electrónica de comunicaciones...curso 2017-18 electrónica de comunicaciones introducción 3...

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Electrónica de comunicacionesPlan 2010

Manuel Sierra PérezManuel Sierra Castañer

José L. Fernández JambrinaBelén Galocha Iragüen

Javier Gismero MenoyoJosé Ignacio Alonso Montes

Carlos Gustavo Moreno Pérez

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Electrónica de Comunicaciones Introducción 2

Presentación de la asignatura

Contexto en el plan 2010ProgramaDesarrollo de las clasesLaboratoriosEjercicios de curso por InternetBibliografíaTutorías y horas de consultaExamen final

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Mostrar la estructura real de los subsistemas de RF en sistemas de comunicaciones.

Estudiar las limitaciones de los subsistemas actuales y su especificación.

Buscar la configuración electrónica más adecuada a cada una de las funciones de un sistema.

Diseñar subsistemas de aplicación real con componentes de mercado.

Objetivos de la asignatura

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Electrónica de Comunicaciones en el plan de estudios

-Teoría de la Comunicación 95000021-Sist. de Transmisión

95000030

-Tratamiento digital de señales 95000028

- Radiación y propagación

95000035

Análisis y Diseñode Circuitos 95000029

-Electrónica e Instrumentación Básicas 95000014-Electrónica

Analógica 95000020

Electrónicade Comunicaciones

95000037

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Sistemas deComunicaciones

Por Radio

En banda base

Sobre portadora

Por Línea

Sistemas de RF en comunicaciones

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Sistemas de Comunicaciones

Transmisor Canal ReceptorFuente Presen-tación

Distorsión

Ruido

Interferencias

Distorsión

RuidoOscilador

Oscilador

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Transmisor AnalógicoTransmisor Digital

Transmisor

Técnicas digitales o analógicas

Fuente

Reloj

Codificado

Fuente

Fuente

Codificado

Codificado

Mul

tiple

xado

Modulación IF/RF Amp

Osc. Osc.

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Receptor Analógico Receptor DigitalReceptor

Técnicas digitales o analógicas

Reloj

Decodificado

Recepción

Decodificado

Decodificado

Mul

tiple

xado

DemodulaciónRF/IFAmp

Osc. Osc.

Recepción

Recepción

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Frecuencias

Circuitos IntegradosDigitales(DSP)

Circuitos Integrados Analógicos (RFIC)

Circuitos de ComponentesDiscretos

10 a 100MHz

2 a 20GHz

MicroondasMilimétricasUHF

VHFHFOnda Corta

Onda Media

1kHz

1THz

Óptica

CircuitosÓpticos

Circuitos conLíneas deTransmisión

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Partes del Programa

Subsistemas de Comunicaciones

Componentes de RF

Procesos de Señal

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Fuente de señal Modulador Amp. Amp.

Tema 1. Introducción a los sistemas RF (3t)

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Tema 2. Procesos de distorsión mezcla y ruido (3t+3p)

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Tema 3. Modulación/demodulación lineal (4t+2p)

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Tema 4. Osciladores de RF, Lazos enganchados en fase (PLL), Sintetizadores y modulación de frecuencia y fase (6t+4p)

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Tema 5. Amplificadores de RF y filtros de RF (3t+1p)

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Tema 6. Transmisores y Receptores de RF (4t+2p)

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Distribución del tiempo de clase

Por temas – Introducción 3h– Distorsión y ruido 6h– Moduladores lineales 6h– Osciladores, PLL, sintetizadores,moduladores y demoduladores de frecuencia 10h– Amplificadores y filtros 4h– Transmisores y Receptores 6h– Actividades complementarias de seguimiento 4hTotal 35h

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Distribución del tiempo de clase

A las 35 horas de clase se sumarán otras cuatro dedicadas a la realización de actividades complementarias de seguimiento

Las clases se distribuirán a razón de tres horas semanales durante 13 semanas


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Prácticas de laboratorio

Prácticas de laboratorio– Práctica 1 Analizador de Espectros– Práctica 2 Modulaciones lineales– Práctica 3 PLLs y Sintetizadores de

Frecuencia– Práctica 4 Transceptor heterodino

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ELECTRÓNICA DE COMUNICACIONES. LABORATORIO. Curso 2017-18

• 4 PRÁCTICAS (1 h. Introducción teórica + ≈ 3 h. laboratorio). OBLIGATORIAS

• 10* TURNOS (máx.). Formación de turnos en Moodle. Se avisará con antelación al periodo de elección de turno.• Puestos de 2 alumnos. Los puestos deberán estar asignados antes del 1 de MARZO (pasar por A306-L).• Evaluación:

1. Realización Prácticas y Entrega memorias: 25 % Nota Final Asignatura

• Los guiones de las prácticas (necesarios para la realización de las mismas) estarán disponibles en www.gmr.ssr.upm.es/www2/ECOM. En la misma página se puede acceder al calendario de prácticas para los distintos turnos así como a documentación adicional.• A los alumnos repetidores que YA HAYAN SUPERADO las prácticas, se les mantiene la evaluación continua de las mismas. No es necesario que repitan las prácticas por lo que NO deben elegir turno. (Listado aparecerá en Moodle, al abrirse el periodo de elección de turno).

• Coordinador del laboratorio: Javier Gismero ([email protected]). C420

http://www.gmr.ssr.upm.es/www2/ECOMmailto:[email protected]

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Ejercicios personalizados I. Plantearemos cuatro ejercicios personalizados de análisis o

diseño. Los ejercicios serán similares pero diferentes y con datos

diferentes para cada alumno. Hay que realizar esos ejercicios a través del portal educativo de

la asignatura: www.gr.ssr.upm.es/ecom

Cada ejercicio tiene su plazo de presentación. Se puede consultar en cada momento la calificación por

apartados. Pueden modificarse o corregirse cuantas veces se desee hasta

el final del plazo. En el momento que se termine el plazo, se cerrará el ejercicio y

se pasará la calificación a listas.

http://www.gr.ssr.upm.es/ecom

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Ejercicios personalizados II.

La calificación de los ejercicios supondrá un 14% de la nota final del curso en la convocatoria ordinaria.

Las calificaciones de los ejercicios de curso no se aplican en la convocatoria extraordinario ni se guardan para años sucesivos.

Al finalizar cada ejercicio llamaremos a algunos alumnos al despacho para que, en una prueba oral, expliquen cómo han hecho el ejercicio.

Nos reservamos la opción a modificar la calificación en función de la prueba oral.

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Ejercicios Personalizados III.

Tema del ejercicio Apertura Cierre *

1 Distorsión y Ruido 22-Feb 2-Mar

2 Modulación y demodulación lineal. 16-Marzo 23-Marzo

3 Sintetizadores de frecuencia y Modulación y demodulación angular.

13-Abril 20-Abril

4 Transmisores y receptores de RF. 11-Mayo 18-Mayo

•El plazo termina a las 24h del día de cierre.•Son fechas orientativas

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Pruebas complementarias de seguimiento

Se trata de exámenes a realizar en clase, y que serán diferentes en cada aula.– Cada alumno lo hará en su grupo.– Consistirán en preguntas o problemas cortos

El alcance de cada examen será:– 1o: Temas 1 y 2– 2o: Tema 3– 3o: Tema 4– 4o: Tema 5

El conjunto supone el 8% de nota final curso en la convocatoria ordinaria


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Examen final ordinario (continua)

Convocado para el día: 4 de junio de 2018 Ejercicio de teoría (40%)

– Tipo test. 20/25 cuestiones con 4 respuestas a elegir una. – Tiempo estimado 30min.– No se permite consulta de libros o apuntes.

Ejercicios prácticos (60%)– Ejercicios de análisis o diseño.– Tiempo estimado 1h:30m– Se permite la consulta del libro editado para la asignatura, libros

editados por el Departamento de Publicaciones en años anteriores o fotocopias de los mismos.

– No se permite la consulta de ejercicios, apuntes o de otros tipos de documentos.

Se exige una puntuación mínima de un 30% aprobar la asignatura

El conjunto supone un 53% por ciento de la nota final,

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Examen final ordinario (no continua)

Convocado para el día: 2 de junio de 2017 Ejercicio de teoría (40%)

– Tipo test. 20/25 cuestiones con 4 respuestas a elegir una. – Tiempo estimado 30min.– No se permite consulta de libros o apuntes.

Ejercicios prácticos (60%)– Ejercicios de análisis o diseño.– Tiempo estimado 1h:30m– Se permite la consulta del libro editado para la asignatura, libros

editados por el Departamento de Publicaciones en años anteriores o fotocopias de los mismos.

– No se permite la consulta de ejercicios, apuntes o de otros tipos de documentos.

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Advertencia

Las infracciones de normas de examen, intercambio de documentación entre alumnos, suplantación, etc., supondrán la apertura de expediente disciplinario.


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Resumen de calificación

Evaluación continua

Examen final


( )

}

100%:final Nota

25%oLaboratori6.25% 4 :Prácticas

75%Teoría

53% 3Examen60% :Problemas

40% :Test

8%2%4 :oseguimient Pruebas

14%5%.34 : WebEjercicios

⇒

==×

=

×≥⇒

××

=×

=×

}100%:final Nota

25% oLaboratori25% 4 Prácticas

75% finalExamen 60% Problemas

40% Test⇒

×⇒×

×⇒

××

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Calificación final del curso

IMPORTANTE:

– Es necesario realizar todas las prácticas

– Calificación mínima del examen final para aprobar: 3p sobre 10p

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Renuncia a evaluación continua

Se puede renunciar a evaluación continua por petición oficial antes del 1 de marzo de 2017

Fecha de examen 4 de junio de 2018

Teoría (40 %)– Tipo test. 20/25 cuestiones con 4 respuestas a elegir una. – Tiempo estimado: 30min.– No se permite consulta de libros o apuntes.

2 Ejercicios prácticos (60%)– Ejercicios de análisis o diseño.– Tiempo estimado 1:30h. – Se permite la consulta del libro editado para la asignatura.– No se permite la consulta de ejercicios, apuntes o de otros tipos de

documentos.

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Avisos

La calificación final en la convocatoria extraordinaria está basada sólo en el examen, no valorándose los ejercicios de curso.

La calificación del laboratorio está condicionada a la realización de todas las prácticas.

El examen de la convocatoria extraordinaria se regirá por las mismas normas que el de la ordinaria con renuncia a continua.


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Información

Tablón de anuncios– No...

Páginas web– Pagina de teoría http://www.gr.ssr.upm.es/ecom– Página del laboratorio www.gmr.ssr.upm.es/www2/ECOM/

Moodle de UPM

http://www.gr.ssr.upm.es/ecomhttp://www.gr.ssr.upm.es/ecomhttp://www.gr.ssr.upm.es/

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Bibliografía

M. Sierra-Pérez, B. Galocha, J.L. Fernandez y M. Sierra Castañer“Electrónica de Comunicaciones” Editorial Prentice Hall. 2003.

H.C. Krauss, C.W. Bostian, F.H. Raab. “Estado Sólido en Ingeniería de Radiocomunicaciones”. Ed. Limusa. 1984

R. Best. “Phase Locked Loops” Ed. Wiley. 1976 Miller. “Basic Electronic Communication” Prentice Hall Wolaver. “Phase Loop Circuit Design” Ed. Prentice Hall. Erst. “Receiving System Design” Ed. Prentice Hall. 1992. S.A. Maas. “Microwave Mixers” Artech House 1993. F.M. Gardner “ Phaselock Techniques” Ed. Wiley 1979.

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Equivalencia de temasTítulo del tema Temario LibroIntroducción a los sistemas RF 1 1Procesos de distorsión y ruido 2 2Procesos de mezcla 2 6Modulación/ demodulación lineal 3 9Osciladores de RF 4,1 3Lazos enganchados en fase (PLL) 4,2 4Sintetizadores 4,3 5Modulación y demodulación de fase y frecuencia 4,4 10Amplificadores de RF 5,1 7Filtros de RF 5,2 8Receptores 6,1 12Transmisores 6,2 11


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Horas de Clase y de Consulta

Grupo Grupo 31.2 Grupo 32 Grupo 33/34 Grupo 35 Laboratorio

Aula B3 B4 B10 B2 A306-LHorario Mierc. 9-11

Viern. 12-13Martes 10-11Mierc. 11-13

Martes 10-12Jueves 10-11

Martes 18-19Mierc 15-17

Según grupos

Profesor J. L. Fernández Jambrina

Manuel Sierra Pérez/Manuel Sierra Castañer

J. L. Fernández Jambrina

Belén Galocha Iragüen

Javier GismeroMenoyo/José Ignacio Alonso Montes/Carlos Gustavo Moreno Pérez

Despacho C-419 C-418/C410 C-419 C-410 C429/C422/C407

Tutoría

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Profesorado y consultas


Profesor Despacho Correo electrónico

Manuel Sierra Pérez C-418 [email protected]

Manuel Sierra Castañer C-410 [email protected]

José Luis Fernández Jambrina C-419 [email protected]

Belén Galocha Iragüen C-410 [email protected]

Javier Gismero Menoyo C-420 [email protected]

José Ignacio Alonso Montes C-422 [email protected]

Carlos Gustavo Moreno Pérez C-407 [email protected]

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Esquemas de transmisión


Fuente de señalFuente de señal ModuladorModulador

Sintetizadorde

frecuencia

Sintetizadorde

frecuencia

Amplificador Filtropaso

banda

Filtropaso

bandaAntenaAntena

Funciones Básicas

•Generación de la señal

•Síntesis de portadora

•Modulación

•Amplificación

•Filtrado

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Señal de banda base.

Valor medio o componente continua 〈x(t)〉 Potencia media Pb=〈x2(t)〉 Valor eficaz xef=Pb1/2 Nivel máximo o de pico de la señal |x|máx=1. Función de distribución estadística. F(x)

t

x(t)

Electrónica de Comunicaciones

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Señal de banda base.

Distribución espectral de potencia. S(f) Banda ocupada por la señal en banda base. W Frecuencia máxima de la banda base fmax

fmin

f

X(f)

0

fmax


Sintetizadorde

frecuencia

Sintetizadorde

frecuencia


banda

Filtropaso

bandaAntenaAntena

Banda BaseWElectrónica de Comunicaciones

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40

Generador de portadora.

Oscilador de frecuencia portadora Capacidad de salto en frecuencia Estabilidad

f0

f

0


Sintetizadorde

frecuencia

Sintetizadorde

frecuencia


banda

Filtropaso

bandaAntenaAntena


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Modulación

Genera la señal modulada sobre la portadora

Modulación de la amplitud Modulación de la fase f0

f

0


Sintetizadorde

frecuencia

Sintetizadorde

frecuencia


banda

Filtropaso

bandaAntenaAntena

BRF

𝑣𝑣 𝑡𝑡 = 𝐴𝐴 𝑡𝑡 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐(𝜔𝜔0𝑡𝑡 + 𝜙𝜙(𝑡𝑡))

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Transmisor homodino con modulación a bajo nivel

MOD

x(t)•Genera la señal modulada en baja potencia sobre la portadora final.

•Amplifica de forma lineal (AM…)

•Amplifica de forma no lineal (FM…)

•Filtra armónicos y espurios de modulación.

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8Transmisor homodino con modulación a nivel alto

x(t)

MOD

MODULADOR

•Genera y amplifica la portadora.

•Genera y amplifica la señal de modulación.

•Modula en alto nivel en un modulador de alto rendimiento.

•Filtra armónicos y espurios de modulación.Introducción 43Electrónica de Comunicaciones

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Transmisor Heterodino

MOD

X(t)

f1

f2

f1+f2

•Genera la señal modulada en baja potencia sobre una frecuencia intermedia.

•Traslada la señal a la frecuencia de emisión en un conversor.

•Amplifica la señal hasta la potencia de emisión

•Filtra armónicos y espurios de modulación y conversión.Introducción 44Electrónica de Comunicaciones

MOD

X(t)

f

1

f

2

f

1

+f

2

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DemoduladorAmplificadorFiltropasobanda

Filtro

RFAntenaAntena de señal

Amplificador

Banda base

Esquema básico del receptor

Funciones de un receptor•Amplificar la señal hasta el nivel de entrada al demodulador

•Eliminar interferencias y ruido que llegan al sistema receptor

•Demodular la portadora para obtener la señal de banda base


Demodulador

Amplificador

Filtro

paso

banda

Filtro

RF

Antena

Antena

de señal

Amplificador

Banda base

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Criterios de calidad

Selectividad:– Capacidad de eliminar señales potencialmente

interferentes. (filtrado, intermodulación,…) Sensibilidad:

– Nivel mínimo de señal que es capaz de detectar con la calidad deseada. (ruido, ganancia,..)

Fidelidad:– Capacidad de recibir y demodular la señal sin

distorsión. (distorsión lineal y no lineal, señales espurias, demodulación, etc.)


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Receptor Homodino

DEMDEM

Ventajas

•Sencillez

•Bajo costo

Inconvenientes

•Difícil filtrado en RF si fp/B>100

•Alta ganancia en los amplificadores de RF con posibilidad de oscilación.

Amplificación Filtrado Demodulación Nivel BB Filtrado BB


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Receptor homodino: Bandas

RF

fs

Filtro de rechazo de banda imagen

Interferencias y ruido


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Electrónica de Comunicaciones49

DEMDEM

Ventajas

•El filtrado se hace sobre una frecuencia más baja.

•Se amplifica en dos etapas de diferente frecuencia.

Inconvenientes

•Es más complejo y caro.

•Hay que eliminar la banda imagen.

AmplificaciónFiltrado

Demodulación

Conversión de frecuencia

Amplificación

Receptor Superheterodino

DEM

DEM

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Bandas espurias y banda imagen

RF

f0 fs fs+f0fs-f0

FIBanda Imagen

2f0-fs

Filtro de rechazo de banda imagen

OL

fImagen=fs±2fFI

B< BRF

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Demodulación

IF

FIFiltro deFrecuencia Intermedia

fImagen=fs±2fFI

BFI= Bmodulación

Filtro de Banda base


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EjemploConsideremos un receptor de AM sintonizable en la banda de 600 a 1200 kHz, para el que se ha elegido una frecuencia intermedia de 450 kHz. Determine la frecuencia del oscilador y la correspondiente banda imagen.

DET.DET.

f0=600 a 1200kHz

BRF=100kHz BIF=20kHz

fI=450kHz

fOL


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Receptor de banda estrecha


DET.DET.

Consideremos un receptor de BPSK que recibe una sonda de espacio profundo en 3GHz con una banda de trabajo de 100Hz. Establecer una frecuencia intermedia y definir los filtros del receptor.

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Receptor de un equipo de medida


DET.DET.

Consideremos un receptor de un analizador de espectros que debe funcionar entre 10MHz y 20 GHz. Establecer una o más frecuencias intermedias y definir los filtros del receptor.

Electrónica de comunicaciones�Plan 2010Presentación de la asignaturaObjetivos de la asignaturaElectrónica de Comunicaciones en el plan de estudiosSistemas de RF en comunicacionesSistemas de ComunicacionesTécnicas digitales o analógicasTécnicas digitales o analógicasFrecuenciasPartes del ProgramaTema 1. �Introducción a los sistemas RF (3t)Tema 2. Procesos de distorsión mezcla y ruido (3t+3p)Tema 3. Modulación/demodulación lineal (4t+2p)Tema 4. Osciladores de RF, Lazos enganchados en fase (PLL), Sintetizadores y modulación de frecuencia y fase (6t+4p)Tema 5. Amplificadores de RF y filtros de RF (3t+1p)Tema 6. Transmisores y Receptores de RF (4t+2p)Distribución del tiempo de claseDistribución del tiempo de clasePrácticas de laboratorioNúmero de diapositiva 20Ejercicios personalizados I.Ejercicios personalizados II.Ejercicios Personalizados III.Pruebas complementarias de seguimientoExamen final ordinario (continua)Examen final ordinario (no continua)AdvertenciaResumen de calificación Calificación final del cursoRenuncia a evaluación continuaAvisosInformaciónBibliografíaEquivalencia de temasHoras de Clase y de ConsultaProfesorado y consultasEsquemas de transmisiónSeñal de banda base.Señal de banda base.Generador de portadora.ModulaciónTransmisor homodino con modulación a bajo nivelTransmisor homodino con modulación a nivel altoTransmisor HeterodinoEsquema básico del receptorCriterios de calidadReceptor HomodinoReceptor homodino: BandasReceptor SuperheterodinoBandas espurias y banda imagenDemodulaciónEjemploReceptor de banda estrechaReceptor de un equipo de medida

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