República Bolivariana de Venezuela.Ministerio del Poder Popular Para la Educación Superior.

Instituto Politécnico “Santiago Mariño”.Escuela de Ingeniería Eléctrica.

Maturín, Estado Monagas.

Autora:Gabriela, Arismendi. C.I:23.605412.

Maturín, Enero 2017.

Introducción.

La comunicación es la actividad consciente de intercambiar información entre dos o más participantes con el fin de transmitir o recibir significados a través de un sistema compartido de signos y normas semánticas. La comunicación en general toma lugar entre tres categorías de sujetos principales: los seres humanos (lenguaje), los organismos vivos (biosemiótica) y los dispositivos de comunicación habilitados (cibernética).

En un sentido general, la comunicación es la unión, el contacto con otros seres, y se puede definir como el proceso mediante el cual se transmite una información de un punto a otro. La telecomunicación (“comunicación a distancia”), del prefijo griego tele, “distancia” y del latín communicare) es una técnica consistente en transmitir un mensaje desde un punto a otro, normalmente con el atributo típico adicional de ser bidireccional. El término telecomunicación cubre todas las formas de comunicación a distancia, incluyendo radio, telegrafía, televisión, telefonía, transmisión de datos e interconexión de computadoras a nivel de enlace. El Día Mundial de la Telecomunicación se celebra el 17 de mayo. Telecomunicaciones, es toda transmisión, emisión o recepción de signos, señales, datos, imágenes, voz, sonidos o información de cualquier naturaleza que se efectúa a través de cables, medios ópticos, físicos u otros sistemas electromagnéticos.

La modulación nace de la necesidad de transportar una información a través de un canal de comunicación a la mayor distancia y menor costo posible. Este es un proceso mediante el cual dicha información (onda moduladora) se inserta a un soporte de transmisión. La transmisión de datos es el intercambio de datos entre dos dispositivos a través de alguna forma de medio de transmisión, como un cable, para que la transmisión de datos sea posible, los dispositivos de comunicación deben de ser parte de un sistema de comunicación formado por hardware (equipo físico) y software (programa). La efectividad del sistema de comunicación de datos depende de cuatro características fundamentales: entrega, exactitud, puntualidad y retardo variable (jitter, término que usaremos en adelante en inglés)

1.-Modulación:

El termino modulación está relacionado con el hecho y las consecuencias de modular. Este verbo tiene varias aplicaciones y usos, como alterar las propiedades de un sonido, cambiar los factores que inciden en un procedimiento para lograr diferentes resultados, dejar una tonalidad para apelar a otra o modificar el valor de una frecuencia, fase o amplitud de una onda.

Para las telecomunicaciones, la modulación son aquellas técnicas que se aplican en el transporte de datos sobre ondas portadoras. Gracias a estas técnicas, es posible aprovechar el canal comunicativo de la mejor manera para transmitir un mayor caudal de datos de manera simultánea. La modulación contribuye a proteger la señal de interferencias y ruidos. El proceso de modulación consiste en variar un parámetro que está en la onda portadora en función de las alteraciones de la señal moduladora. Puede hablarse de modulación de frecuencia, modulación de amplitud, modulación de base y modulación por longitud de onda, entre otros tipos.

2.- ¿Por qué se modula?

Para controlar la señal y así facilitar la propagación de la señal de información por cable o por el aire, ordenar el espacio radioeléctrico, distribuir canales a cada tipo de información distinta. Para disminuir las dimensiones de las antenas, optimizar el ancho de banda de cada canal evitando interferencia entre canales, proteger la información de las degradaciones por ruido y definir la calidad de la información transmitida.

3.- Tipos de modulación:

Existen básicamente dos tipos de modulación: la modulación analogica, que se realiza a partir de señales analógicas de información, por ejemplo la voz humana, audio y video en su forma eléctrica y la modulación digital, que se lleva a cabo a partir de señales generadas por fuentes digitales, por ejemplo una computadora.

• Modulación Analógica: AM, FM, PM 

• Modulación Digital: ASK, FSK, PSK, QAM

MODULACIÓN POR AMPLITUD (AM): Un modulador AM es un dispositivo con dos señales de entrada, una señal portadora de amplitud y frecuencia constante, y la señal de información o

moduladora. El parámetro de la señal portadora que es modificado por la señal moduladora es la amplitud.

nivel de la señal moduladora, que es la información que se va a transmitir.

MODULACIÓN POR FRECUENCIA (FM).

Este es un caso de modulación donde tanto las señales de transmisión como las señales de datos son analógicas y es un tipo de modulación exponencial. 

En este caso la señal modulada mantendrá fija su amplitud y el parámetro de la señal portadora que variará es la frecuencia, y lo hace de acuerdo a como varíe la amplitud de la señal moduladora.

En otras palabras, la modulación por frecuencia (FM) es el proceso de codificar información, la cual puede estar tanto en forma digital como analógica, en una onda portadora mediante la variación de su frecuencia instantánea de acuerdo con la señal de entrada.

MODULACIÓN POR FASE (PM).

Este también es un caso de modulación donde las señales de transmisión como las señales de datos son analógicas y es un tipo de modulación exponencial al igual que la modulación de frecuencia. En este caso el parámetro

de la señal portadora que variará de acuerdo a señal moduladora es la fase.

La modulación de fase (PM) no es muy utilizada principalmente por que se requiere de equipos de recepción más complejos que en FM y puede presentar problemas de ambigüedad para determinar por ejemplo si una señal tiene una fase de 0º o 180º.

La forma de las señales de modulación de frecuencia y modulación de fase son muy parecidas. De hecho, es imposible diferenciarlas sin tener un conocimiento previo de la función de modulación.

Por lo tanto los espectros de frecuencias de la modulación de fase tienen las mismas características generales que los espectros de modulación de frecuencia.

La modulación digital se divide dos clases:

PSK ( Phase shift keying ) Codificación por cambio de fase.

QAM( Quadrature amplitude modulation ) En este caso se cambia la amplitud y fase de la portadora según la modulación/señal digital que representa los datos.

Ventajas de la modulación digital:Inmunidad frente al ruido.Fácil de multiplicar.Codificado, encriptación.Modulación-Demodulación con DSPs

4.- Velocidad de propagación y longitud de onda: Todas las ondas tienen una velocidad de propagación finita., en cuyo valor influyen las fuerzas recuperadoras elásticas del medio y determinados factores de la masa del medio: la densidad lineal en las cuerdas; la profundidad del agua bajo la superficie, o el coeficiente adiabático, la masa molecular y la temperatura en el caso de la propagación del sonido en un gas.

La longitud de onda es la distancia real que recorre una perturbación (una onda) en un determinado intervalo de tiempo. Ese intervalo de tiempo es el transcurrido entre dos máximos consecutivos de alguna propiedad física de la onda. En el caso de

las ondas electromagnéticas esa propiedad física (que varía en el tiempo produciendo una perturbación) puede ser, por ejemplo, su efecto eléctrico (su campo eléctrico) el cual, según avanza la onda, aumenta hasta un máximo, disminuye hasta anularse, cambia de signo para hacerse negativo llegando a un mínimo (máximo negativo). Después, aumenta hasta anularse, cambia de signo y se hace de nuevo máximo (positivo). Esta variación del efecto eléctrico en el tiempo, si la representamos en un papel, obtenemos "crestas" y "valles" (obtenemos una curva sinusoidal) pero la onda electromagnética no "tiene" crestas y valles.

5.- Ondas transversal y longitudinal: Una onda transversal es una onda en la que cierta magnitud vectorial presenta oscilaciones en alguna dirección perpendicular a la dirección de propagación. Para el caso de una onda mecánica de desplazamiento, el concepto es ligeramente sencillo, la onda es transversal cuando las vibraciones de las partículas afectadas por la onda son perpendiculares a la dirección de propagación de la onda. Las ondas electromagnéticas son casos especiales de ondas transversales donde no existe vibración de partículas, pero los campos eléctricos y magnéticos son siempre perpendiculares a la dirección de propagación, y por tanto se trata de ondas transversales. Si una onda transversal se mueve en el plano x-positivo, sus oscilaciones van en dirección arriba y abajo que están en el plano y-z.

Las ondas longitudinales son ondas en las que el desplazamiento a través del medio está en la misma dirección o en la dirección opuesta a la dirección de desplazamiento de la onda. Las ondas longitudinales mecánicas también se llaman ondas de compresión u ondas de compresibilidad, ya que producen compresión y rarefacción cuando viaja a través de un medio, y las ondas de presión producen aumentos y disminuciones en la presión.

6.- Espectro Electromagnético (EM):

Espectro EM es simplemente un nombre que los científicos han otorgado al conjunto de todos los tipos de radiación, cuando se los trata como grupo. La radiación es energía que viaja en ondas y se dispersa a lo largo de la distancia. La luz visible que proviene de una lámpara que se encuentra en una casa y las ondas de radio que provienen de una estación de radio son dos tipos de ondas electromagnéticas. Otros ejemplos son las microondas, la luz infrarroja, la luz ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma. Todas las ondas EM viajan a la velocidad de la luz en el vacío y tienen una longitud de onda (l) y frecuencia (f).

Uno de los diagramas más importantes tanto en ciencia como en ingeniería es la gráfica del espectro EM. El diagrama del espectro EM típico resume los alcances de las frecuencias, o bandas que son importantes para comprender muchas cosas en la naturaleza y la tecnología. Las ondas EM pueden clasificarse de acuerdo a su frecuencia en Hz o a su longitud de onda en metros. El espectro EM tiene ocho secciones principales, que se presentan en orden de incremento de la frecuencia y la

energía, y disminución de la longitud de onda:

7.- Ancho de banda:

Es la medida de datos y recursos de comunicación disponible o consumida expresados en bit/s o múltiplos de él como serian los Kbit/s,Mbit/s y Gigabit/s., lo cual típicamente significa el rango neto de bits o la máxima salida de una huella de comunicación lógico o físico en un sistema de comunicación digital. La razón de este uso es que de acuerdo a la Ley de Hartley, el rango máximo de tranferencia de datos de un enlace físico de comunicación es proporcional a su ancho de banda(procesamiento de señal)|ancho de banda en hertz, la cual es a veces llamada "ancho de banda análogo" en la literatura de la especialidad.

8.- Bandas VHF:

VHF (Very High Frequency) es la banda del espectro electromagnético que ocupa el rango de frecuencias de 30 MHz a 300 MHz. La televisión, radiodifusión en FM, banda aérea, satélites, comunicaciones entre buques y control de tráfico marítimo. A partir de los 50 MHz encontramos frecuencias asignadas, según los países, a la televisión comercial; son los canales llamados "bajos" del 2 al 13. También hay canales de televisión en UHF.

Entre los 88 y los 108 MHz encontramos frecuencias asignadas a las radios comerciales en Frecuencia Modulada o FM. Se la llama "FM de banda ancha" porque para que el sonido tenga buena calidad, es preciso aumentar el ancho de banda.Entre los 108 y 136,975 MHz se encuentra la banda aérea usada en aviación. Los radiofaros utilizan las frecuencias entre 108,7 MHz y 117,9 MHz . Las comunicaciones por voz se realizan por arriba de los 118 MHz , utilizando la amplitud modulada. En 137 MHz encontramos señales de satélites meteorológicos.

Entre 144 y 146 MHz, incluso 148 MHz en la Región 2, encontramos las frecuencias de la banda de 2m de radioaficionados. Entre 156 MHz y 162 MHz, se encuentra la banda de frecuencias VHF internacional reservada al servicio radiomarítimo. Por encima de esa frecuencia encontramos otros servicios como bomberos, ambulancias y radio-taxis etc.

9.- Bandas UHF:

UHF (siglas del inglés Ultra High Frequency, ‘frecuencia ultra alta’) es una banda del espectro electromagnético que ocupa el rango de frecuencias de 300 MHz a 3 GHz. En esta banda se produce la propagación por onda espacial troposférica, con una atenuación adicional máxima de 1 dB si existe despejamiento de la primera zona de Fresnel. Debido a la tecnología utilizada, el nombre se usó en España también para referirse a La 2 de TVE hasta 1990, habiendo caído esta nomenclatura progresivamente en desuso en los últimos años.

sistemas que funcionan UHF:TelevisiónRadios para uso no profesionalTelefonía móvilIdentificación por RFID entre 860 y 960 MHz

10.- Modos de transmisión:

Una transmisión dada en un canal de comunicaciones entre dos equipos puede ocurrir de diferentes maneras. La transmisión está caracterizada por:

la dirección de los intercambios el modo de transmisión: el número de bits enviados simultáneamente la sincronización entre el transmisor y el receptor.

Una conexión simple (Simplex): Es una conexión en la que los datos fluyen en una sola dirección, desde el transmisor hacia el receptor. Este tipo de conexión es útil si los datos no necesitan fluir en ambas direcciones (por ejemplo: desde el equipo hacia la impresora o desde el ratón hacia el equipo).

Una conexión semidúplex (Half duplex): Es una conexión en la que los datos fluyen en una u otra dirección, pero no las dos al mismo tiempo. Con este tipo de conexión, cada extremo de la conexión transmite uno después del otro. Este tipo de conexión hace posible tener una comunicación bidireccional utilizando toda la capacidad de la línea.

Una conexión dúplex total (Full duplex): Es una conexión en la que los datos fluyen simultáneamente en ambas direcciones. Así, cada extremo de la conexión puede transmitir y recibir al mismo tiempo; esto significa que el ancho de banda se divide en dos para cada dirección de la transmisión de datos si es que se está utilizando el mismo medio de transmisión para ambas direcciones de la transmisión.

11.- Limitaciones fundamentales en la comunicación eléctrica (ruido y ancho de banda):

Cuando estamos transmitiendo el mensaje a través del canal hay elementos negativos que perturban o hacen que quizás no se realice la comunicación de manera efectiva como lo son el ruido, la interferencia y la distorsión; estos hacen que surja un efecto llamado atenuación, el cual hace que se reduzca o disminuya la intensidad de la señal. Aunque siempre se quiere de manera ideal tener una comunicación sin atenuación, siempre existen factores tanto ambientales como de equipos o el material, que hacen que exista una atenuación de la señal. Otro Factor que influye en la transmisión a través de telecomunicaciones es: el ancho de banda. El ancho de banda es conocido como la cantidad de datos que se pueden enviar por un medio eléctrico en un tiempo determinado (kbps). Una transmisión ideal o eficiente seria que se lograran enviar una gran cantidad de datos en un periodo muy corto de tiempo, sin embargo el ancho de banda esta determinado por las leyes de la física y por las tecnologías que usemos para realizar la comunicación. Un ejemplo seria que nosotros con la conexión dial-up para internet tenemos un ancho de banda de 56 kbps por las características de los cables de par trenzado, del cual aprovechamos al máximo sus características, en cambio la fibra óptica tiene un ancho de banda casi ilimitado, sin embargo no hay actualmente los equipos con la tecnológia necesaria para aprovechar al máximo ese potencial.

Conclusión.

En el diseño de un sistema de comunicación o de cualquier sistema para esta materia, el ingeniero se coloca frente a dos clases generales de restricciones: por un lado, los factores tecnológicos, es decir, los factores vitales de la ingeniería y por otra parte, las limitaciones físicas fundamentales impuestas por el propio sistema, o sean, las leyes de la naturaleza en relación con el objetivo propuesto. La utilización de sistemas eficientes conduce a una reducción del tiempo de transmisión, es decir, que se transmite una mayor información en el menor tiempo. Una transmisión de información rápida se logra empleando señales que varían rápidamente con el tiempo. Pero estamos tratando con un sistema eléctrico, el cual cuenta con energía almacenada; y hay una ley física bien conocida que expresa que en todos los sistemas, excepto en los que no hay perdidas, un cambio en la energía almacenada requiere una cantidad definida de tiempo. Así, no podemos incrementar la velocidad de la señalización en forma arbitraria, ya que en consecuencia el sistema dejará de responder a los cambios de la señal.

La unidad para medir la velocidad de transmisión es el bit por segundo (bps) pero es más habitual el empleo de múltiplos como kilobit por segundo (kbps, equivalente a mil bps) o megabit por segundo (Mbps, equivalente a un millón de bps). El éxito en la comunicación eléctrica depende de la exactitud con la que el receptor pueda determinar cual señal es la que fue realmente transmitida, diferenciandola de las señales que podrían haber sido transmitidas. Una identificación perfecta de la señal seria posible solo en ausencia de ruido y otras contaminaciones, pero el ruido existe siempre en los sistemas eléctricos y sus perturbaciones sobrepuestas limitan nuestra habilidad para identificar correctamente la señal que nos interesa y así, la transmisión de la información.