REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ
Departamento de Ingeniería Electrónica
TEMA I
Introducción a las Comunicaciones
Electronicas
Sumario
• Elementos de un Sistema de Comunicaciones.
• Señales, Espectros y Filtros.
• Espectro Electromagnético y Bandas de Frecuencias.
• Teoría de Información.
• Modos de Transmisión.
• Clasificación de los diferentes tipos de ruido.
• Relación Señal a Ruido: S/N
• Factor de Ruido e Indice de Ruido.
• Cálculo de Decibeles.
• Clasificación de las Técnicas de Modulación.
Elementos de un Sistema de Comunicaciones
Un sistema de comunicación, en forma general,
está constituido por los siguientes elementos
básicos:
CANAL
FUENTE
Tx
Rx
TRANSMISOR
RECEPTOR
RUIDO/INTERFERENCIAS
DESTINATARIO
Elementos de un Sistema de Comunicaciones
Ejemplo de un Sistema de Comunicaciones
Señales, Espectros y Filtros
Señales:
En forma muy general, se puede decir, que una señal es
un estímulo externo que condiciona el comportamiento de
un sistema.
ESTIMULO
SISTEMA
RESPUESTA
Desde un punto de vista más matemático, se puede decir
que una señal se define como una función univaluada del
tiempo; es decir, a cada instante de tiempo asignado
(definida como variable independiente) corresponde un
único valor de la función (variable dependiente).
Señales, Espectros y Filtros
Espectro de Frecuencia:
La descripción de una señal v(t) usualmente existe en el
dominio del tiempo, donde la variable independiente es
“t”. Pero, para el trabajo de comunicaciones electronicas,
a menudo es más conveniente describir las señales en el
dominio de la frecuencia, donde la variable independiente
es “f”. El análisis espectral está basado en el uso de las
herramientas series y transformadas de Fourier.
Señales, Espectros y Filtros
Filtros Electronicos
Un filtro electrónico, es un elemento que discrimina una
determinada frecuencia o gama de frecuencias de una
señal eléctrica que pasa a través de él, pudiendo modificar
tanto su amplitud como su fase.
Existen diferentes
tipos de filtros, según
los requerimientos
necesarios.
Espectro Electromagnético
Si se considera la ubicación de todos los rangos de
frecuencias de las diferentes señales, en un mismo sistema
de referencia, se puede obtener lo que se denomina el
ESPECTRO ELECTROMAGNETICO.
El Espectro electromagnético comprende señales
electromagnéticas desde frecuencias extremadamente bajas
hasta frecuencias muy altas.
Espectro Electromagnético
BANDAS DE RADIO CORRESPONDIENTES AL ESPECTRO
RADIOELÉCTICO
NOMBRE DE LA BANDA
Banda VLF (Very Low Frequencies – Frecuencias Muy Bajas)
Banda LF (Low Frequencies – Frecuencias Bajas)
Banda MF (Medium Frequencies – Frecuencias Medias)
Banda HF (High Frequencies – Frecuencias Altas)
Banda VHF (Very High Frequencies – Frecuencias Muy Altas)
Banda UHF (Ultra High Frequencies – Frecuencias Ultra Altas)
Banda SHF (Super High Frequencies – Frecuencias Super Altas)
Banda EHF (Extremely High Frequencies – Frecuencias Extremadamente
Altas)
FRECUENCIAS
3 – 30 kHz
LONGITUDES DE
ONDA
100 000 – 10 000 m
30 – 300 kHz
10 000 – 1 000 m
300 – 3 000 kHz
1 000 – 100 m
3 – 30 MHz
100 – 10 m
30 – 300 MHz
10 – 1 m
300 – 3 000 MHz
1 m – 10 cm
3 – 30 GHz
10 – 1 cm
30 – 300 GHz
1 cm – 1 mm
Teoría de Información
En el contexto de la comunicación, la información es,
en forma simple 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: I  B X t donde:
I=Capacidad de Información
B=Ancho de Banda (Hertz)
t=Tiempo de Transmisión (seg.)
Esta ley no permite cuantificar la capacidad de
información.
Teoría de Información
Limite de Shannon de Capacidad de Información
S 

I  B log 2  1 

N 

S 

I  3 ,32 log 10  1 

N 

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 cuenta
información puede ser transferida por un sistema en
función de su ancho de banda y la relación
señal/ruido.
Modos de Transmisión
La forma como se intercambia información
entre emisor y receptor da como resultado
cuatro formas generales de transmisión.
Simplex
Half-duplex
Full-duplex
Full/full-duplex
Clasificación de los Diferentes Tipos de Ruido
Se considera como ruido a todas las
señales eléctricas no deseadas que
provienen de una diversidad de
fuentes, clasificadas de manera
general como interferencia hecha por
el hombre o ruido que ocurre en forma
natural.
Clasificación de los Diferentes Tipos de Ruido
Así tenemos la siguiente clasificación:
a) Interferencia Hecha por el Hombre:
proviene de otros sistemas de comunicación,
chispas de ignición en los automóviles o en
conmutadores, zumbido de 60 Hertz de la red de
alimentación, interferencias de radio frecuencia,
etc.
b) Interferencias Naturales: comprenden
disturbios atmosféricos, radiación extraterrestre,
actividad solar, etc.
Clasificación de los Diferentes Tipos de Ruido
Otro tipo de ruido existente es el denominado Ruido Térmico
que es el voltaje de ruido debido al movimiento de partículas
cargadas (por lo general electrones) en medios conductores.
Matemáticamente la potencia del ruido térmico calcula bajo la
ecuación:
N = KTB
Donde N es la potencia del ruido en wats
B es el ancho de banda
 23
1
.
38

10
K es la constante de Boltzman
Joules x °K
T es la temperatura absoluta en grados Kelvin
Clasificación de los Diferentes Tipos de Ruido
La figura muestra el circuito equivalente de una fuente de
ruido, donde su resistencia interna (R1) esta en serie con
el voltaje rms de ruido (Vn).
Para el pero de los casos R = R1, donde R es la resistencia
de carga. Por tanto el Voltaje de Ruido se puede calcular,
según la ecuación:
R1
Vn
Fuente de Ruido
R
VN =
4 RKTB
Clasificación de los Diferentes Tipos de Ruido
El Ruido Blanco son tipos de fuentes de
ruido Gaussiano y tienen una densidad
espectral plana sobre un intervalo amplio
de frecuencias. Tal espectro tiene todos los
componentes de frecuencias en igual
proporción y se le designa en forma
correcta como ruido blanco por la analogía
de la luz blanca.
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.
S
SNR =
N
Factor de Ruido e Indice de Ruido
El factor de ruido denotado como F y el índice de
ruido, denotado como NF, son índices que
indican la degradación en la relación señal a
ruido conforme la señal se propaga por un
amplificador sencillo, una serie de amplificadores
o un sistema de comunicaciones.
El factor de ruido es la relación de S/N de entrada
entre la relación S/N de salida. Esto es, el factor
de ruido es una relación de relaciones.
Factor de Ruido e Indice de Ruido
Matemáticamente se tiene:
F =
 S / N i
 S / N o
El índice de ruido es el factor de ruido expresado
en dB, es decir:
NF (dB) = 10log (F)
  S / N i 
NF (dB) = 10log 

  S / N o 
Cálculo de Decibeles
El decibel es una unidad logarítmica de
medición usada para comparar dos niveles
de potencia. Denotando con Pr el nivel de
referencia, el decibel (dB) se define
mediante la ecuación:
 P 

dB = 10log 

P
 r 
donde P es una potencia conocida.
Cálculo de Decibeles.
Si se conoce la relación de potencias
expresadas en decibeles, la razón de
potencia puede hallarse del inverso de la
ecuación anterior, esto es:
P
Pr
= 10
(dB / 10 )
Cálculo de Decibeles.
Los decibeles también se usan para indicar
niveles de potencia absoluta, para lo cual
se agrega una tercera letra a la notación. Si
el nivel de referencia Pr es de 1 watt, la
potencia P se expresa en decibeles por
encima de un watt,
denotado por dBW y se determina como:
P d B W = 1 0 lo g 1 0 P
Cálculo de Decibeles
En caso que la señal de referencia sea de 1 mW,
la potencia P se expresa en decibeles por encima
de 1 miliwatt y se denota por dBm. Por otro lado,
se sabe que:
2
V
P=
R
Si sustituimos la potencia en nuetar ecuacion de
Decibeles, tenemos que:
V2

dB = 10log 10  R2
V r
 R
 r






V
dB = 20log 10 
 Vr

  10log


 R 


10 

R
 r 
Cálculo de Decibeles
Si se considera R = Rr , entonces:
V
dB = 20log 10 
 Vr




Si se toma como voltaje de referencia un voltio ( Vr = 1
volt ), la ecuación anterio se transforma en:
d B = 2 0 lo g 1 0 V
Algunas veces esta ecuación se toma como definición del
decibel, lo cual es válido siempre que se empleen los
adecuados factores de normalización.
Ejemplos
Tipos de Modulación
La modulación puede ser clasificada en
modulación digital y modulación
analógica en dependencia 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.
Tipos de Modulación
Dentro de la modulación analógica se
tiene dos casos: la modulación por onda
continua dividida a sus vez en
modulación lineal donde esta incluida la
modulación en amplitud y la
modulación angular donde encontramos
la modulación de fase y la modulación
de frecuencia.
Tipos de Modulación
La modulación analógica por pulsos
comprende la modulación por amplitud de
pulso (PAM), la modulación por ancho de
pulso (PWM), la modulación por posición de
pulso.
Otras variantes dentro de esta misma
clasificación es la multiplexión por división
de tiempo (TDM) y la modulación por
codificación de pulsos (PCM).
Tipos de Modulación
Lineal AM
De onda continua
Angular PM
FM
Analógica
PAM
PWM
De pulsos PPM
TDM
PCM
Modulación
Digital
ASK
FSK
PSK
DPSK
QAM
Actividades
Realice una revisión del capitulo I del
Tomasi y resuelva los ejercicios
propuestos de la pagina 47
Final del Tema 1
Elementos de un Sistema de Comunicaciones
FUENTE:
Es el que origina el mensaje, como una
voz humana, una imagen de televisión,
un mensaje de teletipo, o simplemente
datos. Se conoce como señal de banda
base.
TRANSMISOR:
Convierte la señal de banda base en
una onda de mayor frecuencia,
facilitando una eficiente transmisión.
Esencialmente, es un proceso de
traslacion de frecuencia.
T
F
Tx
Rx
Elementos de un Sistema de Comunicaciones.
CANAL:
Es el medio de transmisión, tal como
un alambre, cable coaxial, una guía de
ondas, una fibra óptica, o un enlace de
radio.
RUIDO/INTERFERENCIAS:
Son todas aquellas modificaciones que
se causan al mensaje producto de los
equipos
utilizados,
alambres,
conductores, atmósfera, etc.
C
Rx
Tx
R/I
Elementos de un Sistema de Comunicaciones
RECEPTOR:
Re-procesa la señal proveniente del
canal al deshacer las modificaciones
introducidas por el transmisor y el
canal, luego convierte la señal
eléctrica en su forma original, el
mensaje.
DESTINATARIO:
Es la unidad a la que se comunica el
mensaje
R
Tx
Rx
D
Modos de Transmisión
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.
O
R
I
G
E
N
D
E
S
T
I
N
O
Modos de Transmisión
Modos de Transmisión Half-duplex
(HDX)
Las transmisiones pueden ocurrir en
ambas direcciones solo que no
simultáneamente.
Ejemplo: Sistema de
comunicaciones portátiles.
O
R
I
G
E
N
radios
de
D
E
S
T
I
N
O
Modos de Transmisión
Modos de Transmisión Full-Duplex
(FDX)
A diferencia del caso anterior, este tipo de
transmisión permite el proceso de
intercambio de información en ambos
sentidos y simultáneamente.
Ejemplo: Sistema
telefónica.
O
R
I
G
E
N
de
comunicación
D
E
S
T
I
N
O
Modos de Transmisión
Modos de Transmisión Full/full-Duplex
(F/FDX).
Es aquel que puede transmitir y recibir
simultáneamente, pero no necesariamente
entre las mismas dos ubicaciones.
Ejemplo de este tipo de transmisión es el
sistema de comunicación con estaciones
en stand-by, en las cuales la información
llega hasta mas de una estación destino
simultáneamente.
O
R
IG
E
N
D
E
S
T
IN
O
1
D
E
S
T
IN
O
2
Cálculo de Decibeles
Convertir la siguiente relación de
potencia a dB : 4000 y 0,003.
En ambos casos se conoce la relación de
potencia, es decir:
P
P
= 4000 y
= 0 ,0 0 3
Pr
Pr
Si se aplica la ecuación original de decibel
para ambos casos, se tiene:
dB = 10log
dB = 10log
10
10
( 4000 ) = 36 dB
( 0,003 ) = -25 dB
Cálculo de Decibeles
Se desea conocer el valor de potencia a
partir del valor dado en dB. Convertir a
valores numéricos los siguientes valores
en dB: 29,3 dB, -7dBW, 27 dBm
En el primer caso se aplica la ecuación:
P
= 10
( dB / 10 )
Pr
para obtener:
29,3
P
Pr
= 10 10 = 851
Cálculo de Decibeles
Para el segundo caso el valor en decibeles
se encuentra dado con referencia a 1 watt,
en este caso se aplica la ecuación
P d BW = 10log 1 0 P
para obtener:
Pr
PdBW = 10log
P
 P = 10 10
1 watt
7
P = 10 10 = 0,2 watt
Cálculo de Decibeles
En el tercer caso el tratamiento es similar
al segundo caso, solo que la referencia es
respecto a 1 miliwatt.
PdBm

P
= 10log 
 1 miliwatt





27






10
  P = 10
= 501 miliwatt

