El Espectro Electromagntico es un conjunto de ondas que van desde las ondas

con mayor longitud como las ondas de radio, hasta los que tienen menor longitud
como los rayos Gamma, pasando por las ondas de radio, las microondas, los
infrarrojos, la luz visible, la luz ultravioleta y los rayos X
Es importante anotar que las ondas con mayor longitud de onda tienen menor
frecuencia y viceversa.
Las caractersticas propias de cada tipo de onda no solo son su longitud de onda,
sino tambin su frecuencia y energa.
El espectro electromagntico se divide en: (empezando de con la que tiene
mayor longitud de onda)

ONDAS DE RADIO
Las ondas de radio son un tipo de radiacin electromagntica . Una onda de radio
tiene una longitud de onda mayor que la luz visible . Las ondas de radio se usan
extensamente en las comunicaciones.

Las ondas de radio tienen longitudes que van de tan slo unos cuantos milmetros
(dcimas de pulgadas), y pueden llegar a ser tan extensas que alcanzan cientos de
kilmetros (cientos de millas). En comparacin, la luz visible tiene longitudes de
onda en el rango de 400 a 700 nanmetros, aproximadamente 5 000 menos que la
longitud de onda de las ondas de radio. Las ondas de radio oscilan en frecuencias
entre unos cuantos kilohertz (kHz o miles de hertz) y unos cuantos terahertz (THz
or 1012 hertz). La radiacin "infrarroja lejana" , sigue las ondas de radio en el
espectro electromagntico, los IR lejanos tienen un poco ms de energa y menor
longitud de onda que las de radio.
Las microondas, que usamos para cocinar y en las comunicaciones, son longitudes
de onda de radio cortas, desde unos cuantos milmetros a cientos de milmetros
(dcimas a decenas de pulgadas).
Varias frecuencias de ondas de radio se usan para la televisin y emisiones de
radio FM y AM, comunicaciones militares, telfonos celulares, radioaficionados,
redes inalmbricas de computadoras, y otras numerosas aplicaciones de
comunicaciones.
La mayora de las ondas de radio pasan libremente a travs de la atmsfera de la
Tierra. Sin embargo, algunas frecuencias pueden ser reflejadas o absorbidas por
las partculas cargadas de la ionosfera.

ONDAS DE RADIO AM

Modulacin de amplitud Tanto las radios AM como la parte de la

imagen en una seal de televisin, usan modulacin de amplitud para
codificar la informacin. En este modo, la amplitud de la onda
sinusoidal sus picos de voltaje cambian y varan. Para poner un

ejemplo de esto, la onda sinusoidal producida por la voz de una

persona es sobrepuesta la onda sinusoidal transmitida para variar su
amplitud.
ONDAS DE RADIO FM

Frecuencia de modulacin Las estaciones de radio FM y cientos de

otras tecnologas inalmbricas (incluyendo la parte de sonido en la
seal de televisin, los telfonos mviles o los inalmbricos de casa,
etc.) usan frecuencia de modulacin. Las ventajas de FM es que es
bastante inmune al ruido esttico. En FM, la frecuencia de la onda
sinusoidal transmitida cambia ligeramente basado en la informacin
de la seal.

Seales de AM y de FM?
Hay dos formas de modular la onda portadora de las seales elctricas: la
modulacin de amplitud (AM) o la modulacin de frecuencia (FM). La primera
modifica el grado de ondulacin de la onda portadora, y las seales de frecuencia
modulada alteran el nmero de veces por segundo que ondula la onda portadora.
Las seales de AM estn ms expuestas a interferencias elctricas, las que
producen el ruido llamado esttica. Las seales de FM no permiten la esttica, pero
slo se propagan en lnea recta.
Las bandas de onda de AM y FM?
La modulacin de amplitud sirve para la radiodifusin de largo alcance, en
longitudes de onda de entre 1 000 y 2 000 m. Estas ondas llegan a viajar miles de
kilmetros desde su punto de origen, ya que se reflejan en la ionosfera, una capa
electrificada de la atmsfera, situada entre 130 y 160 km por encima del planeta.
Estas ondas se difunden a grandes distancias debido a la reflexin mltiple entre el
suelo y la atmsfera. Las seales de AM se difunden en tres bandas de onda: larga
(1 0002 000 m), media (187577 m) y corta (10100 m).
Las bandas de onda de FM incluyen la frecuencia muy alta (VHF), de entre 87 y
108 MHz (vea pg. siguiente). La VHF se emplea en radios de la polica, de los taxis
y los de banda civil. La frecuencia ultraalta (UHF), de entre 450 y 855 MHz, se
emplea en la televisin. Las microondas mantienen longitudes de menos de 30 cm.
Los radares y los satlites de comunicaciones funcionan con microondas de
frecuencias superaltas de 3 a 30 gigahertz (GHz).

La IMAGEN en televisin, video o cine.

Segn la clasificacin que estamos dando en este curso, no todas las imgenes
emitidas electrnicamente responden a lo mismo. La Televisin abierta es uno de
los tres medios de comunicacin masiva (MCM), en tanto que la Tv por cable
equivale al de un medio de comunicacin (MC) como lo es el cine o el video. En el
primero de los casos (TV abierta) la audiencia es potencialmente infinita, en tanto
que en los siguientes (Tv cable, cine y video) la representacin se hace ante un
conjunto de receptores finitos y cuantificables. De todas formas, comparten
cdigos en la recepcin y en la emisin que nos permitir establecer parmetros
equivalentes de anlisis.
Antes que nada cabe acotar que al igual que en el caso de la fotografa, no
estamos ante la realidad sino ante una representacin de imgenes sucesivas de
la realidad que al ser proyectadas (o emitidas) a gran velocidad nos da la idea de
movimiento con un magnetismo que nos hace olvidar el estadio de la mediacin
ante el que nos encontramos. Tras ver algunos incidentes en un noticiero o los
goles en un programa deportivo, decimos haber visto los hechos, olvidndonos por
completo que lo que realmente hemos visto no ha sido ms que una pantalla de
representacin plana.
MICROONDAS
Se denomina microondas a las ondas electromagnticas definidas en un rango de
frecuencias determinado; generalmente de entre 300 MHz y 300 GHz, que supone
un perodo de oscilacin de 3 ns (310-9 s) a 3 ps (310 -12 s) y una longitud de
onda en el rango de 1 m a 1 mm. Otras definiciones, por ejemplo las de los
estndares IEC 60050 y IEEE 100 sitan su rango de frecuencias entre 1 GHz y 300
GHz, es decir, longitudes de onda de entre 1 cm a 100 micrometros
El rango de las microondas est incluido en las bandas de radiofrecuencia,
concretamente en las UHF (ultra-high frequency, frecuencia ultra alta en espaol)
(0.3 3 GHz), SHF (super-high frequency, frecuencia super alta) (3 30 GHz) y EHF
(extremely high frequency, frecuencia extremadamente alta) (30 300 GHz). Otras
bandas de radiofrecuencia incluyen ondas de menor frecuencia y mayor longitud
de onda que las microondas. Las microondas de mayor frecuencia y menor
longitud de onda en el orden de milmetros se denominan ondas milimtricas,
radiacin terahercio o rayos T.
La existencia de ondas electromagnticas, de las cuales las microondas forman
parte del espectro de alta frecuencia, fueron predichas por Maxwell en 1864 a
partir de sus famosas Ecuaciones de Maxwell. En 1888, Heinrich Rudolf Hertz fue el
primero en demostrar la existencia de ondas electromagnticas mediante la
construccin de un aparato para producir ondas de radio.

Generacin
Las microondas pueden ser generadas de varias maneras, generalmente divididas
en dos categoras: dispositivos de estado slido y dispositivos basados en tubos de
vaco. Los dispositivos de estado slido para microondas estn basados en
semiconductores de silicio o arsenuro de galio, e incluyen transistores de efecto
campo (FET), transistores de unin bipolar (BJT), diodos Gunn y diodos IMPATT. Se
han desarrollado versiones especializadas de transistores estndar para altas
velocidades que se usan comnmente en aplicaciones de microondas.
Los dispositivos basados en tubos de vaco operan teniendo en cuenta el
movimiento balstico de un electrn en el vaco bajo la influencia de campos
elctricos o magnticos, entre los que se incluyen el magnetrn, el Klistrn, el TWT
y el girotrn.
Usos
Una de las aplicaciones ms conocidas de las microondas es el horno de
microondas, que usa un magnetrn para producir ondas a una frecuencia de
aproximadamente 2,45 GHz. Estas ondas hacen vibrar o rotar las molculas de
agua, lo cual genera calor. Debido a que la mayor parte de los alimentos contienen
un importante porcentaje de agua, pueden ser fcilmente cocinados de esta
manera.
En telecomunicaciones, las microondas son usadas en radiodifusin, ya que estas
pasan fcilmente a travs de la atmsfera con menos interferencia que otras
longitudes de onda mayores. Tambin hay ms ancho de banda en el espectro de
microondas que en el resto del espectro de radio. Usualmente, las microondas son
usadas en programas informativos de televisin para transmitir una seal desde
una localizacin remota a una estacin de televisin mediante una camioneta
especialmente equipada. Protocolos inalmbricos LAN, tales como Bluetooth y las
especificaciones de Wi-Fi IEEE 802.11g y b tambin usan microondas en la banda
ISM, aunque la especificacin 802.11a usa una banda ISM en el rango de los 5
GHz. La televisin por cable y el acceso a Internet va cable coaxial usan algunas
de las ms bajas frecuencias de microondas. Algunas redes de telefona celular
tambin usan bajas frecuencias de microondas.
En la industria armamentstica, se han desarrollado prototipos de armas que
utilicen la tecnologa de microondas para la incapacitacin momentnea o
permanente de diferentes enemigos en un radio limitado.[2]

La tecnologa de microondas tambin es utilizada por los radares, para detectar el

rango, velocidad y otras caractersticas de objetos remotos; o en el mser, un
dispositivo semejante a un lser pero que trabaja con frecuencias de microondas.
Las cmaras de RF ejemplifican el gran cambio que recientemente ha surgido en
este tipo de tecnologas. Desempean un papel importante en el mbito de radar,
deteccin de objetos y la extraccin de identidad mediante el uso del principio de
imgenes microondas de alta resolucin, que consiste, esencialmente, en un
transmisor de impulsos para iluminar la tarjeta, un auto-adaptador aleatorio de
fase seguido por un receptor de microondas que produce un holograma a travs
del cual se lee la informacin de la fase e intensidad de la tarjeta de radiacin.
Tecnologas usadas en la transmisin por medio de microondas
Al inicio, la tecnologa de microondas, fue construyendo dispositivos de gua de
onda: llamados "fontaneros". Luego surgi una tecnologa hbrida:

Circuito integrado de microondas (MIC en ingls)

Para que luego los componentes discretos se construyeran en el mismo sustrato

que las lneas de transmisin. La produccin en masa y los dispositivos compactos:

Tecnologias MMIC

Pero existen algunos casos en los que no son posibles los dispositivos monolticos:

RFIC

RAYOS INFRARROJOS
Luz Infrarroja y Termografa
Aplicacin de luz infrarroja o termografa es el uso de una cmara de imgenes
infrarrojas y medicin para ver o medir la energa trmica que emite un
objeto. La energa trmica o infrarroja es luz no visible, ya que su longitud de onda
es muy larga para que la detecte el ojo humano. Dicho de otra manera, es la parte
del espectro electromagntico que percibimos como calor. A diferencia de la luz
visible, en el mundo infrarrojo todo aquello con una temperatura sobre cero
absoluto emite calor; incluso, los objetos muy fros, tales como cubos de hielo,
emiten luz infrarroja.

Visualizando la Luz Infrarroja

Entre ms alta sea la temperatura del objeto
mayor ser la radiacin IR emitida. La luz
infrarroja nos permite ver lo que los ojos no.
Las cmaras de termografa infrarroja
producen imgenes de luz infrarroja visible o
radiacin de calor y proporcionan mediciones precisas de temperatura sin
contacto. Casi cualquier cosa se calienta antes de que falle, lo que convierte a las
cmaras infrarrojas en herramientas muy rentables y valiosas para el diagnstico
de diversas tareas; y como la industria se esfuerza por mejorar la eficacia de
fabricacin, el manejo de energa, el mejoramiento de la calidad del producto y el
aumento de la seguridad del trabajador, emergen da con da nuevos usos para
ellas.
RAYOS X
La denominacin rayos X designa a una radiacin electromagntica, invisible,
capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar las pelculas fotogrficas. La
longitud de onda est entre 10 a 0,1 nanmetros, correspondiendo a frecuencias
en el rango de 30 a 3.000 PHz (de 50 a 5.000 veces la frecuencia de la luz visible).
Definicin
Los rayos X son una radiacin electromagntica de la misma naturaleza que las
ondas de radio, las ondas de microondas, los rayos infrarrojos, la luz visible, los
rayos ultravioleta y los rayos gamma. La diferencia fundamental con los rayos
gamma es su origen: los rayos gamma son radiaciones de origen nuclear que se
producen por la desexcitacin de un nuclen de un nivel excitado a otro de menor
energa y en la desintegracin de istopos radiactivos, mientras que los rayos X
surgen de fenmenos extranucleares, a nivel de la rbita electrnica,
fundamentalmente producidos por desaceleracin de electrones. La energa de los
rayos X en general se encuentra entre la radiacin ultravioleta y los rayos gamma
producidos naturalmente. Los rayos X son una radiacin ionizante porque al
interactuar con la materia produce la ionizacin de los tomos de la misma, es
decir, origina partculas con carga (iones).
Descubrimiento
La historia de los rayos X comienza con los experimentos del cientfico britnico
William Crookes, que investig en el siglo XIX los efectos de ciertos gases al
aplicarles descargas de energa. Estos experimentos se desarrollaban en un tubo
vaco, y electrodos para generar corrientes de alto voltaje. l lo llam tubo de
Crookes. Pues bien, este tubo, al estar cerca de placas fotogrficas, generaba en

las mismas algunas imgenes borrosas. Pese al descubrimiento, Crookes no

continu investigando este efecto.
Es as como Nikola Tesla, en 1887, comenz a estudiar este efecto creado por
medio de los tubos de Crookes. Una de las consecuencias de su investigacin fue
advertir a la comunidad cientfica el peligro para los organismos biolgicos que
supone la exposicin a estas radiaciones.
Pero hasta el 8 de noviembre de 1895 no se descubrieron los rayos X; el fsico
Wilhelm Conrad Rntgen, realiz experimentos con los tubos de Hittorff-Crookes (o
simplemente tubo de Crookes) y la bobina de Ruhmkorff. Analizaba los rayos
catdicos para evitar la fluorescencia violeta que producan los rayos catdicos en
las paredes de un vidrio del tubo. Para ello, crea un ambiente de oscuridad, y cubre
el tubo con una funda de cartn negro. Al conectar su equipo por ltima vez,
llegada la noche, se sorprendi al ver un dbil resplandor amarillo-verdoso a lo
lejos: sobre un banco prximo haba un pequeo cartn con una solucin de
cristales de platino-cianuro de bario, en el que observ un oscurecimiento al
apagar el tubo. Al encender de nuevo el tubo, el resplandor se produca
nuevamente. Retir ms lejos la solucin de cristales y comprob que la
fluorescencia se segua produciendo, as repiti el experimento y determin que
los rayos creaban una radiacin muy penetrante, pero invisible. Observ que los
rayos atravesaban grandes capas de papel e incluso metales menos densos que el
plomo.
En las siete semanas siguientes, estudi con gran rigor las caractersticas
propiedades de estos nuevos y desconocidos rayos. Pens en fotografar este
fenmeno y entonces fue cuando hizo un nuevo descubrimiento: las placas
fotogrficas que tena en su caja estaban veladas. Intuy la accin de estos rayos
sobre la emulsin fotogrfica y se dedic a comprobarlo. Coloc una caja de
madera con unas pesas sobre una placa fotogrfica y el resultado fue
sorprendente. El rayo atravesaba la madera e impresionaba la imagen de las pesas
en la fotografa. Hizo varios experimentos con objetos como una brjula y el can
de una escopeta. Para comprobar la distancia y el alcance de los rayos, pas al
cuarto de al lado, cerr la puerta y coloc una placa fotogrfica. Obtuvo la imagen
de la moldura, el gozne de la puerta e incluso los trazos de la pintura que la cubra.
Cien aos despus ninguna de sus investigaciones ha sido considerada como
casual. El 22 de diciembre, un da memorable, se decide a practicar la primera
prueba con humanos. Puesto que no poda manejar al mismo tiempo su carrete, la
placa fotogrfica de cristal y exponer su propia mano a los rayos, le pidi a su

esposa que colocase la mano sobre la placa durante quince minutos. Al revelar la
placa de cristal, apareci una imagen histrica en la ciencia. Los huesos de la
mano de Berta, con el anillo flotando sobre estos: la primera imagen radiogrfica
del cuerpo humano. As nace una de las ramas ms poderosas y excitantes de la
Medicina: la Radiologa.
El descubridor de estos tipos de rayos tuvo tambin la idea del nombre. Los llam
"rayos incgnita", o lo que es lo mismo: "rayos X" porque no saba que eran, ni
cmo eran provocados. Rayos desconocidos, un nombre que les da un sentido
histrico. De ah que muchos aos despus, pese a los descubrimientos sobre la
naturaleza del fenmeno, se decidi que conservaran ese nombre.
La noticia del descubrimiento de los rayos "X" se divulg con mucha rapidez en el
mundo. Roentgen fue objeto de mltiples reconocimientos, el emperador Guillermo
II de Alemania le concedi la Orden de la Corona, fue honrado con la medalla
Rumford de la Real Sociedad de Londres en 1896, con la medalla Barnard de la
Universidad de Columbia y con el premio Nobel de Fsica en 1901.
El descubrimiento de los rayos "X" fue el producto de la investigacin,
experimentacin y no por accidente como algunos autores afirman; W.C. Roentgen,
hombre de ciencia, agudo observador, investigaba los detalles ms mnimos,
examinaba las consecuencias de un acto quizs casual, y por eso tuvo xito donde
los dems fracasaron. Este genio no quiso patentar su descubrimiento cuando
Thomas Alva Edison se lo propuso, manifestando que lo legaba para beneficio de la
humanidad.
Produccin de rayos X
Los rayos X son producto de la desaceleracin rpida de electrones muy
energticos (del orden 1000eV) al chocar con un blanco metlico. Segn la
mecnica clsica, una carga acelerada emite radiacin electromagntica, de este
modo, el choque produce un espectro continuo de rayos X (a partir de cierta
longitud de onda mnima). Sin embargo experimentalmente, adems de este
espectro continuo, se encuentran lneas caractersticas para cada material. Estos
espectros continuo y caracterstico se estudiarn ms en detalle a
continuacin.

La produccin de rayos X se da en un tubo de rayos X que puede variar

dependiendo de la fuente de electrones y puede ser de dos clases: tubos con
filamento o tubos con gas.

El tubo con filamento es un tubo de vidrio al vaco en el cual se encuentran dos

electrodos en sus extremos. El ctodo es un filamento caliente de tungsteno y el
nodo es un bloque de cobre en el cual esta inmerso el blanco. El nodo es
refrigerado continuamente mediante la circulacin de agua, pues la energa de los
electrones al ser golpeados con el blanco, es transformada en energa trmica en
un gran porcentaje. Los electrones generados en el ctodo son enfocados hacia un
punto en el blanco (que por lo general posee una inclinacin de 45) y producto de
la colisin los rayos X son generados. Finalmente el tubo de rayos X posee una
ventana la cual es transparente a este tipo de radiacin elaborada en berilio,
aluminio o mica.
El tubo con gas se encuentra a una presin de aproximadamente 0.01 mmHg y es
controlada mediante una vlvula; posee un ctodo de aluminio cncavo, el cual
permite enfocar los electrones y un nodo. Las partculas ionizadas de nitrgeno y
oxgeno, presentes en el tubo, son atradas hacia el ctodo y nodo. Los iones
positivos son atrados hacia el ctodo e inyectan electrones a este. Posteriormente
los electrones son acelerados hacia el nodo (que contiene al blanco) a altas
energas para luego producir rayos X. El mecanismo de refrigeracin y la ventana
son los mismos que se encuentran en el tubo con filamento.

Los sistemas de deteccin ms usuales son las pelculas fotogrficas y los

dispositivos de ionizacin.
La emulsin de las pelculas fotogrficas vara dependiendo de la longitud de onda
a la cual se quiera exponer. La sensibilidad de la pelcula es determinada por el
coeficiente de absorcin msico y es restringida a un rango de lneas espectrales.
La desventaja que presentan estas pelculas es, por su naturaleza granizada, la
imposibilidad de un anlisis detallado pues no permite una resolucin grande.
Los dispositivos de ionizacin miden la cantidad de ionizacin de un gas producto
de la interaccin con rayos X. En una cmara de ionizacin, los iones negativos son
atrados hacia el nodo y los iones positivos hacia el ctodo, generando corriente
en un circuito externo. La relacin entre la cantidad de corriente producida y la
intensidad de la radiacin son proporcionales, as que se puede realizar una
estimacin de la cantidad de fotones de rayos X por unidad de tiempo. Los
contadores que utilizan este principio son el contador Geiger, el contador
Proporcional y el contador de destellos. La diferencia entre ellos es la amplificacin
de la seal y la sensibilidad del detector.

Interaccin de los rayos X con la materia

Cuando los rayos X interactan con la materia, estos pueden ser en parte
absorbidos y en parte transmitidos. Esta caracterstica es aprovechada en
medicina al realizar radiografas.
La absorcin de rayos X va a depender de la distancia que estos atraviesan y de su
intensidad. Esta dada por
Ix = Ioe( / )x
/ , es caracterstico del material e independiente del estado fsico. \mu el
coeficiente lineal de absorcin y rho la densidad del material.
Si un material esta compuesto de diferentes elementos, el coeficiente de absorcin
msico / es aditivo, de tal manera que

donde w significa la fraccin del elemento constituyente.

Riesgos a la salud
La manera como la radiacin afecta la salud depende del tamao de la dosis de
radiacin. La exposicin a las dosis bajas de rayos X a las que el ser humano se
expone diariamente no es perjudicial. En cambio, s se sabe que la exposicin a
cantidades masivas puede producir daos graves. Por lo tanto, es aconsejable no
exponerse a ms radiacin ionizante que la necesaria.
La exposicin a cantidades altas de rayos X puede producir efectos tales como
quemaduras de la piel, cada del cabello, defectos de nacimiento, cncer, retraso
mental y la muerte. La dosis determina si un efecto se manifiesta y con qu
severidad. La manifestacin de efectos como quemaduras de la piel, cada del
cabello, esterilidad, nuseas y cataratas, requiere que se exponga a una dosis
mnima (la dosis umbral). Si se aumenta la dosis por encima de la dosis umbral el
efecto es ms grave. En grupos de personas expuestas a dosis bajas de radiacin
se ha observado un aumento de la presin psicolgica. Tambin se ha
documentado alteracin de las facultades mentales (sndrome del sistema
nervioso central) en personas expuestas a miles de rads de radiacin ionizante.

Aplicaciones
Mdicas
Los rayos X son especialmente tiles en la deteccin de enfermedades del
esqueleto, aunque tambin se utilizan para diagnosticar enfermedades de los
tejidos blandos, como la neumona, cncer de pulmn, edema pulmonar, abscesos.
En otros casos, el uso de rayos X tiene ms limitaciones, como por ejemplo en la
observacin del cerebro o los msculos. Las alternativas en estos casos incluyen la
tomografa axial computarizada, la resonancia magntica o los ultrasonidos.
RADAR
Es un sistema que usa ondas electromagnticas para medir distancias, altitudes,
direcciones y velocidades de objetos estticos o mviles como aeronaves, barcos,
vehculos motorizados, formaciones meteorolgicas y el propio terreno. Su
funcionamiento se basa en emitir un impulso de radio, que se refleja en el objetivo
y se recibe tpicamente en la misma posicin del emisor. A partir de este "eco" se
puede extraer gran cantidad de informacin. El uso de ondas electromagnticas
permite detectar objetos ms all del rango de otro tipo de emisiones (luz visible,
sonido, etc.)
Entre sus mbitos de aplicacin se incluyen la meteorologa, el control del trfico
areo y terrestre y gran variedad de usos militares.
Principios
Reflexin
La reflexin de las ondas del radar vara en funcin de su longitud de onda y de la
forma del blanco:

Si la longitud de onda es mucho menor que el tamao del blanco, la onda

rebotar del mismo modo que la luz contra un espejo.

Si la longitud de onda es mucho ms grande que el tamao del blanco, lo

que ocurre es que ste se polariza (separacin fsica de las cargas positivas y
negativas) como en un dipolo (vase: Dispersin de Rayleigh).

Cuando las dos escalas son similares pueden darse efectos de resonancia.

Los primeros radares utilizaban longitudes de onda muy elevadas, mayores que los
objetivos; las seales que reciban eran tenues. Los radares actuales emplean

longitudes de onda ms pequeas (de pocos centmetros o inferiores) que

permiten detectar objetos del tamao de una barra de pan.
Las seales de radio de onda corta (3 kHz-30 MHz) se reflejan en las curvas y
aristas, del mismo modo que la luz produce destellos en un trozo de cristal curvo.
Para estas longitudes de onda los objetos que ms reflejan son aquellos con
ngulos de 90 entre las superficies reflectivas. Una estructura que conste de tres
superficies que se juntan en una esquina (como la de una caja) siempre reflejar
hacia el emisor aquellas ondas que entren por su abertura.
Este tipo de reflectores, denominados reflectores de esquina (corner reflectors, ver
imagen a la derecha), se suelen usar para hacer "visibles" al radar objetos que en
otras circunstancias no lo seran (se suelen instalar en barcos para mejorar su
detectabilidad y evitar choques). Siguiendo el mismo razonamiento, si se desea
que una nave no sea detectada, en su diseo se procurar eliminar estas esquinas
interiores, as como superficies y bordes perpendiculares a las posibles direcciones
de deteccin. De ah el aspecto extrao de los aviones "stealth"(avin furtivo).

Todas estas medidas no eliminan por completo la reflexin debido a la

difraccin, especialmente para longitudes de onda grandes.

Otra contramedida habitual es arrojar cables y tiras metlicas cuyo largo es

media longitud de onda (chaffs) con la idea de cegar al radar; son efectivas,
si bien la direccin hacia la que se reflejan las ondas es aleatoria cuando lo
ptimo sera dirigir la reflexin hacia el radar que se quiere evitar.

El factor que da la medida de cunto refleja un objeto las ondas de radio se llama
"seccin radar cruzada" ().
Ecuacin radar
La potencia Pr reflejada a la antena de recepcin est dada por la ecuacin radar:

donde

Pt = potencia transmitida

Gt = ganancia de la antena de transmisin

Ar = apertura efectiva (rea) de la antena de recepcin

= seccin transversal del radar, o coeficiente de decaimiento del objetivo

F = factor de propagacin del patrn

Rt = distancia del transmisor al objetivo

Rr = distancia del objetivo al receptor.

En el caso comn donde el transmisor y el receptor estn en el mismo lugar, Rt =

Rr y el trmino Rt Rr puede ser reemplazado por R4, donde R es la distancia. Esto
resulta en:

Polarizacin
El campo elctrico de la seal que emite un radar es perpendicular a la direccin
de propagacin. La direccin de dicho campo determina la polarizacin de la onda.
En funcin de la aplicacin, los radares usan:

Polarizacin horizontal.

Polarizacin vertical.

Polarizacin lineal.

Polarizacin circular.

Permite detectar superficies de metal.

Adecuada para minimizar la interferencia causada por la lluvia (pero

debe evitarse para radares meteorolgicos que lo que buscan es
cuantificar las precipitaciones).

Polarizacin aleatoria.

Adecuada para detectar superficies irregulares como rocas (se usa en

radares de navegacin).

Interferencias
Los sistemas radar deben hacer frente a la presencia de diferentes tipos de
seales indeseadas y conseguir centrarse en el blanco que realmente interesa.
Fuentes posibles de interferencias:

Internas

Externas

De naturaleza pasiva

Ejemplos de interferencia pasiva: agua salada (afecta a la

conductividad y puede contribuir a una degradacin de la seal), tierra
conductora.

De naturaleza activa (o interferencia elctrica o ruido).

Ejemplos de interferencia activa: circuitos de los semforos,

comunicaciones de radio, torres microondas, televisin por cable,
transmisin de datos de uso general, sistemas de seguridad, lneas de
alto voltaje y lneas telefnicas.

La capacidad del sistema radar de sobreponerse a la presencia de estas seales

define su relacin seal/ruido (SNR). Cuanto mayor sea la SNR del sistema, tanto
mejor podr aislar los objetivos reales de las seales de ruido del entorno.
Ruido
El ruido es una fuente interna de variaciones aleatorias de la seal, generado en
mayor o menor medida por todos los componentes electrnicos. Tpicamente se
manifiesta en variaciones aleatorias superpuestas a la seal de eco recibida en el
radar.
Cuanta menor sea la potencia con que llega la seal de inters, ms difcil ser
diferenciarla del fondo de ruido. Por tanto, la ms importante fuente de ruido
aparece en el receptor, por lo que debe dedicarse un gran esfuerzo a tratar de
minimizar estos factores. La figura de ruido es una medida del ruido producido por
el receptor en comparacin con un receptor ideal y debe ser minimizada.
El ruido tambin puede estar causado por fuentes externas al sistema, siendo
sobre todo de gran impacto la radiacin trmica natural del entorno que rodea al
blanco que se desea detectar. En sistemas radar modernos, debido al gran
rendimiento de sus receptores, el ruido interno es tpicamente igual o menor que el

externo. Una excepcin es el caso en el que el radar est dirigido al cielo abierto;
en este caso apenas se produce ruido de Johnson-Nyquist, tambin conocido como
ruido trmico.
Clutter
El trmino clutter hace referencia a todos aquellos ecos (seales de RF) recibidos
por el radar que son, por definicin, no deseados.
Causas

Pueden estar causados por objetos del entorno, tales como: el mar,
precipitaciones (lluvia, nieve o granizo), tormentas de arena, animales
(especialmente pjaros), turbulencias atmosfricas y otros efectos
atmosfricos como reflexiones ionosfricas y estelas de meteoritos.

Puede haber clutter debido a objetos fabricados por el hombre, sin intencin
de engaar al radar (edificios) o con ella ("chaffs").

Puede estar causado por una longitud excesiva de la gua de onda que
conecta el transceptor del radar y la antena.
En un radar de tipo PPI (representacin de distancia en funcin del azimut)
con antena giratoria, este clutter se ver como un destello en el centro de la
pantalla. En este caso el receptor estara interpretando ecos de partculas de
polvo y seales de RF indeseadas que vagan por la guiaonda. Este tipo de
clutter se reduce reajustando el lapso entre el envo del pulso por parte del
transmisor y el instante en que se activa la etapa de recepcin. La
explicacin para esto es que la mayor parte de estos brillos estn causados
por el propio pulso transmitido antes de abandonar la antena.

Puede estar originado por la multitrayectoria de la seal de eco de un

objetivo vlido.
Los factores que pueden causar estos caminos mltiples son la reflexin
terrestre y las refracciones atmosfrica e ionosfrica. Este clutter es
especialmente molesto, ya que parece moverse y se comporta como si fuera
un blanco de inters real, de modo que el radar detecta un objetivo
"fantasma" que en realidad no existe.
En un escenario tpico, un blanco fantasma causado por reflexin terrestre
sera interpretado por el radar como un objetivo idntico al real situado justo
por debajo de este. El radar puede intentar unificar los objetivos
considerando que el blanco fantasma est a una altura incorrecta o

directamente eliminarlo por considerar que est causado por jitter o que su
ubicacin es fsicamente imposible. Una buena opcin para minimizar el
impacto de este efecto es incorporar al radar un mapa topogrfico de los
alrededores que ayude a eliminar aquellos ecos que se detecten a alturas
imposibles (por debajo del nivel del suelo o por encima de una determinada
altura).
Se puede dar la circunstancia de que una determinada fuente de clutter sea
indeseable para una aplicacin radar (ej: nubarrones en un radar de defensa
area) pero positiva para otra (meteorolgica). El clutter es considerado una
fuente pasiva de interferencias, ya que slo aparece como respuesta a los pulsos
enviados por el radar.
Mtodos para detectar y neutralizar el clutter

Generalmente, se fundamentan en el principio de que el clutter apenas vara

entre diferentes barridos del radar. Por tanto, al comparar barridos
consecutivos se comprobar que el blanco real se mueve, mientras que los
ecos de clutter son estacionarios. El clutter martimo se puede reducir
empleando polarizacin horizontal, mientras que el de la lluvia se reduce con
polarizaciones circulares (ntese que los radares meteorolgicos utilizan
polarizacin lineal porque lo que les interesa es precisamente detectar la
lluvia).

El mtodo CFAR es otra tcnica basada en el hecho de que los ecos debidos
al clutter son mucho ms numerosos que los ecos producidos por objetivos
de inters. Este mtodo permite mantener un valor constante de la
probabilidad de falsa alarma haciendo un promediado adaptativo del nivel
real de ruido y ajustando automticamente la ganancia del receptor. Si bien
esto no ayuda cuando el blanco est rodeado por clutter muy fuerte, puede
permitir identificar objetivos ms o menos claros. En radares actuales este
proceso est controlado por software. Es beneficioso en sistemas en los que
sea crtico mantener una determinada probabilidad de falsa alarma.

En radares de control de trfico areo actuales se emplean algoritmos para

identificar blancos falsos comparando los ecos recibidos con otros
adyacentes y calculando la probabilidad de que sea real por los datos de
altura, distancia y tiempo.

Otros mtodos se centran en reducir la relacin seal/clutter.

Jamming
Se conoce como jamming a aquellas seales externas al sistema radar emitidas en
las frecuencias de funcionamiento del mismo y que por tanto enmascaran los

objetivos de inters. Puede ser intencionado para funcionar como contramedida

electrnica o fortuito (por ejemplo, fuerzas amigas cuyos sistemas de
comunicaciones usan la misma banda). El jamming est considerado como una
fuente activa de interferencias, ya que est originado fuera del sistema radar y en
general se trata de seales sin relacin alguna con este.
El jamming es muy problemtico para los radares, pues suele tratarse de seales
de mayor potencia que los ecos de inters (hay que tener en cuenta que la seal
de inters recorre un camino de ida y vuelta radar-objetivo-radar, mientras que la
seal interferente realiza solo un camino de ida). Las fuentes de jamming
intencionado pueden por tanto ser efectivas emitiendo con mucha menos potencia
que los radares que quieren confundir. La interferencia puede llegar al radar a
travs de la lnea de visin directa ("Mainlobe Jamming" o "jamming de lbulo
principal") o por otros caminos ("Sidelobe Jamming" o "jamming de lbulos
secundarios o laterales").
Reduccin de Jamming
La nica manera de reducir el jamming de lbulo principal es disminuir el ngulo
slido de dicho lbulo (estrechar el "pincel"). Un jamming de lbulo principal a la
misma frecuencia y con la misma polarizacin que el radar no se puede eliminar
completamente. El efecto del jamming de lbulo lateral se puede atenuar
reduciendo los lbulos laterales del diagrama de radiacin de la antena durante la
fase de diseo de la misma. Una manera de conseguir esto es emplear arrays de
tipo thinned o sparse. El uso de antenas omnidireccionales puede ayudar a
identificar e ignorar seales que entran por los lbulos secundarios. Otras tcnicas
anti-jamming son el frequency hopping o el uso de una determinada polarizacin,
ya que si la polarizacin del jamming es diferente a la de la antena su efecto se ve
muy reducido.
La reciente proliferacin de sistemas WiFi que operan en banda C (en torno a 5,66
GHz) se ha convertido en un problema para radares meteorolgicos, que sufren
interferencias.[1]
Procesado de seal en un sistema radar
Medida de distancias
Tiempo de trnsito
Una forma de medir la distancia entre el radar y un objeto es transmitir un
pequeo pulso electromagntico y medir el tiempo que tarda el eco en volver. La

distancia ser la mitad del tiempo de trnsito multiplicado por la velocidad del
pulso (300.000 km/s):

r = distancia estimada

c = velocidad de la luz

t = tiempo de trnsito

Una estimacin precisa de la distancia exige una electrnica de elevado

rendimiento. La mayor parte los radares usan la misma antena para enviar y
recibir, separando la circuitera de transmisin y recepcin mediante un circulador
o duplexor. Por ello, mientras se est transmitiendo el pulso no se puede recibir
ningn eco. Esto determina la llamada "distancia ciega" del radar, por debajo de la
cual ste es intil. Esta distancia viene dada por:

rBLIND = distancia ciega

c = velocidad de la luz

= tiempo que se tarda en transmitir un pulso

Si se quiere detectar objetos ms cercanos hay que transmitir pulsos ms cortos.

Del mismo modo, hay un rango de deteccin mximo (llamado "distancia mxima
sin ambigedad"): si el eco llega cuando se est mandando el siguiente pulso, el
receptor no podr distinguirlo. Para maximizar el rango hay que aumentar el
tiempo entre pulsos (T):

rUNAMB = Distancia mxima sin ambigedad

c = Velocidad de la luz

T = Tiempo entre dos pulsos

Hay un compromiso entre estos dos factores, siendo difcil combinar deteccin a
corta y a larga distancia: para detectar a corta distancia hay que hacer los pulsos
ms cortos, lo que implica menor potencia, lo que implica ecos ms dbiles y por
tanto menor alcance. Se puede aumentar la probabilidad de deteccin mandando
pulsos con mayor frecuencia, pero nuevamente, esto acorta la distancia mxima
sin ambigedad. La combinacin de T y que se elija se llama "patrn de pulsos"
del radar. En la actualidad los radares pueden muchas veces cambiar su patrn de
pulsos de forma electrnica, ajustando dinmicamente su rango de
funcionamiento. Los ms modernos funcionan disparando en el mismo ciclo dos
pulsos diferentes, uno para deteccin a larga distancia y otro para distancias
cortas.
La resolucin en distancia y las caractersticas de la seal recibida en comparacin
con el ruido dependen tambin de la forma del pulso. A menudo este se modula
para mejorar su rendimiento gracias a una tcnica conocida como "compresin de
pulsos".
Medida de velocidades
La velocidad es el cambio de distancia de un objeto respecto al tiempo. Por tanto,
para que un sistema radar pueda medir velocidades no hace falta ms que
aadirle memoria para guardar constancia de dnde estuvo el objetivo por ltima
vez. En los primeros radares, el operador haca marcas con un lpiz de cera en la
pantalla del radar, y meda la velocidad con una regla de clculo. Hoy da, este
proceso se hace de forma ms rpida y precisa usando ordenadores.
Sin embargo, si la salida del transmisor es coherente (sincronizada en fase), hay
otro efecto que puede usarse para medir velocidades de forma casi instantnea sin
necesidad de dotar al sistema de memoria: el efecto Doppler. Estos radares
aprovechan que la seal de retorno de un blanco en movimiento est desplazada
en frecuencia. Con ello, son capaces de medir la velocidad relativa del objeto con
respecto al radar. Las componentes de la velocidad perpendiculares a la lnea de
visin del radar no pueden ser estimadas slo con el efecto Doppler y para
calcularlas s hara falta memoria, haciendo un seguimiento de la evolucin de la
posicin en azimut del objetivo.
Tambin es posible utilizar radares no pulsados (CW) que funcionen a una
frecuencia muy pura para medicin de velocidades, como hacen los de trfico. Son
adecuados para determinar la componente radial de la velocidad de un objetivo,
pero no pueden determinar distancias.

Reduccin del efecto de inteferencias

Los sistemas radar usan procesado de seal para reducir los efectos de las
interferencias. Estas tcnicas incluyen la indicacin de objetivo mvil (MTI),
radares doppler pulsados, procesadores de deteccin de objetivos mviles (MTD),
correlacin con blancos de radares secundarios (SSR) y procesado adaptativo
espacio-temporal (STAP). En entornos con fuerte presencia de clutter se usan
tcnicas CFAR y DTM.
Diseo de radares
Un radar consta de los siguientes bloques lgicos:

Un transmisor que genera las seales de radio por medio de un oscilador

controlado por un modulador.

Un receptor en el que los ecos recibidos se llevan a una frecuencia

intermedia con un mezclador. No debe aadir ruido adicional.

Un duplexor que permite usar la antena para transmitir o recibir.

Hardware de control y de procesado de seal.

Interfaz de usuario.

Diseo del transmisor

Oscilador
El ncleo del transmisor lo forma un dispositivo oscilador. La eleccin de este se
realiza en virtud de las caractersticas que se requieren del sistema radar (coste,
vida til, potencia de pico, longitud de los pulsos, frecuencia...) Los osciladores
ms utilizados son:

Magnetrn: es el ms utilizado a pesar de que se trata de una

tecnologa algo vieja. Son pequeos y ligeros. Pueden funcionar a
frecuencias de entre 30 MHz y 100 GHz y proporcionan buena potencia
de salida.

Klistrn: algo ms grandes que los anteriores, llegan a funcionar

solamente hasta los 10 GHz. La potencia de salida que proporcionan
puede quedarse corta en algunos casos.

TWT (Tubo de ondas progresivas): para radares de 30 MHz a 15 GHz,

buena potencia de salida.

Modulador
El modulador o pulsador es el elemento encargado de proporcionar pequeos
pulsos de potencia al magnetrn. Esta tecnologa recibe el nombre de "potencia
pulsada". Gracias al modulador, los pulsos de RF que emite el oscilador estn
limitados a una duracin fija. Estos dispositivos estn formados por una fuente de
alimentacin de alto voltaje, una red de formacin de pulsos (PFN) y un
conmutador de alto voltaje (como un tiratrn).
Si en lugar de magnetrn se usa un tubo klistrn, este puede actuar como
amplificador, as que la salida del modulador puede ser de baja potencia.
Diseo de la antena
Las seales de radio difundidas (broadcast) por una sola antena se propagan en
todas las direcciones y, del mismo modo, una antena recibir seales desde
cualquier direccin. Esto hace que el radar se encuentre con el problema de saber
dnde se ubica el blanco.
Los primeros sistemas solan utilizar antenas omnidireccionales, con antenas
receptoras directivas apuntando en distintas direcciones. Por ejemplo, el primer
sistema que se instal (Chain Home) utilizaba dos antenas receptoras cuyas
direcciones de observacin formaban un ngulo recto, cada una asociada a una
pantalla diferente. El mayor nivel de eco se obtena cuando la direccin de
observacin de la antena y la lnea radar-blanco formaban ngulo recto y, por el
contrario, era mnimo cuando la antena apuntaba directamente hacia el objetivo.
El operador poda determinar la direccin de un blanco rotando la antena de modo
que una pantalla mostrase un mximo y otra un mnimo.
Una importante limitacin de este tipo de solucin era que el pulso se transmita
en todas las direcciones, de modo que la cantidad de energa en la direccin que
se examinaba era solo una pequea parte de la transmitida. Para que llegue una
potencia razonable al blanco se requieren antenas direccionales.
Reflector parablico
Los sistemas ms modernos usan reflectores parablicos dirigibles para estrechar
el haz en el que se emite en broadcast el pulso. Generalmente el mismo reflector
se utiliza tambin como receptor. En estos sistemas, a menudo se usan dos
frecuencias radar en la misma antena para permitir control automtico ("radar
lock").

Guiaonda ranurada
La gua de onda ranurada se mueve mecnicamente para hacer el barrido y es
adecuada para sistemas de bsqueda (no de seguimiento). Las guiaondas
ranuradas son muy direccionales en el plano de la antena pero, al contrario que las
parablicas, no son capaces de distinguir en el plano vertical. Suelen usarse en
detrimento de las parablicas en cubiertas de barcos y exteriores de aeropuertos y
puertos, por motivos de coste y resistencia al viento.
hased arrays
Otro tipo de antenas que se suele usar para radares son los phased arrays. Un
phased array consiste en una matriz (array) de elementos radiantes. La fase de la
seal que alimenta cada uno de estos est controlada de tal manera que la
radiacin del conjunto sea muy directiva. Es decir, se juega con las fases de las
seales para que se cancelen en las direcciones no deseadas y se interfieran
constructivamente en las direcciones de inters.
El diagrama de radiacin del array se obtiene como la interferencia de los campos
radiados por cada una de las antenas. En recepcin la seal recibida es una
combinacin lineal de las seales que capta cada antena. El diagrama de radiacin
total viene dado por el diagrama de radiacin conjunto y el diagrama de radiacin
del elemento aislado.
En el diseo de arrays intervienen muchos parmetros : nmero de elementos,
disposicin fsica de los elementos, amplitud de la corriente de alimentacin, fase
relativa de la alimentcin y tipo de antena elemental utilizada. Configurando estos
parmetros se pueden mejorar las caractersticas de radiacin del diagrama de
radiacin individual : mejorar la directividad, mejorar la relacin de lbulo principal
a secundario, conformar el diagrama para cubrir la zona de inters y tener la
posibilidad de controlar electrnicamente el apuntamiento del haz principal.
El uso de los phased arrays se remonta a la Segunda Guerra Mundial, pero las
limitaciones de la electrnica hacan que fueran poco precisos. Su aplicacin
original era la defensa anti-misiles. En la actualidad son parte imprescindible del
sistema AEGIS y el sistema balstico MIM-104 Patriot. Su uso se va extendiendo
debido a la fiabilidad derivada del hecho de que no tienen partes mviles. Casi
todos los radares militares modernos se basan en phased arrays, relegando los
sistemas basados en antenas rotatorias a aplicaciones donde el costo es un factor
determinante (trfico areo, meteorologa,...) Su uso est tambin extendido en
aeronaves militares debido a su capacidad de seguir mltiples objetivos. El primer
avin en usar uno fue el B-1B Lancer. El primer caza, el MiG-31 ruso. El sistema

radar de dicho avin est considerado como el ms potente de entre todos los
cazas [1].
En radioastronoma tambin se emplean los phased arrays para, por medio de
tcnicas de apertura sinttica, obtener haces de radiacin muy estrechos. La
apertura sinttica se usa tambin en radares de aviones.
Aplicaciones

Militares: radares de deteccin terrestre, radares de misiles autodirectivos,

radares de artillera, radares de satlites para la observacin de la Tierra.

Aeronuticas : control del trfico areo, gua de aproximacin al aeropuerto,

radares de navegacin.

Martimas: radar de navegacin, radar anti-colisin.

Meteorolgicas:
etctera).

Circulacin y seguridad en ruta: control de velocidad de automviles, radares

de asistencia de frenado de urgencia (ACC, Adaptive Cruise Control).

Cientficas: en satlites para la observacin de la Tierra, para ver el nivel de

los ocanos, etc.

deteccin

de

precipitaciones

(lluvia,

nieve,

granizo,

Clasificacin de los sistemas de radar

Se puede hacer una clasificacin general de los radares en funcin de una serie de
aspectos bsicos:
Segn el nmero de antenas

Monoestticas jp(jump ping): una sola antena transmite y recibe.

Biesttico: una antena transmite y otra recibe, en un mismo o

diferentes emplazamientos.

Multiesttico: combina la informacin recibida por varias antenas.

Segn el blanco

Radar primario: funciona con independencia del blanco, dependiendo

solamente de la RCS del mismo.

Radar secundario: el radar interroga al blanco, que responde,

normalmente con una serie de datos (altura del avin, etc). En el caso
de vehculos militares, se incluye el identificador amigo-enemigo.

Segn la forma de onda

Radar de onda continua (CW): transmite ininterrumpidamente. El

radar de la polica suele ser de onda continua y detecta velocidades
gracias al efecto Doppler.

Radar de onda continua con modulacin (CW-FM, CW-PM): se le

aade a la seal modulacin de fase o frecuencia con objeto de
determinar cuando se transmiti la seal correspondiente a un eco
(permite estimar distancias).

Radar de onda pulsada: es el funcionamiento habitual. Se transmite

peridicamente un pulso, que puede estar modulado o no. Si aparecen
ecos de pulsos anteriores al ltimo transmitido, se interpretarn como
pertenecientes a este ltimo, de modo que aparecern trazas de
blancos inexistentes.

Segn su finalidad

Radar de seguimiento: es capaz de seguir el movimiento de un

blanco. Por ejemplo el radar de gua de misiles.

Radar de bsqueda: explora todo el espacio, o un sector de l,

mostrando todos los blancos que aparecen. Existen radares con
capacidad de funcionar en ambos modos.

Otras tecnologas

Radar tridimensional: es capaz de determinar la altura del blanco, adems

de su posicin sobre el plano.

Radar de imgenes laterales o radar de apertura sinttica (SAR): permite la

obtencin de imgenes del terreno, similares a fotografas. Funcionan
combinando mediante complicados algoritmos matemticos diferentes series
de observaciones de un radar con una antena pequea, creando
artificialmente la sensacin de que se trata de una sola muestra hecha por
una antena muy grande.

Radares que operan utilizando la tecnologa Ultra Wideband: pueden

detectar un humano a travs de paredes.