c V Las comunicaciones electrónicas son la transmisión, recepción y procesamiento de información entre dos o màs lugares, mediante circuitos electrónicos. ! "!# "" "" $% &%" ! ' Samuel Morse en 1837. Se usò la inducción electromagnética para transferir información en forma de puntos, rayos y espacios entre un transmisor y un receptor sencillos, usando una línea de transmisión, que consistìa en un tramo de conductor metálico. Este invento fue el telégrafo. ( ) ? En 1920 * !" ! " ! " "" ' Transmisor, medio de transmisión y receptor. Ruido + ,
-
./
à
0
à '
Analógico y digital 1 234 5" # 46"" 4" # " 7$ ! ' La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) 8 . 9 : ;- $ ; $< ? La señal portadora transporta la información a travès del sistema. La señal moduladora modula a la portadora, cambiando su amplitud, frecuencia o fase. Onda modulada es la onda portadora ya modificada. 0 .
=
à à à ? Modulación es el proceso de cambiar una o màs propiedades de la portadora en proporción con la señal de información. Demodulaciòn es el proceso inverso a la modulación y reconvierte a la portadora modulada en la información original.
? ! % > $&%! " # !" ' Amplitud, y se produce una señal modulada digitalmente llamada modulación por conmutación de amplitud (ASK, amplitude shift keying), frecuencia, se produce la modulación por conmutación de frecuencia (FSK, frequency shift keying) y fase, se produce la modulación por conmutación de fase (PSK, phase shift keying). V? @4 !&" 7 5 %" " # " "" "!# " Es muy difícil irradiar señales de baja frecuencia en forma de energía electromagnética con una antena. Ocasionalmente, las señales de la información ocupan la misma banda de frecuencias y si se transmiten al mismo tiempo las señales de dos o mas fuentes, interferirán entre sì. VV . A 0A < @ Se convierten las señales de información de bajas frecuencias a altas frecuencias, y se lleva a cabo en el transmisor. V . A 0 < @ Se convierten las señales de información de altas frecuencias a bajas frecuencias, y se lleva a cabo en el transmisor. V( < .
, - Las señales de ruido y las limitaciones del ancho de banda que se dan por las capacidades limitadas que brindan los circuitos electrónicos. 0
V* 2 = àà à ' La capacidad de información es directamente proporcional al ancho de banda y tiempo de transmisión. I = B x T. V+ . 9 <@< Es la cantidad de información que puede propagarse a travès de un sistema de transmisión es una función del ancho de banda del sistema y el tiempo de transmisión. V1 . à
2 0
? V8 2 =2 ' / 0 B-' Si una forma de onda con voltaje periódico como la onda coseno es simetría en el eje vertical (amplitud), se dice que tiene una simetría axial o de espejo y se llama una función par. V0 2 =2 ' / 0 B -' Si una forma de onda de voltaje periódico es simétrica sobre una línea a la mitad de los ejes vertical y horizontal negativo y pasa por el origen de la coordenada, se dice que tiene una simetría de punto oblicuo y se llama función impar. V 2 =2 B ' Si hay una forma de onda de voltaje periòdico tal que la forma de onda para la primera mitad del ciclo se repite asì misma, pero con signo opuesto, para la segunda mitad del ciclo, se dice que tiene simetría de media onda. ? . 9 C à ? ? El ciclo de trabajo (DC) para la forma de onda es la relaciòn de tiempo activo del pulso al periodo de la forma de onda. V . 0D EFGE Como resultado de darle valores a esta función simplemente obtenemos una onda seno amortiguada, en la cual, cada amplitud pico sucesiva es màs pequeña que la anterior. ? Las sumas lineales ocurren cuando dos o màs señales se combinan en un nuevo dispositivo lineal, tal como una red pasiva o un amplificador de señal pequeña. Las señales se fusionan de tal manera que no producen nuevas frecuencias y la forma de onda combinada es simplemente la suma lineal de las señales individuales.
( à ? ? El mezclado no lineal ocurre cuando dos o màs señales se combinan en un dispositivo no lineal tal como un diodo o un amplificador de gran señal. Con el mezclado no lineal, las señales de entrada se combinan de una manera no lineal y producen componentes de frecuencia adicionales. * . à ?
? El ruido eléctrico se define como cualquier energía eléctrica no deseada presente en la pasabanda útil de un circuito de comunicaciones. + /
9 B 9 à
'
Correlacionado y no correlacionado 1 $ à .2 - = ' 8 @9
-
$< . à Ruido exerno Ruido atmosférico Ruido extraterrestre Ruido causado por el hombre Ruido interno Ruido de disparo Ruido de tiempo de trànsito Ruido térmico El ruido externo es el que se genera fuera del dispositivo o circuito. Hay tres clases de ruido externo: Atmosférico, extraterrestre y generados por el hombre. 0 / - - à
'
El ruido interno es la interferencia eléctrica generada dentro de un dispositivo o circuito. Hay tres clases principales de ruido generado internamente: de disparo, de tiempo de trànsito y térmico. . 0 à à à à ? El ruido térmico es el movimiento aleatorio de los electrones libres dentro de un conductor causado por la agitación térmica, por lo tanto tiene relación con la temperatura; y tiene relación con el ancho de banda pues ocurre en todas las frecuencias al cual se le denomina ruido blanco. (? . 2 à ? Se llama asì porque el movimiento aleatorio se produce en todas las frecuencias. (V < .
-
à à ? ? Externo: El ruido externo es el que se genera fuera del dispositivo o circuito. Hy tres causas principales de ruido externo: atmosféricas, extraterrestres y generadas por el hombre. ( . 2 0 ?
à à
? ? Es el cociente del valor de la potencia de la señal entre el valor de la potencia de ruido. Es decir:
H- - (( 2 =2
=
à à à à ? ? El factor de ruido (F) y la cifra de ruido(NF) son ͞cifras de mèrito͟ para indicar cuanto se deteriora la relación de señal a ruido cuando una señal pasa por un circuito o una serie de circuitos. (* à à ? ? Como el ruido producido por la agitación térmica es directamente proporcional a la temperatura, el ruido térmico se puede expresar en grados, y la temperatura equivalente de ruido es un valor hipotético que no se puede medir en forma directa. (+ . 2 < à à à ? A los mùltiplos enteros de una frecuencia base se llaman armònicos. Los productos cruzados son las frecuencias de suma y de diferencia; son la suma y la diferencia de las dos frecuencias originales, las sumas y diferencias de sus armònicas, y las sumas y diferencias de las frecuencias originales y todas las armònicas.
-7 " ! V V " 4" 4 ! !> 6"" ' a)? 3 Khz a 30 KHz VLF (frecuencias muy bajas) b)? 0.3 MHZ a 3 MHz MF(frecuencias intermedias) c)? 3 GHz a 30 GHz SHF(frecuencias súper altas) A - 9 9 '
? a)? |HF 300 MHZ ʹ 36 HZ b)? ELF 30 HZ ʹ 300 HZ c)? SHF 3 GHZ ʹ 30 GHZ ( / $ . - I $ - . @ . 9 '- ' Se duplica la cantidad de información que puede transportar. De triplicarla, o aumentarla màs, aumentarà la capacidad de información logarìtmicamente. * / $ . - I $ @ .< . . - I' Si el tiempo de transmisión disminuye, hay un cambio proporcional en la cantidad de información que el sistema puede transferir. + A 9 - 9
JA a)? 17 C = 290 K b)? 27 C = 300 K c)? ʹ17 C = 256 K d)? ʹ50 C = 223 K
1 A 9 - C . : a)? 0.001 å $ = 10 log 0.001 = -60 dBm 0.001 b)? 1 P$ = 10 log 1 X 10-12 = -90 dBm 0.001 c)? 2X10-15 $ = 10 log 2 X 10-15 = -17 dBm 0.001 d)? 1.4X10-16 $ = 10 log 1.4 X 10-16 = -128.2 dBm 0.001 8 AK 9 - C : a)? ʹ150 dBm = 10 ʹ18 $atts b)? ʹ100 dBm = 10-13 $atts
? c)? ʹ120 dBm = 10-15 $atts d)? ʹ174 dBm = 4X10-21 $atts 0 - = $ K < . $ -
9 @
.< - - : a)? B = 100 HZ, T = 17 C = N = KTB = (1.38 x 10-23) (290 K) ( 100 Hz) = 4 x 10-19 $ N(dBm) = 10 log KTB = 10 log (4 x 10 ʹ19) = -153 dBm 0.001 0.001 b)? B = 100 KHZ, T = 100 C = N=KTB = (1.38 x 10-23)(373 k)(100 KHz) = 5.14 x 10-16 $ N(dBm) = 10 log KTB = 10 log 5.14 x 10-16 = -122 dBm 0.01? 0.001 c)? B = 1 MHZ, T = 500 C = N = KBT = (1.38 x 10-23)(1 MHz) ( 773 K) = 1.06 x 10-14 $ N(dBm) = 10 log KTB = 10 log 1.06 x 10-14 = -109 dBm 0.01? 0.001
- 9 9 : 8v
1 ms
0 ------------------------------8 V
1 ms
a)? DETERMINE LAS AMPLIT|DES DE LAS PRIMERAS CINCO ARMÒNICAS F = 1 = 1 = 500 Hz T 2 ms Segunda: fn = n x f = 2 x 500 = 1000 Hz Tercera: fn = n x f = 3 x 500 = 1500 Hz Cuarta :f n = n x f = 4 x 500 = 2000 Hz Quinta: fn = n x f = 5 x 500 = 2500 Hz
? b)? TRACE EL ESPECTRO DE FREC|ENCIAS
10 5
500 c)? TRACE EL
1000
1500
2000
2500
DIAGRAMA DE LA SEÑAL, EN EL DOMINIO DEL TIEMPO, DE LAS COMPONENTES DE FREC|ENCIA
HASTA LA Q|INTA ARMÒNICA
9.23 v
3
3 8.83 v 3 3
3
3
3
0 ms
3
1 ms
2 ms 3
-9.23 v
3
3 3 3 -8.83 v
V? - - 9 9 :
.1 ms 2V
1 ms a)?
DETERMINE LA COMPONENTE DE CD
Vo = V x è = 2 v x 0.1 ms = ..2 v T 1 ms b)?
DETERMINE LAS AMPLIT|DES MÀXIMAS DE LAS PRIMERAS CINCO ARMÒNICAS
Vn = 2 V è = x sen ((n è )/T) T (n è )
? Primera: 6.98 mV -- 1000 Hz Segunda: 6.97 mV ʹ 2000 Hz Tercera : 6.95 mV ʹ 3000 Hz Cuarta : 6.94 mV -- 4000 Hz Quinta: 6.93 mV -- 5000 Hz c)?
TRACE LA GRÀFICA DE LA F|NCIÒN (sen x)/x
7v
3 3 3
33
3 3 6.8 v
1000 2000 3000 4000 5000 6000
d)?
TRACE EL ESPECTRO DE FREC|ENCIAS
7v
6.8 v
1
2
3
4
5
VV . - 2 A I - D F< ;
8V
3V
? 1V
.5 V .1 V
1 2 3 4 5 **El amplificador es no lineal, puesto que causa la generación de múltiplos o armònicos.
12.-REPITA EL PROBLEMA 11 CON EL SIG|IENTE ESPECTRO: 5v 5v 3v
1
3v
4
5
6
**El amplificador es lineal , porque las señales se combinan de tal manera que no se producen señales nuevas.
V( -
:8<*J@) a)? DETERMINE LAS TRES PRIMERAS ARMÒNICAS PRESENTES EN LA SALIDA, PARA CADA FREC|ENCIA. 7 y 4 KHz ; 14 y 8 KHz; 21 y 12 KHz
? b)?
DETERMINE LAS FREC|ENCIAS DE PROD|CTO CR|ZADO Q|E SE PROD|CEN EN LA SALIDA, PARA VALORES DE
1Y2 productos cruzados = m fa + n fb M Y N DE
M 1 1 2 2 c)?
N 1 2 1 2
Productos cruzados 7 KHz + 4 KHz = 11 KHz y 3KHz 7KHz+ 8 KHz = 15 KHz y ʹ1KHz 14 KHz + 4 KHz = 18 KHz y 10 KHz 14 KHz + 8 KHz = 22 KHz y 6 KHz
TRACE EL ESPECTRO DE SALIDA DE LAS FREC|ENCIAS ARMÒNICAS Y DE PROD|CTOS
CR|ZADOS
DETERMINADAS EN LOS PASOS a) y b)
-1
3
4
6
7
8
10
11
14
15
18
22
V* I- 9 $ < I $-
9 - :
8v
- --------
4v
-------------------2
----------------------------
4 % de segundo orden: V2 x 100% = 50 % V1 % de tercer orden: V3 x 100 % = 25 % V1 %THD = X 2 + (2)2 /8 = 55.90%
8
12
? V+ @ . - - 0 E V?V8 K - = - V8 N= KTB ; B = N = 8x 10-17 = 19.990 KHz -23 KT 1.38x 10 (290 K) V1
A L $- - 2 9 - $ @
.< 2 A : a)? T= -50 C ; B = 50 KHZ Y R = 50 ± VN =
u =
[ ± ) (1.38 x 10-23)(223 K)(50 KHz) = 175.42 Y V
b)? T = 100 C ; B = 10 KHZ Y R = 100 ± VN =
V
± )(1.38 x 10-23)(373 K)(10 KHz) = 143.49 Y V
c)? T = 50 C ; B = 500 KHZ Y R = 72 ± VN =
^ ± )(1.38 x 10-23)(323 K)(500 KHz) = 801.16 Y V
V8 9 $2 < 2 I - -A +J@)
segunda armònica = 2 X fundamental = 2 X 2.5 KHz = 5 KHz quinta armònica = 5 X 2.5 KHz = 12.5 KHz decimoquinta armònica = 15 X 2.5 KHz = 37.5 KHz V0 I < 9 I $ < I $ - . -A - V?A $ - 9 I ? A < I ? VA % de segundo orden = V2 X 100 = 0.2 X 100 = 2% V1 10 % de tercer orden = V3 X 100 = 0.1 X 100 = 1 % V1 10 2 2 %THD = X + (0.1) /10 = 2.23 %
? V - - (<+J@)$ - I - $- $< - ) 2 - A <9 V< 3 KHz y 5 KHz ; 6 KHz y 10 KHz ; 9 KHz y 15 KHz productos cruzados = mfa + nfb m 1 1 2 2
n 1 2 1 2
Productos cruzados 3 KHz + 5 KHz = 8 KHz y ʹ2 KHz 3 KHz + 10 KHz = 13 KHz y ʹ7 KHz 6 KHz + 5 KHz = 11 KHz y 1 KHz 6 KHz + 10 KHz = 16 KHz y ʹ4 KHz
? - $.$ 9 - < : a)? pent= 0.001 $, psal = 1.01 $ S = 10 log Ps = 10 log 0.01 $ = 10 dB N
Pn 0.001 $ b)? pent= 0.25 $, Psal = 0.5 $
10 log 0.5 $ = 3 dB 0.25 $ c)? Pent = 1 $ , psal= 0.5 $ 10 log 0.5 $ = -3 dB 1$ d)? Pent = 0.001 $, Psal= 0.001 $ 10 log 0.001 $ = 0 dB 0.001 $ e)? Pent = 0.01 $ , Psal = 0.16 $ 10 log 0.16 $ = 6 dB 0.04 $ f)? Pent = 0.002 $, Psal = 0.0002 $ 10 log 0.0002 $ = -10 dB 0.002 $ g)? Pent = 0.01 $, Psal = 0.4 $
?
10 log 0.4 $ = 16 dB 0.01 $ V A L$ .$-
9 A L <
- 9A 9 < a)? Vent = 0.001 V, Vsal = 0.01 V S (dB) = 20 log Vs N Vn
2
= 20 log
0.01 V 0.001
2
= 40 dB
b)? Vent = 0.1 V Vsal = 2 V 2
20 log
2V = 52 dB 0.1?V
c)? Vent = 0.5 V Vsal = 0.25 V 20 log
2
0.25 V 0.5 V
d)? Vent = 1 V 20 log
4V 1V
2
= -12 dB
Vsal = 4 V = 24 dB
9< 9- - $
9 -,
:
a)? b)? c)? d)? e)? f)?
A1 = 10 dB A2 = 10 dB A3 = 20 dB NF1 = 3 dB NF2 = 6 dB NF3 = 10 dB
FT = F1 + F2 ʹ 1 + F3 ʹ 1 + F n ʹ 1 A1 A1A2 A1A2͙.An
?
FT = 3 + 6 ʹ 1 + 10 ʹ 1 = 3 + .5 +.09 = 3.59 10 100 NFT = 10 log (3.59) = 5.55 dB ( 9< 9- - $
9 -,
: a)? A1 =3 dB b)? A2 = 13 dB c)? A3 = 10 dB d)? NF1 = 10 dB e)? NF2 = 6 dB f)? NF3 = 10 dB Ft = 10 + 6 ʹ 1 + 10 ʹ 1 = 11.89 3? 39 NFT = 10 log (11.89) = 10.75 dB * @ . - .H?J@)$< - HEV? V8 K$ - @ . *? J@) M @ . <V?J@) Si el ancho de banda es igual a 40 KHz, entonces la potencia total de ruido es 4 X 10-17 $atts. Si el ancho de banda es igual a 10 KHz, entonces la potencia total de ruido es 1 X 10-17 $atts. + - - 2 - 8 $ @ .?J@)$ : a)? LA POTENCIA TOTAL DE R|IDO, EN $ATTS T = N ; N = T (KB) = 300 K(1.38 X 10-23)(20 KHz) = 8.28 X 10-17 watts KB b)? EL VOLTAJE RMS DE R|IDO (VN), CON |NA RESISTENCIA INTERNA DE 50 ± ±.
1 F?
Y |N RESISTOR DE CARGA DE 50
- $K $ - 2 .L - *?? @ .V @)
?
N = T (KB) = 673 K (1.38 X 10-23)(1 MHz) = 9.28 X 10-15 watts 7F?
0- $K $ - .L V??
N = 373 K (1.38 X 10-23)(1 MHz) = 5.14 X 10-15 watts "F?
- $K $ . @ .
N = 673 K (1.38 X 10-23)(2 MHz) = 1.85 X 10 ʹ14 watts 8 - - 2 A V???JN ?J - F = 1 +Te = 1 + 1000 K = 4.44 T 290 NF = 10 log (4.44) = 6.47 dB 0 - 2 A - V?. Te = T(F ʹ 1) ; F = antilog (NF/10) = 10/10 = 1 Te = 290 K (9) = 2610 K - - I ; 9 V??$< 9 +? NF (dB) = 10 log 100 = 3 dB 50 (? - - I ; (? . <*. 10? log 30 = .96 dB 24
