UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA ECOTEC. ISO 9001:2008 Julio Carranza Rabih Safadi 1.
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA ECOTEC. ISO 9001 2008
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1.5 Análisis de señales en el dominio del tiempo y de la frecuencia.
Señales: Es la respuesta que tiene un sistema ante un estímulo externo.
SISTEMA ESTIMULO RESPUESTA (Señal)
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Ejemplo de Señales
SISTEMA
ESTIMULO
RESPUESTA (Señal)
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Conceptos básicos de señales
• Las 2 características más importantes de una señal periódica son: 1. Amplitud 2. Frecuencia
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Conceptos básicos de señales
• Amplitud. – Es el valor instantáneo de una señal en
cualquier momento. – En transmisión de datos, la amplitud está
medida en volts.
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Conceptos básicos de señales
• Frecuencia. – Es el inverso del perido (1/T) – Representa el número de repeticiones de un
periodo por segundo. – Expresado en ciclos por segundo, o hertz
(Hz).
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t
T 1/f1
A
A
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t
Señales periódicas
T : periodo A : Amplitud f : frecuencia
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Longitud de Onda
La longitud de onda de una onda describe cuán larga es la onda. La distancia existente entre dos crestas o valles consecutivos es lo que llamamos longitud de onda. Se encuentra medida en metros y se mide respecto a la velocidad de la luz.
fc
=λ
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Espectro Espectro de Frecuencia: Las señales en el mundo de las comunicaciones, tienen un comportamiento que puede ser descrito por ecuaciones matemáticas, usualmente existen en el dominio del tiempo, donde la variable independiente es “t”. Estas señales también tienen un comportamiento y ecuaciones en el dominio de la frecuencia, donde la variable independiente es “f”.
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Representación de Señales
Tiempo Frecuencia
Moderador
Notas de la presentación
Es importante recordar que v(t) = sin (2 p f t). Por lo tanto, si v(t) = sin(200 p t) = sin( 2 p f t) entonces 200 = 2 f y f = 100 Hz. En el dominio de frecuencia observamos un pico a los 100 Hz. Calculemos el voltaje RMS. VRMS = 1/sqrt(2) Si asumimos una resistencia unitaria, entonces, Pave = VRMS2 / 1 = ½ = 0.5 Vemos que la amplitud del pico en el dominio de frecuencia es 0.5 W.
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Espectro
Dominio del
Tiempo
Dominio de la
Frecuencia
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Filtros Filtros Electrónicos Un filtro electrónico, es un elemento que discrimina una determinada frecuencia o gama de frecuencias de una o más señales eléctricas que pasan a través de él. Existen diferentes tipos de
filtros, según los requerimientos necesarios.
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Espectro Electromagnético Es la ubicación de todos los rangos de frecuencias de las diferentes señales, en un mismo sistema de referencia. Este puede subdividirse según su uso.
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BANDAS DE RADIO CORRESPONDIENTES AL ESPECTRO RADIOELÉCTRICO
NOMBRE DE LA BANDA FRECUENCIAS LONGITUDES DE ONDA
Banda VLF (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
Banda VHF (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 Extremadamente Altas)
30 – 300 GHz 1 cm – 1 mm
Espectro Electromagnético
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Espectro Electromagnético
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C= 3x108 m/s
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Cómo calcular la longitud de una antena
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Aunque no precisamos construir una antena. El tamaño de la antena, por ejemplo, habrá de ser inversamente proporcional a la frecuencia de la señal que esta debe captar. Dicha frecuencia esta relacionada con la longitud de onda según la siguiente formula:
Así, por ejemplo, para una señal de recepción de 75 MHz que corresponde a una longitud de onda :
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Cómo calcular la longitud de una antena
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La longitud de la antena deberá ser la mitad de la longitud de onda.
Volviendo a nuestro ejemplo, el tamaño de la antena necesaria para captar una frecuencia de 75 MHz será:
Este valor corresponde a la longitud ideal o teórica. En la practica, esta longitud se suele reducir un poco, aproximadamente un 5 %.
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Cómo calcular la longitud de una antena
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Taller Señales en el tiempo y frecuencia
Seleccione la respuesta correcta:
1. La frecuencia se mide en : a. Segundos b. Amperios c. Hertz d. Voltios
2. Para un señal WIFI sus frecuencias de trabajo esta en los valores de: a. 7 Ghz b. 2,4 Ghz c. 5 GHz d. 5,4 GHz
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Taller Señales en el tiempo y frecuencia Seleccione la respuesta correcta:
3. Para una señal Bluetooth su frecuencia esta en:
• Banda licenciada • Banda no licenciada
4. La amplitud de una señal de datos se mide en:
• Amperios • Hertz • Voltios • Watts
5. En el Ecuador las frecuencias licenciadas para microonda son
controladas y supervisadas por:
• Supercom • Supertel • Arcotel
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Taller Señales en el tiempo y frecuencia Seleccione la respuesta correcta:
6. Si proveedor X esta irradiando a una frecuencia de 5,5 MHz y el
proveedor Y esta irradiando a una frecuencia de 5,5 GHz las dos señales se ven interferidas. • Verdadero • Falso
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Teoría de Información La información es, aquella que se produce en la fuente para ser transferida al usuario. La teoría de información es el estudio muy profundo del uso eficiente del ancho de banda para propagar información a través de sistemas electrónicos de comunicaciones. Ley de Hartley: tXBI α
donde: I=Capacidad de Información B=Ancho de Banda (Hertz) t=Tiempo de Transmisión (seg.)
Esta ley no permite cuantificar la capacidad de información (obtener un valor numérico).
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+=
NSBI 1log2
Limite de Shannon de Capacidad de Información
+=
NSBI 1log32,3 10
donde: I: capacidad de información [bits por segundo] B: ancho de banda [Hz] S/N: relación de potencia de señal a ruido [sin unidades]
Esta expresión, nos permite tener una idea de cuanta información puede ser transferida por un sistema en función de su ancho de banda y la relación señal/ruido.
Teoría de Información
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Modos de Transmisión
La forma como se intercambia información entre emisor y receptor da como resultado cuatro formas generales de transmisión.
Emisor Receptor
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Modos de Transmisión Simplex (SX). La transmisión solo puede ocurrir en un único sentido. Este sistema comprende un transmisor y un receptor sin que se pueda intercambiar estos roles. Ejemplo: La radio comercial.
ORIGEN DESTINO
Modos de Transmisión
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Modos de Transmisión Half-duplex (HDX) Las transmisiones pueden ocurrir en ambas direcciones solo que no simultáneamente. Ejemplo: Sistema de radios de comunicaciones portátiles.
ORIGEN DESTINO
Modos de Transmisión
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Modos de Transmisión Full-Duplex (FDX) Este tipo de transmisión permite el proceso de intercambio de información en ambos sentidos y simultáneamente. Ejemplo: Sistema de comunicación telefónica.
ORIGEN DESTINO
Modos de Transmisión
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Modos de Transmisión Full / Full-Duplex (FFDX) Este tipo de transmisión permite el proceso de intercambio de información en ambos sentidos y simultáneamente con más de un destino.
ORIGEN DESTINO
Modos de Transmisión
DESTINO
Ejemplo: Llamada en conferencia
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El Ruido
Se considera como ruido a todas las señales eléctricas no deseadas que provienen de una diversidad de fuentes y que afectan las señales de radiocomunicación. Clasificadas de manera general como interferencia hecha por el hombre o ruido que ocurre en forma natural.
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Así tenemos la siguiente clasificación:
Clasificación de los Ruidos
Interferencias Naturales:
Interferencia Hecha por el
Hombre:
- Otros sistemas de comunicación
- Chispas de ignición en los automóviles - Zumbido de 60 Hertz de la red de alimentación
- Interferencias de radio frecuencia
- Disturbios atmosféricos - Radiación extraterrestre - Actividad solar.
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Relación señal a Ruido (S/R)
La relación señal ruido se denota como S/R e indica la cantidad de ruido que contiene una señal en cuestión. Está expresado en decibelios (dB). Mientras más alto sea este valor, menor será la cantidad de ruido presente en la señal.
SN R = SN
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Tipos de Modulación
La modulación puede ser clasificada en modulación digital y modulación analógica. Esta depende de la forma que tenga la señal que contiene la información: Analógica o Digital Según esto se puede hacer la siguiente clasificación: Modulación analógica y Modulación Digital.
SISTEMA ESTIMULO RESPUESTA (Señal)
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Lineal AM De onda continua Angular PM Analógica FM PAM PWM De pulsos PPM Modulación TDM PCM ASK FSK Digital PSK DPSK QAM
Tipos de Modulación
