8/17/2019 01 Tema 1 Introd a Las Comunicaciones 2011 11 (1)
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TEMA I Introducción a las Comunicaciones
Electrónicas
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ
Departamet! "e I#e$er%a E&e'tr($'a
V$#e'$a Sept$em)re *+,+ . R!mer!
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SumarioSumario
• Elementos de un Sistema de Comunicaciones.• Señales, Espectros y Filtros.• Espectro Electromagnético y Bandas de Frecuencias.
• Longitud de Onda• Teoría de n!ormaci"n.• #odos de Transmisi"n.• Clasi!icaci"n de los di!erentes tipos de ruido.• $elaci"n Señal a $uido% S&'• Factor de $uido e (ndice de $uido.• C)lculo de *eci+eles.• Clasi!icaci"n de las Técnicas de #odulaci"n.
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Elementos de unElementos de unSistema deSistema de
ComunicacionesComunicacionesn sistema de comunicaci"n, en !orma general,est) constituido por los siguientes elementos
+)sicos%
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FUENTE :
Es el -ue origina el mensae,/0o1 2umana.
/na imagen de tele3isi"n./n mensae de te4to.Simplemente datos.
Esta se conoce como señal de Banda Base.
TRANSMISOR:
Con3ierte la señal de +anda +ase en otraseñal, con características m)s "ptimas paraser en3iadas por el canal.
Tx RxF
T
Elementos de unElementos de unSistema deSistema de
ComunicacionesComunicaciones
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CANAL DE COMUNICACIONES : Es el medio de transmisión:
-Un alambre.
-Un Cable Coaxial.
-Guía de ondas.
-Fibra óptica
-Enlace de radio.
Tx Rx
R/I
C
Elementos de unElementos de unSistema deSistema de
ComunicacionesComunicaciones
RUIDO/INTERFERENCIAS :
Son agentes extremos a nuestro sistema ue a!aden omodi"ican la in"ormación ue se est# transmitiendo.
Esto puede ser causado por los euipos utili$ados%
alambres% conductores% atmós"era% etc.
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RECEPTOR:
&rocesa la se!al pro'eniente del canal
( la trans"orma en banda base%
intentando eliminar la inter"erencia o
ruido introducido.
DESTINATARIO: Es la unidad a la ue se entrega el
mensa)e
Tx Rx D
R
Elementos de unElementos de unSistema deSistema de
ComunicacionesComunicaciones
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Eemplos de Sistemas de Comunicaciones
Elementos de unElementos de unSistema deSistema de
ComunicacionesComunicaciones
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SeñalesSeñalesSeñales:
Es la respuesta -ue tiene un sistema ante un estímuloe4terno.
SISTEMAESTIMULO RESPUESTA (Señal)
Eemplos
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Ejemplo de SeñalesEjemplo de Señales
SISTEMA
ESTIMULO
RESPUESTA
(Señal)
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EspectroEspectroEspectro de Frecuencia:
Las señales en el mundo de las comunicaciones, tienen uncomportamiento -ue puede ser descrito por ecuacionesmatem)ticas, usualmente e4isten en el dominio deltiempo, donde la 3aria+le independiente es 5t6.
Estas señales tam+ién tienen un comportamiento yecuaciones en el dominio de la !recuencia, donde la3aria+le independiente es 5!6. El an)lisis espectral est)
+asado en el uso de las Series y Transformadas deFourier.
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EspectroEspectro
DominioDominio
deldel
TiempoTiempo
DominioDominiode lade la
FrecuenciaFrecuencia
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FiltrosFiltros
Filtros Electrónicos
n !iltro electr"nico, es unelemento -ue discrimina una
determinada !recuencia o gama de!recuencias de una o m)s señaleseléctricas -ue pasan a tra3és de él.
Existen diferentestipos de filtros, segn
los re!"eri#ientos
ne$es%rios&
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EspectroEspectro
ElectromagnéticoElectromagnéticoEs la u+icaci"n de todos los rangos de !recuencias de lasdi!erentes señales, en un mismo sistema de re!erencia. Este puede su+di3idirse seg7n su uso.
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BANDAS DE RADIO CORRESPONDIENES A! ESPECRO RADIOE!"CICO
NO#BRE DE !A BANDA FREC$ENCIAS !ON%I$DES DEONDA Banda &!F (Very Low Frequencies – Frecuencias MuyBajas)
' ( ') *+, -)) ))) ( -)))) m
Banda !F (Low Frequencies – Frecuencias Bajas) ') ( ')) *+, -) ))) ( - )))m
Banda #F (Medium Frequencies – Frecuencias Medias)')) ( ' )))
*+,- ))) ( -)) m
Banda +F (High Frequencies – Frecuencias l!as) ' ( ') #+, -)) ( -) m Banda &+F (Very High Frequencies – Frecuencias Muy
l!as)') ( ')) #+, -) ( - m
Banda $+F ("l!ra High Frequencies – Frecuencias "l!ra l!as) ')) ( ' )))#+, - m ( -) cm
Banda S+F (#uper High Frequencies – Frecuencias#uper l!as)
' ( ') %+, -) ( - cm
Banda E+F ($%!remely High Frequencies – Frecuencias$%!remadamen!e l!as)
') ( ')) %+, - cm ( - mm
EspectroEspectro
ElectromagnéticoElectromagnético
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!ongitud de Onda!ongitud de Onda
La longitud de onda de una onda descri+e cu)n larga es laonda. La distancia e4istente entre dos crestas o 3allesconsecuti3os es lo -ue llamamos longitud de onda. Seencuentra medida en metros y se mide respecto a la
3elocidad de la lu1.
"
c
=λ
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eor.a de In/ormaci0neor.a de In/ormaci0n
La información es, a-uella -ue se produce en la !uente para ser trans!erida al usuario.
La teoría de información es el estudio muy pro!undodel uso e!iciente del anc2o de +anda para propagarin!ormaci"n a tra3és de sistemas electr"nicos decomunicaciones.
Ley de 8artley%
t * + , α
donde:donde:
,Capacidad de ,n"ormación ,Capacidad de ,n"ormación
+nc/o de +anda 01ert$2 +nc/o de +anda 01ert$2
tTiempo de Transmisión 0seg.2tTiempo de Transmisión 0seg.2
Esta le1 no permite cuanti2car la
capacidad de in/ormaci0n 3o4tener un
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+=
3
S + , 9log:
Limite de S2annon de Capacidad de n!ormaci"n
+=
3
S + , 9log;:,; 9<
donde% ,: capacidad de in"ormación 4bits por segundo5
+: anc/o de banda 41$5
S63: relación de potencia de se!al a ruido 4sin
unidades5
Esta e8presi0n9 nos permite tener unaEsta e8presi0n9 nos permite tener unaidea de cuanta in/ormaci0n puede seridea de cuanta in/ormaci0n puede sertrans/erida por un sistema en /unci0n detrans/erida por un sistema en /unci0n desu anc:o de 4anda 1 la relaci0nsu anc:o de 4anda 1 la relaci0n
eor.a de In/ormaci0neor.a de In/ormaci0n
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#odos de#odos de
ransmisi0nransmisi0nLa !orma como se intercam+ia in!ormaci"n entre emisor yreceptor da como resultado cuatro !ormas generales detransmisi"n.
Emisor $eceptor
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Modos de Transmisión Simplex S!".
La transmisi"n solo puede ocurrir en un 7nico sentido.
Este sistema comprende un transmisor y un receptor sin
-ue se pueda intercam+iar estos roles.
E)emplo: 7a radio comercial.
O$=E' *EST'O
#odos de#odos de
ransmisi0nransmisi0n
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Modos de Transmisión #alf$duplex #%!"
Las transmisiones pueden ocurrir en am+as direccionessolo -ue no simult)neamente.
E)emplo: Sistema de radios de comunicaciones port#tiles.
O$=E' *EST'O
#odos de#odos de
ransmisi0nransmisi0n
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Modos de Transmisión Full$%uplex F%!"
Este tipo de transmisi"n permite el proceso de intercam+iode in!ormaci"n en am+os sentidos y simult)neamente.
E)emplo: Sistema de comunicación tele"ónica.
O$=E' *EST'O
#odos de#odos de
ransmisi0nransmisi0n
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Modos de Transmisión Full & Full$%uplex FF%!"
Este tipo de transmisi"n permite el proceso de intercam+iode in!ormaci"n en am+os sentidos y simult)neamente con
m)s de un destino.
O$=E' *EST'O
#odos de#odos de
ransmisi0nransmisi0n
*EST'O
Ejemplo: Llamada en
conferencia
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El RuidoEl RuidoSe considera como ruido a todas las señaleseléctricas no deseadas -ue pro3ienen de unadi3ersidad de !uentes y -ue a!ectan las señales deradiocomunicaci"n.
Clasi!icadas de manera general como inter!erencia2ec2a por el 2om+re o ruido -ue ocurre en !ormanatural.
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>sí tenemos la siguiente clasi!icaci"n%
Clasi2caci0n de losClasi2caci0n de los
RuidosRuidos
Interferencias'aturales:
Interferencia
#ec(a por el
#om)re:
/ Otros sistemas de comunicaci"n
/ C2ispas de ignici"n en los autom"3iles/ ?um+ido de @< 8ert1 de la red de alimentaci"n/ nter!erencias de radio !recuencia
/ *istur+ios atmos!éricos
/ $adiaci"n e4traterrestre/ >cti3idad solar.
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-olta.e de ruido/La !igura muestra el circuito e-ui3alente de una !uente deruido, donde su resistencia interna A$9 est) en serie conel 3oltae rms de ruido A0n. Hara el peor de los casos $ I $9, donde $ es laresistencia de carga. Hor tanto, el 0oltae de $uido se
puede calcular, seg7n la ecuaci"n%
R8T+-9 3 J0n
$9
$
Fuente de $uido
Clasi2caci0n de losClasi2caci0n de los
RuidosRuidos
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*uido 0lanco Son tipos de !uentes de ruido=aussiano y tienen una densidad
espectral plana so+re un inter3aloamplio de !recuencias.
Tal espectro tiene todos loscomponentes de !recuencias en igual
proporci"n y se le designa en !ormacorrecta como ruido +lanco por laanalogía de la lu1 +lanca.
Clasi2caci0n de losClasi2caci0n de los
RuidosRuidos
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Relaci0n señal a RuidoRelaci0n señal a Ruido
3S;R63S;R6La relaci"n señal ruido se denota como S&$ e indica lacantidad de ruido -ue contiene una señal en cuesti"n.Est) e4presado en deci+elios AdB.
#ientras m)s alto sea este 3alor, menor ser) la cantidad deruido presente en la señal.
SNR = S
N
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Factor de Ruido e IndiceFactor de Ruido e Indicede Ruidode Ruido
El factor de ruido denotado como F F y el índice deruido, denotado como 3F 3F.
Son índices -ue indican la degradaci"n en la relaci"n
señal a ruido con!orme la señal se propaga por unampli!icador sencillo, una serie de ampli!icadores o unsistema de comunicaciones.
El !actor de ruido es la relación de S/N de entrada entrela relación S/N de salida.
Esto es, el !actor de ruido es una relaci"n de relaciones.
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#atem)ticamente se tiene%
El índice de ruido es el !actor de ruido e4presado en dB,es decir%
( )
( )o
i
3 S
3 S - F
&
&
0F2-0d+2 9
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¿Qué son los Decibeles?¿Qué son los Decibeles?
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El Deci4elEl Deci4el
Es una unidad logarítmica de medici"n usada paracomparar dos ni3eles de potencia.
*enotando con & r el ni3el de re!erencia, el deci+el 0d+2 se
de!ine mediante la ecuaci"n%
donde H es una potencia conocida.
r
&
& -d+ 9
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C
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Los deci+eles tam+ién se usan para indicar ni3eles de potencia a+soluta.
Hara lo cual se agrega una tercera letra a la notaci"n.
Si el ni3el de re!erencia & r es de 9 att, la potencia & see4presa en deci+eles por encima de un att, denotado pord+ y se determina como%
P dBW
=10log10 P
C
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En caso -ue la señal de re!erencia sea de 9 mK, la potencia & se e4presa en deci+eles por encima de 9miliatt y se denota por dBm.
Hor otro lado, se sa+e -ue%
Si sustituimos la potencia en nuestra ecuaci"n de*eci+eles, tenemos -ue la potencia en deci+elios
podemos calcularla como%
P=
V 2
R
dB=20log10V
C
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Con1ertir la si2uiente relación a d0 : 3444 y 4,445/
En am+os casos se conoce la relaci"n de potencia, esdecir%
Si se aplica la ecuaci"n original de deci+el para am+oscasos, se tiene%
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Se desea conocer el 1alor de potencia a partir del 1alordado en d0/ Con1ertir a 1alores num+ricos los
si2uientes 1alores en d0: 67,5 d0, $8d09, 68 d0m
En el primer caso se aplica la ecuaci"n%
para o+tener%
20d+
r
- &
& 9
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Hara el segundo caso el 3alor en deci+eles se encuentradado con re!erencia a 9 att, en este caso se aplica laecuaci"n
para o+tener%
P dBW
=10log10 P
9<
Hr
9<
9
9
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En el tercer caso el tratamiento es similar al segundo caso,solo -ue la re!erencia es respecto a 9 miliatt.
mili;att -- & mili;att
& - & d+m L
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ipos deipos de
#odulaci0n#odulaci0nLa modulaci"n puede ser clasi!icada en modulaci"n digitaly modulaci"n anal"gica.Esta depende de la !orma -ue tenga la señal -ue contiene lain!ormaci"n%
>nal"gica o *igital
Seg7n esto se puede 2acer la siguiente clasi!icaci"n%
#odulaci"n anal"gica y #odulaci"n *igital.
SISTEMAESTIMULO RESPUESTA
(Señal)
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Lineal >#*e onda continua
>ngular H# >nal"gica F#
H># HK# *e pulsos HH##odulaci"n T*# HC#
>SD FSD *igital HSD *HSD
>#
ipos deipos de
#odulaci0n#odulaci0n
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Acti5idades deActi5idades deAutodesarrolloAutodesarrollo
$ealice una re3isi"n del capítulo del Li+ro K.Tomasi.
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