TEMA I

REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA

ANTONIO JOS DE SUCREVICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ

Departamento de Ingeniera Electrnica

Introduccin a las Comunicaciones Electronicas

Vigencia Septiembre 2010H. Romero

SumarioSumario

Elementos de un Sistema de Comunicaciones. Seales, Espectros y Filtros. Espectro Electromagntico y Bandas de Frecuencias. Longitud de Onda Teora de Informacin. Modos de Transmisin. Clasificacin de los diferentes tipos de ruido. Relacin Seal a Ruido: S/N Factor de Ruido e Indice de Ruido. Clculo de Decibeles. Clasificacin de las Tcnicas de Modulacin.

Elementos de un Sistema de ComunicacionesElementos de un Sistema de Comunicaciones

Un sistema de comunicacin, en forma general,est constituido por los siguientes elementosbsicos:

FUENTE:Es el que origina el mensaje,-Voz humana.-Una imagen de televisin.-Un mensaje de texto.

Simplemente datos.

Elementos de un Sistema de ComunicacionesElementos de un Sistema de Comunicaciones

Tx RxFT

Esta se conoce como seal de Banda Base.

TRANSMISOR:Convierte la seal de banda base en otraseal, con caracteristicas mas optimas paraser enviadas por el canal.

CANAL DE COMUNICACIONES: Es el medio de transmisin:-Un alambre.-Un Cable Coaxial.-Gua de ondas.-Fibra ptica-Enlace de radio.

ElementosElementos de un de un SistemaSistema de de ComunicacionesComunicaciones.

Tx Rx

R/I

C

-Enlace de radio.

RUIDO/INTERFERENCIAS:Son agentes extremos a nuestro sistemaque aaden o modifican la informacinque se esta transmitiendo.

Esto puede ser causado por los equiposutilizados, alambres, conductores,atmsfera, etc.

RECEPTOR:Procesa la seal proveniente del canaly lo transforma en banda base,intentando eliminar la interferencia oruido introducido.

Elementos de un Sistema de ComunicacionesElementos de un Sistema de Comunicaciones

Tx Rx DR

ruido introducido.

DESTINATARIO: Es la unidad a la que se comunica elmensaje

Ejemplo de un Sistema de ComunicacionesElementos de un Sistema de ComunicacionesElementos de un Sistema de Comunicaciones

SealesSealesSeales:Es la respuesta que tiene un sistema ante un estimuloexterno.

SISTEMAESTIMULO RESPUESTA (Seal)

EjemplosEjemplos

Ejemplo de SealesEjemplo de Seales

ESTIMULO

SISTEMA

RESPUESTA (Seal)

EspectroEspectro

Espectro de Frecuencia:Las seales en el mundo de las comunicaciones, tiene uncomportamiento que puede ser descritos en ecuacionesmatemticas usualmente existe en el dominio del tiempo,donde la variable independiente es t.

Estas seales tambin tiene un comportamiento yecuaciones en el dominio de la frecuencia, donde lavariable independiente es f. El anlisis espectral estbasado en el uso de la Series y Transformadas deFourier.

FiltrosFiltros

Filtros Electronicos

Un filtro electrnico, es unelemento que discrimina unadeterminada frecuencia o gama defrecuencias de una seal elctricafrecuencias de una seal elctricaque pasa a travs de l.

Existen diferentes tipos de filtros, segn

los requerimientos necesarios.

EspectroEspectro ElectromagnticoElectromagntico

Es la ubicacin de todos los rangos de frecuencias de lasdiferentes seales, en un mismo sistema de referencia. Estepuede subdividirse segn su uso.

EspectroEspectro ElectromagnticoElectromagntico

BANDAS DE RADIO CORRESPONDIENTES AL ESPECTRO

RADIOELCTICO

NOMBRE DE LA BANDA FRECUENCIAS LONGITUDES DE

ONDA

BandaVLF (Very Low Frequencies Frecuencias Muy Bajas)3 30 kHz 100 000 10 000

m

Banda LF (Low Frequencies Frecuencias Bajas)30 300 kHz 10 000 1 000 m

Banda MF (Medium Frequencies Frecuencias Medias) 300 3 000 kHz 1 000 100 m

Banda HF (High Frequencies Frecuencias Altas) 3 30 MHz 100 10 m

BandaVHF (Very High Frequencies Frecuencias Muy Altas)30 300 MHz 10 1 m

Banda UHF (Ultra High Frequencies Frecuencias Ultra Altas) 300 3 000 MHz 1 m 10 cm

Banda SHF (Super High Frequencies Frecuencias Super Altas) 3 30 GHz 10 1 cm

Banda EHF (Extremely High Frequencies Frecuencias ExtremadamenteAltas)

30 300 GHz 1 cm 1 mm

Longitud de OndaLongitud de Onda

La longitud de onda de una onda describe cun larga es laonda. La distancia existente entre dos crestas o vallesconsecutivos es lo que llamamos longitud de onda. Seencuentra medida en metros

fc

=

Teora de InformacinTeora de InformacinLa informacin es, aquella que se produce en la fuentepara ser transferida al usuario.

La teora de informacin es el estudio muy profundodel uso eficiente del ancho de banda para propagarinformacin a travs de sistemas electrnicos deinformacin a travs de sistemas electrnicos decomunicaciones.

Ley de Hartley:tXBI

donde: donde: I=Capacidad de InformacinI=Capacidad de InformacinB=Ancho de Banda (Hertz)B=Ancho de Banda (Hertz)t=Tiempo de Transmisin (seg.)t=Tiempo de Transmisin (seg.)

Esta ley no permite cuantificar la capacidad de

informacin.

Teora de InformacinTeora de Informacin

+=

NSBI 1log2

Limite de Shannon de Capacidad de Informacin

+=

NSBI 1log32,3 10

donde:donde:I: capacidad de informacin [bits por segundo]B: ancho de banda [Hz]S/N: relacin de potencia de seal a ruido [sin unidades]

EstaEsta expresinexpresin nosnos permitepermite tenertener unauna ideaidea dede cuentacuenta

informacininformacin puedepuede serser transferidatransferida porpor unun sistemasistema enen

funcinfuncin dede susu anchoancho dede bandabanda yy lala relacinrelacin seal/ruidoseal/ruido..

Modos de TransmisinModos de Transmisin

La forma como se intercambia informacin entre emisor yreceptor da como resultado cuatro formas generales detransmisin.

Emisor Receptor

Modos de Transmisin Simplex (SX).

La transmisin solo puede ocurrir en un nico sentido.

Este sistema comprende un transmisor y un receptor sinque se pueda intercambiar estos roles.

Modos de TransmisinModos de Transmisin

que se pueda intercambiar estos roles.

Ejemplo: La radio comercial.

ORIGEN DESTINO

Modos de Transmisin Half-duplex (HDX)

Las transmisiones pueden ocurrir en ambas direccionessolo que no simultneamente.

Modos de TransmisinModos de Transmisin

Ejemplo: Sistema de radios de comunicaciones porttiles.

ORIGEN DESTINO

Modos de Transmisin Full-Duplex (FDX)

Este tipo de transmisin permite el proceso de intercambiode informacin en ambos sentidos y simultneamente.

Modos de TransmisinModos de Transmisin

Ejemplo: Sistema de comunicacin telefnica.

ORIGEN DESTINO

El El RuidoRuidoSe considera como ruido a todas las sealeselctricas no deseadas que provienen de unadiversidad de fuentes.

Clasificadas de manera general como interferenciahecha por el hombre o ruido que ocurre en formahecha por el hombre o ruido que ocurre en formanatural.

As tenemos la siguiente clasificacin:

Clasificacin de los RuidosClasificacin de los Ruidos

Interferencia Hecha por el

Hombre:

- Otros sistemas de comunicacin- Chispas de ignicin en los automviles- Zumbido de 60 Hertz de la red de alimentacin- Interferencias de radio frecuencia

Interferencias Naturales:

- Interferencias de radio frecuencia

- Disturbios atmosfricos- Radiacin extraterrestre- Actividad solar.

Otro tipo de ruido existente es el denominado Ruido Trmicoque es el voltaje de ruido debido al movimiento de partculascargadas (por lo general electrones) en medios conductores.Matemticamente la potencia del ruido trmico calcula bajo laecuacin:

ClasificacinClasificacin de los de los RuidosRuidos

Donde N es la potencia del ruido en watsB es el ancho de bandaK es la constante de Boltzman Joules xKT es la temperatura absoluta en grados Kelvin

N = KT B

231038.1

Voltaje de ruido.La figura muestra el circuito equivalente de una fuente deruido, donde su resistencia interna (R1) esta en serie conel voltaje rms de ruido (Vn).

Para el pero de los casos R = R1, donde R es la resistencia

ClasificacinClasificacin de los de los RuidosRuidos

Para el pero de los casos R = R1, donde R es la resistenciade carga. Por tanto el Voltaje de Ruido se puede calcular,segn la ecuacin:

RKTB=VN 4VnR1

R

Fuente de Ruido

Ruido BlancoSon tipos de fuentes de ruidoGaussiano y tienen una densidadespectral plana sobre un intervaloamplio de frecuencias.

Clasificacin de los RuidosClasificacin de los Ruidos

amplio de frecuencias.

Tal espectro tiene todos loscomponentes de frecuencias en igualproporcin y se le designa en formacorrecta como ruido blanco por laanaloga de la luz blanca.

Relacin seal a Ruido (S/R)Relacin seal a Ruido (S/R)

La relacin seal ruido se denota como S/R e indica lacantidad de ruido que contiene una seal en cuestin.

Est expresado en decibelios (dB).

Mientras ms alto sea este valor, menor ser la cantidad deMientras ms alto sea este valor, menor ser la cantidad deruido presente en la seal.

S N R = SN

Factor de Ruido e Indice de RuidoFactor de Ruido e Indice de Ruido

El factor de ruido denotado como FF y el ndice deruido, denotado como NFNF.

Son ndices que indican la degradacin en la relacinseal a ruido conforme la seal se propaga por unamplificador sencillo, una serie de amplificadores o unamplificador sencillo, una serie de amplificadores o unsistema de comunicaciones.

El factor de ruido es la relacin de S/N de entrada entre la relacin S/N de salida.

Esto es, el factor de ruido es una relacin de relaciones.

Factor de Ruido e Indice de RuidoFactor de Ruido e Indice de Ruido

Matemticamente se tiene:

( )( )o

i

NSNS

=F//

El ndice de ruido es el factor de ruido expresado en dB, es decir:

(F)=(dB) 10logNF( )( )

o

i

NSNS

=(dB)//10logNF

Qu son los Decibeles? Qu son los Decibeles?

El DecibelEl Decibel

Es una unidad logartmica de medicin usada paracomparar dos niveles de potencia.

Denotando con Pr el nivel de referencia, el decibel (dB) sedefine mediante la ecuacin:

donde P es una potencia conocida.

rPP

=dB 10log

Clculo de DecibelesClculo de Decibeles

Si se conoce la relacin de potencias expresadas endecibeles.

La razn de potencia puede hallarse del inverso de laecuacin anterior, esto es:ecuacin anterior, esto es:

)(dB

r

=

PP 10/10

rPP

=dB 10log

Clculo de Decibeles.Clculo de Decibeles.

Los decibeles tambin se usan para indicar niveles depotencia absoluta.

Para lo cual se agrega una tercera letra a la notacin.

Si el nivel de referencia P es de 1 watt, la potencia P seSi el nivel de referencia Pr es de 1 watt, la potencia P seexpresa en decibeles por encima de un watt, denotado pordBW y se determina como:

Pd BW = 10 log 1 0 P

Clculo de DecibelesClculo de Decibeles

En caso que la seal de referencia sea de 1 mW, lapotencia P se expresa en decibeles por encima de 1miliwatt y se denota por dBm.

Por otro lado, se sabe que: P= V2

RSi sustituimos la potencia en nuestra ecuacin deDecibeles, tenemos que la potencia en decibeliospodemos calcularla como:

P=R

dB = 20 log 1 0 V

Convertir la siguiente relacin de potencia a dB : 4000 y 0,003.

En ambos casos se conoce la relacin de potencia, esdecir:

Clculo de DecibelesClculo de Decibeles

0,0034000 =Py=P

Si se aplica la ecuacin original de decibel para amboscasos, se tiene:

0,0034000 =PPy=

PP

rr

dB=)(=dB 36400010log10dB)(=dB -25=0,00310log 10

Se desea conocer el valor de potencia a partir del valordado en dB. Convertir a valores numricos lossiguientes valores en dB: 29,3 dB, -7dBW, 27 dBm

En el primer caso se aplica la ecuacin:

Clculo de DecibelesClculo de Decibeles

para obtener:

)(dB

r

=

PP 10/10

8511029,3

10 ==PP

r

Para el segundo caso el valor en decibeles se encuentra dado con referencia a 1 watt, en este caso se aplica la ecuacin

para obtener:

Clculo de DecibelesClculo de Decibeles

Pd BW = 1 0 lo g 1 0 P

para obtener:

10Pr

101

10log =Pwatt

P=PdBW

watt==P 0,2107

10

En el tercer caso el tratamiento es similar al segundo caso,solo que la referencia es respecto a 1 miliwatt.

Clculo de DecibelesClculo de Decibeles

27

miliwatt==Pmiliwatt

P=PdBm 501

1027

101

10log

Tipos de ModulacinTipos de Modulacin

La modulacin puede ser clasificada en modulacin digitaly modulacin analgica.

Esta depende de la forma que tenga la seal que contiene lainformacin:

AnalgicaDigital

Segn esto se puede hacer la siguiente clasificacin:Modulacin analgica y Modulacin Digital.

SISTEMAESTIMULO RESPUESTA (Seal)

Tipos de ModulacinTipos de Modulacin

Lineal AMDe onda continua

Angular PMAnalgica FM

PAMPWMPWM

De pulsos PPMModulacin TDM

PCM

ASKFSK

Digital PSKDPSKQAM

ActividadesActividades

Realice una revisin del capitulo I del Tomasi

TareaRealizar los ejercicios 2, 3, 5 y 7 de la gua deejercicios del blog. Para entregarse en la prximaejercicios del blog. Para entregarse en la prximaclase escrita a mano.

Final del Tema Final del Tema 11Final del Tema Final del Tema 11