Conceptos basicos de las comunicaciones
- 1. República Bolivariana De Venezuela Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño” Maturín - Estado Monagas Ing. Electrónica Autor. PinoOscar CI 19257820
- 2. MODULACIÓN Consiste en variar determinado aspecto de una señal denominada portadora con respecto a una segunda señal denominada señal moduladora, generando finalmente una señal u onda modulada. Engloba el conjunto de técnicas para transportar información sobre una onda portadora, típicamente una onda senoidal. Estas técnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de comunicación lo que permitirá transmitir más información simultánea y proteger la información de posibles interferencias y ruidos. La modulación nace de la necesidad de transportar una información a través de un canal de comunicación a la mayor distancia y menor costo posible. ¿Por qué se modula? Para controlar dicha señal y así facilitar la propagación de la señal de información por cable o por el aire, ordenar el espacio radioeléctrico, distribuir canales a cada información distinta. Y además hay muchas razones muy importantes por el cual se modula entre ellas: • Disminuye dimensiones de antenas. • Optimiza el ancho de banda de cada canal. • Evita interferencia entre canales. • Protege a la información de las degradaciones por ruido. • Define la calidad de la información trasmitida. TIPOS DE MODULACIÓN. Existen básicamente dos tipos de modulación: la modulación ANALÓGICA, que se realiza a partir de señales analógicas de información, por ejemplo la voz humana, audio y video en su forma eléctrica y la modulación DIGITAL, que se lleva a cabo a partir de señales generadas por fuentes digitales, por ejemplo una computadora.
- 3. • Modulación Analógica: AM, FM, PM • Modulación Digital: ASK, FSK, PSK, QAM Existen tres aspectos básicos de la portadora que pueden modularse: amplitud, frecuencia, fase o ángulo. MODULACIÓN POR AMPLITUD (AM). Este es un caso de modulación donde tanto las señales de transmisión como las señales de datos son analógicas, consiste en hacer variar la amplitud de la onda portadora de forma que esta cambie de acuerdo con las variaciones de nivel de la señal moduladora, que es la información que se va a transmitir siendo un dispositivo con dos señales de entrada, una señal portadora de amplitud y frecuencia constante, y la señal de información o moduladora. El parámetro de la señal portadora que es modificado por la señal moduladora es la amplitud. MODULACIÓN POR FRECUENCIA (FM). Este es un caso de modulación donde tanto las señales de transmisión como las señales de datos son analógicas y es un tipo de modulación exponencial. La frecuencia modulada (FM) o modulación de frecuencia es una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia En aplicaciones analógicas, la frecuencia instantánea de la señal modulada es proporcional al valor instantáneo de la señal moduladora. En otras palabras, la modulación por frecuencia (FM) es el proceso de codificar información, la cual puede estar tanto en forma digital como analógica, en una onda portadora mediante la variación de su frecuencia instantánea de acuerdo con la señal de entrada.
- 4. MODULACIÓN POR FASE (PM). Este también es un caso de modulación donde las señales de transmisión como las señales de datos son analógicas y es un tipo de modulación exponencial al igual que la modulación de frecuencia. Se caracteriza porque la fase de la onda portadora varía directamente de acuerdo con la señal modulante, resultando una señal de modulación en fase. Se obtiene variando la fase de una señal portadora de amplitud constante, en forma directamente proporcional a la amplitud de la señal modulante, la modulación de fase (PM) no es muy utilizada principalmente por que se requiere de equipos de recepción más complejos que en FM y puede presentar problemas de ambigüedad para determinar por ejemplo si una señal tiene una fase de 0º o 180º. La forma de las señales de modulación de frecuencia y modulación de fase son muy parecidas. De hecho, es imposible diferenciarlas sin tener un conocimiento previo de la función de modulación, por lo tanto los espectros de frecuencias de la modulación de fase tienen las mismas características generales que los espectros de modulación de frecuencia. VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN Es la relación que existe entre un espacio recorrido igual a una longitud de onda y el tiempo empleado en recorrerlo, la velocidad de la propagación de la onda depende del material por el cual se esté propagando la onda y de sus propiedades, En todo medio homogéneo e isótropo la velocidad de la onda es constante en todas direcciones. Generalmente, el sonido se mueve a mayor velocidad en líquidos y sólidos que en gases. Así, la velocidad del sonido en el aire seco a 0°C es de 331 m/s y por cada elevación de un grado de temperatura, la velocidad del sonido en el aire aumenta en 0,62 m/s., y en el agua de mar a 8°C la velocidad del sonido es de 1435 m/s.
- 5. LONGITUD DE ONDA. La longitud de onda, es la distancia entre dos puntos consecutivos que están en el mismo estado de vibración (al estado de vibración se le denomina fase). Esta puede sin embargo, ser medida desde cualquier punto de una de ellas, utilizando el punto correspondiente de la onda siguiente o anterior. Las mediciones de longitud de onda nos dicen muchas cosas, tales como la velocidad del sonido y la luz. ONDAS TRANSVERSALES. Es una onda en la que cierta magnitud vectorial presenta oscilaciones en alguna dirección perpendicular a la dirección de propagación. Las ondas electromagnéticas son casos especiales de ondas transversales donde no existe vibración de partículas, pero los campos eléctricos y magnéticos son siempre perpendiculares a la dirección de propagación, y por tanto se trata de ondas transversales. ONDAS LONGITUDINALES. En las ondas longitudinales, el desplazamiento del medio es paralelo a la propagación de la onda. Estas reciben el nombre genérico de ondas sonoras, debido a que sus características son prácticamente idénticas a las del sonido ordinario en el aire. ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO. Es el rango de todas las radiaciones electromagnéticas posibles. El espectro de un objeto es la distribución característica de la radiación electromagnética de ese objeto. Se extiende desde las bajas frecuencias usadas para la radio moderna, extremo de la onda larga, hasta los rayos gamma extremo de la onda corta, que cubren longitudes de onda de entre miles de kilómetros y la fracción del tamaño de un átomo. En este sentido, el espectro sirve para identificar cualquier sustancia. Es como una huella dactilar de un cuerpo cualquiera. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios, con los cuales, además, se pueden medir la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación.
- 6. ANCHO DE BANDA. Cualquier tipo de información voz, datos, imágenes, vídeos, bien en formato analógico o digital, tienen una característica básica: la cantidad de información que incorporan por unidad de tiempo. La medida de la cantidad de información por unidad de tiempo viene dada por la anchura de banda y velocidad de transmisión que requiere su transporte; a mayor cantidad de información por unidad de tiempo, mayor anchura de banda y velocidad de transmisión requeridos. Habitualmente el ancho de banda de una señal se mide en Hz o en bits por segundo. BANDAS VHF. Frecuencia VHF en inglésVery High Frequency es la banda del espectro electromagnético que ocupa el rango de frecuencias de 30 MHz a 300 MHz, Cuando las comunicaciones entre las aeronaves y los controladores de los aeropuertos son de corta distancia, especialmente en las maniobras de despegue y aterrizaje se realizan en la Banda Aérea de VHF. Esta banda está comprendida entre los 118 y 136 MHz. Las comunicaciones en esta banda son en AM. BANDAS UHF. UHF (siglas del inglés Ultra High Frequency, ‘frecuencia ultra alta’) usualmente, las bandas de señales de UHF se degradan más por la humedad que bandas de menor frecuencia como la VHF. La UHF puede ser de más provecho por el ducto troposférico donde la atmósfera se calienta y enfría durante el día. La principal ventaja de la transmisión UHF es la longitud de onda corta que es debido a la alta frecuencia. El tamaño del equipo de transmisión y recepción (particularmente antenas), está relacionado con el tamaño de la onda. Es ampliamente usada en sistemas de transmisión y recepción para teléfonos inalámbricos. Las señales UHF viajan a través de trayectorias que son las líneas de vista.
- 7. MODOS DE TRANSMISIÓN. Simplex: Es aquel en el que una estación siempre actúa como fuente y la otra siempre como colector. Este método permite la transmisión de información en un único sentido. Half duplex: Permite transmitir en ambas direcciones; sin embargo, la transmisión puede ocurrir solamente en una dirección a la vez. Tanto transmisor y receptor comparten una sola frecuencia. Full dúplex: La transmisión full-duplex (fdx) permite transmitir en ambas dirección, pero simultáneamente por el mismo canal. Existen dos frecuencias una para transmitir y otra para recibir. LIMITACIONES FUNDAMENTALES EN LA COMUNICACIÓN ELÉCTRICA (RUIDO Y ANCHO DE BANDA). Las dos limitaciones más importantes en el funcionamiento de un sistema de comunicaciones son el ruido y el ancho de banda. El ancho de banda de una señal de información no es más que la diferencia entre las frecuencias máxima y mínima contenidas en la información, y el ancho de banda de un canal de comunicaciones es la diferencia entre las frecuencias máxima y mínima que pueden pasar por el canal, es decir, son su banda de paso. El ancho de banda de un canal de comunicaciones debe ser suficientemente grande (ancho) para pasar todas las frecuencias importantes de la información. En otras palabras, el ancho de banda del canal de comunicaciones debe ser igual o mayor que el ancho de banda de la información. Como regla general, un canal de comunicaciones no puede propagar una señal que contenga una frecuencia que cambie con mayor rapidez que la amplitud de banda del canal. El ruido es como cualquier energía eléctrica indeseable que queda entre la banda de paso de la señal. Por ejemplo, en la grabación de audio se consideran como ruido todas las señales eléctricas no deseadas que están dentro de la banda de frecuencias de audio, de 0 a 15 kHz, que interfieren con la música. Se puede clasificar al ruido en dos categorías: correlacionado y no correlacionado. La correlación implica una relación entre la señal y el ruido. Por consiguiente, el ruido correlacionado sólo existe cuando
- 8. hay una señal. Por otra parte, el ruido no correlacionado está presente siempre, haya o no una señal. ¿Pero porqué es inevitable el ruido? Detalle curioso, la respuesta proviene de la teoría cinética. Cualquier partícula a una temperatura diferente de cero absoluto, posee una energía térmica que se manifiesta como movimiento aleatorio o agitación térmica. Si la partícula es un electrón, su movimiento aleatorio origina una corriente aleatoria. Luego, si esta corriente aleatoria ocurre en un medio conductor, se produce un voltaje aleatorio conocido como ruido térmico o ruido de resistencia. Mientras el ruido de resistencia es solo una de las posibles fuentes en un sistema, muchos otros están relacionados, en una u otra forma, el movimiento electrónico aleatorio. Más aún, como era de esperarse de la dualidad onda-partícula, existe ruido térmico asociado con la radiación electromagnética. En consecuencia, como no podemos tener comunicación eléctrica sin electrones u ondas electromagnéticas, tampoco podemos tener comunicación eléctrica sin ruido. Las variaciones de ruido típicas son muy pequeñas, del orden de los microvolts. Si las variaciones de la señal son sustancialmente mayores, digamos varios volts pico a pico, el ruido puede ser ignorado. En realidad, en sistemas ordinarios bajo condiciones ordinarias, la relación señal a ruido es bastante grande para que el ruido no sea perceptible. Pero en sistemas de amplio régimen o de potencia mínima, la señal recibida puede ser tan pequeña como el ruido o más. Cuando esto suceda, la limitación por ruido resulta muy real.