2º ESO Tecnología de las comunicaciones

TECNOLOGÍA DE LAS COMUNICACIONES

1. INTRODUCCIÓN

Desde los comienzos de la civilización, el ser humano ha tenido la necesidad de comunicarse y por ello a lo largo de la historia se han ideado innumerables sistemas de comunicación, con señales de humo, a través de papel con la escritura, tambores, campanas o incluso silbidos.

El despegue de los sistemas de comunicación se inicia a partir del S. XIX:a) Sistemas de comunicación por impulsos eléctricos por cable: telégrafo y teléfono

b) Comunicación a través de ondas electromagnéticas: radio, TV, telefonía móvil, TV satélite…

En este tema vamos a estudiar las características de los sistemas de comunicación y la forma en la que se transmite la información. Además, veremos las diferencias entre las comunicaciones alámbricas y las inalámbricas.

2. TIPOS DE SEÑALES DE UN DE SISTEMA DE COMUNICACIÓN

Las señales pueden ser:

a) Analógicas: toman infinitos valores entre dos puntos y su variación es continua. Hace años la señal de la TV era analógica.

b) Digitales: toman valores binarios, formados por una secuencia de

unos y ceros. Las señales analógicas pueden convertirse fácilmente en digitales. Actualmente la señal de la TV es digital (TDT).

Un sistema de comunicación está formado básicamente por tres elementos:

Emisor: elemento que inicia la comunicación y envía el mensaje. Receptor: elemento que recibe la información. Canal de comunicación: medio a través del cual viaja la información o mensaje.

Emisor à Canal de comunicación à Receptor

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3. CARACTERÍSTICAS DE UNA ONDA

Una onda es el resultado de la propagación de una vibración. Las ondas transportan energía y pueden ser utilizadas para transportar información, como por ejemplo las ondas sonoras.

TIPOS DE ONDAS. Hay dos tipos de ondas:

a) Ondas mecánicas: necesitan un medio material para propagarse como las ondas del sonido en el aire, las de un muelle estirado al soltarlo o las del agua al caer una piedra. Al hacer vibrar a las partículas, esta vibración se transmite a las partículas colindantes. Por eso no se propagan en el vacío.

b) Ondas electromagnéticas: fueron descubiertas por el físico alemán Herz en 1887. Las ondas electromagnéticas se basan en que variaciones de corriente eléctrica provocan campos eléctricos y magnéticos que se desplazan a la velocidad de la luz, 300.000 Km/s. Se pueden transmitir en el vacío, como las ondas de radio, de TV o el microondas.

MAGNITUDES DE UNA ONDA• Ciclo: recorrido de la onda entre dos puntos iguales

• Amplitud (A): máximo valor que alcanza la onda

• Frecuencia (f): número de veces que se repite un ciclo en un segundo.

La unidad en el S.I. es: Hercio (Hz) = ciclo / s

1 kHz = 103 Hz 1 MHz = 106 Hz 1 GHz = 109 Hz

• Período (T): tiempo que tarda en recorrer un ciclo.

T= 1/f seg f = 1/T Hz• Longitud de onda (λ): longitud de un ciclo

• Velocidad (c): c = λ / T= λ · f m/s

Velocidad de la luz: 300.000 Km/s Velocidad del sonido: 340 m/s

Ejercicio 1.

Dadas las siguientes señales analógicas, calcula el valor de los parámetros que definen a cada una de ellas: amplitud (A), frecuencia (f), período (T) y longitud de onda (λ).

EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

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El espectro electromagnético es el conjunto de ondas electromagnéticas ordenadas según su frecuencia. Como podemos observar cuanto menor es la frecuencia, mayor es la longitud de onda. (Si f es baja, λ es alto). A mayor frecuencia la onda tiene mayor energía.

4. COMUNICACIÓN ALÁMBRICA

La comunicación puede relizarse por cable (alámbrica) o sin cable (inalámbrica).

4.1 COMUNICACIÓN ALÁMBRICA

La información viaja desde el emisor hasta el receptor a través de un cable. Esta señal puede ser eléctrica o luminosa y se transmite a altas velocidades. De esta forma funciona el telégrafo, el teléfono fijo o la televisión por cable.

Se utilizan diferentes tipos de cables:

Cable de pares paralelos: formado por dos hilos de cobre (par) recubiertos de de plástico. Se usa en telefonía fija.

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Cable de pares trenzados: constituido por pares de hilos de cobre trenzados entre sí para reducir interferencias. Se usa en redes de equipos informáticos.

Cable coaxial: formado por un hilo central de cobre rodeado por un material aislante, que a su vez está rodeado por una malla aislante. Se usa en redes de datos y en cables de antenas, vídeo y audio.

Fibra óptica: la información no se transmite eléctricamente sino en forma de señal luminosa. El cable está formado por hilos de fibra de vidrio por donde viaja la luz emitida por un láser. Transmite la información a alta velocidad y a largas distancias. Actualmente se utiliza para conexión a Internet de alta velocidad.

Algunos aparatos de comunicación por cable son el telégrafo y el teléfono.

EL TELÉGRAFO

El telégrafo fue el primer sistema de comunicación a larga distancia creado por Samuel Morse en 1835. Es un sistema de comunicación alámbrico ya en desuso.

Constaba de un pulsador que abría o cerraba el circuito eléctrico entre las dos estaciones y activaba un electroimán en el receptor que atraía una pluma con tinta. La transmisión de impulsos eléctricos largos y cortos eran dibujados por la pluma como rayas y puntos sobre una cinta de papel de acuerdo al código Morse.

EL TELÉFONO FIJO

La telefonía fija es un tipo de comunicación alámbrica. En ella, el emisor y el receptor están unidos por un cable y equipos de conmutación, llamada red telefónica.

El estadounidense Graham Bell patentó el teléfono en el año1876, y permitía la transmisión de mensajes orales a larga distancia. Tuvo que inventar algo que fuera capaz de convertir la voz en impulsos eléctricos para emitirlos por el cable (micrófono) y después transformarlos de nuevo en sonidos fonéticos al llegar al receptor (auricular).

Técnicamente, el micrófono consta de una membrana muy sensible capaz de vibrar al recibir las ondas sonoras. Estas oscilaciones comprimen unos granitos de carbón que están dentro del mismo, dejando pasar más o menos corriente en función de la presión sonora.

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Ahora la corriente viaja hasta el otro punto de la línea, donde el auricular convierte las señales eléctricas en sonido gracias a un electroimán que, al vibrar, mueve un cartoncillo circular que reproduce la voz del emisor.

5 COMUNICACIÓN INALÁMBRICA

La comunicación inalámbrica es un medio de transmisión de la información a través de ondas electromagnéticas que se desplazan por el aire o por el espacio, sin cable. El teléfono móvil, la radio o la televisión por satélite utilizan este tipo de ondas que se diferencian por la frecuencia.

a) Ondas de radio: recorren largas distancias y pueden atravesar obstáculos como edificios y paredes. Se utilizan en radio y TV y utilizan antenas para emitir y recibir la señal. Casos particulares de las ondas de radio son:

Microondas. Conocidas popularmente por su uso en hornos, se utilizan también en comunicaciones terrestres y vía satélite. Son un caso particular de ondas de radio con alta frecuencia, lo que hace que la señal sea direccional, es decir, el receptor y el emisor deben tener un enlace visual. Son las que se suelen utilizar en las comunicaciones por satélite.

Bluetooth. Se trata de un protocolo de comunicaciones diseñado especialmente para dispositivos de bajo consumo, con una cobertura baja mediante un enlace por radiofrecuencia en la banda de los 2,4 GHz.

Wi-Fi. Es una tecnología de conexión inalámbrica que permite conectar distintos equipos electrónicos, como portátiles, videoconsolas y teléfonos móviles.

b) Ondas infrarrojas. Se emplean en comunicaciones de corto alcance. Se propagan en línea recta y no atraviesan objetos sólidos. Su uso más extendido son los mandos a distancia de televisores, equipos de música, lectores de códigos de barras, etc.

Ejercicio 2. ¿Qué es el espectro electromagnético?

Ejercicio 3. Clasifica los siguientes medios de transmisión en función de su uso en las 5

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comunicaciones alámbricas o inalámbricas:• Cable de pares trenzados

• Microondas

• Ondas infrarrojas

• Fibra óptica

• Cable de pares paralelos

• Ondas de radio

• Cable coaxial

5.1 LA RADIO

Es un medio de comunicación que utiliza un tipo de ondas electromagnéticas llamadas ondas de radio (observa dónde están en el espectro radioeléctrico).

La forma de emitir es la siguiente: en la emisora transforman la voz del locutor en una onda de baja frecuencia, la modulan en AM o en FM y se envía la señal a través de una antena.

En el receptor una antena recibe la señal, la demodula y la amplifica porque es muy débil.

5.2 LA TELEVISIÓN

Es el sistema de comunicación de masas por excelencia. La televisión transmite imágenes y sonido simultáneamente a través de ondas electromagnéticas de alta frecuencia.

La imagen y el sonido se captan por cámaras y micrófonos. Ambas señales (imagen y sonido) se combinan y se preparan para ser enviadas a través de una señal portadora digital. En los receptores (televisores), la señal recibida se vuelve a descomponer en imagen y sonido para ser reproducida en la pantalla y los altavoces, respectivamente.

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Según el medio de transmisión utilizado, tenemos varios tipos de televisión:

Televisión digital terrestre (TDT). La señal se transmite a través del espacio aéreo, en la banda de frecuencias de 470 a 862 MHz. Requiere un receptor o sintonizador de TDT.

Televisión por satélite. Se utilizan los satélites para enviar la señal. Es necesario que el receptor disponga de una antena parabólica orientada a un satélite y un descodificador.

Televisión por cable. El medio de transmisión por el que viaja la señal de televisión es un cable, generalmente coaxial o fibra óptica. Requiere que exista una infraestructura de cableado entre el emisor y el receptor.

Televisión por Internet. La señal de televisión se envía a través de la línea telefónica ADSL o por fibra. Los operadores de ADSL ofrecen servicios de acceso a Internet, telefonía y televisión simultáneamente, utilizando el cableado de la línea telefónica convencional. Requiere de un decodificador para poder ver los canales de televisión.

En la actualidad, existen tres modos de reproducir las imágenes recibidas en una pantalla: plasma, LCD y LED. El tubo de rayos catódicos, CRT, se encuentra en desuso.

5.3 TELEFONÍA MÓVIL

En telefonía móvil tanto el emisor como el receptor pueden moverse durante la comunicación, de ahí que se llame móvil. Los teléfonos móviles, llamados también celulares, permiten la comunicación sin cable mediante ondas de radio a frecuencias muy altas (900 MHz).

El principio de funcionamiento de la telefonía móvil consiste en dividir una zona geográfica en áreas más pequeñas o celdas con una emisora en cada una.

Cuando se realiza una llamada se activa la celda más cercana al móvil y envía esa señal por cable al Centro de Telefonía Móvil (CTM) quién la reenvía a la celta más próxima al móvil receptor y ésta emite la señal que le llega.

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6 COMUNICACIÓN POR SATÉLITE

Los satélites son dispositivos que orbitan alrededor del planeta en posiciones fijas. Reciben la información desde una estación por medio de ondas microondas y la transmiten a otro punto, permitiendo establecer comunicaciones de gran alcance.

El sistema de comunicación por satélites está compuesto por:

Estaciones terrenas: se encuentran en la superficie terrestre y la forman emisor, receptor (antenas parabólicas).

Satélites: actúan como repetidores. Constan de antenas para recibir la señal, paneles solares y un sistema transpondedor encargado de amplificar las señales que recibe y enviarlas a la estación terrena receptora.

Las principales aplicaciones civiles de los satélites son:

Comunicaciones: redes de datos, telefonía, televisión y radio. Meteorología: predicción meteorológica. GPS (sistema de posicionamiento global): permite calcular

las coordenadas (latitud y longitud) del receptor situado en la Tierra. Observación: terrestre y astronómica

Existen APPs relacionadas con las telecomunicaciones con funciones útiles como:

Signal Finder: muestra la cartografía de las torres más cercanas, con indicación de la intensidad de su señal y los lugares donde la recepción de esta es mejor conocer las redes Wi-Fi públicas más próximas.

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Ejercicio 4.a) Enumera y describe los elementos de un sistema de comunicación.b) ¿Cuáles son los medios de transmisión alámbricos? ¿Para qué se usa cada uno de

ellos?c) ¿Qué tipo de señal viaja en un cable coaxial? ¿Y en la fibra óptica?

EJERCICIOS 51. Enumera y describe los sistemas de radiodifusión sonora que existen.

2. ¿Qué es necesario para poder escuchar la radio digital?

3. Enumera y describe los distintos tipos de televisión que existen.

4. ¿Cuántos tipos de telefonía existen? ¿En qué se diferencian?

5. Describe el proceso de comunicación en telefonía móvil.

6. Describe los elementos que forman un sistema de comunicación por satélite.

7. Cita cinco aplicaciones civiles de los satélites.

ESQUEMA DE LA UNIDAD

1. Tipos de señales: ALÁMBRICAS e INALÁMBRICAS

2. Sistema de comunicación: Emisor à Canal de Comunicación (Mensaje) à Receptor

3. Tipos de ondas: MECÁNICAS y ELECTROMAGNÉTICAS

4. Magnitudes de la onda: ciclo, amplitud (A), período (T), frecuencia (f) y longitud de onda (λ)

5. El ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

6. Comunicación ALÁMBRICA (mediante cables)

Tipos de cables à paralelos, de pares trenzados, coaxiales y fibra óptica

El telégrafo y el teléfono

7. Comunicación INALÁMBRICA (sin cables)

Ondas de radio (radio y TV)à Microondas, bloutooth, wifi

Infrarrojos

Televisión y telefonía móvil

8. Comunicación por satélite

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