UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

CENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS EXACTAS E INGENIERIAS

COMUNICACIONES 1

EJERCICIOS

SECCION: D-09OCODIGO: 210643643CARRERA: CEL

PREGUNTAS CAPITULO I

1.-Defina comunicaciones ELECTRNICASLas comunicaciones electrnicas son la transmisin, recepcin y procesamiento de informacin entre dos o ms lugares, mediante circuitos electrnicos.2.-Cundo se desarroll el primer sistema electrnico de comunicaciones, quien lo desarroll y qu clase de sistema era?Samuel Morse en 1837. Se us la induccin electromagntica para transferir informacin en forma de puntos, rayos y espacios entre un transmisor y un receptor sencillos, usando una lnea de transmisin, que consista en un tramo de conductor metlico. Este invento fue el telgrafo.3.-Cuando comenzaron las radiocomunicaciones?En 19204.-Cules son los tres componentes principales de un sistema de comunicaciones?Transmisor, medio de transmisin y receptor.5.-Cules son los dos tipos bsicos de sistemas electrnicos de comunicaciones?Analgico y digital6.-Qu organizacin asigna frecuencias para la radio propagacin en el espacio libre, en Estados Unidos?La Comisin Federal de Comunicaciones (FCC)7.- Describa lo siguiente: seal portadora, seal moduladora, y onda modulada.La seal portadora transporta la informacin a travs del sistema. La seal moduladora modula a la portadora, cambiando su amplitud, frecuencia o fase. Onda modulada es la onda portadora ya modificada.8.-Describa los trminos modulacin y demodulacinModulacin es el proceso de cambiar una o ms propiedades de la portadora en proporcin con la seal deinformacin. Demodulacin es el proceso inverso a la modulacin y reconvierte a la portadora modulada en la informacin original.9.-Cules son las tres propiedades de una onda senoidal que se puede variar, y que tipo de modulacin resulta en cada una de ellas?Amplitud, y se produce una seal modulada digitalmente llamada modulacin por conmutacin de amplitud (ASK, amplitude shift keying), frecuencia, se produce la modulacin por conmutacin de frecuencia (FSK, frequency shift keying) y fase, se produce la modulacin por conmutacin de fase (PSK, phase shift keying).10.-Haga una lista y describa las razones por las que es necesaria la modulacin en las comunicaciones electrnicas.1) Es muy difcil irradiar seales de baja frecuencia en forma de energa electromagntica con una antena.2) Ocasionalmente, las seales de la informacin ocupan la misma banda de frecuencias y si se transmiten al mismo tiempo las seales de dos o mas fuentes, interferirn entre s.

11.-Describa la conversin elevadora de frecuencia y donde se hace.Se convierten las seales de informacin de bajas frecuencias a altas frecuencias, y se lleva a cabo en el transmisor.12.-Describa la conversin reductora de frecuencia y donde se haceSe convierten las seales de informacin de altas frecuencias a bajas frecuencias, y se lleva a cabo en el transmisor.13.-Mencione y describa las dos limitaciones ms importantes en el funcionamiento de un sistema de comunicaciones electrnicas.Las seales de ruido y las limitaciones del ancho de banda que se dan por las capacidades limitadas que brindan los circuitos electrnicos.14.-Qu es capacidad de informacin de un sistema de comunicaciones?Lacapacidad de informacin es directamente proporcional al ancho de banda y tiempo de transmisin. I = B x T.15.-Describa en resumen el significado de la Ley de Hartley.Es la cantidad de informacin que puede propagarse a travs de un sistema de transmisin es una funcin del ancho de banda del sistema y el tiempo de transmisin.16.-Describa el anlisis de seales en lo que concierne a las comunicaciones electrnicas17.-Qu quiere decir simetra par? Cul es un sinnimo de simetra par?Si una forma de onda con voltaje peridico como la onda coseno es simetra en el eje vertical (amplitud), se dice que tiene una simetra axial o de espejo y se llama una funcin par.18.-Qu quiere decir simetra impar? Cul es un sinnimo de simetra impar?Si una forma de onda de voltaje peridico es simtrica sobre una lnea a la mitad de los ejes vertical y horizontal negativo y pasa por el origen de la coordenada, se dice que tiene una simetra de punto oblicuo y se llama funcin impar.19.-Qu quiere decir simetra de media onda?Si hay una forma de onda de voltaje peridico tal que la forma de onda para la primera mitad del ciclo se repite as misma, pero con signo opuesto, para la segunda mitad del ciclo, se dice que tiene simetra de media onda.20.-Describa el significado del trmino ciclo de trabajoEl ciclo de trabajo (DC) para la forma de onda es la relacin de tiempo activo del pulso al periodo de la forma de onda.21.-Describa una funcin (sen x)/x.Como resultado de darle valores a esta funcin simplemente obtenemos una onda seno amortiguada, en la cual, cada amplitud pico sucesiva es ms pequea que la anterior.22.- Defina la suma LINEALLas sumas lineales ocurren cuandodos o ms seales se combinan en un nuevo dispositivo lineal, tal como una red pasiva o un amplificador de seal pequea. Las seales se fusionan de tal manera que no producen nuevas frecuencias y la forma de onda combinada es simplemente la suma lineal de las seales individuales.

23.-Defina el mezclado no LINEALEl mezclado no lineal ocurre cuando dos o ms seales se combinan en un dispositivo no lineal tal como un diodo o un amplificador de gran seal. Con el mezclado no lineal, las seales de entrada se combinan de una manera no lineal y producen componentes de frecuencia adicionales.24.-Describa el ruido elctricoEl ruido elctrico se define como cualquier energa elctrica no deseada presente en la pasabanda til de un circuito de comunicaciones.25.-Cules son las dos categoras generales del ruido elctrico?Correlacionado y no correlacionado26.-La frase no hay SEAL, no hay ruido describe a que tipo de interferencia elctrica?

27.-Haga una lista de los tipos de ruido, y describa cuales se consideran ruido externoi. Ruido exernoii. Ruido atmosfricoiii. Ruido extraterrestreiv. Ruido causado por el hombrev. Ruido internovi. Ruido de disparovii. Ruido de tiempo de trnsitoviii. Ruido trmicoEl ruido externo es el que se genera fuera del dispositivo o circuito. Hay tres clases de ruido externo: Atmosfrico, extraterrestre y generados por el hombre.

28.-Cul es el tipo predominante de ruido interno?El ruido interno es la interferencia elctrica generada dentro de un dispositivo o circuito. Hay tres clases principales de ruido generado internamente: de disparo, de tiempo de trnsito y trmico.29.-Describa la relacin entre lapotencia de ruido trmico, ancho de banda y temperatura.El ruido trmico es el movimiento aleatorio de los electrones libres dentro de un conductor causado por la agitacin trmica, por lo tanto tiene relacin con la temperatura; y tiene relacin con el ancho de banda pues ocurre en todas las frecuencias al cual se le denomina ruido blanco.30.-Describa lo que es el ruido blancoSe llama as porque el movimiento aleatorio se produce en todas las frecuencias.31.- Mencione y describa los dos tipos de ruido correlacionadoExterno: El ruido externo es el que se genera fuera del dispositivo o circuito. Hy tres causas principales de ruido externo: atmosfricas, extraterrestres y generadas por el hombre.32.- Describa lo que es relacin de potencia de seal a ruidoEs el cociente del valor de la potencia de la seal entre el valor de la potencia de ruido. Es decir:

S = PsN Pn

33.-Qu quieren decir los trminos factor de ruido y cifra de ruido?El factor de ruido (F) y la cifra de ruido(NF) son cifras de mrito para indicar cuanto se deteriora la relacin de seal a ruido cuando una seal pasa por un circuito o una serie de circuitos.34.- Defina la temperatura equivalente de ruidoComo el ruido producido por la agitacin trmica es directamente proporcional a la temperatura, el ruido trmico se puede expresar en grados, y la temperatura equivalente de ruido es un valor hipottico que no se puede medir en forma directa.35.- Describa lo que es una armnica y una frecuencia de producto cruzado

A los mltiplos enteros de una frecuencia base se llaman armnicos. Los productos cruzados son lasfrecuencias de suma y de diferencia; son la suma y la diferencia de las dos frecuencias originales, las sumas y diferencias de sus armnicas, y las sumas y diferencias de las frecuencias originales y todas las armnicas.

Problemas capitulo 11.-cul es la designacin CCIR de los siguientes intervalos de frecuencias?a) 3 Khz a 30 KHzVLF (frecuencias muy bajas)b) 0.3 MHZ a 3 MHzMF(frecuencias intermedias)c) 3 GHz a 30 GHzSHF(frecuencias sper altas)

2.- Cual es el intervalo de frecuencia para las siguientes designaciones CCIR?a) UHF300 MHz 36 Hzb) ELF30 Hz 300 Hzc) SHF3 GHz 30 GHZ

3.-Cul es el efecto, sobre la capacidad de informacin de un canal de comunicaciones, de ampliar al doble el ancho de banda asignado? de triplicarlo?Se duplica la cantidad de informacin que puede transportar. De triplicarla, o aumentarla ms, aumentar la capacidad de informacin logartmicamente.

4.-Cul es el efecto, sobre la acapacidad de informacin de un canal de comunicaciones, de reducir a la mitad el ancho de banda y subir al doble el tiempo de transmisin?Si el tiempo de transmisin disminuye, hay un cambio proporcional en la cantidad de informacin que el sistema puede transferir.

5.- Convierta las siguientes temperaturas en grados kelvina) 17 C = 290 Kb) 27 C = 300 Kc) 17 C = 256 Kd) 50 C = 223 K

6.-Convierta las siguientes potencias de ruido trmico en dBm:a) 0.001W = 10 log 0.001 = -60 dBm0.001

b) 1 pW = 10 log 1 X 10-12 = -90 dBm0.001

c) 2X10-15 W = 10 log 2 X 10-15 = -17 dBm0.001

d) 1.4X10-16 W = 10 log 1.4 X 10-16 = -128.2 dBm0.001

7.-Convierta en watts las siguientes potencias de ruido trmico:a) 150 dBm = 10 18 Wattsb) 100 dBm = 10-13 Wattsc) 120 dBm = 10-15 Wattsd) 174 dBm = 4X10-21 Watts

8.- Calcule la potencia de ruido TRMICO, en watts y en dBm, para los siguientes anchos de banda y temperaturas de un amplificador:a) B = 100 Hz, T = 17 C = N = KTB = (1.38 x 10-23) (290 K) ( 100 Hz) = 4 x 10-19 W

N(dBm) = 10 log KTB = 10 log (4 x 10 19) = -153 dBm0.001 0.001

b) B = 100 KHz, T = 100 C = N=KTB = (1.38 x 10-23)(373 k)(100 KHz) = 5.14 x 10-16 WN(dBm) = 10 log KTB = 10 log 5.14 x 10-16 = -122 dBm1.1 0.001

c) B = 1 MHz, T = 500 C = N = KBT = (1.38 x 10-23)(1 MHz) ( 773 K) = 1.06 x 10-14 W

N(dBm) = 10 log KTB = 10 log 1.06 x 10-14 = -109 dBm1.1 0.001

9.-Para el tren de ondas cuadradas de la figura siguiente:

8 v 1 ms

0 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

-8 v 1 ms

a) Determine las amplitudes de las primeras cinco armnicas

F = 1 = 1 = 500 HzT 2 msSegunda: fn = n x f = 2 x 500 = 1000 HzTercera: fn = n x f = 3 x 500 = 1500 HzCuarta :f n = n x f = 4 x 500 = 2000 HzQuinta: fn = n x f = 5 x 500 = 2500 Hz

b) Trace el espectro de frecuencias

105

500 1000 1500 2000 2500

c) Trace el diagrama de la seal, en el dominio del tiempo, de las componentes de frecuencia hasta laquinta armnica

9.23 v 8.83 v

0 ms 1 ms 2 ms

-9.23 v -8.83 v

10.-Para la forma de onda del pulso en la figura siguiente:

.1 ms2V

1 ms

a) determine la componente de CD

Vo = V x = 2 v x 0.1 ms = ..2 v T 1 ms

b) determine las amplitudes mximas de las primeras cinco armnicas

Vn = 2 V = x sen ((n)/T)T (n)

Primera: 6.98 mV -- 1000 HzSegunda: 6.97 mV 2000 HzTercera : 6.95 mV 3000 HzCuarta : 6.94 mV -- 4000 HzQuinta: 6.93 mV -- 5000 Hz

c) trace la grfica de la funcin (sen x)/x

7 v

6.8 v

1000 2000 3000 4000 5000 6000

d) trace el espectro de frecuencias

7 v

6.8 v

1 2 3 4 5

11.-describa el espectro que se ve a continuacin determiine la clase de amplificador (lineal o no lineal) y el contenido de frecuencias de laseal de entrada.

8 v

3 v1 v .5 v.1 v

1 2 3 4 5**El amplificador es no lineal, puesto que causa la generacin de mltiplos o armnicos.

12.-repita el problema 11 con el siguiente espectro:

5 v5 v

3 v 3 v

1 4 5 6

**El amplificador es lineal , porque las seales se combinan de tal manera que no se producen seales nuevas.

13.-Un amplificador no lineal tiene dos frecuencias de entrada: 7 y 4 KHz.a) determine las tres primeras armnicas presentes en la salida, para cada frecuencia.7 y 4 KHz ; 14 y 8 KHz; 21 y 12 KHzb) determine las frecuencias de producto cruzado que se producen en la salida, para valores de m y n de 1 y 2productos cruzados = m fa + n fb

MNProductos cruzados117 KHz + 4 KHz = 11 KHz y 3KHz127KHz+ 8 KHz = 15 KHz y 1KHz2114 KHz + 4 KHz = 18 KHz y 10 KHz2214 KHz + 8 KHz = 22 KHz y 6 KHz

c) trace el espectro de salida de las frecuencias armnicas y de productos cruzados determinadas en los pasos a) y b)

-1 3 4 6 7 8 10 11 14 15 18 22

14.-determine la distorsin porcentual de segundo orden, tercer orden y armnica total, para elsiguiente espectro de salida:

8 v - - - - - - - - -

4v - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

4 8 12

% de segundo orden: V2 x 100% = 50 %V1

% de tercer orden: V3 x 100 % = 25 %V1

%THD = 2 + (2)2 /8 = 55.90%

15.-determine el ancho de banda necesario para producir 8 X 10-17 watts de potencia de ruido TRMICO a la temperatura de 17 C

N= KTB ; B = N = 8x 10-17 = 19.990 KHzKT 1.38x 10-23 (290 K)

16.-determine los voltajes de ruido termico, para componentes que funcionen en las siguientes temperaturas, anchos de banda y resistencias equivalentes:a) T= -50 C ; B = 50 KHz y R = 50

VN = = ) (1.38 x 10-23)(223 K)(50 KHz) = 175.42 V

b) T = 100 C ; B = 10 KHz y R = 100

VN = )(1.38 x 10-23)(373 K)(10 KHz) = 143.49 V

c) T = 50 C ; B = 500 KHz y R = 72

VN = )(1.38 x 10-23)(323 K)(500 KHz) = 801.16 V

17.- determine la segunda, quinta y decimoquinta armnica para una onda repetitiva con frecuencia fundamental de 2.5 KHz

segunda armnica = 2 X fundamental = 2 X 2.5 KHz = 5 KHzquinta armnica = 5 X 2.5 KHz = 12.5 KHzdecimoquinta armnica = 15 X 2.5 KHz = 37.5 KHz

18.-determine la distorsin de tercera y segunda armnica, y armnica total, para una banda repetitiva con amplitud de frecuencia fundamental de 10 Vrms,amplitud de segunda armnica de 0.2 Vrms y de tercera armnica de 0.1 Vrms

% de segundo orden = V2 X 100 = 0.2 X 100 = 2%V1 10% de tercer orden = V3 X 100 = 0.1 X 100 = 1 %V1 10 %THD = 2 + (0.1)2/10 = 2.23 %

19.-Para un amplificador no lineal con frecuencias de ondas senoidales en la entrada de 3 y 5 KHz, determine las tres primeras armnicas presentes en la salida, para cada frecuencia de entrada, y las frecuencias de producto cruzado que se producen con valores de m y n igual a 1 y 2.

3 KHz y 5 KHz ; 6 KHz y 10 KHz ; 9 KHz y 15 KHz

productos cruzados = mfa + nfb

mnProductos cruzados113 KHz + 5 KHz = 8 KHz y 2 KHz123 KHz + 10 KHz = 13 KHz y 7 KHz216 KHz + 5 KHz = 11 KHz y 1 KHz226 KHz + 10 KHz = 16 KHz y 4 KHz

20.-determine las relaciones de potencia, en dB, con las siguientes potencias de entrada y salida:a) pent= 0.001 w, psal = 1.01 w

S = 10 log Ps = 10 log 0.01 W = 10 dBN Pn 0.001 Wb) pent= 0.25 W, Psal = 0.5 W

10 log 0.5 W = 3 dB0.25 Wc) Pent = 1 W , psal= 0.5 W

10 log 0.5 W = -3 dB1 Wd) Pent = 0.001 W, Psal= 0.001 W

10 log 0.001 W = 0 dB0.001 We) Pent = 0.01 W , Psal = 0.16 W

10 log 0.16 W = 6 dB0.04 Wf) Pent = 0.002 W, Psal = 0.0002 W

10 log 0.0002 W = -10 dB0.002 Wg) Pent = 0.01 W, Psal = 0.4 W

10 log 0.4 W = 16 dB0.01 W

21.-determine las relaciones de voltaje, en dB, para lossiguientes voltajes de entrada y de salida.- Suponga valores iguales de resistencias de entrada y de salida.a) Vent = 0.001 V, Vsal = 0.01 V

S (dB) = 20 log Vs 2 = 20 log 0.01 V 2 = 40 dBN Vn 0.001

b) Vent = 0.1 V Vsal = 2 V220 log 2 V = 52 dB1.1 V

c) Vent = 0.5 V Vsal = 0.25 V

20 log 0.25 V 2 = -12 dB0.5 V

d) Vent = 1 V Vsal = 4 V

20 log 4 V 2 = 24 dB1 V

22.-determine el factor de ruido general y la cifra de ruido general para tres amplificadores en cascada, con los siguientes parmetros:a) A1 = 10 dBb) A2 = 10 dBc) a3 = 20 dBd) NF1 = 3 dBe) NF2 = 6 dBf) NF3 = 10 dB

FT = F1 + F2 1 + F3 1 + Fn 1A1 A1A2 A1A2.An

FT = 3 + 6 1 + 10 1 = 3 + .5 +.09 = 3.5910 100

NFT = 10 log (3.59) = 5.55 dB

23.-determine el factor de ruido general y la cifra de ruido general para tres amplificadores en cascada, con los siguientes parmetros:a) a1 =3 dBb) a2 = 13 dBc) a3 = 10 dBd) NF1 = 10 dBe) NF2 = 6 dBf) nf3 = 10 dB

Ft = 10 + 6 1 + 10 1 = 11.893 39

NFT = 10 log (11.89) = 10.75 dB

24.-si el ancho de banda de un amplificador es B = 20 KHz, y su potencia total de ruido es N = 2 X 10-17 W, calcule la potencia total de ruido si el ancho de banda aumenta a 40 KHz. calclela si el ancho de banda disminuye a 10 KHz

Si el ancho de banda es igual a 40 KHz, entonces la potencia total de ruido es 4 X 10-17 Watts.

Si el ancho debanda es igual a 10 KHz, entonces la potencia total de ruido es 1 X 10-17 Watts.

25.-Para un amplificador que funciona a una temperatura de 27 C, con ancho de banda de 20 KHz, determine:a) La potencia total de ruido, en watts

T = N ; N = T (KB) = 300 K(1.38 X 10-23)(20 KHz) = 8.28 X 10-17 wattsKBb) el voltaje rms de ruido (VN), con una resistencia interna de 50 y un resistor de carga de 50.

26.-a) determine la potencia de ruido, en watts, de un amplificador que trabaja a una temperatura de 400 C con un ancho de banda de 1 MHz.

N = T (KB) = 673 K (1.38 X 10-23)(1 MHz) = 9.28 X 10-15 watts

b) determine la DISMINUCIN de potencia de ruido, en watts, si la temperatura bajara a 100 C

N = 373 K (1.38 X 10-23)(1 MHz) = 5.14 X 10-15 wattsc) detrmine el aumento de potencia de ruido, en watts, si aumenta al doble el ancho de banda

N = 673 K (1.38 X 10-23)(2 MHz) = 1.85 X 10 14 watts

27.-determine la cifra de ruido para una temperatura equivalente de ruido de 1000 K; use 290 K como temperatura de referencia.

F = 1 +Te = 1 + 1000 K = 4.44T 290

NF = 10 log (4.44) = 6.47 dB

28.-determine la temperatura equivalente de ruido para una cifra de ruido de 10 dB

Te = T(F 1) ; F = antilog (NF/10) = 10/10 = 1Te = 290 K (9) = 2610 K

29.-determine la cifra de ruido para un amplificador con relacin de seal a ruido en la entrada igual a 100, y en la salida igual a 50.

NF (dB) = 10 log 100 = 3 dB50

30.-determine la cifra de ruido para un amplificador con relacin de seal a ruido de 30 dB en la entrada y de 24 dB en la salida

10 log 30 = .96 dB24