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INTRODUCCIÓN A LAS

COMUNICACIONES

Comunicaciones Electrónicas El objetivo fundamental de un sistema

electrónico de comunicaciones, es transferir información de un lugar para otro.

“Comunicación electrónica es la transmisión, recepción y procesamiento de información entre dos o más lugares, mediante circuitos electrónicos”. (Tomasi, 2003)

Aplicaciones de las telecomunicaciones

Telefoníaanalógica y digital

Antenas Satélites

Aplicaciones de las telecomunicaciones

Propagación deondas

Redes deinformación

Elementos De Un Sistema De Comunicación … Los sistemas de telecomunicación son sistemas de

comunicación a distancia que se caracteriza por la utilización de señales eléctricas (bajas frecuencias: I y V) o campos electromagnéticos (para altas frecuencias) como soporte de la información además es necesario un medio de comunicación.

Todo sistema de comunicación requiere tres elementos constitutivos fundamentales: emisor, canal y receptor.

TRANSMISOR RECEPTORCANAL

DE

TRANSMISIÓN

TRANSMISOR RECEPTORRECEPTORCANAL

DE

TRANSMISIÓN

ruido, atenuación, retardo

Elementos De Un Sistema De Comunicación …

FUENTE DE INFORMACION: Genera datos a transmitir (Habla,

música, imágenes, y datos de computadora)

TRANSMISOR (TX): Es un conjunto de componentes y

circuitos electrónicos diseñados para convertir la información en una señal adecuada para pasar a través de un medio de comunicaciones dado.

Adapta y codifica la información generando

señales electromagnéticas que pueden ser enviadas por

el sistema de transmisión

CANAL DE COMUNICACIONES: Es el dispositivo mediante el cual

la señal electrónica se transporta de un lugar a otro.

En un sistema de comunicación se introduce

ruido el cual es energía eléctrica indeseable de

carácter aleatorio el cual altera el mensaje transmitido (propagación guiada: cables metálicos y no metálicos y

propagación libre: atmosfera y vacio)

RECEPTOR (RX): Conjunto de circuitos y componentes

electrónicos que convierte la información que llega en

formato comprensible para el destino.

DESTINO: Acepta los datos entregado por el receptor.

Diagrama en bloques de un subsistema de comunicación Básico

Canales De Telecomunicaciones… En los sistemas de telecomunicación existen dos tipos de canales

que permiten transferir señales eléctricas del emisor al receptor: la líneas de transmisión y los canales radioeléctricos

En el caso de las líneas de transmisión existe una conexión física entre el emisor y el receptor que guía la propagación de las ondas electromagnéticas.

En los canales radioeléctricos la señal que lleva la información enlaza emisor y receptor por medio de ondas electromagnéticas que se propagan en el medio existente entre ambos.

Modos De Transmisión

Una línea de comunicación tiene dos sentidos de transmisión que pueden existir simultáneamente o no. Por este motivo, existen los siguientes modos de transmisión:

simplex half-duplex full-duplex

Transmisión Tipo Simplex Se usa cuando los datos son transmitidos en una sola

dirección, Este modo de transmisión permite que la información discurra en un solo sentido y de forma permanente pero nunca en sentido contrario.

Ejemplo: radio, la televisión, control remoto, beepers, servicios de navegación, telemetría, radioastronomía, vigilancia, etc.

Transmisión Tipo Half Duplex

Se usa cuando los datos transmitidos fluyen en ambas direcciones en forma alternada. En este modo, la transmisión fluye como en el anterior, o sea, en un único sentido de la transmisión de dato, pero no de una manera permanente, pues el sentido puede cambiar, no transmiten simultáneamente.

Se necesita una sincronía Ejemplo: Walkis Talkis, radios de banda civil y de policía

STOP

Transmisión Tipo Full-duplex Es usado cuando los datos a intercambiar fluyen en ambas

direcciones simultáneamente. Es el método de comunicación más aconsejable, puesto que en todo momento la comunicación puede ser en dos sentidos posibles y así pueden corregir los errores de manera instantánea y permanente

Ejemplo: chat, telefonía, radar, internet, etc

Naturaleza De Las Señales La naturaleza de la fuente de las señales

de información podrá ser tanto analógica como digital, sin embargo, todas la forma de información se deben convertir a energía electromagnética antes de ser propagadas a través de un sistema electrónico de comunicaciones.

Radiación Electromagnética Las cargas eléctricas estacionarias producen campos

eléctricos, mientras que las cargas eléctricas en movimiento producen tanto campos eléctricos como magnéticos. Los cambios repetidos y regulares en estos campos producen lo que llamamos radiación electromagnética. La radiación electromagnética transporta energía de un punto a otro.

Onda electromagnética sinusoidal

Frecuencia y Longitud de Onda La distancia entre dos crestas o valles se

denomina longitud de onda (λ).

Frecuencia y Longitud de Onda

Ley Cuadrática Inversa de Propagación

Mientras la radiación electromagnética va dejando su fuente, se va esparciendo, viajando en líneas rectas, como si fuera cubriendo la superficie de una esfera de expansión continua. Esta área se incrementa proporcionalmente al cuadrado de la distancia en que la radiación ha viajado.

El Espectro ElectromagnéticoEl espectro electromagnético no tiene límites superiores ni inferiores de frecuencias

El Espectro Electromagnético

El Espectro Electromagnético Cada una interactúa de forma diferente con la

materia. Cada una tiene una frecuencia (o longitud de

onda) diferente. Cada onda lleve una energía diferente

(proporcional a su frecuencia). Pueden viajar sin ningún medio, es decir, que

pueden propagarse por el vacío. Todas ellas viajan a la velocidad de la luz:

300.000 km/s.

El Espectro Electromagnético Debido a que viajan a la velocidad de la luz,

estas necesitaran un tiempo para llegar de un punto a otro, lo cual es relevante cuando se habla de distancias muy grandes, ya que tienen una velocidad muy elevada y para distancias cortas ni se nota

Segmentos O Bandas

RadifrecuanciaNo. de banda

Intervalo de frecuencias Designación Aplicaciones

2 30 Hz-300Hz ELF Frecuencias Extremadamente Bajas

Líneas de energía de corriente alterna, intervalo bajo del audio humano

3 0.3KHz-3KHz VF Frecuencias de Voz Intervalo normal del audio humano (sonidos inteligibles)

4 3KHz-30KHz VLF Frecuencias Muy Bajas

Parte alta de lo que capta el oído humano, instrumentos musicales, comunicaciones con submarinos

5 30KHz-300KHz LF Frecuencias Bajas Servicios en navegación aeronáutica, subportadoras

6 0.3MHz-3MHz FM Frecuencias Medias Radio difusión de AM (535 a 1605 KHz), comunicaciones marítimas y aeronáuticas

7 3MHz-30MHz HF Frecuencias Altas Conocidas como onda corta, radio difusión simplex, semiduplex, comunicaciones diplomáticas entre embajadas, radioaficionados y banda civil

8 30MHz-300MHz VHF Frecuencias Muy Altas

Radio móvil, comunicaciones marinas y aeronáuticas, radio difusión FM (88 a 108MHz), canales de televisión del 2 al 13, radioaficionados

9 300MHz-3GHz UHF Frecuencias Ultra Altas

Canales de televisión del 14 en adelante, servicios móviles de comunicaciones, servicios de radar y navegación y radioaficionados

10 3GHz-30GHz SHF Frecuencias Súper Altas

Comunicaciones por satélite, radar y algunas redes inalámbricas

11 30GHz-300GHz EHF Frecuencias Extremadamente Altas

Comunicaciones por satélite , radares especiales

Que Es Una Señal?

Recursos a través de los cuales se construye el mensaje que lleva la información.

Una señal de este tipo puede representar diferentes tipos de información:

• Voz

• Imagen

• Tensión o corriente

• Un conjunto de símbolos

Clasificación De Las Señales

EN FUNCIÓN DEL TIEMPO:

• Si la señal está definida únicamente en instantes enteros del tiempo,

DISCRETAS

• definidas para cualquier instante de tiempo

CONTINUAS

Clasificación De Las Señales

EN FUNCIÓN DE SU VALOR:

• toman solo unos determinados valores dentro del intervalo, Las mas usadas son las binarias

DIGITALES

• Pueden tomar infinitos valores dentro de un determinado intervalo y llevan la información en su amplitud

ANALÓGAS

Combinaciones

Analógica Continua

Digital Continua

Análoga Discreta

Digital Discreta

Digitalización De La Señal

Una señal analógica es la que se toma por ejemplo con un micrófono, x(t). Mediante un proceso denominado muestreo se convierte esa señal continua en una señal discreta x[n]. Si ahora mediante otro proceso denominado cuantificación se discretiza la amplitud y se codifica se obtiene la señal digital ˆx[n]. El conjunto de todo el proceso se denomina digitalización.

Periódicas Y No Periódicas • Una señal periódica es aquella que satisface la

condición dada por la ecuación. g(t) = g(t + T0) para todo t con T0 constante.

El menor valor de T0 que satisface esta condición se denomina periodo de g(t). El periodo T0 define un ciclo completo de g(t)

Cualquier otra señal que no satisfaga la condición dada por la ecuación es noperiódica.

Determinísticas Y Aleatorias Una señal determinística es aquella que sabemos a

priori su valor en cualquier instante de tiempo. Se especifica completamente como una función del tiempo.

Una señal aleatoria o Randómica es cuando tenemos incertidumbre en el valor que toma esa señal en cada instante de tiempo. Se puede considerar dicha señal como perteneciente a un conjunto infinito de señales de modo que no sabemos cual de ellas es la que realmente define nuestra señal. Esta señal se puede denominar también proceso estocástico.

Ejemplos señales aleaorias: Ruido térmico de los circuitos electrónico debido al movimiento aleatorio

de los electrones Reflejo de las señales de radio en diferentes zonas de la ionósfera

De Potencia Y De Energía

En los sistemas eléctricos una señal representa a una tensión o a una corriente. Si consideramos la corriente i(t) que pasa a través de una resistencia R, la tensión en extremos de esa resistencia será v(t) = Ri(t). La potencia instantánea disipada por dicha resistencia vendrá definida por alguna de las siguientes ecuaciones:

De Potencia Y De Energía En cualquier caso la potencia instantánea es

proporcional al cuadrado de la amplitud de la señal. En el caso de que R = 1 las ecuaciones anteriores se reducen al cuadrado de la amplitud de la señal. En general en el análisis de señales g(t) va a representar tanto una señal de tensión como una señal de corriente puesto que se eligen por convenio cargas normalizadas de 1. Por lo tanto la expresión de la potencia instantánea toma la forma de la siguiente ecuación.

De Potencia Y De Energía

Por lo tanto la energía total de una señal vendrá definida por la ecuación

Además podemos definir la potencia media o potencia promedio de esa señal mediante la ecuación

De Potencia Y De Energía Se dice que una señal es de energía si y solo si satisface

la condición dada

Se dice que una señal es de potencia si y solo si satisface la condición dada

Las clasificaciones de energía y de potencia son mutuamente excluyentes ya que:

a) Una señal de energía tiene una potencia media igual a cero.

b) Una señal de potencia tiene una energía infinita.

( ⇒ E = ∞ ) En general tanto las señales periódicas como las aleatorias

van a ser señales de potencia, mientras que las señales determinística y no periódicas suelen ser de energía.

( ⇒ P = 0 )

De Potencia Y De Energía La señal x(t) no satisface ninguna de las dos relaciones y por

lo tanto no es ni de energía finita ni de potencia finita. Ejemplos:

De Potencia Y De Energía

Ejemplos:

Densidad Espectral En matemáticas y en física, la Densidad Espectral

(Spectral Density) de una señal es una función matemática que permite informar cómo está distribuida la potencia o la energía (según el caso) de dicha señal sobre las distintas frecuencias de las que está formada, es decir, su espectro.

La definición matemática de la Densidad Espectral (DE) es diferente dependiendo de si se trata de señales definidas en energía, en cuyo caso se habla de Densidad Espectral de Energía (DEE), o en potencia, en cuyo caso se habla de Densidad Espectral de Potencia (DEP).

Densidad Espectral (ESD y PSD)

Teorema De Parseval En matemáticas, el teorema de Parseval demuestra que la

integral del cuadrado de una función es igual a la integral del cuadrado de su transformada de Fourier. Establece que la potencia de una señal, calculada en el dominio del tiempo es igual a la calculada en el dominio de la frecuencia. se representa como:

donde H(f) representa la transformada continua de Fourier de h(t) y f representa la frecuencia (en hercios) de h.

o La interpretación de esta fórmula es que la potencia total de la señal h(t) es igual a la potencia total de su transformada de Fourier H(f) a lo largo de todas sus componentes frecuenciales.

Teorema de Rayleigh

Es análogo al teorema de Parseval y relaciona la energía de una señal x(t) con su espectro de frecuencias o transformada de Fourier