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Sistemas de comunicaciones.
Comunicación Transmisión de información de una persona a otra.
Emisor (Envía el mensaje)
Medio (Transmite el mensaje)
Receptor (Recibe el mensaje)
Elementos de una comunicación
Alámbrica : El mensaje está confinado por el medio y no lo abandona.
Inalámbrica: La comunicación se realiza a través de la atmósfera, el océano o el espacio exterior.
Tipos de comunicación
- Alcance muy reducido- Errores en la transmisión- Cantidad de información transmitida pequeña
- Mayor alcance - Menor cantidad de errores- Mayor información transmitida
Limitaciones de las comunicaciones
Señales visuales y sonoras
Señales eléctricas
Telecomunicación Comunicación entre dos lugares muy alejados.
- Vías por las que se transmite un mensaje.
- Tipos
De vozDe datosDe televisiónDe radio
Canales de transmisión
Medios de transmisión
- Permiten la interconexión de los elementos que intervienen en una comunicación.
- TiposPor medio de elementos físicos ( cables de pares, cables coaxiales, fibra óptica)
A través del aire ( mediante ondas sonoras o electromagnéticas)
Características de las ondas (I)
Los diferentes tipos de ondas, las que se producen al tirar una piedra en un estanque , las que producimos al hablar, las que se transmiten a través de los hilos telefónicos o las ondas electromagnéticas de la radio o la televisión tienen un comportamiento similar entre sí. La diferencia entre ellas estriba en el tipo de partículas que vibran: aire, electrones,luz, etc.
La frecuencia (f) es el número de ondas que pasan por un determinado punto cada segundo. Se mide en hercios (Hz).
En el caso de las ondas sonoras hablamos de sonidos de tonos graves cuando las frecuencias son bajas y de sonidos de tonos agudos agudos cuando las frecuencias son altas.
Se denomina amplitud (A) al valor máximo que alcanza la onda.
Según el valor de la amplitud, hablamos de señal débil o señal fuerte en el caso de las ondas sonoras.
Llamamos periodo (T) al tiempo que tarda una onda en hacer un ciclo completo.
El espacio recorrido por una onda en un ciclo completo recibe el nombre de longitud de onda ( .
f
= V . T o V / f
Siendo V la velocidad de propagación del sonido en el caso de las ondas sonoras o la velocidad de la luz c ( 300.000 Km/s )en el resto.
Características de las ondas (II)
La cantidad de información que puede transmitirse cada segundo en una comunicación recibe el nombre de ancho de banda. Si se transmite datos se medirá en bps (bits por segundo); si son sonidos o imágenes, en Hz.
Canal 1
Canal 2
Canal 3
Canal de Transmisión
Ancho de banda de la señal que contiene el mensaje
Frecuencias de la portadora
f1
f2
f3
Ancho de banda de una conversación telefónica 3.100 Hz. ( 3,1 KHz )
Ancho de banda de radio AM 5 KHz.
Ancho de banda de radio FM 15 KHz.
Ancho de banda de la televisión 5 MHz.
Rangos o bandas de frecuencias
Medios de transmisión (Cables).
Cables de pares
Cables coaxiales
Fibra óptica
-Formados por dos hilos de cobre que comunican a cada abonado con la central local ( bucle de abonado).
- Se agrupan, trenzando cientos de pares (se reducen las interferencias) formando cables de pares.
- Inconvenientes : Gran atenuación de la señal con la distancia, ancho de banda de transmisión no muy elevado y se producen interferencias con otros cables.
-Están formados por dos conductores (uno rígido y el otro formado por varios hilos trenzados) separados por un aislante. Una malla metálica externa impide que se produzcan interferencias.
- Comunican las centrales entre sí.
- Solucionan en buena medida los inconvenientes del cable de pares.
- Formadas por un núcleo de vidrio y un recubrimiento, también de vidrio, que mantiene la luz en el interior y un revestimiento opaco de protección.
-Las señales eléctricas se convierten en impulsos de luz que son transmitidos a través de la fibra óptica hasta el receptor, donde la señal luminosa es convertida de nuevo en eléctrica.
- Ventajas: Mayor ancho de banda, mayor distancia de transmisión y sin problemas de interferencias.
Medios de transmisión (Ondas electromagnéticas).
Cuando por un conductor hacemos circular una corriente eléctrica variable se producen ondas electromagnéticas que se emiten al espacio por medio de una antena, propagándose por el mismo.
El conjunto de todas las ondas electromagnéticas ordenadas según su frecuencia constituye el espectro electromagnético.
El tamaño y la forma de las antenas que transmiten y reciben las señales que viajan mediante este tipo de ondas dependen de la frecuencia de la señal y por tanto de su longitud de onda.
Sistema de comunicación basado en un equipo eléctrico capaz de emitir y recibir señales según un código de impulsos eléctricos.
En 1836, los primeros equipos eléctricos para transmisión telegráfica fueron inventados por el estadounidense Samuel F. B. Morse.
Código Morse : Código ideado por Samuel F.B. Morse que asociaba a cada letra del alfabeto un conjunto de puntos y rayas. Los puntos eran transmitidos como impulsos eléctricos de corta duración, y las rayas, como impulsos más largos.
- Transmisión lenta.
- Había que esperar a recibir el mensaje completo para poder responder ( No simultanea).
Inconvenientes
Circuito eléctrico: formado por dos pilas, dos pulsadores y dos timbres que permite enviar y recibir mensajes.
Transmisión de señales eléctricas: El telégrafo.
Transmisión de señales eléctricas: El teléfono (I).
Instrumento de comunicación, diseñado para la transmisión de voz y demás sonidos hasta lugares remotos mediante la electricidad, así como para su reproducción, de forma simultanea.En 1877, el inventor estadounidense Alexander Graham Bell construyó el primer teléfono capaz de transmitir y recibir voz humana con toda su calidad y su timbre.
Partes de un aparato telefónico: consta de un transmisor, un receptor, una alarma acústica y un dispositivo marcador. Si se trata de un aparato de dos piezas, el transmisor (micrófono) y el receptor (auricular) van montados en el microteléfono mientras que el timbre y el elemento de marcado se hallan en la base.
Circuito eléctrico: Formado por dos teléfonos, dos hilos conductores y una pila. La corriente de la pila atraviesa los dos teléfonos. Cuando hablamos por el micrófono de (A), las vibraciones producidas por las ondas sonoras modifican la resistencia de este y, por tanto la corriente que llega a (B). Estas variaciones de intensidad son recogidas por el altavoz de (B), que produce vibraciones u ondas sonoras proporcionales a los cambios de resistencia del micrófono de (A).
Transmisión de señales eléctricas: El teléfono (II).
Centrales de conmutación : Son las encargadas de poner en contacto dos teléfonos entre sí solo cuando estos lo requieran y de proporcionar la tensión necesaria para su funcionamiento.Cuando descolgamos el teléfono, la central nos envía un tono indicando que está a la espera de que marquemos un número. Al recibir el número, la central manda tonos de llamada al destinatario ( si reside en la misma zona) o envía la petición a una central de tránsito. Cuando el destinatario descuelga el teléfono, se puede establecer la comunicación, pero si el teléfono del destinatario está ocupado, la central nos envía una señal para indicárnoslo.
Teléfonos móviles
- No necesitan hilos y permiten establecer comunicaciones desde cualquier sitio.
GSM : Transmiten la voz en forma de ceros y unos.
UMTS: Permiten enviar y recibir imágenes y conectarse a Internet.
- Tipos
Formas de transmisión.
Sistemas MDF ( multiplex por división de frecuencia)
Se utilizan señales de diferentes frecuencias, denominadas portadoras, para transmitir cada canal de voz.
En la central receptora se selecciona cada canal, separándolo de la portadora, y se distribuye a los destinatarios.
Sistemas MDT ( multiplex por división en el tiempo)
En los sistemas MDT no se transmiten todas las conversaciones a la vez. A cada usuario se le asignan pequeños intervalos de tiempo para poder transmitir.
Sin embargo, el receptor no percibe las interrupciones que se producen en la comunicación porque se están enviando muestras de cada canal de voz a una velocidad muy alta.
Multiplex: aparato que permite la transmisión simultanea de varias informaciones por una sola línea o canal, sin que se pierda la identidad de cada una de ellas.
Transmisión de señales electromagnéticas: La radio (I).
La emisión radiofónica consiste en la transmisión de sonidos, voz y música, a distancia por medio de ondas electromagnéticas que son recibidas por un receptor de radio.
Las emisoras de radio no pueden enviar directamente la señal eléctrica producida en el micrófono al ser frecuencias muy bajas, el alcance de la transmisión sería muy reducido y habría interferencias con otras emisoras que producirían el mismo rango de frecuencias.
Emisora de radio
La solución consiste en que cada emisora utilice una señal portadora, de frecuencia más elevada, encargada de transportar el mensaje desde el emisor al receptor. La combinación de la señal que contiene el mensaje de sonido con la portadora recibe el nombre de modulación.
Modulación en amplitud AM
La amplitud de la portadora varía en función de la amplitud del mensaje que haya que transmitir.
Las estaciones de radio de AM transmiten en el rango de frecuencias de 520 a 1605 kHz. Utilizan un ancho de banda de tan solo 5kHz, por lo que la calidad de la música no es la óptima.
Modulación en frecuencia FM
La frecuencia de la señal portadora varía en función del mensaje que se deba transmitir.
Las emisoras de FM se distribuyen entre los 88 y los 108 MHZ. La transmisión es más resistente a ruidos e interferencias, ya que estos afectan sobre todo a la amplitud y no a la frecuencia. La calidad del sonido es mucho mayor, dado que se utiliza un ancho de banda de 15 kHz.
Transmisión de señales electromagnéticas: La radio (II).
Receptor de radio
En el receptor recuperamos la señal de sonido, el mensaje. Para ello, debemos separarla de la portadora, que ya ha cumplido su función. Únicamente la señal que contiene el mensaje se envía a los altavoces.
La primera etapa de la recepción consiste en sintonizar mediante el dial la emisora que deseemos. Después, el demodulador se encarga de separar la portadora del mensaje. Por último, se amplifica la señal antes de ser enviada a los altavoces.
Espectro radioeléctrico
Bandas de LF y VLF
- Las ondas se propagan por la superficie terrestre.
- Se requieren antenas de enormes dimensiones.
- Se utilizan en servicios de ayuda a la navegación (radiofaros, balizas).
Bandas de MF y de HF
- Las ondas se propagan por el aire y son reflejadas por la ionosfera, lo que permite alcances de miles de kilómetros en la transmisión.
- Se emplean en radiodifusión (AM) y en sistemas de radioaficionados, militares, etc.
Bandas de VHF y de UHF
- Las ondas se propagan a través de la troposfera, las antenas emisora y receptora deben poder “verse”, sin obstáculos que se interpongan.
- El alcance se reduce a unas decenas de kilómetros.
- Se emplean en radiodifusión (FM), comunicaciones por teléfonos móviles y televisión, radioaficionados,etc.
Bandas de SHF y de EHF ( Microondas)
- La radiación se realiza mediante un haz muy estrecho de longitud de onda..
- Las antenas receptoras deben estar perfectamente orientadas a las transmisoras.
- Se emplean en comunicaciones por medio de satélites, radioenlaces y radar.
Transmisión de señales electromagnéticas: La televisión (I).
La televisión nos permite ver imágenes de lo que está ocurriendo en cualquier parte del mundo o en un estudio de televisión.
Si observamos la pantalla de televisión a una distancia de pocos centímetros, veríamos que esta formada por miles de pequeños puntos luminosos rojos, verdes y azules. Combinando estos tres colores, pueden obtenerse todos los demás y colorear toda la pantalla para formar una imagen.
Si nos alejamos lo suficiente, en nuestro cerebro se forma la imagen en conjunto y si además las imágenes se suceden muy rápidamente ( más de 20 por segundo), nos parecerá que estamos viendo una escena en movimiento.
La pantalla de un receptor de televisión esta recubierta de fósforo, un material que emite luz cuando incide sobre él un electrón. Para que esto se produzca, los electrones son lanzados a la pantalla mediante tres cañones situados en el extremo de un tubo de rayos catódicos o tubo de imagen. A fin de que cada electrón incida sobre el fósforo adecuado, se coloca una rejilla metálica entre el tubo y la pantalla, denominada máscara de sombra.
Para formar la imagen, los cañones recorren la pantalla de izquierda a derecha y de arriba abajo. La pantalla esta constituida por 625 líneas. Se forman 25 imágenes completas por segundo. Para evitar la sensación de parpadeo, se utiliza un pequeño truco: primero se representan solo las líneas impares, y en el siguiente barrido, las pares.
El tamaño de un televisor se indica por la longitud de la diagonal del tubo de imagen en pulgadas:
1 pulgada = 2,54 cm
La siguiente relación se cumple siempre: ancho/ alto = 4 / 3
Transmisión de señales electromagnéticas: La televisión (II).
Para que las imágenes de cualquier acontecimiento lleguen hasta nuestros receptores, éstas son recogidas por una cámara de televisión. Junto con los comentarios del locutor, se envían a una unidad móvil que las transmite a los estudios de televisión. Allí se inserta la publicidad y el logotipo de la cadena y la señal resultante es enviada a través de fibra óptica o mediante un enlace de radio a una antena de grandes dimensiones que se encarga de transmitir la señal de televisión.
En las viviendas, la señal es recogida por antenas de televisión orientadas adecuadamente y conducida mediante un cable coaxial al receptor .
En la televisión vía satélite, las señales son enviadas, mediante una gran antena parabólica, desde el estudio hasta un satélite de comunicaciones que se encarga de retransmitirlas. En este caso, para recibirlas, necesitamos una antena parabólica orientada al satélite.
Efectos de las radiaciones electromagnéticas sobre la salud (I).
Aunque no lo percibimos, nuestro cuerpo está expuesto a radiaciones electro´magnéticas de todo tipo: desde las emitidas por las líneas de transporte de la electricidad hasta los rayos X utilizados para realizar radiografías.
La energía de las radiaciones aumenta con la frecuencia.
Los rayos X y los rayos gamma son radiaciones de muy alta energía que pueden dañar los tejidos vivos. Se denominan ionizantes.
Las radiaciones no ionizantes no poseen energía suficiente para separar los electrones de los átomos. Sin embargo, pueden provocar la aparición de corrientes eléctricas y calentamiento en los cuerpos.
Efectos de las radiaciones electromagnéticas sobre la salud (II).
Aparte de las radiaciones ionizantes, en nuestra vida cotidiana estamos expuestos a radiaciones procedentes de distintas fuentes:
Líneas de transporte de la energía eléctrica. La radiación es muy pequeña al ser la frecuencia baja (50Hz). Pueden producirse efectos de inducción de corrientes en el cuerpo humano. La intensidad es mínima si la distancia entre la vivienda y la línea de alta tensión es de varias decenas de metros.
Electrodomésticos (frigoríficos, lavadoras, cocinas de inducción o microondas). Merecen especial atención los microondas porque funcionan a 2.450 MHz y utilizan potencias muy altas.
Ordenadores. Además de trabajar con corrientes de 50 Hz y de 15-35 KHz, emiten radiofrecuencias y rayos X muy débiles.
Antenas de telefonía móvil. Se sitúan sobre las azoteas de los edificios o sobre torres de 10 a 30 m de altura. Utilizan frecuencias de 900 a1800 MHz.
Teléfonos móviles. Aunque emiten potencias muy inferiores a las transmitidas por las estaciones base, el cuerpo del usuario recibe, comparativamente, mucha más potencia de la antena de su teléfono móvil a causa de la proximidad de la fuente.
Antenas transmisoras de radio y televisión. Emiten entre 100 y 5.000 veces más potencia que las estaciones de telefonía móvil. Como se instalan en torres de 200m de altura, sus efectos se reducen mucho.
Efectos de las radiaciones electromagnéticas sobre la salud (III).
Las radiaciones electromagnéticas pueden afectar al sistema nervioso, producir daños en el ADN, provocar un descenso de la fertilidad, así como malformaciones congénitas y abortos y algunos tipos de cáncer, especialmente leucemia infantil y tumores cerebrales.
Las consecuencias para la salud dependen de la cantidad de radiación absorbida por el cuerpo. Como este parámetro es muy difícil de medir, se utiliza la potencia, I, que llega al cuerpo por unidad de superficie. Se mide en W/m2.
Se ha determinado que niveles superiores a 50 mW/cm2 son nocivos para la salud. Por esa razón, se ha establecido un límite máximo de radiación para emisiones electromagnéticas de 1 mW/cm2 .
Sin embargo, no se sabe con certeza qué ocurre cuando la exposición a radiaciones no supera los niveles de seguridad, pero es muy prolongada en el tiempo, cómo se modifican estos límites si estamos sometidos a mas de una radiación o cómo afectan a los niños en edad de crecimiento.