Radiocomunicación - Wikipedia, la enciclopedia libre

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Este artículo trata sobre los aspectos técnicos de las comunicaciones mediadas por
ondas de radio
. Para el medio de comunicación comúnmente llamado "radio", véase
Radio (medio de comunicación)
Dial de
receptor
de radio clásico
Una variedad de antenas de radio en Sandia Peak, cerca de Albuquerque, Nuevo México, EE. UU. Las antenas transmisoras de televisión y FM suelen estar ubicadas en torres altas o picos de montañas, para maximizar el rango de transmisión. Aquí se muestran antenas de ambos tipos, junto con platos redondos y tambores para comunicaciones de microondas de punto a punto (por ejemplo, desde el estudio al transmisor)
La
radiocomunicación
es una forma de
telecomunicación
que se realiza a través de
ondas
de
radio
ondas hertzianas
, la que a su vez está caracterizada por el movimiento de los
campos eléctricos
campos magnéticos
. La comunicación vía radio se realiza a través del
espectro radioeléctrico
cuyas propiedades son diversas dependiendo de sus
bandas de frecuencia
. Así tenemos bandas conocidas como
baja frecuencia
media frecuencia
alta frecuencia
muy alta frecuencia
ultra alta frecuencia
, etc. En cada una de ellas, el comportamiento de las ondas es diferente.
Aunque se emplea la palabra
radio
, las transmisiones de
televisión
radio
radar
telefonía móvil
están incluidos en esta clase de emisiones de
radiofrecuencia
Las aplicaciones de las ondas de radio que no implican la transmisión de las ondas a distancias significativas, como el calentamiento por
radiofrecuencia
utilizado en los procesos industriales y los hornos de microondas, y los usos médicos como la
diatermia
y las máquinas de resonancia magnética, no suelen llamarse radio. El sustantivo radio también se utiliza para referirse a un receptor de radio de emisión.
Las ondas de radio fueron identificadas y estudiadas por primera vez por el físico alemán
Heinrich Hertz
en 1886. Los primeros transmisores y receptores de radio prácticos fueron desarrollados entre 1895 y 1896 por el italiano
Guglielmo Marconi
, y la radio empezó a utilizarse comercialmente hacia 1900. Para evitar las interferencias entre usuarios, la emisión de ondas de radio está regulada por ley, coordinada por un organismo internacional llamado
Unión Internacional de Telecomunicaciones
(UIT), que asigna bandas de frecuencia en el espectro radioeléctrico para diferentes usos.
Etimología
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La palabra "radio" deriva del latín
radius
, que significa "radio de una rueda, haz de luz, rayo". Se aplicó por primera vez a las comunicaciones en 1881 cuando, a sugerencia del científico francés
Ernest Mercadier
Alexander Graham Bell
adoptó "radioteléfono" (que significa "sonido radiado") como nombre alternativo para su sistema de transmisión óptica por
fotófono
Tras el descubrimiento de
Heinrich Hertz
de la existencia de las ondas de radio en 1886, se utilizaron inicialmente diversos términos para esta radiación, como "ondas hertzianas", "ondas eléctricas" y "ondas de éter". Los primeros sistemas prácticos de radiocomunicación, desarrollados por Guglielmo Marconi en 1894-5, transmitían señales telegráficas por medio de ondas de radio, por lo que la radiocomunicación se denominó por primera vez "telegrafía inalámbrica". Hasta aproximadamente 1910, el término
telegrafía sin hilos
incluía también otros sistemas experimentales de transmisión de señales telegráficas sin cables, como la
inducción electrostática
, la
inducción electromagnética
y la conducción acuática y terrestre, por lo que era necesario un término más preciso que se refiriera exclusivamente a la radiación electromagnética.
El primer uso de
radio-
en conjunción con la radiación electromagnética parece haber sido por el físico francés Édouard Branly, que en 1890 desarrolló el detector coherer, al que llamó en francés
radio-conducteur
El prefijo
radio-
se utilizó posteriormente para formar otras palabras descriptivas compuestas y con guiones, especialmente en Europa. Por ejemplo, a principios de 1898 la publicación británica The Practical Engineer incluía una referencia al "radiotelégrafo" y a la "radiotelegrafía",
El texto francés de las Convenciones Radiotelegráficas de Berlín de 1903 y 1906 incluye las frases "
radiotélégraphique
radiotélégrammes
El uso de "radio" como palabra independiente se remonta al menos al 30 de diciembre de 1904, cuando las instrucciones emitidas por la Oficina de Correos británica para la transmisión de telegramas especificaban que
La palabra 'Radio'... se envía en las Instrucciones de Servicio"
Esta práctica fue adoptada universalmente, y la palabra "radio" introducida internacionalmente, por la Convención Radiotelegráfica de Berlín de 1906, que incluía un Reglamento de Servicio que especificaba que "Los radiotelegramas deberán mostrar en el preámbulo que el servicio es 'Radio'.
El cambio a "radio" en lugar de "wireless" se produjo de forma lenta y desigual en el mundo de habla inglesa.
Lee de Forest
ayudó a popularizar la nueva palabra en Estados Unidos: a principios de 1907 fundó la DeForest Radio Telephone Company, y su carta del 22 de junio de 1907 en Electrical World sobre la necesidad de restricciones legales advertía de que "el caos radiofónico será sin duda el resultado hasta que se aplique esa estricta regulación".
La
Marina de Estados Unidos
también desempeñaría un papel. Aunque su traducción de la Convención de Berlín de 1906 utilizaba los términos "telégrafo inalámbrico" y "telegrama inalámbrico", en 1912 empezó a promover el uso de "radio" en su lugar. El término comenzó a ser el preferido por el público en general en la década de 1920 con la introducción de la
radiodifusión
. (la palabra broadcasting tiene su origen en el término agrícola que significa aproximadamente "esparcir semillas ampliamente")
Los países de la
Commonwealth
británica siguieron utilizando comúnmente el término "wireless" hasta mediados del
siglo
XX
, aunque la revista de la
British Broadcasting Corporation
en el
Reino Unido
se llama
Radio Times
desde su fundación a principios de los años 20.
En los últimos años, el término "inalámbrico" ha ganado una renovada popularidad como un término más general para los dispositivos que se comunican mediante radiación electromagnética, ya sean ondas de radio o luz, debido al rápido crecimiento de las redes informáticas de corto alcance, por ejemplo, las
redes de área local inalámbricas
Wifi
Bluetooth
, así como los teléfonos móviles, para distinguir estos usos de la comunicación "radiofónica" tradicional, como la radiodifusión.
Tecnología
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Las ondas de radio son radiadas por
cargas eléctricas
que sufren una aceleración.
10
Se generan artificialmente mediante corrientes eléctricas que varían en el tiempo y que consisten en
electrones
que fluyen de un lado a otro en un conductor metálico llamado antena,
11
12
que se acelera. En la transmisión, un transmisor genera una
corriente alterna
de
radiofrecuencia
que se aplica a una antena. La antena irradia la potencia de la corriente en forma de ondas de radio. Cuando las ondas chocan con la antena de un receptor de radio, empujan los electrones del metal de un lado a otro, induciendo una pequeña corriente alterna. El receptor de radio conectado a la antena receptora detecta esta corriente oscilante y la amplifica.
A medida que se alejan de la antena emisora, las ondas de radio se dispersan, por lo que su fuerza de señal (intensidad en vatios por metro cuadrado) disminuye, de modo que las transmisiones de radio sólo pueden recibirse dentro de un rango limitado del transmisor, distancia que depende de la potencia del transmisor, el patrón de radiación de la antena, la sensibilidad del receptor, el nivel de ruido y la presencia de obstrucciones entre el transmisor y el receptor. Una antena omnidireccional transmite o recibe ondas de radio en todas las direcciones, mientras que una
antena direccional
o de alta ganancia transmite ondas de radio en un haz en una dirección determinada, o recibe ondas de una sola dirección.
Las ondas de radio viajan por el vacío a la
velocidad de la luz
, y en el aire a una velocidad muy cercana a la de la luz, por lo que la longitud de onda de una onda de radio, la distancia en metros entre crestas adyacentes de la onda, es inversamente proporcional a su frecuencia.
Además de las ondas de radio, otros tipos de ondas electromagnéticas, como los
infrarrojos
, la luz visible, el
ultravioleta
, los
rayos X
y los
rayos gamma
, también pueden transmitir información y utilizarse para la comunicación. El amplio uso de las ondas de radio para las telecomunicaciones se debe principalmente a sus deseables propiedades de propagación derivadas de su gran
longitud de onda
12
Las ondas de radio tienen la capacidad de atravesar la atmósfera, el follaje y la mayoría de los materiales de construcción, y por difracción pueden curvarse alrededor de los obstáculos y, a diferencia de otras ondas electromagnéticas, tienden a ser dispersadas en lugar de ser absorbidas por objetos mayores que su longitud de onda.
Historia
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Tesla
probando los posibles usos de la transmisión inalámbrica de corriente.
Artículo principal:
Historia de la radio
Las bases teóricas de la propagación de ondas electromagnéticas fueron descritas por primera vez por
James Clerk Maxwell
Heinrich Rudolf Hertz
, entre 1886 y 1888, fue el primero en validar experimentalmente la
teoría de Maxwell
Es difícil atribuir la invención de la radio a una única persona. En diferentes países se reconoce la paternidad en clave local:
Aleksandr Stepánovich Popov
hizo sus primeras demostraciones en
San Petersburgo
Rusia
Nikola Tesla
en
San Luis (Misuri)
Guillermo Marconi
en el
Reino Unido
El primer sistema práctico de comunicación mediante ondas de radio fue del ingeniero
Guillermo Marconi
, quien en el año 1901 realizó la primera emisión trasatlántica radioeléctrica, utilizando diseños del poco reconocido científico
Nikola Tesla
Aun así, la primera patente de la radio fue hecha por Nikola Tesla, probablemente primer
inventor
del sistema de comunicación por radio, y así lo reconoció la oficina de patentes de Estados Unidos.
Regulación
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Artículo principal:
Servicio de radiocomunicaciones
Las ondas son un recurso compartido por muchos usuarios. Dos transmisores de radio en la misma zona que intenten transmitir en la misma frecuencia se interferirán mutuamente, provocando una recepción confusa, por lo que ninguna de las dos transmisiones podrá recibirse con claridad. Las interferencias en las transmisiones de radio no sólo pueden tener un gran coste económico, sino que pueden poner en peligro la vida de los usuarios, por ejemplo, en el caso de
interferencias
en las comunicaciones de emergencia o en el
control del tráfico aéreo
Para evitar las interferencias entre distintos usuarios, la emisión de ondas radioeléctricas está estrictamente regulada por las leyes nacionales, coordinadas por un organismo internacional, la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), que asigna bandas en el espectro radioeléctrico para distintos usos. Los transmisores radioeléctricos deben obtener una licencia de los gobiernos, bajo una variedad de clases de licencia según el uso, y están restringidos a ciertas frecuencias y niveles de potencia. En algunas clases, como las emisoras de radio y televisión, el transmisor recibe un identificador único consistente en una cadena de letras y números llamada indicativo, que debe utilizarse en todas las transmisiones. El operador de radio debe estar en posesión de una licencia gubernamental, como la licencia general de operador de radiotelefonía en EE.
UU., obtenida mediante un examen que demuestre los conocimientos técnicos y legales adecuados para el funcionamiento seguro de la radio.
Las excepciones a las normas anteriores permiten el funcionamiento sin licencia por parte del público de transmisores de baja potencia y corto alcance en productos de consumo como
teléfonos móviles
teléfonos inalámbricos
, dispositivos inalámbricos,
walkie-talkies
, radios de
banda ciudadana
, micrófonos inalámbricos,
abridores de puertas de garaje
y monitores de bebés. En EE.
UU., estos productos están sujetos a la Parte 15 de la normativa de la
Comisión Federal de Comunicaciones
(FCC). Muchos de estos dispositivos utilizan las
bandas ISM
, una serie de bandas de frecuencia en todo el espectro radioeléctrico reservadas para el uso sin licencia. Aunque pueden funcionar sin licencia, al igual que todos los equipos de radio, estos dispositivos deben ser homologados antes de su venta.
Transmisión y recepción
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Una onda de radio se origina cuando una partícula cargada (por ejemplo, un
electrón
) se excita a una
frecuencia
situada en la zona de radiofrecuencia (RF) del
espectro electromagnético
. Otros tipos de
emisiones
que caen fuera de la gama de RF son los
rayos gamma
, los
rayos X
, los
rayos infrarrojos
, los
rayos ultravioleta
y la
luz
13
Cuando la onda de radio actúa sobre un
conductor eléctrico
(la
antena
), induce en él un movimiento de la
carga eléctrica
corriente eléctrica
) que puede ser transformado en
señales de audio
u otro tipo de señales portadoras de
información
El
emisor
tiene como función producir una
onda portadora
, cuyas características son modificadas en función de las señales (
audio
vídeo
) a transmitir. Propaga la onda portadora así
modulada
. El
receptor
capta la onda y la «demodula» para hacer llegar al espectador auditor tan solo la señal transmitida.
14
Sistemas AM y FM
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Sistemas de transmisión
AM
FM
Amplitud modulada
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Artículo principal:
Amplitud modulada
En el sistema de modulación de amplitud (AM), la señal (de baja frecuencia) se superpone a la amplitud de ondas hertzianas portadora (de alta frecuencia), esto se logra multiplicando las señales.
La banda de radiofrecuencias está comprendida entre 535 y 1.705 kHz en la que transmiten las emisoras de radio nacionales para transmitir su programación a varias ciudades y/o regiones de un país.
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Frecuencia modulada
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Artículo principal:
Frecuencia modulada
Mientras que en el sistema de modulación de frecuencia, la señal original es superpuesta a frecuencia de la onda portadora. Como resultado la señal resultante varía ligeramente su frecuencia dependiendo de su contenido. En aplicaciones
analógicas
, la frecuencia instantánea de la señal modulada es proporcional al valor instantáneo de la señal moduladora. Se pueden enviar
datos
digitales
por el desplazamiento de la onda de frecuencia entre un conjunto de valores discretos, modulación conocida como
modulación por desplazamiento de frecuencia
. La banda de radiofrecuencias está comprendida desde 88.1 hasta 108.1 MHz.
Dentro de los avances más importantes que se presentan en las comunicaciones, uno de los más importantes es, sin duda, la mejora de un sistema de transmisión y recepción en características como la relación señal-ruido, pues permite una mayor seguridad en las mismas. Es así como el paso de modulación de amplitud (AM), a la modulación de frecuencia (FM) establece un importante avance no solo en el mejoramiento que presenta la relación señal ruido, sino también en la mayor resistencia al efecto del desvanecimiento y a la interferencia, tan comunes en AM.
Sistema SW
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Artículo principal:
Onda Corta
La Onda Corta, también conocida como shortwave (SW), es una frecuencia que se propagan en línea recta, rebotan a distintas alturas (cuanto más alta la frecuencia a mayor altura) de la
ionosfera
(con variaciones según la estación del año y la hora del día), lo que permite que las señales alcancen puntos lejanos e incluso den la vuelta al planeta.
La banda de radiofrecuencias está comprendida entre los 2300 y los 29.999 kHz en la que transmiten (entre otras) las emisoras de radio internacionales para transmitir su programación al mundo.
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Usos de las radiocomunicaciones
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Véase también:
Radiodifusión
Radioayuda
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Artículo principal:
Radioayuda
Uno de sus primeros usos fue en el ámbito naval, para el envío de mensajes en
código morse
entre los buques y tierra o entre buques. Actualmente también se usa en aeronavegación.
Radiodifusión AM y FM
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Artículo principal:
Radio (medio de comunicación)
Emisión de radio, Israel 1969
Las primeras transmisiones regulares del mundo, comenzaron el
27 de agosto de 1920 (105
años)
en
Argentina
17
Antes de la llegada de la televisión, la radiodifusión comercial incluía no solo
noticias
música
, sino dramas, comedias, shows de variedades, concursos y muchas otras formas de
entretenimiento
, siendo la radio el único medio de representación
dramática
que solamente utilizaba el
sonido
. Actualmente la radio es el medio en el que algunos géneros del
periodismo
clásico alcanzan su máxima expresión.
Radios comunitarias
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Artículo principal:
Radio comunitaria
En la historia reciente de la radio, han aparecido las radios de baja potencia, constituidas bajo la idea de radio libre o
radio comunitaria
, con la idea de oponerse a la imposición de un monólogo comercial de mensajes y que permitan una mayor cercanía de la radio con la comunidad.
Televisión
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Artículo principal:
Televisión
La
televisión
hasta tiempos recientes, principios del
siglo
XXI
, fue analógica totalmente y su modo de llegar a los televidentes era mediante el aire con ondas de radio en las bandas de
VHF
UHF
. Pronto salieron las
redes de cable
que distribuían canales por las ciudades. Esta distribución también se realizaba con
señal analógica
; las redes de cable debían tener una banda asignada, más que nada para poder realizar la sintonía de los canales que llegan por el aire junto con los que llegan por cable. En los años 1990 aparecen los sistemas de
alta definición
, primero en forma analógica y luego, en forma
digital
Radioaficionados
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Artículo principal:
Radioaficionados
La
radioafición
, considerada hoy como la primera red social, es una actividad que es tanto una
afición
como un
servicio
en el que los participantes utilizan varios tipos de equipos de radiocomunicaciones para comunicarse con otros radioaficionados para el
servicio público
, la
recreación
y la autoformación. Los operadores de radioafición gozan (y, a menudo en todo el mundo) de comunicaciones inalámbricas personales entre sí y son capaces de apoyar a sus comunidades con comunicaciones de
emergencia
y de
desastres
si es necesario.
Redes inalámbricas
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Artículo principal:
Red inalámbrica
El término
red inalámbrica
se utiliza en
informática
para designar la conexión de
nodos
sin necesidad de una conexión
física
cables
), ésta se da por medio de
ondas electromagnéticas
. La transmisión y la recepción se realizan a través de
puertos
Una de sus principales ventajas es notable en los costos, ya que se elimina todo el cable
ethernet
y conexiones físicas entre nodos, pero también tiene una desventaja considerable ya que para este tipo de red se debe de tener una seguridad mucho más exigente y robusta para evitar a los intrusos.
Véase también:
Comunicación inalámbrica
Otros usos de las radiocomunicaciones
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Audio
Música, voz y servicios interactivos con el sistema de radio digital
DAB
empleando
multiplexación
en frecuencia
OFDM
para la transmisión física de las señales.
Servicios
RDS
, en subbanda de FM, de transmisión de datos que permiten transmitir el nombre de la estación y el título de la canción en curso, además de otras informaciones adicionales.
Transmisiones de voz para marina y aviación utilizando modulación de amplitud en la banda de
VHF
Servicios de voz utilizando FM de
banda estrecha
en frecuencias especiales para policía, bomberos y otros organismos estatales.
Servicios civiles y militares en alta frecuencia (
HF
) en la banda de
Onda Corta
, para comunicación con barcos en alta mar y con poblaciones o instalaciones aisladas y a muy largas distancias.
Sistemas telefónicos celulares digitales para uso cerrado (policía, defensa, ambulancias, etc). Distinto de los servicios públicos de telefonía móvil.
Telefonía móvil
Vídeo
Servicios de emergencia
Transmisión de datos
por radio digital
Radiocomunicaciones por medio de circuitos integrados
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Circuitos integrados de microondas
editar
Circuito integrado de microondas
(MIC en inglés)
Tecnologías MMIC
Véase también:
Radiocomunicaciones por microondas
Circuitos integrados de radiofrecuencia
editar
RFIC
Simbología
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Podemos encontrar una
simbología
estándar
para identificar los
circuitos
en
RF
microondas
Amplificador
: sirve para amplificar las señales que se aplican a la entrada. El símbolo de un amplificador es el siguiente.
Amplificador
variable
Antena
: dispositivo cuya función es emitir o recibir ondas electromagnéticas del o hacia el espacio. Su símbolo es el siguiente:
Antena
Filtro pasabandas
: un filtro pasabanda ideal presenta una banda de paso entre dos frecuencias de corte, de forma que en este rango de frecuencias la señal no se ve atenuada. En cambio si el valor de frecuencia se encuentra por debajo del límite inferior fl de dicha banda o por encima del límite superior fh la señal se atenúa.
Filtro pasa-altos
: los filtros pasa-altas son circuitos que atenúan todas las señales cuya frecuencia está por debajo de una frecuencia de corte específica ωc y pasa todas aquellas señales cuya frecuencia es superior a la frecuencia de corte. Es decir, el filtro pasa altos funciona en la forma contraria al filtro pasa bajos.
Filtro pasa altos
Filtro pasa-bajos
: es el filtro cuyo funcionamiento es el siguiente; permite el paso de señales de frecuencias desde 0 hercios hasta una frecuencia f1 y de esa frecuencia en adelante no permite paso de señal.
Filtro pasa bajos
Generador de señal
: circuito que tiene la función de generar las señales necesarias para la operación de los sistemas de microondas. Generalmente la fuente de la señal es un oscilador. La figura muestra un esquemático típico de un
oscilador
Generador de señal
Atenuadores
: circuitos cuya función es reducir el nivel de potencia de la señal en un valor determinado. Típicamente se forman de resistencias en formación π o delta (Δ). Como se muestra en la siguiente figura.
Atenuador fijo
Atenuador variable
Divisor de potencia
(splitter): circuito que tiene la función de recibir una señal y dividir su potencia en dos o más salidas. Normalmente se forma de transformadores balanceados.
Divisor o
splitter
Conmutador
(switch): circuito cuya función consiste en seleccionar y conectar, de dos o más entradas una salida.
Conmutador
Circulador
: conmutador rotativo que conecta una o varias entradas a una o varias salidas. Se usa típicamente en radares.
Circulador
Duplexer
: filtro de dos bandas en un mismo circuito, para seleccionar dos bandas de frecuencias a la vez. Por ejemplo, las frecuencias “fordward” y las frecuencias de reversa en los sistemas de cable.
Duplexer
Véase también
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Radio (medio de comunicación)
Referencias
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because an ordinary beam of light contains the rays which are operative.
To avoid in future any misunderstandings upon this point, we have decided to adopt the term "
radiophone
", proposed by M. Mercadier, as a general term signifying the production of sound by any form of radiant energy..."
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"Wireless Telegraphy",
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(London), January 20, 1905, page 108, quoting from the British Post Office's December 30, 1904
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Bibliografía
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Archivado
el 15 de abril de 2008 en
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- Contiene una prueba de que Sir Jagadish Chandra Bose inventó el Mercury Coherer más tarde usado por Guglielmo Marconi y en otras patentes
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Tesla - Man Out of Time
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York: Simon & Schuster.
ISBN
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Enlaces externos
editar
Bibliografía relacionada con Radiocomunicación
en el catálogo de la
Biblioteca Nacional de Alemania
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
Control de autoridades
Proyectos Wikimedia
Datos:
Q872
Multimedia:
Radio
Q872
Identificadores
BNF
119327168
(data)
LCCN
sh85110385
NDL
00569334
NKC
ph124988
NLI
987007558214905171
NARA
10644297
AAT
300249989
Identificadores médicos
MeSH
D011845
UMLS:
C0034546
Datos:
Q872
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