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
Electrónicas
Vigencia Septiembre 2010
H. Romero
Sumario
• Elementos de un Sistema de Comunicaciones.
• Señales, Espectros y Filtros.
• Espectro Electromagnético y Bandas de Frecuencias.
• Longitud de Onda
• Teoría de Información.
• Modos de Transmisión.
• Clasificación de los diferentes tipos de ruido.
• Relación Señal a Ruido: S/N
• Factor de Ruido e Índice 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:
Elementos de un Sistema de
Comunicaciones
FUENTE:
T
Es el que origina el mensaje,
F Tx
-Voz humana.
-Una imagen de televisión.
-Un mensaje de texto.
Simplemente datos.
Esta se conoce como señal de Banda Base.
TRANSMISOR:
Convierte la señal de banda base en otra
señal, con características más óptimas para
ser enviadas por el canal.
Rx
Elementos de un Sistema de
Comunicaciones
CANAL DE COMUNICACIONES:
Es el medio de transmisión:
-Un alambre.
-Un Cable Coaxial.
-Guía de ondas.
-Fibra óptica
-Enlace de radio.
C
Rx
Tx
R/I
RUIDO/INTERFERENCIAS:
Son agentes extremos a nuestro sistema que añaden o
modifican la información que se está transmitiendo.
Esto puede ser causado por los equipos utilizados,
alambres, conductores, atmósfera, etc.
Elementos de un Sistema de
Comunicaciones
RECEPTOR:
Procesa la señal proveniente del canal
y la transforma en banda base,
intentando eliminar la interferencia o
ruido introducido.
DESTINATARIO:
Es la unidad a la que se entrega el
mensaje
R
Tx
Rx
D
Elementos de un Sistema de
Comunicaciones
Ejemplos de Sistemas de Comunicaciones
Señales
Señales:
Es la respuesta que tiene un sistema ante un estímulo
externo.
ESTIMULO
Ejemplos
SISTEMA
RESPUESTA (Señal)
Ejemplo de Señales
ESTIMULO
SISTEMA
RESPUESTA
(Señal)
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”. El análisis espectral está
basado en el uso de las Series y Transformadas de
Fourier.
Espectro
Dominio
del
Tiempo
Dominio
de la
Frecuencia
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.
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.
Espectro Electromagnético
BANDAS DE RADIO CORRESPONDIENTES
AL ESPECTRO RADIOELÉCTICO
FRECUENCIAS
LONGITUDES DE
ONDA
3 – 30 kHz
30 – 300 kHz
100 000 – 10 000
m
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
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
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 EHF (Extremely High Frequencies – Frecuencias Extremadamente 30 – 300 GHz
Altas)
1 cm – 1 mm
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.
 
c
f
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:
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 (obtener un valor numérico).
Teoría de Información
Limite de Shannon de Capacidad de Información
S 

I  B log 2  1 

N 

S 

I  3 ,32 B 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 cuanta
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.
Emisor
Receptor
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.
O
R
I
G
E
N
Ejemplo: La radio comercial.
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.
O
R
I
G
E
N
D
E
S
T
I
N
O
Ejemplo: Sistema de radios de comunicaciones portátiles.
Modos de Transmisión
Modos de Transmisión Full-Duplex (FDX)
Este tipo de transmisión permite el proceso de intercambio
de información en ambos sentidos y simultáneamente.
O
R
I
G
E
N
D
E
S
T
I
N
O
Ejemplo: Sistema de comunicación telefónica.
Modos de Transmisión
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.
O
R
I
G
E
N
D
E
S
T
I
N
O
DESTINO
Ejemplo: Llamada en
conferencia
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.
Clasificación de los Ruidos
Así tenemos la siguiente clasificación:
- Otros sistemas de comunicación
Interferencia
Hecha por el - Chispas de ignición en los automóviles
- Zumbido de 60 Hertz de la red de alimentación
Hombre:
- Interferencias de radio frecuencia
- Disturbios atmosféricos
Interferencias - Radiación extraterrestre
Naturales: - Actividad solar.
Clasificación de los Ruidos
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 se calcula con
la ecuación:
N = KTB
Donde N es la potencia del ruido en wats
B es el ancho de banda
 23
K es la constante de Boltzman 1 . 38  10 Joules x °K
T es la temperatura absoluta en grados Kelvin
Clasificación de los Ruidos
Voltaje de ruido.
La figura muestra el circuito equivalente de una fuente de
ruido, donde su resistencia interna (R1) está en serie con
el voltaje rms de ruido (Vn).
Para el peor 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 Ruidos
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 
¿Qué son los 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 

dB = 10log 

P
 r 
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:
V
P=
R
2
Si sustituimos la potencia en nuestra ecuación de
Decibeles, tenemos que la potencia en decibelios
podemos calcularla como:
d B = 2 0 lo g 1 0 V
Cálculo de Decibeles
Convertir la siguiente relación a dB : 4000 y 0,003.
En ambos casos se conoce la relación de potencia, es
decir:
P
= 4000 y
Pr
P
= 0,003
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.

P
PdBm = 10log 
 1 miliwatt





27






10
  P = 10
= 501 miliwatt


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
ESTIMULO
SISTEMA
RESPUESTA
(Señal)
Según esto se puede hacer la siguiente clasificación:
Modulación analógica y Modulación Digital.
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 de
Autodesarrollo
Realice una revisión del capítulo I del Libro W.
Tomasi.
Final del Tema 1