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Antenas de la telefonía móvil:
La base física de la telefonía móvil son las ondas electromagnéticas que están constituidas por dos campos, uno eléctrico y otro magnético, mutuamente sostenidos que se propagan en el espacio en forma ondulatoria. Estas ondas, portadoras de energía, se caracterizan por los parámetros: amplitud y frecuencia, que las determinan totalmente. Pero, además de sus propiedades ondulatorias, también presentan aspectos corpusculares (fotones) comportándose entonces, como paquetes de energía, la cual depende exclusivamente de la frecuencia. Las ondas, además de energía, pueden portar información si se modula su amplitud, frecuencia o ambas; y por ello se utilizan en los sistemas de telecomunicación.
Software RADIA: Mapa de la densidad de potencia radiada por cuatro antenas de panel situada a 5m de altura que apunta en diversas direcciones.
De todo el espectro electromagnético, solamente se usan para comunicaciones las frecuencias comprendidas entre 0 y 300 GHz., que de aquí en adelante las denominaremos radiofrecuencias. En concreto, y para Europa, los sistemas de telefonía móvil digital trabajan en las bandas de los 900 MHz. (sistema GSM), los 1800 MHz y 1900 MHz (sistema DCS). En la clasificación que se ha esbozado es de suma importancia la distinción entre ondas ionizantes y no ionizantes. Un punto importante es que la diferencia se establece en la energía que llevan (frecuencia): si tienen suficiente para ionizar los átomos serán ionizantes y de lo contrario no ionizantes. Dado que la energía de los enlaces químicos es del mismo orden que la de ionización, las ondas ionizantes pueden inducir cambios químicos por ruptura de los enlaces. Para ello, es básico conocer que a medida que las ondas se propagan por el espacio, su densidad de potencia disminuye con la distancia a la antena dependiendo de la apertura y geometría que presente el frente de ondas.
Por ejemplo, una antena que emitiese una onda perfectamente esférica con una potencia (energía por segundo) dada, su densidad de potencia a una distancia determinada sería su potencia de emisión dividida por la superficie de la esfera de ese radio. Como se ve la densidad de potencia de la onda se atenúa de forma proporcional al cuadrado de la distancia. Con otras geometrías del frente de ondas la atenuación podría ser menor, pero en todo caso siempre sería inversamente proporcional a la distancia. La densidad de potencia radiada la expresaremos en microwatios por centímetro cuadrado. 1 microwatio/cm2= 1 uW/cm2 = 0,001 mW/cm2= 0,000001 W/cm2. Las antenas de telefonía móvil (estaciones base) están instaladas sobre torres de 10-30 metros de altura, o bien sobre torres mas pequeñas cuando éstas van colocadas sobre los edificios. Hay antenas de dos tipos: las de alta ganancia que son paneles verticales, y las de baja ganancia, que son varillas.
Las de alta ganancia (las más habituales) dirigen su radiación en una dirección determinada (hacia la que apuntan). Normalmente cada torre soporta tres antenas, cada una de ellas con una cobertura sobre un sector de 120º. La mayor parte de la potencia radiada se concentra en un rayo de apertura aproximada de 6º, y el resto en una serie de rayos mas débiles a los lados del rayo principal. El rayo principal no llega a alcanzar el suelo hasta una distancia desde la torre entre 50 m y 200 m.
Añadiremos que el diagrama anterior representa la emisión de una antena de alta ganancia. Como se dijo anteriormente, las antenas que usa la telefonía móvil son de dos tipos: las de alta ganancia (panel) o de baja ganancia (varilla) y para poder diferenciarlas nos centraremos en su aspecto que, afortunadamente, es bastante diferente. Incluso en la distancia, el emplazamiento (torres) para antenas de alta y baja ganancia tienen un aspecto diferente. La antena de baja ganancia emite circularmente alrededor de la misma y la de alta ganancia en la dirección hacia la que apunta el panel. En el dibujo anterior apuntaría hacia nosotros (hacia fuera del papel). Cuando se instalan antenas de alta ganancia en edificios, puede que no sean visibles de forma obvia, especialmente si se instalan a los lados del edificio o, lo que es más habitual, a los lados de las buhardillas. Nos preguntaremos cuál es la diferencia de la radiación que emiten las antenas de alta y baja ganancia. Para ello, necesitaremos conocer los diagramas de radiación de radiofrecuencias de antenas de alta y baja ganancia. Estos diagramas nos dan la densidad de potencia emitida por la antena en la zona del especio que la rodea. La antena, al emitir, genera un valor para la radiación en los puntos espaciales alrededor de la misma. Esta será la radiación que recibiremos si nos situamos en dichos puntos por lo que es un valor de extraordinario interés para evaluar el impacto ambiental de la antena.
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