiempo estimado de seis horas, está compuesta por varios paneles solares de entre 2 y 8 metros cuadrados y su consumo energético es menor a los 100 vatios, esto es, el equivalente al de una bombilla convencional.

- El mantenimiento de este sistema, que ya está funcionando en 50 aldeas del estado indio de Rajasthan y proporciona acceso a la telefonía móvil a miles de personas por primera vez, es fácil y sencillo: tan sólo hay que limpiar los paneles solares un par de veces por semana.

“Los equipos de telecomunicaciones WorldGSM ya están cambiando la vida de las personas de una manera muy sustancial. Los aldeanos están haciendo sus primeras llamadas telefónicas. La industria de telecomunicaciones esta mostrando que hay otra manera de llegar a las redes rurales de forma rentable. Estoy orgulloso de esta labor, si bien hay más desafíos que enfrentar. Esto demuestra que estamos en el buen camino para hacer historia”, afirma Rajiv Mehrotra, director general de VNL.

Según ABI Research, para el año 2013 habrá 335.000 estaciones base GSM que funcionarán con energía solar.

Entre ellas estarán las de VNL y otras como las que Orange Dominicana ya ha instalado en la República Dominicana, que también funcionan 100% con energía solar.

En España, también se trabaja en esta dirección. En concreto, el Centro de Innovación de Radio de Madrid ha colaborado con la empresa Huawei en el lanzamiento de la primera estación base EasyGSM, un modelo compacto basado en All-IP alimentado únicamente con energía solar que permite a los operadores ampliar la cobertura inalámbrica para las comunidades rurales de un modo económicamente viable y sostenible, informa ITSepresso.

Estas iniciativas demuestran el potencial de la telefonía móvil en los países en vías de desarrollo, que no sólo sirven para entablar la comunicación entre las personas, sino que contribuyen al crecimiento económico y social de estas zonas.

Así lo ve también E-Agriculture, una iniciativa a nivel mundial para elevar la importancia del desarrollo agrícola sostenible y la seguridad alimentaria, a través de un mejor uso de las tecnologías de información y comunicación, y de otras tecnologías asociadas en este sector, que pone de manifiesto en este informe las ventajas y desafíos de la telefonía móvil en estos países