Transmisiones, Técnica de las TECNOL.

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Tecnología

1. Introducción. Es una parte específica de la telecomunicación (transmisión a distancia de mensajes hablados, sonidos, imágenes o señales convencionales mediante conductores eléctricos, radioelectricidad, óptica u otros sistemas electromagnéticos) en cuyo estudio se incluyen: transmisión por líneas aéreas y cables, radiocomunicaciones, telecomunicaciones por satélites artificiales y transmisión de datos.

El estudio de la transmisión de los signos y palabras origina una teoría muy amplia, no sólo en cuanto a la energía transmitida, sino también, y ello es muy importante, a la forma de recepción; sin esta última cualidad, que implica la fidelidad del signo o la imagen, la recepción sería en todos los casos prácticamente ininteligible. La consideración de transmisión fiel y exacta, en cuanto a la forma, es lo que diferencia la transmisión en telecomunicación del simple envío de energía a distancia. En este caso, sólo interesa el rendimiento en cantidad; en la telecomunicación importa más la cualidad o forma de la energía recibida.

El elemento de transmisión realiza el enlace a distancia del instrumental de estación que constituye el equipo transmisor y receptor, terminal o intermedio en el conjunto de la comunicación (Y. TELEGRAFíA; TELEFONíA). Los medios utilizados en la transmisión son las líneas, de conductores aislados, agrupados en cable; en el caso de la radiocomunicación (V. RADIO) y en televisión (v.), el medio transmisor es el espacio atmosférico o la atmósfera espacial.

2. Líneas aéreas y cables. Las líneas aéreas en hilo desnudo se reducen a hilos o conductores de cobre, apoyados en aisladores (de porcelana o de vidrio), acoplados a soportes, que suelen ser de madera o hierro galvanizado, sobre crucetas o directamente sujetos a los postes o apoyos. El hilo de cobre es, en líneas de larga distancia, de 3 mm. de diámetro; el cobre es prácticamente puro (electrolítico) especialmente tratado, cuya resistencia kilómétrica a 150 C es de 21 fl/mm., con carga de ruptura de 45 Kg./mmI. (valores medios usuales). En las primeras líneas de telecomunicación se empleó el hierro galvanizado y también los llamados bronces (cobre fosforoso, silicioso, etc.); el aluminio y otros metales apenas se usan; en trayectos cortos, de vanos peligrosos, puede utilizarse el hilo bimetálico (acero y cobre) para garantizar, en zonas de elevadas sobrecargas, que los conductores no se partan bajo la acción del viento o de la nieve, en lugares donde son además muy notables los descensos de temperatura. La norma de trabajo de los conductores es que a 10<> C la seguridad sea la quinta parte; en las peores condiciones, no debe descender de un tercio de la carga práctica.

Los hilos, tendidos en catenaria, se establecen con vanos medios de 50 m., para lo que se sitúan a esa distancia los apoyos. Las líneas de telecomunicación son modernamente de doble hilo; se ha suprimido, por tanto, el retorno de tierra, que en las primeras líneas telegráficas cerraba el circuito del conductor metálico. Apenas hay problemas de transmisión en las líneas telegráficas ordinarias, en corriente continua; si la corriente llega débil, se colocan amplificadores (reveladores) en la estación de recepción o para el envío en otra sección de línea, hasta alcanzar la distancia deseada; así funcionaron hace un centenar de años, para distancias internacionales, las primeras líneas telegráficas.

La teoría de la transmisión se desarrolla ulteriormente para el estudio de la propagación telefónica, que sirve de base para todos los casos. Como no hay medio de precisar a priori la forma de las corrientes telefónicas, que dependen del sonido pronunciado y circunstancias accesorias, se adopta el principio de asimilación de dichas corrientes a las producidas por las fuentes industriales de corriente alternativa, o sea, que la forma es sinusoidal, es decir, que la intensidad es una función del tiempo. Las señales transmitidas por las técnicas de telecomunicación son muy variadas, pero tienen en común un carácter repetitivo, una cierta periodicidad. Una teoría elaborada por Fourier (V. FUNCIONES I) a principios del s. XIX demuestra que cualquiera que sea la complejidad de un fenómeno periódico se le puede descomponer en una vibración básica, llamada fundamental, y otras vibraciones, cuya frecuencia es múltiplo de la fundamental, denominadas armónicas. Esta descomposición recibe el nombre de análisis armónico o de Fourier (V. FOURIER, JEAN-BAPTISTE). En los cálculos se parte de que se aplica una fuerza electromotriz alternativa a un circuito metálico que tiene resistencia óhmica, autoinducción y capacidad, como magnitudes que se desea mantener fijas; y un cierto grado de aislamiento, en lo posible, también constante.

Los estudios experimentales acreditan que la corriente telefónica se forma: por un sonido fundamental que varía con el timbre (v. SONIDO) de la persona que habla, cuya frecuencia puede variar entre 100 y 600; y armónicos, que son los mismos para cada vocal.

La teoría matemática de la transmisión es complicada. Se supone, en síntesis, que la onda eléctrica se propaga a lo largo de los hilos conductores con cierta velocidad, que depende de las características eléctricas del medio transmisor; por los hilos las ondas van conducidas, y, por tanto, el encaminamiento de las mismas crea diferencia con el caso de ondas libres propagándose por el espacio. La energía total transmitida se divide para presentarse bajo formas magnéticas y eléctricas, obedeciendo leyes sinusoidales en su propagación, y que integran la onda electromagnética propagada; el mecanismo de la transmisión y sus reflexiones, en el espacio comprendido entre ambos conductores del circuito, son análogos a los que se producen con las ondas sonoras en los tubos de órganos musicales. La distribución periódica de las fuerzas eléctricas y magnéticas viene dada por unas ecuaciones diferenciales, al propagarse linealmente a lo largo de un par de hilos, según las magnitudes de sus cuatro constantes kilométricas (resistencia, autoinducción, capacidad y pérdida por defectos de aislamiento). Se determina la fórmula que permite calcular la constante de propagación, la longitud de onda y el coeficiente de atenuación o debilitamiento de la onda a lo largo de la línea.

Se estudia igualmente el valor que deben tener las magnitudes o características primarias (que dependen de la naturaleza y disposición de los dos hilos de la línea) para deducir la condición de no deformación de la onda transmitida, aunque sufra debilitamiento. La impedancia inicial y la de los elementos finales o intercalados ejerce igualmente su influencia en la transmisión (bobinas). La condición exigida en la transmisión telefónica es que, en las líneas largas, cada sonido sea reproducido fielmente en el extremo de la línea, para lo cual es necesario que la propagación se mantenga uniforme para todos los armónicos, sin alterarse, por el efecto de la propagación misma, las fases de cada uno de ellos, y que las amplitudes relativas no sean profundamente alteradas.

La dificultad de la telefonía deriva de las irregularidades de la transmisión; las ondas de menor longitud se atenúan más rápidamente y se propagan con más velocidad que las de longitud mayor; en estas condiciones, la síntesis que el oído realiza, a través del receptor al extremo de la línea, en el punto de llegada, es diferente de la composición sonora transmitida en el origen, recibiéndose en tal caso deformadas las palabras. Si la deformación no es muy grande podrá inducirse el sentido del lenguaje y su verdadero significado; pero si la deformación pasa de cierto límite, los sonidos serán ininteligibles, y la conversación no podrá mantenerse para aquella distancia; en lugar de la palabra se recibirá una caricatura de la misma. Los perfeccionamientos de la telefonía han estado, por ello, ligados a la calidad de las líneas; el ideal teórico y práctico es construir líneas o vías de transmisión sin deformación apreciable.

La primera solución para aumentar el alcance de la conversación práctica en líneas largas fue tratar de reducir los obstáculos eléctricos de la transmisión ’ que son fundamentalmente la resistencia y la capacidad. Se deben al físico Oliver Heaviside (1850-1925) las primeras ideas claras para establecer la teoría correcta de la transmisión telefónica, señalando el papel de la autoinducción o inductancia que primeramente fue, y con error, considerada como un factor perjudicial, independientemente de todos los demás; Heaviside mostró que la mayor dificultad de la telefonía para la distancias largas, y para la introducción de los cables submarinos como elementos de las mismas, consiste en el desigual debilitamiento y diferente velocidad de propagación de los armónicos componentes de la onda propagada. El principio fundamental de la transmisión, establecido por Heaviside, consiste en tratai, de igualar el producto de la resistencia ólimica por la capacidad con el de la autoinducción por la pérdida, medidas kilométricamente, y en el mismo sistema de unidades; ley o condición que verifica el cable teórico sin deformación. Hay métodos técnicos para llegar a esa igualdad; aproximarse a ella es el esfuerzo mayor de los ingenieros en las condiciones económicas constructivas posibles.

La autoinducción kilométrica se aumentó intercalando bobinas de arrollado (método Pupin) aplicado principalmente en los conductores aéreos; o rodeando el hilo con otro de hierro para aumentar la inductancia (sistema Krarup) en el caso de cables; también se buscó la mejora del aislamiento con aire seco y separador de papel, juntamente con otros detalles constructivos para igualar el producto establecido por Heaviside. Las teorías de líneas y cables cargados, de modo discrecional (Pupin) o de manera continua (Krarup), han perdido valor práctico desde el perfeccionamiento de los llamados repetidores, que regeneran las corrientes debilitadas, dándoles mayor amplitud para alcanzar mayores distancias; de todos modos, no sigue siendo indiferente el valor de las constantes o características de las líneas y el mantenimiento de las mismas a lo largo de la comunicación. La propagación, en sus condiciones, es conocida en su forma de transmisión por las dos ecuaciones generales llamadas de los telegrafistas y de los telefonistas, aplicadas a cada una de esas modalidades de explotación.

Cuanto más tenue es el debilitamiento de las ondas en la transmisión, más perfecta es la conversación; este debilitamiento es aceptable bajo el límite de 2,5 para conversación muy buena y 3,5 para buena; más allá de 4,5 se hace ininteligible. Se comprende que la introducción de los repetidores limita el debilitamiento. En los cables subterráneos, los repetidores pueden ir enterrados, y los submarinos admiten estos dispositivos colocándolos en el lecho o fondo del mar, con la protección mecánica suficiente. La transmisión impone determinadas condiciones totales a los circuitos enlazados, teniendo en cuenta incluso la desigualdad de los mismos y la perturbación de las reflexiones que se causa al variar las condiciones. Sólo así es posible la transmisión de la palabra de modo casi perfecto en las grandes comunicaciones internacionales, conectando líneas diferentes, de naturaleza distinta, y siempre que se cumplan los límites técnicos para el total de la comunicación, según las recomendaciones del Comité Técnico Int. de las Telecomunicaciones, de Ginebra.

Las condiciones técnicas de la transmisión han encontrado realizaciones muy satisfactoriamente superadas. En el caso más dificultoso de los cables (aéreos, subterráneos o marinos), con el nuevo tipo concéntrico o coaxial, en el que los conductores están representados por tubos de láminade cobre, separados por dieléctrico de polietileno; los tubos de diferente diámetro son concéntricos para mantener la perfecta regularidad de posición de uno respecto a otro, de lo que depende el mantenimiento uniforme de las características eléctricas, gracias a tener ambos el mismo eje. Los tubos pueden agruparse, ya que son independientes unos de otros dentro del mismo cable. Las posibilidades y gran capacidad que procuran estos nuevos medios de transmisión pueden considerarse examinando el cable submarino entre Green Hill (Nueva York) y San Fernando (Cádiz), el cual, pese a sus 6.000 Km. de longitud, ofrece capacidad para 720 circuitos telefónicos por el par de tubos que lo constituye (cada tubo representa un conductor), lo que permitirá igual número de conversaciones simultáneas en ambos sentidos; los amplificadores, en el fondo del océano, se sitúan cada 18 Km. de distancia. En el caso de cables subterráneos interurbanos es corriente formar el cable por lo menos con cuatro grupos de dos tubos, lo que da capacidad de tráfico enorme, por los cientos de circuitos que pueden ser suministrados. La transmisión a través de estos medios de enlace adquiere gran estabilidad y mantenimiento de características eléctricas, lo que contribuye a la perfección de las transmisiones.

3. Radiocomunicaciones. Las comunicaciones por radio utilizan como medio de transmisión ondas electromagnéticas (V. MAXWELL, ECUACIONES DE), cuyas frecuencias varían según las distancias a salvar: 100 a 10.000 MHz para distancias cortas; 30 a 100 MHz para distancias intermedias no superiores a 2.000 Km., y 3 a 30 MHz para grandes distancias. últimamente se están llevando a cabo experiencias sobre un nuevo método de propagación, para distancias no superiores a 2.000 Km., en el que se usan frecuencias muy elevadas (del orden de 310.000 MHz), que se propagan por medio de reflexión por difusión en la parte inferior del estrato E de la ionosfera (V. ATMÓSFERA). Los principales medios de radiocomunicación son la radiotelegrafía y la radiotelefonía. En esta última, la línea bifilar del abonado ha de tener cuatro hilos para asegurar el enlace entre emisor y receptor. Actualmente se encuentran en fase experimental las emisiones radiofónicas a destinatario múltiple mediante amplios haces de onda, y también la telecomunicación por laser (v.).

4. Transmisión mediante satélites artificiales. Los satélites estacionarios (V. SATÉLITES II) ofrecen un ángulo de utilización en transmisión de unos 1500, por lo que con sólo tres satélites, separados 1200, es posible en principio comunicaciones entre dos puntos cualesquiera de la Tierra. Si el radio de la órbita del satélite es inferior a 42.240 Km., su periodo será menor de 24 h., el satélite dejará de ser estacionario y se obtendrá un movimiento aparente de rotación alrededor de la Tierra. El númerd de satélites de este tipo para poder establecer telecomunicaciones alrededor de la Tierra es inversamente proporcional a la altura de su órbita. Las estaciones terrestres necesitan dos antenas, con una de las cuales deben seguir al satélite que aparece p or el E, mientras que la segunda se dirige al satélite que desaparece por el 0. Las ventajas de estos satélites sobre los anteriores se deben principalmente a la menor distancia Tierra-satélite-Tierra, lo que disminuye el intervalo de tiempo entre la emisión de una señal y la recepción de la respuesta, así como su menor costo de lanzamiento. También se han utilizado satélites en órbitas polares y se ha estudiado la posibilidad de lanzamiento de satélites con órbitas diversas de altura entre 4.000 y 10.000 Km., que se emplearían sucesivamente según su posición.

La gama de frecuencias que se propagan por la atmósfera con un límite de amortiguación aceptable son las inferiores a 20.000 MHz. La ionosfera es atravesada sin amortiguación apreciable por frecuencias superiores a 200 MHz. La banda de frecuencias usada en principio es, pues, la comprendida entre 200 y 20.000 MHz. Sin embargo, es preciso tener en cuenta que la gama de frecuencias más vulnerable a los ruidos cósmicos es la inferior a 500 MHz, por lo que la banda de frecuencia queda limitada al intervalo 500-20.000 MHz. La estación receptora debe estar dotada de aparatos muy sensibles, capaces de amplificar las debilísimas corrientes recibidas. La potencia irradiada por el satélite es, en unos casos, proporcional al cuadrado de su masa (Satélites activos, que amplifican la señal recibida antes de su envío a la estación receptora) o depende, de la superficie reflectora del satélite (satélites pasivos, que se limitan a reflejar sin amplificar las ondas que reciben).

5. Transmisión de datos. El desarrollo de la cibernética (v.) ha hecho necesario, en ocasiones, el envío rápido de datos entre dos centros de cálculo distanciados. Se presenta este problema sobre todo en los grandes centros de cálculo, que deben estar en comunicación con sus unidades periféricas. De igual modo, se ha desarrollado la técnica de las teleoperaciones, que permiten el control a distancia, mediante ordenadores, de un sistema de producción.

V. t.:SATÉLITESARTIFICIALES;TELEFONíA;TELEGRAFíA; TFLEVISIÓN; TÉLEX; ELECTROMAGNETISMO; ELECTRÓNICA; TRANSISTORES.

M. E. RON ÁLVAREZ.

BIBL.: F. WILLIAms, Las telecomunicaciones y la prensa, Paris 1954; H. W. GOETSCH, Técnica de telecomunicación, Barcelona 1964; H. TEUCHERT, Telecomunicación por conductores, Barcelona 1964; E. NovoA, Terminología usual en la ciencia y en la técnica de la telecomunicación, Madrid 1965; M. SCHWARTZ, Transmisión de la información, modulación y ruido, Buenos Aires 1968; R. L. SHRADER, Comunicación electrónica, 2 ed. Nueva York-México 1968; A. B. ROSENSTEIN, Las comunicaciones en la ingeniería, México 1970; H. 1. C. GRUPF, Economía del transporte y de la energía, Buenos Aires 1971. EmILio NOVOA.