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Propagación de Ondas Electromagnéticas en Espacio Libre

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La propagación de ondas electromagnéticas es esencial para las comunicaciones inalámbricas. Este proceso se ve influenciado por la directividad de las antenas, la polarización de las ondas y los efectos atmosféricos como la absorción y la refracción. La difracción y la reflexión también juegan un papel crucial al superar obstáculos, permitiendo que las señales lleguen a sus destinos incluso sin una línea de vista directa. Estos principios son vitales para entender y mejorar las tecnologías de transmisión de señales.

Principios de Propagación de Ondas Electromagnéticas en Espacio Libre

La propagación de ondas electromagnéticas en el espacio libre sigue leyes físicas que describen la distribución de la energía radiada por una fuente. Para una fuente isotrópica, que emite energía uniformemente en todas las direcciones, la densidad de potencia en una superficie esférica de radio R se calcula con la ecuación \( D = \frac{P_t}{4\pi R^2} \), donde \( P_t \) es la potencia total emitida. Si la antena emisora posee una directividad, es decir, focaliza la emisión en una dirección preferente, la densidad de potencia en esa dirección aumenta. La ganancia de la antena, \( G_t \), refleja esta directividad y mejora la densidad de potencia a una distancia R, resultando en \( D = G_t \cdot D' \), donde \( D' \) es la densidad de potencia sin la ganancia de la antena. La potencia recibida por una antena receptora, \( P_r \), depende de la densidad de potencia incidente y del área efectiva \( A_r \) de la antena, y se expresa como \( P_r = D \cdot A_r \).
Cielo azul con nubes dispersas sobre paisaje abierto con vegetación baja, antena parabólica blanca orientada al cielo y torre de transmisión metálica.

La Importancia de la Polarización en la Transmisión de Ondas

La polarización, que describe la orientación del campo eléctrico de una onda electromagnética, es crucial para la transmisión eficiente de señales. Las antenas emisora y receptora deben estar alineadas en polarización para minimizar las pérdidas de señal. Una desalineación, como entre polarizaciones circular y lineal, puede introducir una atenuación de 3 dB. La atenuación también varía con la distancia y la frecuencia de operación. Las ganancias de las antenas, que indican cuánto mejoran la señal, son esenciales para la eficiencia del enlace de comunicación, que se modela como un trayecto rectilíneo en estos análisis.

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00

Para reducir las pérdidas de señal, las antenas ______ y ______ deben compartir la misma polarización.

emisora

receptora

01

Una desalineación entre polarizaciones ______ y ______ puede causar una atenuación de ______ dB.

circular

lineal

3

02

La ______ de las antenas es un indicador de cuánto pueden mejorar la señal y es clave para la eficiencia del enlace de comunicación.

ganancia

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