UNIVERSIDAD AQUINO BOLIVIAFACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍACARRERA DE INGENIERÍA ENTELECOMUNICACIONES

FIBRA OPTICAESPECTRO ELECTROMAGNÉTICOESTUDIANTE: GONZALES CABRERA BRAYAN OMARSEMESTRE: OCTAVOMATERIA: FIBRA ÓPTICAFECHA: LA PAZ 5, DE SEPTIEMBRE DE 2013

LA PAZ – BOLIVIA

Facultad de Ciencia y Tecnología Universidad de Aquino BoliviaFibra Óptica

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO1. DEFINICIÓN.El Espectro Electromagnético (o simplemente espectro) es el rango de todas las radiaciones electromagnéticas posibles. El espectro de un objeto es la distribución característica de la radiación electromagnética de ese objeto.El Espectro Electromagnético es un conjunto de frecuencias que van desde las ondas con mayor longitud pasando por las ondas de radio, hasta las que tienen menor longitud como las microondas, rayos Gamma,  los infrarrojos, la luz visible, la luz ultravioleta y los rayos X.Es importante notar que las ondas con mayor longitud de onda tienen menor frecuencia y viceversa.Las características propias de cada tipo de onda no solo son su longitud de onda, sino también su frecuencia y energía.Las ondas electromagnéticas cubren una amplia gama de frecuencias o de longitudes de ondas y pueden clasificarse según su principal fuente de producción. La clasificación no tiene límites precisos.

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Facultad de Ciencia y Tecnología Universidad de Aquino BoliviaFibra ÓpticaFigura 1. Diagrama del espectro electromagnético, mostrando el tipo, longitud de onda con ejemplos, frecuencia y temperatura de emisión de cuerpo negro.2. DIVISIÓN DEL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICOA cada una de las divisiones se le conoce como Banda de Frecuencia. El Siguiente cuadro nos muestra una información generalizada sobre la distribución de las frecuencias que utilizaremos en Los Sistemas de Comunicaciones, a continuación hacemos una clasificación de las frecuencias conocidas en diferentes bandas para medios de comunicación.    LONGITUD DE ONDA

FRECUENCIA ENERGIA

RADIO

Muy Baja Frecuencia > 10 Km < 30 KHz < 1.99 e-29 JOnda Larga < 10 Km > 30 KHz > 1.99 e -29 JOnda Media < 650 m > 650 KHz > 4.31 e-28 JOnda Corta < 180 m > 1,7 MHz > 1.13 e-27 JMuy Alta Frecuencia < 10 m > 30 MHz > 2.05 e-26 JUltra Alta Frecuencia < 1 m > 300 MHz > 1.99 e-25 JMICROONDAS   < 30 cm > 1.0 Ghz > 1.99 e-24 JINFRARROJO

Lejano / Submilimetrico < 1 mm > 300 GHz > 199 e-24 JMedio < 50 um > 6.0 THz > 3.98 e-21 JCercano < 2.5 um > 120 THz > 79.5 e-21 JLUZ VISIBLE   < 780 nm > 384 THz > 255 e-21 JULTRAVIOLETA

Cercano < 380 nm > 789 THz > 523 e-21 JExtremo < 200 nm > 1.5 PHz > 993 e-21 JRAYO X   < 10 nm > 30.0 PHz > 19.9 e-18 JRAYOS GAMA   < 10 pm > 30.0 EHz > 19.9 e-15 J2

Facultad de Ciencia y Tecnología Universidad de Aquino BoliviaFibra ÓpticaCuadro 1. Distribución y clasificación de las frecuencias en diferentes bandas para medios de comunicación.2.2. BANDAS DEL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICOPara su estudio, el espectro electromagnético se divide en segmentos o bandas, aunque esta división es inexacta. Existen ondas que tienen una frecuencia, pero varios usos, por lo que algunas frecuencias pueden quedar en ocasiones incluidas en dos rangos.Las características de las distintas regiones del espectro son las siguientes: 

2.2.1. LAS ONDAS DE RADIOFRECUENCIASus frecuencias van de 0 a 109 Hz, se usan en los sistemas de radio y televisión y se generan mediante circuitos oscilantes.Las ondas de radio pueden transportar información variando la combinación de amplitud, frecuencia y fase de la onda dentro de una banda de frecuencia.El Cuadro siguiente muestra cómo están divididas las bandas de radio frecuencias y sus longitudes de onda

Nombre Abreviatura Banda ITU Frecuencias Inferior a 3 Hz Longitud de onda > 100.000 kmEXTRA BAJA FRECUENCIA ELF 1 3-30 Hz 100.000–10.000 kmSÚPER BAJA FRECUENCIA SLF 2 30-300 Hz 10.000–1000 kmULTRA BAJA FRECUENCIA ULF 3 300–3000 Hz 1000–100 kmMUY BAJA FRECUENCIA VLF 4 3–30 kHz 100–10 kmBAJA FRECUENCIA LF 5 30–300 kHz 10–1 kmMEDIA FRECUENCIA MF 6 300–3000 kHz 1 km – 100 mALTA FRECUENCIA HF 7 3–30 MHz 100–10 mMUY ALTA FRECUENCIA VHF 8 30–300 MHz 10–1 mULTRA ALTA FRECUENCIA UHF 9 300–3000 MHz 1 m – 100 mmSUPER ALTA FRECUENCIA SHF 10 3-30 GHz 100-10 mmEXTRA ALTA FRECUENCIA EHF 11 30-300 GHz 10–1 mm      Por encima de los 300 < 1 mm

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Facultad de Ciencia y Tecnología Universidad de Aquino BoliviaFibra ÓpticaGHzCuadro 2. UIT División de las bandas de radio frecuencias y sus longitudes de onda.

Frecuencias extremadamente bajas: Llamadas ELF (Extremely Low Frequencies), son aquellas que se encuentran en el intervalo de 3 a 30 Hz. Este rango es equivalente a aquellas frecuencias del sonido en la parte más baja (grave) del intervalo de percepción del oído humano. Cabe destacar aquí que el oído humano percibe ondas sonoras, no electromagnéticas, sin embargo se establece la analogía para poder hacer una mejor comparación. Frecuencias super bajas: SLF (Super Low Frequencies), son aquellas que se encuentran en el intervalo de 30 a 300 Hz. En este rango se incluyen las ondas electromagnéticas de frecuencia equivalente a los sonidos graves que percibe el oído humano típico. Frecuencias ultra bajas: ULF (Ultra Low Frequencies), son aquellas en el intervalo de 300 a 3000 Hz. Este es el intervalo equivalente a la frecuencia sonora normal para la mayor parte de lavoz humana. Frecuencias muy bajas: VLF, Very Low Frequencies. Se pueden incluir aquí las frecuencias de 3 a 30 kHz. El intervalo de VLF es usado típicamente en comunicaciones gubernamentales y militares. Frecuencias bajas: LF, (Low Frequencies), son aquellas en el intervalo de 30 a 300 kHz. Los principales servicios de comunicaciones que trabajan en este rango están la navegación aeronáutica y marina. Frecuencias medias: MF, Medium Frequencies, están en el intervalo de 300 a 3000 kHz. Las ondas más importantes en este rango son las de radiodifusión de AM (530 a 1605 kHz). Frecuencias altas: HF, High Frequencies, son aquellas contenidas en el rango de 3 a 30 MHz. A estas se les conoce también como "onda corta". Es en este intervalo que se tiene una amplia gama de tipos de radiocomunicaciones como radiodifusión, comunicaciones gubernamentales y militares. Las comunicaciones en banda de radioaficionados y banda civil también ocurren en esta parte del espectro. Frecuencias muy altas: VHF, Very High Frequencies, van de 30 a 300 MHz. Es un rango popular usado para muchos servicios, como la radio móvil, comunicaciones marinas y aeronáuticas, transmisión de radio en FM (88 a 108 MHz) y los canales de televisión del 2 al 12 [según norma CCIR (Estándar B+G Europa)]. También hay varias bandas de radioaficionados en este rango.

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Facultad de Ciencia y Tecnología Universidad de Aquino BoliviaFibra Óptica Frecuencias ultra altas: UHF, Ultra High Frequencies, abarcan de 300 a 3000 MHz, incluye los canales de televisión de UHF, es decir, del 21 al 69 [según norma CCIR (Estándar B+G Europa)] y se usan también en servicios móviles de comunicación en tierra, en servicios de telefonía celular y en comunicaciones militares. Frecuencias super altas: SHF, Super High Frequencies, son aquellas entre 3 y 30 GHz y son ampliamente utilizadas para comunicaciones vía satélite y radioenlaces terrestres. Además, pretenden utilizarse en comunicaciones de alta tasa de transmisión de datos a muy corto alcance mediante UWB. También son utilizadas con fines militares, por ejemplo en radares basados en UWB. Frecuencias extremadamente altas: EHF, Extrematedly High Frequencies, se extienden de 30 a 300 GHz. Los equipos usados para transmitir y recibir estas señales son más complejos y costosos, por lo que no están muy difundidos aún.Existen otras formas de clasificar las ondas de radiofrecuencia.2.2.2. LAS MICROONDASSe usan en el radar y otros sistemas de comunicación, así como en el análisis de detalles muy finos de la estructura atómica y molecular. Se generan mediante dispositivos electrónicos.Cabe destacar que las frecuencias entre 1 GHz y 300 GHz, son llamadas microondas. Estas frecuencias abarcan parte del rango de UHF y todo el rango de SHF y EHF. Estas ondas se utilizan en numerosos sistemas, como múltiples dispositivos de transmisión de datos, radares y hornos microondas.

Bandas de frecuencia de microondasBanda P L S C X Ku K Ka Q U V E W F DInicio (GHZ) 0,2 1 2 4 8 12 18 26,5 30 40 50 60 75 90 110Final (GHZ) 1 2 4 8 12 18 26,5 40 50 60 75 90 110 140 170

2.2.3. LA RADIACIÓN INFRARROJALas ondas infrarrojas están en el rango de 0,7 a 100 micrómetros, la radiación infrarroja se asocia generalmente con el calor. Ellas son producidas por cuerpos que generan calor, aunque a veces pueden ser generadas por algunos diodos emisores de luz y algunos láseres.5

Facultad de Ciencia y Tecnología Universidad de Aquino BoliviaFibra ÓpticaSe subdivide en tres regiones, infrarrojo lejano, medio y cercano. Los cuerpos calientes producen radiación infrarroja y tienen muchas aplicaciones en la industria, medicina, astronomía, etc. 2.2.4. FIBRA OPTICALa mayoría de mecanismos ópticos están más relacionados con la longitud de onda que con la frecuencia, Así es mucho más conveniente, y práctico utilizar la longitud de onda cuando se trabaja con luz a altas frecuencias.Mediante Transmisión de datos por pulsos de Luz: “1”=Luz; “0= No Luz” Para Frecuencias 1 E1 14 HZ (850 nm, 1310 nm, 1550 nm), posee una gran capacidad de ancho de banda (Gbps), Además de ser ligero y de Tamaño reducido, con poca atenuación es inmune a interferencias electromagnéticas.

Las fibras ópticas trabajan en la región del espectro en infrarrojo y luz visible. Por altas frecuencias se utiliza la longitud de onda en lugar de la frecuencia.

Así pues, las redes alámbricas tienen una inherente ventaja en capacidad sobre las redes exclusivamente basadas en tecnologías inalámbricas por causa de que el rango de frecuencias en una infraestructura alámbrica es mayor que en una inalámbrica. Por ejemplo, un solo cable coaxial tienen un rango de frecuencias del orden de 1 GHz, un hilo de fibra óptica tiene un rango útil de frecuencias del rango de 1,000 GHz. El espectro electromagnético utilizable (3Hz hasta 300Ghz) cabe fácilmente en un solo hilo de fibra óptica. 

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Fibra Óptica

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Las frecuencias luminosas que Se usan en los sistemas de comunicaciones con fibra óptica están entre 1 x 10^14 y 4 x 10^14 Hz (100,000 a 400,000 GHz), Una relación de utilización de ancho de banda de 10% significaría una banda de entre 10,000 y 40,000 GHz de Ancho.2.2.5. LA LUZ VISIBLEEs una región muy estrecha pero la más importante, ya que nuestra retina es sensible a las radiaciones de estas frecuencias. A su vez, se subdivide en seis intervalos que definen los colores básicos (rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta).

2.2.6. RADIACIÓN ULTRAVIOLETALa luz ultravioleta cubre el intervalo de 4 a 400 nm. El Sol es una importante fuente emisora de rayos en esta frecuencia, los cuales causan cáncer de piel a exposiciones prolongadas. Este tipo de onda no se usa en las telecomunicaciones, sus aplicaciones son principalmente en el campo de la medicina.2.2.7. RAYOS XLa denominación rayos X designa a una radiación electromagnética, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar las películas fotográficas. La longitud de onda está entre 10 a 0,01 nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 3.000 PHz (de 50 a 5.000 veces la frecuencia de la luz visible).2.2.8. RAYOS GAMMA

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Fibra Óptica

Facultad de Ciencia y Tecnología Universidad de Aquino BoliviaFibra ÓpticaLa radiación gamma es un tipo de radiación electromagnética producida generalmente por elementos radiactivos o procesos subatómicos como la aniquilación de un par positrón-electrón. Este tipo de radiación de tal magnitud también es producida en fenómenos astrofísicos de gran violencia.

ONDA CARATERISTICA USOSRAYOS GAMMA Se designan en las desintegraciones nucleares que emiten radiación gamma, son muy penetrantes y muy energéticas

Útiles para astrónomos en el estudio de objetos o regiones de alta energía, y son útiles para los físicos gracias a su capacidad penetrante y su producción radioisótopos.RAYOS X Se producen por oscilaciones de los electrones próximos a núcleos. Son muy energéticos y penetrantes, dañinos para los organismos vivos

Útiles en medicina e industria, se usan generalmente para ver a través de algunos objetos, así como para la física de alta energía y astronomía.

RAYOS UVA

Es la radiación cuya longitud de onda es más corta que el extremo violeta que el espectro visible. El sol es emisor de rayos ultravioleta, que son los responsables del bronceado de la piel. Es absorbida por la capa de ozono, y si recibe en dosis muy grandes puede ser peligrosa ya que impiden la división de células, destruyen microorganismos y producen quemaduras y pigmentación de la piel.

Romper enlaces químicos, haciendo las moléculas excepcionalmente reactivas o ionizándolas, lo que cambia su comportamiento.LUZ VISIBLE

Es la pequeña parte del espectro electromagnético a la que es sensible el ojo humano, se producen por saltos electrónicos entre niveles atómicos y moleculares.Genera percepciones visuales de las escenas que nuestros ojos ve.

RADIACIÓN INFRARROJAEs emitida por cuerpos calientes y son debidas a vibraciones de los átomos

La fotografía infrarroja tiene grandes aplicaciones en la industria textil se utiliza para identificar colorantes, en la detección de falsificaciones de obras de arte, en telemandos, estudios químicos.RADIACIÓN DE MICROONDAS Son producidas por vibraciones de moléculasSe utilizan en radioastronomía y hornos eléctricos, así como en la para transmisión de la información mediante propagación

ONDAS DE RADIO Son ondas electromagnéticas producidas por el hombre con un circuito oscilante.Se emplea en radiodifusión, las ondas usadas en la televisión son las de longitud de onda menor y las de radio son las de longitud de onda mayor.

3. SERVICIOS y TECNOLOGÍASAtribución: una inscripción en el Cuadro de atribución de bandas de frecuencias de una banda de frecuencia determinada para su utilización por uno o más servicios de radiocomunicaciones terrenales o espaciales o el servicio de radioastronomía en las condiciones especificadas

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Facultad de Ciencia y Tecnología Universidad de Aquino BoliviaFibra ÓpticaEn el siguiente gráfico se representan las frecuencias que componen el espectro radioeléctrico.

3.1. FRECUENCIAS DE OPERACIÓN Y LOS NIVELES DE POTENCIALa siguiente tabla muestra las frecuencias de operación y los niveles de potencia que emiten los diversos Servicios y Sistemas de Comunicaciones Radioeléctricas, dando un orden de magnitud de potencia irradiada por cada uno de ellos, siendo los más elevados los correspondientes a Radiodifusión.

SERVICIO FRECUENCIAS DE OPERACIÓN POTENCIA IRRADIADARadiodifusión de AM 535 - 1705 kHz Mín 100 W Máx 100 kWRadiodifusión de FM 88 - 108 MHz Mín 30 W Max 100 kWRadiodifusión de TV TV abiertaVHF bajo: 54 - 72 MHz (canales 2-4)76 - 88 MHz (c. 5-6).VHF alto: 174 - 216 MHz (c. 7-13)UHF (en gral. TV codificada, o sea no abierta).512 - 806 MHz (21-69)

VHF. Mín 5 kw en estación autónoma, 50 W en repetidora. Máx 30 kW en transmisor irradiado hasta 150 kWUHF (codificado, área reducida):aprox. 25 WTelefonía celular SRMC/STM: 869 - 894 MHz (base)GSM 824 - 849 MHz (móvil)

PCS: 1850 - 1910 MHz (móvil)1930 - 1990 MHz (base)

Celdas en zona muy urbanizada:Aprox. 20 WZona rural: máx. 100 W

HF Servicio fijo y móvil (en gral uso comercial):2 - 30 MHz Radioaficionados: bandas en los rangos de 1,8 - 3,6 - 3,8 - 7 -10 - 14 - 18 - 21 - 25 y 29 MHz

Se especifica potencia pico de envolvente (la potencia media está unos 10 dB por debajo)Uso comercial: máx 160 W Radioafición: máximo 1,5 kW9

Facultad de Ciencia y Tecnología Universidad de Aquino BoliviaFibra ÓpticaVHF y UHF [MHz]30 - 50 138 - 174242 - 280340 - 399421 - 426443 - 490

Handies 6 W Móvil 40 W Base 60 W Estos son valores típicosMóvil Marítimo Rangos HF: 4, 6, 8, 12, 16, 18, 22, 25 MHzRangos VHF: 156, 0 - 157,5 / 160,5 - 162 MHz

HF: aprox. 150 W pico de envolventeVHF: 25 WMóvil Aeronáutico HF (AM): entre 2 y 30 MHzVHF: 108 - 118 MHz radionavegación (ILS, VOR)118 - 136 MHz comunicaciones móvil - tierra

HF: hasta 400 W PEP (media 100 W)VHF: 20 W RADIOTELEDIFUSION:Las emisoras de FM - Frecuencia Modulada transmiten en el segmento de 87,5 a 108 MHz. En Japón se utiliza la banda entre 76 y 90 MHz, en tanto que algunos países del este de Europa y la ex-URSS también utilizan la banda entre 65 y 74MHz. Para más detalles vea la página DX en FM. TELEVISION: Las banda de VHF y UHF son utilizadas para la teledifusión en todo el mundo, tanto para la televisión abierta como para sistemas de TV codificada (estos generalmente en UHF). Existen grandes diferencias entre la distribución de canales y frecuencias entre cada país y también hay que considerar los diferentes sistemas estándares que se utilizan para la emisión televisiva (PAL, NTSC, SECAM). Antena de televisión UHF en una vivienda.

La banda de TV en VHF suele ser la más importante, estando relegada la banda de UHF para las pequeñas televisoras y las repetidoras. Para más detalles sobre el Diexismo de estas emisoras vea la sección sobreDX de TV.

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Facultad de Ciencia y Tecnología Universidad de Aquino BoliviaFibra Óptica BANDA AERONAUTICACuando las comunicaciones entre las aeronaves y los controladores de los aeropuertos son de corta distancia, especialmente en las maniobras de despegue y aterrizaje se realizan en la Banda Aérea de VHF. Esta banda esta comprendida entre los 118 y 136 MHz. Las comunicaciones en esta banda son en AM. Además varios sistemas de navegación aérea utilizan frecuencias en UHF. Para más detalles sobre los servicios en esta banda, los encontrará en la sección sobre DX utilitario dedicada al "DX aeronáutico" TELEFONÍA MÓVILHistóricamente, las primeras frecuencias UHF utilizadas en telefonía móvil en Europa lo fueron alrededor de los 400MHz, (sistema Radiocom 2000 en Francia, sistema NMT en Escandinavia).Con la llegada de la norma internacional GSM, las frecuencias afectadas en UHF se sitúan alrededor de los 900 MHz. mientras que el 3G (más moderno y capaz de transportar datos además de voz) trabaja en los 1,8 Ghz. Telefonía fija inalámbrica: Los teléfonos inalámbricos más modernos trabajan en el rango de los 5,8 Ghz, pero todavía hay muchos que usan la franja de los 2,4 Ghz, por lo que también son a veces incompatibles con las redes wifi. WIFI: Los estándares más modernos para los routers wifi usan el rango de los 2,4 Ghz, que permiten un ancho de banda mayor, ideal para Internet. Sin embargo, hay otros aparatos domésticos que operan en frecuencias similares y que generan interferencias (ej: hornos microondas). Es por ello que continuamente se trabaja en la búsqueda de nuevos estándares wifi que utilizan frecuencias menos saturadas. BLUETOOTH: Esta tecnología de trasmisión de datos por vía inalámbrica también trabaja 2,4 Ghz. LA FIBRA ÓPTICAHoy en día la fibra óptica es un medio para trasportar luz con diferentes fines, por ejemplo: como lentes flexibles para cámaras en operaciones quirúrgicas o para espionaje, iluminar lugares de difícil acceso y como

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Facultad de Ciencia y Tecnología Universidad de Aquino BoliviaFibra Ópticafunción decorativa. Pero la aplicación de mayor interés se ubica en las comunicaciones de alta velocidad y gran ancho de banda.4. BIBLIOGRAFIA

Espectro Electromagnético© ESPECTROMETRIA .COM. Publicado bajo licencia CC BY-SA 3.0. Política de privacidadhttp://www.espectrometria.com/espectro_electromagntico El espectro ElectromagnéticoFuente: Leonberger. Revealing the small range of radio-microwave frequencies. Phys. Educ. Vol. 37, September 2002, pp. 425-427.http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/negro/espectro/espectro.htm#El espectro electromagnético Subdivisión de la banda de frecuencias de un circuito de tipo telefónico entre la telegrafía y otros servicios.http://www.itu.int/rec/T-REC-H.34/es

http://www.cnc.gov.ar/ciudadanos/espectro/atribucion.asp

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