Irrati-komunikazio

Irrati-komunikazioa uhin irrati-elektrikoen bidezko komunikazioa da. Irrati-uhinak (edo uhin irrati-elektrikoak) erradiazio elektromagnetiko mota bat dira. Espektro elektromagnetikoan, irrati uhinen uhin-luzera (λ) argi infragorriaren uhin-luzeraren gainetik dago.

Sarrera

Irudiak, soinuak eta informazioa distantzia luzeetara transmititzeko sortu zen irrati-komunikazioa. Transmisioa soinu-uhinen bidez egin daiteke, baina horrek desabantaila hauek ditu:

• Soinuaren abiadura 340 m/s-koa da airean.
• Soinua oso erraz oztopatu eta galtzen da.

Uhin elektromagnetikoek 100.000 Hz-etik gorako maiztasunak dituzte. Gizakientzako entzun ezinezkoak dira, eta ezaugarri hauek dituzte:

• Propagazio-abiadura 300.000 km/s-koa da.
• Uhin hauek edozein motatako oztopoak gaindi ditzakete. 

Arrazoi horiengatik, irrati-komunikazioa uhin elektromagnetikoen bidez egiten da. Bidalketa elektromagnetikoa egiteko, 300 GHz-etik beherako maiztasunak erabili behar dira, atmosferak arazoak sortzen dituelako maiztasun horietatik gora. Uhin-luzera kalkulatzeko (uhin sinusoidal batean), kontuan izan behar ditugu maiztasuna eta periodoa:

$$\lambda =v/f=vT$$

non λ uhin-luzera den (bi maximo kontsekutiboren arteko distantzia) , v uhinaren propagazio-abiadura, f maiztasuna eta T periodoa.

Frekuentziaren balioaren arabera sailkatu ohi dira maiztasun-bandak (maiztasun baxuenetatik terahertzetako maiztasunetara arte). Banda bakoitzaren sailkapena eta izena nazioarteko arauetan dago finkaturik, ondoko koadroan ikus daitekeen bezala.

Historioa

Tesla, korrontearen hari gabeko transmisioaren erabilera posibleak probatzen.

Uhin elektromagnetikoen hedapenaren oinarri teorikoak James Clerk Maxwell-ek eta Heinrich Rudolf Hertz-ek deskribatu zituzten lehen aldiz, 1886 eta 1888 artean, Maxwell-en teoria esperimentalki baliozkotu zuen lehena izan zen.

Zaila da irratiaren asmakuntza pertsona bakar bati egoztea. Esaten da hainbat herrialdetan asmatu zutela aldi berean: Aleksandr Stepánovich Popovek bere lehen erakustaldiak San Petersburgon egin zituen, Errusian; Nikola Teslak San Luisen (Missouri) eta Guillermo Marconik Erresuma Batuan.

Irrati uhinen bidezko lehen komunikazio-sistema praktikoa Guillermo Marconi ingeniariarena izan zen, 1901ean lehen emisio transatlantiko erradioelektrikoa egin zuena, gutxi ezagutzen den Nikola Tesla zientzialariaren diseinuak erabiliz.

Hala ere, irratiaren lehen patentea Nikola Teslak egin zuen, seguruenik irrati bidezko komunikazio-sistemaren lehen asmatzailea, eta hala aitortu zuen Estatu Batuetako patente-bulegoak.

Erregulazioa

Uhinak, erabiltzaile askok banatzen dituzten baliabide batzuk dira. Eremu berean maiztasun berean transmititzen saiatzen diren bi irrati-transmisorek interferentzia egingo diote elkarri, harrera nahasia eraginez; beraz, bi transmisioetako bat ere ezingo da argi jaso. Irrati-transmisioetako interferentziek kostu ekonomiko handia izateaz gain, erabiltzaileen bizitza arriskuan jar dezakete, adibidez, larrialdiko komunikazioetan edo aire-trafikoaren kontrolean interferentziak daudenean.

Erabiltzaileen arteko interferentziak saihesteko, uhin erradioelektrikoen emisioa lege nazionalek arautzen dute. Lege horiek nazioarteko erakunde batek koordinatzen ditu, Telekomunikazioen Nazioarteko Batasunak (UIT), eta espektro erradioelektrikoan bandak esleitzen ditu, hainbat erabileratarako. Transmisore erradioelektrikoek gobernuen lizentzia bat lortu behar dute, erabileraren araberako lizentzia-mota desberdinekin, eta maiztasun eta potentzia-maila jakin batzuetara mugatuta daude. Irrati-operadoreak gobernu-lizentzia bat izan behar du, hala nola AEBn irrati-telefoniako operadorearen lizentzia orokorra, irratiaren funtzionamendu segururako ezagutza tekniko eta legal egokiak egiaztatzen dituen azterketa baten bidez lortua. Aurreko arauen salbuespenei esker, potentzia txikiko eta irismen laburreko transmisoreek lizentziarik gabe funtziona dezakete kontsumo-produktuetan, hala nola telefono mugikorretan, haririk gabeko telefonoetan, hari gabeko gailuetan, walkie-talkieetan, herritarren banda-irratietan, hari gabeko mikrofonoetan, garaje-ateetako irekigailuetan eta haurtxoen monitoreetan. AEBn, produktu horiek Komunikazio Batzorde Federalaren (FCC) araudiaren 15. zatiari lotuta daude. Gailu horietako askok ISM bandak erabiltzen dituzte, espektro irrati-elektriko osoan lizentziarik gabe erabiltzeko erreserbatutako maiztasun-bandak. Lizentziarik gabe funtziona badezakete ere, irrati-ekipo guztiek bezala, gailu horiek homologatu egin behar dira saldu aurretik.

Nazioarteko Arauak

Izena		Maiztasuna	Uhin-luzera airean	Erabilera-adibideak
TLF	< 3 Hz		>100 000 km		Neuronen jarduera
ELF	3 – 30 Hz		100.000 km – 10.000 km		Neuronak eta itsaspekontziak
SLF	30 – 300 Hz		10.000 km – 1000 km		Itsaspekoak
ULF	300 – 3000 Hz		1000 km – 100 km		Itsaspekoak eta komunikazio militarrak (Lurrean)
VLF	3 – 30 KHz		100 km – 10 km		Irrati-laguntza, eguraldi-seinaleak, geofisika
LF	30 – 300 KHz		10 km – 1 km		AM (uhin luzeak Europa eta Asian), RFID
MF	300 – 3000 KHz		1 km – 100 m		AM (uhin ertainak)
HF	3 – 30 MHz		100 m – 10 m		Radarra, telefono mugikorrak, uhin-laburreko irratidifusioa...
VHF	30 – 300 MHz		10 m – 1 m		FM, telebista, hegazkinekiko komunikazioa
UHF	300 – 3000 MHz		1 m – 100 mm		Telebista, mikrouhin-labeak, Bluetooth, haririk gabeko sareak
SHF	3 – 30 GHz		100 mm – 10 mm		Irrati-astronomia, satelite bidezko komunikazioa
EHF	30 – 300 GHz		10 mm – 1 mm		Maiztasun altuko mikrouhinen transmisioa, uhin milimetrikoetako eskanerrak
THz edo THF	300 – 3000 GHz		1 mm – 100 nm		Medikuntzako X izpien ondorengoak

Transmisioa eta harrera

Erradio-uhin bat sortzen da kargatutako partikula bat (adibidez, elektroi bat) espektro elektromagnetikoaren irrati-maiztasuneko eremuan (RF) kokatutako frekuentzia batean kitzikatzen denean. RF gamatik kanpo erortzen diren beste emisio mota batzuk gamma izpiak, X izpiak, izpi infragorriak, izpi ultramoreak eta argia dira.

Irrati-uhinak eroale elektriko batean (antena) eragiten duenean, karga elektrikoaren (korronte elektrikoa) mugimendu bat eragiten du, audio-seinale edo bestelako informazio-seinale bihur daitekeena.

Irrati-uhinak eroale elektriko batean (antena) eragiten duenean, karga elektrikoaren (korronte elektrikoa) mugimendu bat eragiten du, audio-seinale edo bestelako informazio-seinale bihur daitekeena.

AM eta FM sistemak

AM eta FM sistemak

Anplitude modulazioa

Anplitude-modulazioko sisteman (AM), seinalea (frekuentzia baxukoa) uhin hertziar eramaileen anplitudeari gainjartzen zaio (maiztasun handikoa), eta hori seinaleak biderkatuz lortzen da.

Irrati-frekuentzien banda 535 eta 1.705 kHz artekoa da, eta irrati nazionalek igortzen dute, programazioa herrialde bateko hainbat hiri eta/edo eskualdetara transmititzeko.

Frekuentzia modulazioa

Maiztasun-modulazioko sisteman, berriz, jatorrizko seinalea uhin eramailearen maiztasunari gainjartzen zaio. Ondorioz, emaitzazko seinalearen maiztasuna apur bat aldatzen da edukiaren arabera.

Aplikazio analogikoetan, seinale modulatuaren bat-bateko maiztasuna seinale modulatzailearen berehalako balioarekiko proportzionala da. Datu digitalak bidal daitezke, maiztasun-uhina balio diskretuen multzo baten artean desplazatzen delako, modulazioa frekuentzia-desplazamendu bidezko modulazioa da. Irrati-maiztasunen banda 88.1 MHz-etik 108.1 MHz-era bitartekoa da.

Komunikazioetan egiten diren aurrerapen garrantzitsuenen artean, garrantzitsuenetako bat da, transmisio- eta harrera-sistema bat hobetzea seinale-zarata erlazioa bezalako ezaugarrietan, horietan segurtasun handiagoa ahalbidetzen baitu. Horrela, anplitude-modulazioa (AM) maiztasun-modulaziora (FM) pasatzeak aurrerapen handia ezartzen du zarata-seinalearen erlazioak duen hobekuntzan ez ezik, baita AM-en hain ohikoak diren zorabioaren efektuarekiko eta interferentziarekiko erresistentzia handiagoan ere.

SW sistema

Uhin motza, shortwave (SW) izenaz ere ezagutzen dena, lerro zuzenean hedatzen den maiztasuna da, ionosferaren altuera desberdinetara errebotatzen dute (maiztasuna zenbat eta altuagoa izan) (urtaroaren eta egunaren orduaren araberako aldaketekin), eta, horri esker, seinaleak urrutiko puntuetara iristen dira eta planetari bira ematen diote.

Irrati-frekuentzien banda 2300 eta 29.999 kHz bitartekoa da, eta nazioarteko irratiek igortzen dute (besteak beste) beren programazioa mundura transmititzeko.

Erabilera batzuk

Radarra

Hona hemen radar sistema ezagunenak:

• Distantzia neurtzekoak. Hauen helburua bi punturen arteko distantzia neurtzea da. Pultsu bat emititzen dute eta pultsu hori bueltan jasotzen dutenean, pultsua emititu den momentutik jaso den momentura arte pasatu den denbora kontuan hartuz, bi puntuen arteko distantzia zenbatekoa den kalkulatzen dute.
• Abiadura neurtzekoak. Radar hauek Doppler efektuan oinarritzen dira. Seinalearen maiztasun-aldaketa aztertzen dute eta aldaketa horrekin objektuaren abiadura kalkulatzen dute.
• Posizio-radarrak. Distantzia neurtzeko sistemen egokitzapen bat dira. Distantzia neurtzeko pultsuak 360º-tan igortzen dituzte; horrela, haien inguruan dauden objektuak detekta ditzakete.
• Metereologia arlokoak. Radar hauek, pultsuen maiztasuna egokituz, euria eta hodeiak detektatzeko egokitzen dira. 

Telefonia mugikorra

Telefonia mugikorra haririk gabeko telefonia da, bi zati nagusiz osatuta dagoena:

1. Komunikazio-sarea (telefonia mugikorrerako sarea)
2. Terminala (aipatutako sarera sartzea ahalbidetzen duena) eta zerbitzu hornitzaileak

Komunikazio-sarea

Komunikazio-sarea irrati-uhinak igortzen dituzten estazioez osatuta dago. Sare honek sakelakoak erabiltzea ahalbidetzen du, gailu eta estazioen artean komunikazioa sortzen baitu. Estazioek komunikazio-sisteman zehar igortzen dute mugikorretik jasotako informazioa, beste estazio batera eta beste mugikor batera helduz. Horrela, bi terminalen arteko komunikazioa sortzen da.

Telefonia mugikorreko estandarrak hauexek dira: 1G, 2G, 3G, 4G eta 5G.

• 1G. Europan sortu zen 1981ean. Sistema guztiz analogikoa da.
• 2G. SMSen erabilera eta prozesu guztia digitala izatea ahalbidetu zuen 1990ean.
• 3G. Estandar hau 2002an sortu zen eta 384 kbps-ko abiadurak lortu zituen. Horren ondorioz, interneterako konexioa izatea ahalbidetu zuen.
• 4G. Estandar hau 2010ean kaleratu zen. Asko hobetzen ditu 3Gak ematen dituen konexio-abiadurak.
• 5G. Estandar honen prototipoak 2010ean hasi ziren garatzen, 4Ga atera bezain laster. 2014an Samsungek probak egin zituen laborategietatik kanpo 7,5 Gbps-ko abiadurak lortuz.

LTDa

LTD (Lurreko Telebista Digitala), bideo eta audio-seinaleen kode bitarreko transmisio digitala da. Transmisio hau antena, kable edo sateliteen bidez egiten da. Teknologia digitala aplikatuz, hobekuntza handiak lortzen dira, hala nola kanal kopuru handiagoa, irudi-kalitate hobea, bereizmen handiko irudiak (HD 720p eta FullHD 1080p kanalak) eta soinu-kalitate oso onak (Dolby digital sistemekin: AC-3, Dolby Digital Plus: E-AC-3).

TDTaren estandarra DVB-T (Digital Video Broadcasting – Terrestrial) da. DVB-T estandar hau Europa osoan zehar erabiltzen da. Dena den, telebista digitaleko emisioak transmititzeko erabiltzen diren teknologien arabera bereizten dira estandar espezifikoak:

• DVB-T: “Digital Video Broadcasting – Terrestrial”, lurreko banaketa-sarearen seinaleaz baliatuta egiten diren emisioetan erabiltzen da.
• DVB-S: “Digital Video Broadcasting – Satellite”, satelite bidez egiten diren emisioak.
• DVB-C: “Digital Video Broadcasting – Cable”, kable edo zuntz optiko bidez egiten diren emisioak.
• DVB-H: “Digital Video Broadcasting Handheld”, DVB-T eta IP bidez orientatua dauden sareak konbinatzen dira, eta gailu mugikorrei telebista ikusteko ahalmena emateko erabiltzen da.
• DVB-ADSL: “Digital Video Broadcasting-ADSL”, ADSL bidezko telebista emisioa da.
• DAB: “Digital Audio Broadcasting”, audioa bakarrik emititzeko erabiltzen da.

Ikus, gainera

• Telekomunikazio
• Ingenieritza
• Uhin luzera
• Erradiazio elektromagnetiko

Bibliografía

• Média Culture. La Industria de la radio en Québec, reporte, Association québécoise de l'industrie du disque, du spectacle et de la vidéo, 1989
• Média Culture. La Marcha de la radio en Québec, documento de referencia: Perfil de la situación de la radio en Québec [por] Robert Filon [y] Análisis comparativo de la escucha de las principales estaciones de Montréal [por] Gilles Turcotte, Association québécoise de l'industrie du disque, du spectacle et de la vidéo, 1991
• Pierre Miquel. Historia de la radio y de la TV, Perrin, 1984
• Cheval Jean-Jacques. Las radios en Francia. Historia, estado, futuro. Apogée, 1997
• L. de Forest, artículo en Electrical World 22 de junio 1270/1 (1907), uso tempran de la palabra "radio."
• https://web.archive.org/web/20080415211726/http://web.mit.edu/varun_ag/www/bose.html - Contiene una prueba de que Sir Jagadish Chandra Bose inventó el Mercury Coherer más tarde usado por Guglielmo Marconi y en otras patentes
• Txantiloi:Cita libro

Kanpo estekak

• Txantiloi:DNB-Portal
• Campos de radiofrecuencia, apartado del dossier de GreenFacts sobre campos electromagnéticos
• Conversión de frecuencia a longitud de onda y viceversa para ondas de radio y luminosas (en inglés)
• RF and Telecommunication eBooks (en inglés).
• Equipos de radiofrecuencia (en inglés)
• Radiocomunicaciones y fibra óptica.
• Radiocomunicaciones en Argentina.
• A História da Rádio em Datas (1819-1997) (en portugués) - notas sobre la etimología