Principios Físicos Que Se Observan en Un Comunicación Electronica

8/18/2019 Principios Físicos Que Se Observan en Un Comunicación Electronica

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PRINCIPIOS FÍSICOS QUE SE OBSERVAN EN UN COMUNICACIÓNELECTRONICA

Desde sus inicios el hombre ha tenido la necesidad de comunicarse. Con el

paso del tiempo dicha necesidad se fue incrementando de maneraconsiderable, a tal grado que la comunicación a distancia pasó a formar partede las necesidades fundamentales de los pueblos; sin embargo, junto a lacomunicación a distancia surge la necesidad de mejorar los métodos decomunicación empleados, para lo cual el tiempo de entrega de la información yla pérdida de ésta debían reducirse en la mayor proporción posible.

Actualmente eisten un gran n!mero de formas de comunicación "oral, escrita,se#as, im$genes, etc.%, sin embargo con la comunicación electrónica, se lograque las se#ales eléctricas se puedan transmitir a distancias mucho mayores, a&elocidades sumamente altas y con menores pérdidas.

'or comunicaciones electrónicas puede entenderse el proceso de transmisión,recepción y procesamiento de información con ayuda de circuitos electrónicos.Dicha comunicación puede ser de tres tipos( simple "en una sola dirección%,half)duple "en ambas direcciones pero no al mismo tiempo% o duple "enambas direcciones simult$neamente%. Dado que para el desarrollo del proyectono es necesario establecer comunicación en ambas direcciones.

'uede obser&arse la estructura b$sica en esta *gura

+l cual consiste de tres secciones principales( un transmisor, un medio de

transmisión y un receptor.

+l transmisor es el encargado de modi*car la información original de talmanera que pueda ser adecuada para su transmisión. +l medio de transmisiónes aquel por el que &iaja la información del transmisor al receptor, por lo quebien puede considerarse como una coneión entre ambos elementos.inalmente, el receptor cumple con la tarea de con&ertir a su forma original la


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información recibida para posteriormente transferirla a su destino y donde ser$procesada.

Dependiendo del tipo de información a transmitir, los sistemas decomunicaciones electrónicas pueden ser clasi*cados en dos grupos( analógicosy digitales. +n un sistema de comunicaciones analógico, como el empleado eneste proyecto, la energía electromagnética se transmite y recibe como unase#al que se encuentra &ariando continuamente. 'or otro lado, cuando laenergía electromagnética se transmite y recibe como ni&eles discretos se diceque se trata de un sistema digital.

'ara que la transmisión pueda lle&arse a cabo resulta necesario con&ertir lase#al de información a una forma adecuada. +ste es precisamente el objeti&ofundamental de la modulación( con&ertir a energía electromagnética lainformación de la fuente para que ésta pueda propagarse a tra&és de lossistemas de comunicación, sin importar que sean analógicos o digitales. Dichatransformación de la información se lle&a a cabo en el transmisor en un circuitoconocido como modulador.

'or lo tanto, la modulación puede ser de*nida como( el proceso de modi*car lainformación de una fuente a una forma apropiada para su transmisión.


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-eneralmente in&olucra traducir una se#al en banda base a una se#al pasabanda a frecuencias muy altas comparadas con la frecuencia en banda base.a se#al pasa banda se llama se#al modulada y la se#al de información enbanda base se denomina se#al moduladora. a modulación se puede hacer&ariando la amplitud, fase o frecuencia de una portadora de alta frecuencia de

acuerdo con la amplitud de la se#al de información.

a demodulación es el proceso de etraer el mensaje en banda base de unaportadora de manera que pueda ser procesada e interpretada por el receptor

/0D1AC234 +4 5+C1+4C2A.

+n los sistemas de comunicaciones analógicos, eisten dos tipos demodulación( en amplitud y angular. +sta !ltima, a su &e6 se di&ide enmodulación en frecuencia y modulación en fase.

Dado que los otros tipos de modulación no son importantes para el desarrollodel trabajo, esta sección !nicamente se &a a enfocar en la modulación enfrecuencia, aunque durante su desarrollo podr$n encontrarse aclaraciones delas diferencias entre cada caso.

+n la modulación en amplitud, la frecuencia de la portadora se mantieneconstante mientras su amplitud cambia de acuerdo con la amplitud de la se#almodulante. +n la modulación en frecuencia, la amplitud de la portadora seconser&a constante, y su frecuencia cambia de acuerdo con la amplitud de lase#al modulante.

+n el proceso de modulación en frecuencia inter&ienen tres se#ales( se#alportadora, se#al de modulación y se#al modulada. a portadora de 5 es unase#al de frecuencia relati&amente alta sobre la cual se act!a; la se#al demodulación, también conocida como se#al modulante, corresponde a la


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información de la fuente y posee frecuencia relati&amente baja; la se#alresultante de la modulación se llama se#al modulada.

+n esta imagen de arriba se muestra la modulación en frecuencia de unaportadora sinusoidal por una se#al modulante de frecuencia sencilla. +n /, lam$ima des&iación de frecuencia "cambio en la frecuencia de la portadora%ocurre durante los m$imos puntos negati&os y positi&os de la se#almodulante, es decir, la des&iación de frecuencia es proporcional a la amplitudde la se#al modulante. De esta forma, puede obser&arse que conformeaumenta el &alor de la se#al modulante, la se#al modulada disminuye sufrecuencia de manera proporcional; cuando la se#al modulante alcan6a el &alorm$imo, la se#al modulada también posee una frecuencia mínima. +n el casocontrario, a medida que disminuye la amplitud de la se#al modulante, lafrecuencia de la onda modulada aumenta, hasta alcan6ar la amplitud mínimade la se#al modulante, y por consiguiente hasta alcan6ar la frecuencia m$imade la onda modulada.

+isten &arias &entajas para utili6ar modulación angular, ya sea en fase ofrecuencia, en &e6 de modulación en amplitud; entre ellas se incluyen lareducción de ruido, la *delidad mejorada del sistema y un uso m$s e*ciente de

la potencia. 7odo esto permite mejorar el rendimiento de las comunicacionesde radio. 8in embargo, estas técnicas de modulación también presentan ciertasdes&entajas importantes, entre las cuales se encuentran requerir un ancho debanda etendida así como circuitos transmisores y receptores m$s complejos.

Transmisor de Modulai!n en Freuenia


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+n la siguiente imagen de abajo se presenta el circuito transmisor a serimplementado para la etapa de comunicación del proyecto. Como puedeobser&arse, el transmisor !nicamente se encuentra integrado por resistencias,capacitores, transistores y un inductor, lo cual lo con&ierte en un circuito conun dise#o muy sencillo.

a frecuencia de transmisión deseada se encuentra comprendida dentro delrango de los 99 a los :9 /


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a primera etapa del circuito se encuentra integrada por la resistencia 5: y elcapacitor C:, los cuales cumplen con la función de acoplar la se#al de entradaal resto del circuito. +n este caso, la información transmitida consiste en unase#al senoidal con una amplitud de @ y una frecuencia de :.@ E


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'or lo tanto, el ampli*cador con polari6ación por di&isor de &oltaje de la *guraanterior puede representarse por su equi&alente de la *gura ?.>(

Aplicando la ley de &oltajes de EirchhoF, a la base y emisor de la *gura ?.>, se

obtiene la siguiente ecuación(


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De la ecuación ?.? y ?.G se obtiene el &alor de la corriente en la base, y con losdatos obtenidos hasta el momento se pueden calcular los &alores de lascorrientes y &oltajes restantes.

De los resultados obtenidos puede obser&arse que el &oltaje en el colector esmayor que el &oltaje en la base por aproimadamente .::9 , lo que quieredecir que el transistor se encuentra operando en modo acti&o.

'ara el an$lisis de CA es necesario obtener el par$metro re, el cual se obtiene apartir del &alor del &oltaje térmico y de la corriente del emisor 2+ del an$lisis deCD(

a ganancia de un ampli*cador por di&isor de &oltaje se encuentradeterminada por la fórmula(

'or lo tanto, sustituyendo el &alor de re obtenido de la ecuación ?.=, se puedecalcular la ganancia del ampli*cador


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Dicho &alor indica que se trata de un ampli*cador in&ersor con una gananciaconsiderable, por lo tanto si no hubiera ninguna carga conectada alampli*cador se esperaría que la se#al de salida fuera G? &eces mayor que lase#al de entrada.

inalmente, la tercera etapa del circuito puede considerarse como la etapamoduladora. Como podr$ obser&arse su an$lisis resulta un poco m$scomplicado que el de las etapas anteriores.

+l circuito equi&alente en CD de la etapa moduladora se presenta en la *gura?..

+n ella se puede obser&ar, que dicho circuito equi&alente !nicamente polari6ael transistor en la región acti&a. Así mismo, la resistencia 5 proporciona mayorestabilidad al circuito al fungir como retroalimentación.


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A continuación se presenta el an$lisis en CD para esta etapa. 8i al igual que enel an$lisis de la etapa anterior suponemos que H :, sustituyendo los&alores en la ecuación ?.G, se obtiene el &alor de la corriente del emisor

+n base a los resultados anteriores, es posible calcular la potencia de salida delcircuito. Dicho dato es importante, ya que éste determina el alcance deltransmisor.

Como puede obser&arse en la ecuación ?.>, la potencia de salida deltransmisor es muy peque#a, lo cual en este caso es lo deseado para noocasionar interferencia.


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'or otra parte, en esta etapa no es posible reali6ar el an$lisis del circuito en CA,ya que en este caso los capacitores lo impiden al comportarse como cortocircuito, esto se debe a que éste no es el *n de los capacitores. 'or lo tanto, elcircuito de CA resultante se ilustra en la *gura ?.9

+s necesario resaltar que en dicha etapa, el capacitor C? no cumple!nicamente con la tarea de acoplar la etapa de ampli*cación y la etapamoduladora, sino que conjuntamente al capacitor CG se comportan como un*ltro, cuyo ancho de banda depende de los &alores de ambos componentes.

a *gura ?.I, presenta la simulación hecha en '8 pice donde se demuestra elcomportamiento del *ltro con los &alores asignados. 'uede obser&arse que el*ltro posee un ancho de banda de aproimadamente G.@ E


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igura ?.I( Ancho de banda del *ltro.

'ara lograr comprender mejor el funcionamiento de esta etapa es necesarioentender primero el funcionamiento del transistor.

Dado que el transistor es un dispositi&o semiconductor de tres terminales, suprincipio fundamental se encuentra basado en un dispositi&o semiconductorm$s sencillo, el diodo. 1n diodo presenta una unión pn, la cual conduce sólocuando el &oltaje aplicado a la terminal p es mayor, al menos en . , a aquelaplicado a la terminal n.

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