Les microones són un tipus determinat d’ones electromagnètiques que tenen freqüències compreses entre 300 MHz i 300 GHz. La seva posició en l’espectre està situada entre les ones de ràdio, que tenen freqüències més baixes i les ones infraroges, que tenen freqüències més altes.  Les microones tenen la propietat que es poden direccionar, tenen alta capacitat  d’encabir informació i precisen antenes més petites. Igualment, alguns tipus de microones tenen la propietat que interaccionen amb alguns tipus de molècules i les escalfen, donant lloc als forns de microones.

Especte electromagnètic

Especte electromagnètic. Font: Wikipedia

Aquestes propietats van fer que a partir de la dècada dels 30, quan  van desenvolupar-se dispositius capaços de generar microones com el magnetró, el klystron o el TWT,  les microones s’utilitzessin per establir comunicacions directes per feixos d’aquestes ones guiades des d’antenes o torres de comunicació, donant lloc a xarxes de radioenllaços de microones que es comunicaven entre sí com si fossin xarxes de telegrafia òptica, és a dir amb una successió d’etapes constituïdes per trams rectilinis de comunicació.

Aquestes ones no reboten a la ionosfera, per tant per establir comunicació entre dos punts cal que es trobin en una situació de visibilitat directa, la qual cosa implica una distància màxima entre torres d’uns 50 Km.

El 1931 es van fer proves experimentals de comunicacions sense fils entre el Regne Unit i  França (Calais – Dover), amb  antenes parabòliques de 3 metres de  diàmetre. El 1934 ja hi havia un servei comercial  de comunicacions entre Gran Bretanya i França utilitzant aquest tipus de tecnologia.

Antenes d'una connexió al Canal de la Mànega

Antenes d’una connexió al Canal de la Mànega – 1931. Font: Wikipedia

Fent proves amb microones, i veient la interferència que causaven els vaixells, es van derivar les idees inicials que van portar al desenvolupament dels radars, que van tenir molta importància en la segona guerra mundial.  En el radar, l’ona es reflecteix en un objecte, i l’ona reflectida proporciona informació sobre la localització de l’objecte. El fort desenvolupament del radar durant la guerra mundial i el de l’electrònica d’estat sòlid  van permetre fer molts avenços en la tecnologia de radioenllaços de microones, donant lloc a equips més potents i menys voluminosos.

Molts enllaços desenvolupats en aquesta època van utilitzar-se al finalitzar la 2ª guerra mundial per restablir comunicacions per cable malmeses durant la guerra, i per donar suport al desplegament i distribució de la televisió.

L’esclat de la televisió, que es va produir a partir dels anys 50, va influir en la importància i evolució de les xarxes de radioenllaços de microones, que van transportar, a més de comunicacions telefòniques, senyals televisius i de ràdio, cosa que va potenciar força la seva utilització.

Durant la dècada de 1970, aquesta tecnologia va progressar força i es van establir comunicacions als EEUU i al Japó que van arribar a tenir milers de canals simultanis.

El fet que algunes freqüències de microones penetren netament en l’atmosfera fa que siguin utilitzades per a la comunicació per satèl·lit, tant per comunicació del satèl·lit amb la terra, com per comunicació entre els satèl·lits a l’espai, encara que a l’espai es pot utilitzar la comunicació per llum làser, ja que no es produeixen les interferències que l’atmosfera provoca en la comunicació per làser.

Radioenllaços de microones terrestres i connexions amb satèl·lits per microones. Font: Universitat d’Athabasca

Les microones es van utilitzar i se segueixen utilitzant per diverses finalitats, especialment  transport de senyals de ràdio, televisió, telèfon i dades; fer arribar telèfon a àrees sense infraestructura o per avançar l’arribada de la “banda ampla” en àrees urbanes.

Com en tots els altres àmbits, la digitalització també va afectar els enllaços de microones, aprofitant els avantatges que comporta, i els radioenllaços de microones s’han utilitzat també en la comunicació de dades, i, en particular, d’Internet, molt particularment a partir dels anys 90, amb la revolució del web, que va fer que els usuaris dels sistemes de comunicació passessin a requerir comunicacions de banda ampla, és a dir amb capacitat de proveir, alhora, comunicacions telefòniques i d’Internet, amb cada vegada més capacitat.

Durant la dècada dels 80 li va sortir a les microones un nou competidor per a les comunicacions a llarga distància: la fibra òptica, però els primers anys, la disposició de la fibra òptica era cara. Així, a Espanya els enllaços de microones van permetre avançar la banda ampla a molts usuaris el 1994.

Encara que per al transport de comunicacions a llarga distància la importància de les microones front a la fibra òptica hagi minvat, a causa de la gran capacitat d’aquesta darrera, hi ha àmbits en els que segueixen tenint una importància estratègica, per exemple, en el de les comunicacions mòbils. Les comunicacions mòbils utilitzen microones per enllaçar els telèfons mòbils amb les antenes de telefonia mòbil. Des d’aquestes antenes el senyal es disposa a la xarxa de transport que utilitza els diferents components que la integren, però el primer i darrer tram de la comunicació es basen en comunicació sense fils per microones.

Un altre àmbit que ha esdevingut d’elevada importància són les comunicacions per microones en distàncies acotades. Així, la comunicació wifi comporta la utilització de la comunicació sense fils seguint  estàndards de xarxa local i la comunicació bluetooth comporta la comunicació directa entre dispositius situats a poca distància entre ells. Igualment, aquestes comunicacions s’utilitzen en una gran diversitat de situacions de control i comunicació d’objectes, especialment en l’àmbit de l’Internet de les coses.

La tecnologia de comunicació amb radioenllaços de microones ha jugat un paper important en la història de les comunicacions. La fibra òptica i l’evolució d’altres tecnologies poden haver minvat la seva importància estratègica en les comunicacions a llarga distància, però les microones segueixen tenint unaalta importància en diferents àmbits de la revolució digital.

 

 


Per saber-ne més:

Heinrich Hertz descobreix les ones electromagnètiques. Blog “Del Telègraf a Internet”.

La fibra òptica eixampla el món de les comunicacions. Blog “Del Telègraf a Internet”.

Microones i ones de ràdio. Conferència en la que s’exposa de forma entenedora què són i com ens afecten les microones i les ones de ràdio. Pessics de ciència. Xavier Giménez Font. Universitat de Barcelona.