Telecomunicaciones electrónicas son la transmisión, recepción y procesamiento de información usando circuitos electrónicos. La información se define como el conocimiento, la sabiduría o la realidad y puede ser en forma analógica o en forma digital. Toda la información debe convertirse a energía electromagnética, antes de que pueda propagarse por un sistema de comunicaciones electrónicas

Cuando se transmite información a partir de muchas fuentes sobre un medio de transmisión común, la información debe combinarse en una señal de información compuesta sencilla.El proceso de combinar la información en una señal de información compuesta se le llama multicanalización, y al proceso de separar la información se le llama desmulticanalización

Existen dos tipos básicos de sistemas de comunicaciones electrónicas: analógico y digital.Un sistema de comunicaciones analógico es un sistema en el cual la energía electromagnética se transmite y recibe en forma analógica

Los sistemas de radio comerciales emiten señales analógicas. Un sistema de comunicaciones digitales un sistema en el cual la energía electromagnética se transmite y recibe en forma digital. Los sistemas binarios utilizan señales digitales que sólo tienen dos niveles discretos

Modular simplemente significa variar, cambiar o regular. Por lo tanto, la información de la fuente de frecuencia relativamente baja se llama señal de modulación, la señal de frecuencia relativamente alta, sobre la cual se actúa (modulada) se llama la portadora, y la señal resultante se llama la onda modulada o señal. En esencia, la información de la fuente se transporta a través del sistema sobre la portadora, que posee tres parámetros importantes: Amplitud, Frecuencia, Fase.

Demodulación es el proceso de convertir los cambios en la portadora analógica a la información original de la fuente. La modulación se realiza en el transmisor, en un circuito llamado modulador, y la demodulación se realiza en el receptor, en un circuito llamado demodulador.

Espectro electromagnético

Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir observar el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación.

Banda Longitud de onda (m) Frecuencia (Hz) Energía (J)Rayos gamma < 10 pm > 30,0 EHz > 20·10−15 JRayos X < 10 nm > 30,0 PHz > 20·10−18 JUltravioleta extremo < 200 nm > 1,5 PHz > 993·10−21 JUltravioleta cercano < 380 nm > 789 THz > 523·10−21 J

Luz Visible < 780 nm > 384 THz > 255·10−21 JInfrarrojo cercano < 2,5 µm > 120 THz > 79·10−21 JInfrarrojo medio < 50 µm > 6,00 THz > 4·10−21 JInfrarrojo lejano/submilimétrico < 1 mm > 300 GHz > 200·10−24 JMicroondas < 30 cm > 1 GHz > 2·10−24 JUltra Alta Frecuencia - Radio < 1 m > 300 MHz > 19.8·10−26 JMuy Alta Frecuencia - Radio < 10 m > 30 MHz > 19.8·10−28 JOnda Corta - Radio < 180 m > 1,7 MHz > 11.22·10−28 JOnda Media - Radio < 650 m > 650 kHz > 42.9·10−29 JOnda Larga - Radio < 10 km > 30 kHz > 19.8·10−30 JMuy Baja Frecuencia - Radio > 10 km < 30 kHz < 19.8·10−30 J

Radiofrecuencia

En radiocomunicaciones, los rangos se abrevian con sus siglas en inglés. Los rangos son:

Clasificación de los Transmisores

Los transmisores de radio están clasificados de acuerdo al ancho de banda, tipo de modulación y el tipo de información inteligente que llevan. Las clasificaciones de emisiones se identifican por un código de tres símbolos que contienen una combinación de letras y números, como se muestra en la tabla 1-2. El primer símbolo es una letra que designa el tipo de modulación de la portadora principal (amplitud, frecuencia, fase, pulso o sin modulación) El segundo símbolo es un número que identifica el tipo de emisión (analógica, digital etcétera.), y el tercer símbolo es otra letra que describe el tipo de información que está siendo transmitida (datos, telefonía, etcétera)

Ancho de Banda y Capacidad de la Información

Las dos limitaciones más significativas en el funcionamiento del sistema de comunicaciones

son: el ruido y el ancho de banda. La importancia del ruido se analizará más adelante en este

capítulo. El ancho de banda de un sistema de comunicaciones es la banda de paso mínima

(rango de frecuencias) requerida para propagar la información de la fuente a través del sistema.

El ancho de banda de un sistema de comunicaciones debe ser lo suficientemente grande

(ancho) para pasar todas las frecuencias significativas de la información.

La capacidad de información de un sistema de comunicaciones es una medida de cuánta

información de la fuente puede transportarse por el sistema, en un periodo dado de tiempo.

La cantidad de información que puede propagarse a través de un sistema de transmisión es

una función del ancho de banda del sistema y el tiempo de transmisión. (Preguntar ejemplo

tomasi)

I ε B x t (1-3)

Donde   I = capacidad de información, B = ancho de banda (hertz), t = tiempo de transmisión (segundos)

Modos de Transmisión

Simplex: Transmitir o recibir, pero no ambos a la vez. Ej Radio o TVSemiDuplex: Trasmitir o recibir, en el mismo canal, pero no simultáneamente. Ej Wlakie Talkie.Full Duplex: Transmitir y Recibir Simultáneamente. Ej TeléfonoFull Duplex/General: es posible transmitir y recibir simultáneamente, pero no necesariamente entre las mismas dos ubicaciones (es decir, una estación puede transmitir a una segunda estación y recibir de una tercera estación al mismo tiempo).

Configuracion de los Circuitos

Dos Hilos: Usa dos conductores un para la señal y otro para una referencia o tierra, se adaptan fácilmente para la transmisión simplex aunque se pueden usar en semiduplex y dúplex. Ejemplo de ello la línea telefónica del hogar y la central más cercana.

Cuatro Hilos: Van dos hilos en cada dirección (señal y de referencia o tierra) o bien una configuración que equivalga a cuatro conductores, estos se adaptan a transmisión dúplex, estos circuitos son menos ruidosos y proporcionan mas aislamiento.

Hibridos supresores de eco:

Los híbridos se usan para compensar impedancias y aislar las direcciones del flujo de la señal, porque si no se escucharía un eco muy molesto, aquí es donde se usna los supresores de eco, como es el ejemplo que sucede muchas veces en algunas llamadas, esto pasa porque los circuitos no fueron acoplados muy bien.

Análisis de Señales

Señales senoidales: Todas las señales que viajan a través de los medios, ya sean guiados o no guiados, utilizan una forma de onda conocida como onda senoidal, estas, generalmente se ven guaidas por la función seno y coseno.

Una  onda  senoidal  está determinada  por  un  valor  máximo  de amplitud,  llamado  valor  "pico",  y  un  tiempo  de  desarrollo  llamado  "periodo". La  "función  senoidal"  grafica  una onda   senoidal,  partiendo  de  "cero", con  un  valor  pico  positivo", y otro   igual  "negativo".

Ondas Periódicas no senoidales (ondas complejas)

Las ondas periódicas no senoidales se pueden descomponer en suma de una serie de ondas senoidales de diferentes frecuencias que reciben el nombre de armónicos. Esto es una aplicación directa de las series de Fourier.

- Simetría de onda: Describe la simetría de una onda, en cuanto a tiempo (eje x) y amplitud (eje y).

Espectro de Potencia y Energía

La potencia eléctrica es la rapidez con la cual se disipa, se entrega o se usa la energía y es una función del cuadrado del voltaje o de la corriente (P = E2 / R o P = I2 x R)

Transformada Discreta de Fourier

En este método se muestrea una señal en el dominio del tiempo, en tiempos discretos, donde n es la cantidad de muestras. Esta transformada, equivale a que en vez de tener n2, se tendrá n log2 n.

Efectos de Limitación de banda sobre las señales:

Se sabe que todo canal es un filtro ideal de fase lineal con ancho de banda finito, es decir, si se para una señal con frecuencia mayor a la que soporta el canal, este valor superior al límite, será anulado y el contenido de la frecuencia cambiara, y puede cambiar totalmente el giro de la información.

Mezclado

Suma Lineal: Es cuando se combinan dos o más señales en un dispositivo lineal como puede ser una red pasiva o un amplificador de señal pequeña, estas señales al combinarse no producen nuevas frecuencias y la onda combinada no es más que la suma lineal de las señales individuales, ejemplo de ellos son los estudios de grabación, suman las frecuencias linealmente, pero en telecomunicaciones se usa el mezclado no lineal

Mezclado no lineal: Este sucede cuando se combinan dos o más señales en un dispositivo no lineal, estos al sumarse producen componentes adicionales de frecuencia, es decir hay dos entradas y una salida modificada. Si los productos cruzados no son deseados, se les llaman distorsión de intermodulación. Si los productos cruzados son deseados, se les llama modulación. La distorsión de intermodulación es la generación de cualquier frecuencia de producto cruzado no deseada cuando dos o más frecuencias están mezcladas en un dispositivo no lineal. Consecuentemente, siempre que dos o más frecuencias son amplificadas en un dispositivo no lineal, las distorsiones armónicas y de intermodulación están presentes en la salida.

Ruido Eléctrico

Es una frecuencia indeseable o elemento extra que aparecen en la señal de interés y produce ciertos problemas:

No correlacionado: Es aquel que está presente independientemente de que exista señal o no.

Correlacionado: Es aquel que involucra una señal, es decir está presente solo cuando hay una señal. Se produce en el intermodulador o se genera cuando aparecen armónicas no deseadas en la señal.

Ruido Impulsivo: El ruido impulsivo es aquel ruido cuya intensidad aumenta bruscamente durante un impulso. La duración de este impulso es breve en comparación con el tiempo que transcurre entre un impulso y otro. Incide fundamentalmente en la transmisión de los datos, se debe básicamente a fuertes inducciones consecuencias de conmutaciones electromagnéticas. Este suele tener grandes picos dentro del espectro del ruido. Se le considera ruido externo, porque se produce por factores como motores, electrodomésticos, luces, etc

Interferencia: Es ruido externo y generalmente aparece cuando las señales, caen fuera de su ancho de banda o frecuencia asignada, e interfieren con otras señales de la fuente, ejemplo de ellos es cuando se cruza una radio con otra, o los canales de televisión.

Relación de Potencia Señal a Ruido (S/N Signal-to-Noise)

Ps = Potencia de la Señal

Pn = Potencia del Ruido

Factor de Ruido y Cifra de Ruido

Son cifras que se utilizan para indicar cuanto se deteriora la relación señal a ruido al atravesar una señal un circuito o conjunto de circuitos. Un circuito, amplifica tanto la señal como el ruido, si este circuito fuese ideal, no recibiría ruido y no amplificaría tal ruido. El ruido más predominante es el térmico que se genera en todos los componentes eléctricos, al agregar ruido a la señal, se disminuye la relación señal a ruido, al avanzar esta por ellos.

Temperatura Equivalente de Ruido

Es un valor que hipotético (puede ser real, pero no se ha confirmado) no se puede medir en forma directa, este indica la reducción en la relación de señal a ruido que sufre una señal al propagarse a través de un receptor, entre menor sea la temperatura, mejor es la calidad, matemáticamente se expresa así:

Capitulo II

Osciladores Retroalimentados: Es un amplificador con lazo de retoalimentacion, es decir, que la energía sale, pero a la misma vez regresa a la entrada, este genera una señal de salida de CA, regresa una pequeña parte y vuelve a amplificar, este voltaje de retorno debe ser mayor o igual a la unidad. Para que este trabaje perfectamente debe haber amplificación, retroalimentación positiva (que la señal de retorno sea estable para el oscilador), componentes que determinen la frecuencia (capacitores, inductores o cristales, que ajusten la frecuencia de operacion) y una fuente de poder que debe ser de energía eléctrica, puede ser CD.

Osciladores No Sintonizados

Son conocidos como puente de Wien, es un oscilador RC, no sintonizado de corrimiento de fase que usa retroalimentación positiva y negativa. Es un circuito oscilador estable de baja frecuencia (5Hz – 1 MHz), este genera ondas senoidales sin necesidad de señal de entrada.

Osciladores Sintonizados

Los osciladores LC son circuitos osciladores que usan para establecer la frecuencia, se implica un intercambio de energía cinética y potencial, estos son utilizados en transmisiones AM y FM,

Estos osciladores, son los que permiten ajustar determinada frecuencia, los más conocidos son los de Hartley y Colpitts, su característica es que están alimentados por un circuito a base de bobinas y condensadores.

Estabilidad de la Frecuencia

Esta, es la capacidad de un oscilador para permanecer en una frecuencia fija, es importante en los sistemas de comunicaciones, se puede dar una afectación a corto plazo (bajones de voltaje) o largo plazo (envejecimiento de los componentes, cambios de temperatura, humedad). En general esta estabilidad es la tolerancia con respecto al valor deseado ejemplo de tolerancia + o – 2 KHz, otros factores a los que se les atribuye la estabilidad de la frecuencia son la inductancia, capacitancia y resistencia.

Osciladores de Cristal

Son osciladores retroalimentados con un cristal para determinar la frecuencia, este tiene varias ventajas inherentes, puede producir frecuencias precisas y estables para contadores de frecuencia, en ellos se encuentran los GPS, radiotransmisores, televisiones, grabadoras de video, relojes de cuarzo para cómputo entre otros.

Osciladores en Gran Escala de Integración

Son básicamente la evolución de los circuitos anteriormente descritos, los LSI, se usan para generar frecuencias y formas de onda porque estos osciladores, poseen una excelente

estabilidad y un amplio margen de sintonía se usan en equipos de comunicación y telemetría, así como en laboratorios de prueba, estos son de bajo costo, existe una gran variedad para las distintas necesidades, incluyen funciones como temporizadores, relojes, osciladores controlados por voltaje, osciladores de precisión, y generadores de onda.

Generación de forma de onda con circuito integrado

Es un circuito oscilador que genera formas de ondas bien definidas y estables, que pueden modular o barrer externamente sobre un intervalo determinado de frecuencia, estos están formados por cuatro secciones básicas:

1. Un oscilador que genera la forma de onda periódica básica2. Un conformador de onda3. Un modulador opcional de AM4. Un amplificador separador de salida para aislar el oscilador y la carga.

Estos circuitos se cargan y descargan continuamente, puede ser monolíticos (se pueden modular en amplitud y frecuencia 0.01 Hz – 1 MHz, ideal para AM y FM), monolíticos controlados por voltaje (estabilidad de frecuencia, ideal para FM y FSK), o de precisión monolíticos (estabilidad en la temperatura)

Lazos de Fase Cerrada

Este dispositivo se usa en las comunicaciones electrónicas para modular, demodular, generación y síntesis de frecuencia, se usan en los transmisores como en receptores con modulación analógica o digital, son fáciles de usar, y muy confiables. Se usan para decodificación estereofónica y síntesis de frecuencia. En este dispositivo, la frecuencia de la señal del voltaje retroalimentada es el parámetro de interés, en él se usan: Un mezclador, un amplificador y un oscilador controlado por el voltaje (VCO), cuando no hay señal la salida es 0.

Intervalos de Enganche y de Captura

Enganche: Es el margen de frecuencias cercanas a la frecuencia natural del VCO, dentro del cual el circuito de fase cerrada, puede mantener la sincronización con una señal de entrada, a este intervalo también se le conoce como intervalo de rastreo (es el margen de frecuencia en el cual el circuito de fase cerrada, sigue con exactitud la frecuencia de entrada). Este enganche aumenta cuando aumenta la ganancia general del lazo.

Captura: Se define como la banda de frecuencias cercanas a la frecuencia, donde el circuito de fase cerrada, puede establecer o adquirir enganche con una señal de entrada, este intervalo por lo general está entre 1.1 y 1.7, a este intervalo también se le conoce como intervalo de adquisición y se relaciona con el ancho de banda del filtro pasabajas, este intervalo disminuye cuando se reduce el ancho de banda del filtro.

Oscilador controlado por voltaje

Se le conoce como VCO, es oscilador con una frecuencia estable de oscilación, depende de un voltaje de polarización externo, su salida es una frecuencia y su entrada es una señal de polarización o de control este voltaje puede ser CA, o CD. Cuando el voltaje en la entrada varía, la frecuencia a la salida también varía.

Comparador de Fase

Un detector de fase es un circuito mezclador de frecuencias o multiplicador analógico que genera una señal de voltaje que representa la diferencia en fase entre dos señales de entrada. Es un elemento esencial en el Lazo de seguimiento de fase (PLL).

Detecta la diferencia en fase de dos señales periódicas, una señal periódica esta caracterizada por tener amplitud, factor de forma, frecuencia y fase, siendo ésta última la que es detectada por este dispositivo. Este dispositivo por lo general es una fuente de corriente, la corriente sale o entra del dispositivo dependiendo del resultado de la diferencia entre las fases de las entradas, es decir la corriente puede ser positiva o negativa, lo cual es una indicación de cual señal está adelantada o atrasada respecto de una referencia de tiempo dada. Este dispositivo forma parte de un sistema denominado PLL por sus siglas en inglés (Phase Locked Loop) o lazo de seguimiento de fase, en este sistema es el punto de comparación con un señal de entrada que sirve como referencia cuya frecuencia debe ser seguida por este sistema.

Funcionamiento del Lazo

Una señal externa de entrada, entra al comparador de fases y se mezcla con la señal de salida del VCO, que es una onda cuadrada con frecuencia fundamental, al principio las dos frecuencias no son iguales y el lazo esta desicronizado, luego estas señales de entrada se mezclan y generan frecuencias de producto cruzado, el filtro pasabajas bloquea las frecuencias originales, asi la entrada del amplificador de es solo la diferencia de frecuencias, entrada se amplifica y sale del circuito, pero a la vez es canalizado por el oscilador controlado por el voltaje para retroalimentar el circuito.

Circuito Integrado para un lazo de fase cerrada de precisión

Este circuito fue diseñado para una gran variedad de aplicaciones en sistemas de comunicaciones, analógicos y digitales. Se adapta para la demodulación de FM o FSK. Puede operar en un margen amplio de frecuencias (0.5 HZ a 35 MHZ).

Sintetizadores de Frecuencia

Se usa para generar muchas frecuencias de salida, agregando, restando, multiplicando o dividiendo una cantidad menor de frecuencias fijas, dicho de modo sencillo un sintetizador es un generador de frecuencia variable, controlador por cristal. El objetivo es producir tanta frecuencia posible, como con una cantidad mínima de fuentes, y cada frecuencia debe ser exacta y estable en comparación con las demás.