MODULO COMUNICACIONES 2012.doc

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MINISTERIO DE EDUCACIÓN

DIRECCIÓN NACIONAL DE EDUCACIÓN DE JÓVENES Y ADULTOS

DIRECCIÓN REGIONAL DE EDUCACIÓN DE VERAGUAS

INSTITUTO PROFESIONAL Y TÉCNICO NOCTURNO DE VERAGUAS

MÓDULO DE

COMUNICACIÓN

11° GRADO

PREPARADO POR:

BOLÍVAR QUINTERO

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DIRECCIÓN REGIONAL DE EDUCACIÓN DE VERAGUAS

INSTITUTO PROFESIONAL Y TÉCNICO NOCTURNO DE VERAGUAS

MÓDULO INSTRUCCIONAL

ASIGNATURA: COMUNICACIÓN

FACILITADOR:

PROFESOR BOLÍVAR QUINTERO

2012 Unidad N° 1:

 Introducción a las comunicaciones electrónicas  Señales eléctricas

Unidad N° 2:

 Ondas electromagnéticas

 Circuitos resonantes

 Osciladores

Unidad N° 3:

 Elementos de un Sistema de Comunicaciones.

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Apreciado estudiante:

Este modulo instruccional de

comunicación

, la cual es un método de enseñanza,

para que usted como estudiante logre los objetivos que se plantean, con bastante

satisfacción, y pueda seguir avanzando en el sistema de enseñanza y aprendizaje.

Es un método sencillo que de seguirlo paso a paso se alcanza la meta. Dicho

modulo trimestral consta de una serie de pasos, hasta llegar a la bibliografía, la

cual puedes consultar para profundizar en el material informativo brindado.

“Recuerda que el estudio es carrera de resistencia, esfuérzate un poco y lo lograras “ Nan

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DOSIFICACIÓN PROGRAMÁTICA

ASIGNATURA: COMUNICACIÓN

DOCENTE RESPONSABLE: Bolívar Quintero PROFESOR COORDINADOR: Efraín Soto TIPO DE MÓDULO: Instruccional

OBJETIVOS GENERALES:

 CONOCER LA TEORÍA DE LAS TELECOMUNICACIONES EN TERMINOLOGÍA Y EQUIPO

OBJETIVOS

ESPECÍFICOS CONTENIDOS

SITUACIONES DE APRENDIZAJE EVALUACIÓN

1. Establece la importancia de la comunicación electrónica y los procesos en la señal de transmisión de

telecomunicaciones.

2. Ilustra cómo se expresa gráficamente y

matemáticamente las ondas y Espectro electromagnéticos de frecuencia en las telecomunicaciones.

 Introducción a las comunicaciones electrónicas

 Señales eléctricas

 Características de las señales electromagnéticas de Telecomunicaciones

 Lee documento sobre las comunicaciones pasadas y actuales

 Observa ondas de señales con ayuda del osciloscopio  Ejecuta ejercicios

 Dibuja las diferentes formas de ondas de señales electrónicas.

 Debate sobre la importancia de las señales electrónicas.

 Da ejemplos de la aplicación de las señales electrónicas.

 Copia el espectro de frecuencia de las señales electrónicas.

 Ejecuta ejercicios

DIAGNOSTICA

 Preguntas de sondeo

FORMATIVA

 Pruebas orales  Dibujos

SUMATIVA

 Pruebas parciales  Prueba trimestral  Autoevaluación  Coevaluación

DIAGNOSTICA

FORMATIVA

SUMATIVA

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3. Analiza la propagación de las ondas

electromagnéticas

4. Analiza el

comportamiento de los circuitos resonantes en las comunicaciones.

6. Distingue algunos tipos de osciladores.

 Ondas

electromagnéticas

 Ondas de radio ** Velocidad de las ondas de radio

 Ondas emitidas ** Terrestre

** Celeste ** de vista

 Circuitos resonantes.

 Circuitos LC en serie.

 Circuitos RLC en serie.

 Ancho de banda.

 Factor Q.

 Osciladores

 Tipos de osciladores - Armstrong - Hartley - Colpitts - Clapp - Crystal

 Dibuja el patrón de radiación de las ondas radio.

 Calcula las longitudes de las ondas de radio.

 Clasifica las diferentes ondas emitidas por una antena.

 Dibuja el patrón de radiación de las ondas terrestre, celeste, vista.

 Dibuja las grafica correspondientes a los circuitos sintonizados.

 Da ejemplos del empleo de los circuitos sintonizados.

 Calcula la frecuencia resonante en un circuito serie.

 Calcula el ancho de banda de un circuito resonante.

 Escucha y participa de la exposición del profesor sobre el tema

 Realiza tareas e investigaciones sobre el tema

 Refiere sus propia conclusiones

 Realiza practicas

DIAGNOSTICA

FORMATIVA

SUMATIVA

DIAGNOSTICA

FORMATIVA

SUMATIVA

DIAGNOSTICA

FORMATIVA

SUMATIVA

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ESPECÍFICOS CONTENIDOS

1. Reconoce los Elementos de un Sistema de Comunicaciones,

explicando el

funcionamiento de la modulación en amplitud, frecuencia y otros tipos empleada en la transmisión y

recepción de

información en las comunicaciones.

 Elementos de un Sistema de Comunicaciones.

 Modulación en

amplitud y frecuencia y otros tipos

 Modulador en amplitud y frecuencia

 Transmisor de AM - FM

 Receptor de AM - FM

 Receptor superheterodino

 Realiza Giras educativas a emisoras de radio.

 Dibuja diagramas en bloque del transmisor y receptor de AM - FM

 Describe el funcionamiento de cada etapa de los transmisores y receptores de AM , FM

 Realiza practicas sobre modulación y demodulación en AM - FM

DIAGNOSTICA  Preguntas de

sondeo

FORMATIVA  Pruebas orales

 Dibujos

SUMATIVA  Pruebas parciales

 Prueba trimestral

 Autoevaluación

 Coevaluación

Bibliografía:

 Temes, Lloyd. (1992). Comunicación Electrónica. McGraw-Hill. México.

 KAUFMAN, Milton. SEIDMAN, Arthur H. Manual para Ingenieros y Técnicos en Electrónica. McGraw Hill.

 Tomasi, Wayne.(1996). Sistemas de Comunicaciones Electrónicas. Prentice Hall. México. Observaciones:

 El tema se cubrirá si el tiempo alcanza y la disposición del educando así lo permita.

 La secuencia programada de los temas no refleja un marco de hierro, pues ello dependerá de la capacidad de aprendizaje significativo de los discentes.

 Puede darse el hecho de que todos los temas no sean cubiertos en el PERIODO escolar.

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GUÍA DIDÁCTICA

ASIGNATURA: COMUNICACIÓN DOCENTE RESPONSABLE: Bolívar Quintero

OBJETIVOS GENERALES:

 Conocer las áreas de aplicación de las computadoras en la sociedad actual

INDICACIONES GENERALES:

Estimado participante para el desarrollo del módulo se requiere que cumplas con todas las asignaciones a continuación expuestas. Organizate según lo presentado y llegarás al éxito académico.

TEMA EXPERIENCIAS DE APRENDIZAJE FECHA RECURSOS EVALUACIÓN

 Introducción a las comunicaciones electrónicas.

 Señales eléctricas

 Ilustra como se expresa

gráficamente y matemáticamente las ondas y Espectro electromagnéticos de frecuencia en las telecomunicaciones

 Lee documento sobre las comunicaciones pasadas y actuales

 Observa ondas de señales con ayuda del osciloscopio

 Ejecuta ejercicios

 Dibuja las diferentes formas de ondas de señales electrónicas.

 Debate sobre la importancia de las señales electrónicas.

 Da ejemplos de la aplicación de las señales electrónicas.

 Copia el espectro de frecuencia de las señales electrónicas.

Del 13 de abril al 3 de julio

 Tablero  Marcador  Libros  Revistas  Manuales  Diagramas  Multimedia  Folletos  Tablero  Marcador  Libros  Revistas  Manuales  Diagramas  Multimedia  Folletos DIAGNOSTICA

FORMATIVA

SUMATIVA

DIAGNOSTICA

FORMATIVA

SUMATIVA

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 Ondas

electromagnéticas

 Ondas de radio ** Velocidad de las ondas de radio

 Ondas emitidas ** Terrestre ** Celeste ** de vista

 Circuitos resonantes.

 Circuitos LC en serie.

 Circuitos RLC en serie.

 Ancho de banda.

 Factor Q.

 Osciladores

 Tipos de osciladores - Armstron g - Hartley - Colpitts - Clapp Crystal

 Dibuja el patrón de radiación de las ondas radio.

 Calcula las longitudes de las ondas de radio.

 Clasifica las diferentes ondas emitidas por una antena.

 Dibuja el patrón de radiación de las ondas terrestre, celeste, vista

 Dibuja las grafica correspondientes a los circuitos sintonizados.

 Da ejemplos del empleo de los circuitos sintonizados.

 Calcula la frecuencia resonante en un circuito serie.

 Calcula el ancho de banda de un circuito resonante.

 Escucha y participa de la exposición del profesor

sobre el tema

 Realiza tareas e investigaciones sobre el tema

 Refiere sus propia conclusiones

 Realiza practicas

 Tablero  Marcador  Libros  Revistas  Manuales  Diagramas  Multimedia  Folletos  Tablero  Marcador  Libros  Revistas  Manuales  Diagramas  Multimedia  Folletos  Tablero  Marcador  Libros  Revistas  Manuales  Diagramas  Multimedia  Folletos DIAGNOSTICA

FORMATIVA

SUMATIVA

DIAGNOSTICA

FORMATIVA

SUMATIVA

DIAGNOSTICA

FORMATIVA

SUMATIVA

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 Elementos de un

Sistema de

Comunicaciones.

 Modulación en amplitud y

frecuencia y otros tipos

 Modulador en amplitud y frecuencia

 Transmisor de AM - FM

 Receptor de AM - FM

 Receptor superheterodino

 Realiza Giras educativas a emisoras de radio.

 Dibuja diagramas en bloque del transmisor y receptor de AM - FM

 Describe el funcionamiento de cada etapa de los transmisores y receptores de AM , FM

 Realiza practicas sobre modulación y demodulación en AM - FM

 Tablero  Marcador  Libros  Revistas  Manuales  Diagramas  Multimedia  Folletos DIAGNOSTICA  Preguntas de

sondeo

FORMATIVA  Pruebas orales

 Dibujos

SUMATIVA  Pruebas parciales  Prueba trimestral

 Autoevaluación

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UNIDAD DE APRENDIZAJE N° 1

CONOCIMIENTOS PREVIOS

La facilitación o intercambio de pensamientos, opiniones o informaciones,

por medio del habla, la música, la escritura, los símbolos o signos, es el

acto de la comunicación. Las formas modernas de las comunicaciones se

llevan a cabo mediante las tecnologías aplicadas; en la actualidad existen

muchos sistemas para transmisión de información dentro de las

telecomunicaciones.

La facilitación o intercambio de pensamientos, opiniones o informaciones,

por medio del habla, la música, la escritura, los símbolos o signos, es el

acto de la comunicación. Las formas modernas de las comunicaciones se

llevan a cabo mediante las tecnologías aplicadas; en la actualidad existen

muchos sistemas para transmisión de información dentro de las

telecomunicaciones.

Introducción a las comunicaciones electrónicas Señales eléctricas

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CONTENIDOS

Cronología de las tecnologías de las comunicaciones.

 3500 a. C. - En Sumeria se crea la escritura cuneiforme y un poco más tarde en Egipto se inventa la escritura jeroglífica.

 3000 a. C. - Egipto utiliza el papiro para la escritura.  1500 a. C. - Los fenicios crean el alfabeto.

 170 a. C. - El Pergamino es usado en Pérgamo como alternativa al papiro, el cual estaba prohibido su exportación de Egipto.

 26-37 - Tiberio gobierna el imperio desde la isla de Capri mediante señales con espejos metálicos que reflejan los rayos solares.

 105 - Tsai Lun inventa el papel.

 Siglo VII - India utilizan plancha de cobre para redactar documentos.  1450 - En China crean la imprenta de tipos móviles de madera.  1454 - Johannes Gutenberg crea la imprenta con tipos metálicos.

 1520 - Barcos de Fernando de Magallanes se comunican mediante banderas.

 1793 - Claude Chappe establece la primera línea de semáforo telegráfico de larga distancia.  1831 - Joseph Henry crea un telégrafo eléctrico.

 1835 - Samuel Morse crea el código Morse.

 1843 - Samuel Morse construye la línea Washington-Baltimore de telegrafía eléctrica.  1860 - Primer servicio telegráfico intercontinental.

 1876 - Alexander Graham Bell y Thomas Watson exhiben un teléfono eléctrico en Boston.  1877 - Thomas Edison patenta el fonógrafo.

 1901 - Guglielmo Marconi transmite señales de radio desde Cornualles a Terranova  1925 - John Logie Baird transmite la primera señal de televisión

 1948 - Claude Shannon teoriza sobre las bases matemáticas de la teoría de la información  1958 - Chester Carlson presenta la primera fotocopiadora práctica

 1963 - El primer satélite de comunicaciones geoestacionario es lanzado, 17 años después de que Arthur C. Clarke lo teorizase.

 1966 - Charles Kao teoriza sobre la fibra óptica.

 1969 - ARPANET, el antecesor de Internet es conectado.

 1973 - Akira Hasegawa y Fred Tappert proponen el uso de señales digitales para transmitir información a través de la fibra óptica.

 1980 - Linn Mollenauer, Rogers Stollen, y James Gordon prueban que mediante fibra óptica pueden transmitirse señales.

 1989 - Tim Berners-Lee y Robert Cailliau crean el prototipo que se convertirá en la World Wide Web en el CERN

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Leyes sectoriales

Son las leyes del país que establecen el marco general del funcionamiento y desarrollo del sector telecomunicaciones. En este sentido existen:

La Ley No. 31 de 8 de febrero de 1996, por la cual se dictan normas para la regulación de las telecomunicaciones en la República de Panamá. La antes citada Ley 31, fue modificada a su vez por la Ley No. 24 de 30 de junio de 1999

La Ley No. 5 de 9 de febrero de 1995, por la cual se reestructura el Instituto Nacional de Telecomunicaciones.

La Ley No. 17 de 9 de julio de 1991, por la cual se modifican los Artículos 8, 10 y 11 de la Ley No. 14 de 29 de julio de 1987, el Artículo 2 de la Ley No. 36 de 17 de octubre de 1980 y se dictan disposiciones sobre la Telefonía Celular.

La Ley No.54 de 25 de octubre de 2001, por la cual el artículo 3 de la ley 88 de 1961, que crea un gravamen por llamadas telefónicas al exterior y dicta otras disposiciones"

Reglamentos

Son las normas que desarrollan el contenido de las leyes sectoriales de telecomunicaciones y que con mayor detalle, especifican los distintos aspectos expresados genéricamente en las leyes, a fin de que las mismas puedan ser aplicadas a las distintas situaciones que se produzcan en el sector de telecomunicaciones. Los reglamentos existentes son:

Decreto Ejecutivo No. 73 de 9 abril de 1997, por el cual se reglamenta la Ley No. 31 de 8 de febrero de 1996.

Decreto Ejecutivo No. 21 de 12 de enero de 1996, por el cual se dicta el Reglamento sobre la Operación del Servicio de Telefonía Móvil Celular.

Decreto Ejecutivo No. 138 de 15 de junio de 1998, por el cual se dictan normas para la utilización de instalaciones dedicadas a la prestación de servicios públicos de telecomunicaciones, radio y televisión.

Resoluciones del Sector

Son las resoluciones dictadas por la Junta Directiva del Ente Regulador de los Servicios Públicos, con carácter normativo, mediante las cuales el Ente Regulador aplica a casos y situaciones concretas lo dispuesto en las leyes sectoriales y en los reglamentos de las mismas y de igual forma dispone acerca de aspectos administrativos, funcionales y regulatorios del sector telecomunicaciones.

Planes Sectoriales

Cada sector regulado por el Ente Regulador de los Servicios Públicos cuenta con planes sectoriales de desarrollo que contienen los detalles de la forma como deben operar y desarrollarse los sistemas o redes de servicios de cada sector.

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Los distintos planes sectoriales de desarrollo que regulan la operación de los sistemas de telecomunicaciones, se requieren para que todos los sistemas de telecomunicaciones puedan funcionar en forma compatible y comunicarse entre sí, de manera que la información de video, datos, voz y cualquier otra señal, pueda transmitirse en forma confiable y segura entre las distintas redes de servicios que se brindan en este sector. Para este fin el Ente Regulador aprobó, mediante la Resolución No. JD-106 de 30 de septiembre de 1997, el Plan Nacional Técnico de Telecomunicaciones, que comprende los siguientes planes fundamentales:

Plan Nacional de Atribución de Frecuencias

El Plan Nacional de Atribución de Frecuencias es la herramienta principal que comprende los elementos legales y regulatorios para la administración nacional de frecuencias. El Plan Nacional de Atribución de Frecuencias tiene el propósito de establecer las normas y parámetros necesarios para realizar una adecuada administración del espectro radioeléctrico.

La administración del espectro radioeléctrico se define como la combinación de los procedimientos administrativos, científicos y técnicos necesarios para garantizar la operación eficiente de los equipos y servicios de radiocomunicación sin causar interferencias dañinas. Es el proceso total de reglamentar y administrar el uso del espectro de las frecuencias.

El objetivo fundamental de la administración nacional de frecuencias es permitir que un país regule el uso del espectro de las frecuencias para garantizar la disponibilidad de las frecuencias para el debido uso y desarrollo de los servicios.

El primer requisito esencial para el debido uso del espectro de frecuencias es la división del espectro en partes independientes, que son referidas como bandas, cada una de las cuales puede ser utilizada por uno o más servicios de radiocomunicación. Los servicios de radio están especificados y definidos por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT).

La atribución de espectros es el proceso de distribución de frecuencias de radio entre los diferentes servicios, ya sea en una base exclusiva o compartida. Estas divisiones encuentran expresión en la Tabla Internacional de Atribución de Frecuencias. Esta tabla internacional atribuye el espectro a varias combinaciones de espectros de radio e incluye, directa o indirectamente, condiciones para el uso del espectro.

El siguiente requerimiento esencial es la aplicación de procedimientos regulatorios preestablecidos para el uso de frecuencias por parte de estaciones en el mismo servicio o en diferentes servicios en tal forma que se evite la interferencia entre los diferentes países. Para esto se han desarrollado procedimientos apropiados, que están prescritos en las regulaciones de radio.

Plan Nacional de Numeración Telefónica:

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a su vez de cada red dentro de cada país, pues si existen varias redes, es obligatoria su interconexión dentro del país.

El Plan Nacional de Numeración Telefónico es un sistema de administración de los recursos de números telefónicos en cada país. El número telefónico, mediante el cual un determinado equipo terminal puede comunicarse desde cualquier parte del mundo, ha llegado a ser muy importante, al punto que muchos números fáciles de recordar han adquirido valor comercial y son disputados en el mercado.

El Plan Nacional de Numeración Telefónico trata de usar la mínima cantidad posible de cifras para los números telefónicos, pero al aumentar los abonados es inevitable aumentar las cifras de los números telefónicos o dividir las zonas de numeración, a fin de aumentar la disponibilidad de números telefónicos. El Plan debe prever suficiente capacidad de reserva de números y considerar la evolución de los sistemas de telecomunicaciones a largo plazo. El Plan permite al operador identificar a cada abonado y los equipos terminales, las posiciones de telefonistas u otros equipos que los usuarios regulares no deben alcanzar, para efectos contables, administrativos, de mantenimiento o de servicio interno.

Plan Nacional de Enrutamiento:

El Plan Nacional de Enrutamiento en la Red Telefónica Pública Conmutada comprende las directrices para establecer las comunicaciones desde la central telefónica local de salida hasta la llegada en la forma más rápida y económica posible. El enrutamiento o encaminamiento en la Red Telefónica Pública Conmutada se caracteriza porque todas las llamadas son idénticas en cuanto a exigencias del servicio portador. Las comunicaciones se establecen fundamentalmente con base en la categoría del llamante y la información de selección que éste proporciona.

Plan Nacional de Sincronismo:

El Plan Nacional de Sincronismo tiene el propósito de facilitar la comprensión global de los elementos más fundamentales de la sincronización de los sistemas de telecomunicaciones y dar orientación para la red de nuestro país. La red de sincronización tiene por objeto establecer la temporización, o sea el tiempo, la hora, el reloj, en cada punto de la red de telecomunicaciones del país y en cada red de usuario.

Existe un tiempo universal coordinado (UTC) y relojes de altísima precisión 10 -13 (LORAN C, GPS, et.). Las redes nacionales de telecomunicaciones usan un reloj primario RPC (Reference Primary Clock) de precisión 10 -11 .

La red SDH de cada país trabaja a velocidad ligeramente diferente de la del otro y en la frontera de interconexión ocurren ajustes de puntero para permitir el deslizamiento de los VC de un país dentro de la trama STM-N del otro. En última instancia, esta deriva nos lleva a un extremo que no se puede absorber y se produce un deslizamiento a nivel de 64 kbps o 2.048 kbps, con pérdida de un byte o una trama. En el cuadro 1/G.822 se establecen límites relativos a la frecuencia y probabilidad de deslizamientos.

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Plan Nacional de Señalización:

En las redes de telecomunicaciones la señalización está dividida en tres partes básicas, las cuales son: tonos y anuncios, que son los que transmiten información en forma acústica clara e inconfundible desde la red hacia el abonado o la operadora; (ii) señalización usuario-red, la cual transmite información en forma eléctrica en ambas direcciones entre la red y el abonado; y (iii) señalización entre centrales, la cual transmite información detallada sobre los requisitos para controlar y facturar la llamada en forma eléctrica en ambas direcciones entre las centrales de la red.

El Plan de Señalización lo que hace es definir los principios a seguir y los requisitos que deben cumplirse para estas tres áreas principales pertinentes a la red telefónica nacional panameña. En el Plan de Señalización se definen los niveles de los parámetros que están involucrados en cada una de las formas de señalización que se han indicado anteriormente, de manera que todos los componentes de las redes que operan en el ámbito nacional y su interrelación con las redes internacionales de telecomunicaciones, puedan operar en forma coordinada y de manera adecuada.

Plan Nacional de Transmisión:

El Plan Nacional de Transmisión define las reglas y límites de los diferentes parámetros de transmisión en la red de telecomunicación nacional e internacional. Estas reglas garantizan conversaciones de voz inteligibles, sin excesos de ruidos, sonoridad adecuada y la correcta recepción de datos, lo cual es indispensable para la gran variedad de servicios existentes y futuros que serán brindados a través de las redes de telecomunicaciones.

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Señales eléctricas

En el estudio de la electricidad se trata como se aprovechan los fenómenos eléctricos para obtener potencia o energía. En el estudio de la electrónica se trata como se usa la electricidad para llevar información, de tal manera, que los dispositivos electrónicos son los que usan electricidad para indicar, mostrar, o informar de cualquier modo.

Las señales de transmisión de radio han producido una revolución en los medios de las telecomunicaciones, debido a diversos motivos, tales como: la ausencia de hilos costosos sobre y bajo la tierra, el poder enlazar todos los puntos del globo de manera fácil y económica.

Señales de corriente continua

La información se puede agregar de diversas maneras a un voltaje o a una corriente para producir una señal; la manera más simple es interrumpir una c.c constante, el resultado es una serie de pulsos cuando fluye la corriente, un intervalo sin pulsos cuando esta cesa, si se hace que los pulsos de corriente correspondan a

alguna clave, entonces, llevaran información y se podrán usar para transmitir mensajes, fig. 1 y fig. 2. V(v) V(v)

0 1 2 3 t(s) 0 1 2 3 -1

-2

fig. 1 fig. 2

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Diferentes formas de ondas de cc fluctuante

V(v) V(v)

+ +

0 0

1 2 3 t(s) 1 2 3 t(s

-

fig. 3 fig. 4

V(v) V(v)

+ +

0 1 2 3 t(s) 0

1 2 3 t(s

-

fig. 5 fig. 6

V(v) V(v)

0 1 2 3 t(s)

t(s

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Señales de ondas continuas de ac

La electricidad es el punto de partida para estudiar las señales electrónicas de ca, es afectada por bobinas y capacitores; las señales tienen ondas de un lado positivas y del otro negativas, simétricas respecto al nivel de referencia cero. Si una onda no es simétrica con respecto al eje horizontal, no se trata de una onda de ca pura. La corriente o tensión alterna es la que cambia periódicamente de dirección y varía de magnitud en una dirección.

En electricidad una onda de ca esta formada por un tren continuo de ondas sinusoidales que son idénticas en todas sus propiedades, pues tiene la misma amplitud, el mismo periodo, la misma frecuencia, debido a esta similitud cada ciclo tiene la misma apariencia que los otros ciclos, por lo tanto, la onda continua de ca es usada como portadora de información, es similar a un nivel constante de cc, no tiene variaciones significativas o cambios que representan la información.

Formación de la onda sinusoidal

La tensión producida por un generador simple de ca, tiene una forma de onda característica y representa la tensión de salida del generador durante una revolución completa. La tensión empieza en cero cuando la armadura del generador no corta las líneas magnéticas de fuerza, al girar la armadura, la tensión aumenta desde cero hasta un valor máximo, en una dirección, luego disminuye a cero, donde cambia de polaridad y aumenta hasta llegar a un valor máximo con esta polaridad opuesta, luego disminuye a cero, y a completado de esta manera una revolución.

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Propiedades básicas de la onda de corriente alterna

Entre estas tenemos: frecuencia, fase, amplitud, grados eléctricos, alternancia, ciclo, periodo, longitud de onda.

fig. 10 a fig. 10 b fig. 10 c

1. 0º 6. 120º 11. 225º 16. 330º 2. 30º 7. 135º 12. 240º 17. 360º 3. 45º 8. 150º 13. 270º 4. 60º 9. 180º 14. 300º

5. 90º 10. 210º 15. 315º

Grados eléctricos

En la figura 10 se muestran algunos grados, comenzando en cero aumentando en sentido positivo hasta que la onda alcanza un valor máximo 90º , después baja a cero en 180º donde cambia de polaridad o alterna, y aumenta hasta su valor máximo negativo a los 270º y baja otra vez a cero a los 360º, desde este punto continua indefinidamente repitiendo el ciclo.

Ciclo

Es el espacio de un conjunto completo de valores, tanto positivos como negativos, el ciclo corresponde a 360º grados eléctricos o a dos alternancias.

Periodo

Es el tiempo necesario para completar un ciclo, es el inverso de la frecuencia T = 1/f

Alternancia

Define un periodo de 180º grados eléctricos.

Frecuencia

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Amplitud

Ya sea de voltaje o corriente es el valor máximo que alcanza. Es igual en la dirección positiva que en la negativa. En una onda, la amplitud es la distancia del eje horizontal al punto más alto de la onda sobre este eje, o bien el punto más bajo del eje, y se les conoce como valor pico.

Longitud de onda

Es otra forma de expresar la frecuencia, es la distancia que puede recorrer la onda en el tiempo que requiere la terminación de un ciclo completo. ( )

Donde  = longitud de onda

c = velocidad de la luz (3 x 10 8_{m/s )}

f = frecuencia de la onda Fase

Se usa el término fase para comparar la relación de tiempo de dos ondas. Cuando dos formas de onda coinciden entre si o sea que comenzarán y terminarán simultáneamente, alcanzarán sus valores máximos y pasarán por cero al mismo tiempo. Fig. 11

V , I

V1 , I1

V2, I2

t

fig. 11

Diferencia de fase

La magnitud de diferencia de fase depende de cuanto adelanto o atraso tenga una onda con respecto a la otra. I1 I2

t 90º

La intensidad de corriente y el voltaje tienen ciertas características como:

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Es el valor máximo o valor pico, es la amplitud máxima de tensión o corriente. Otro valor que usa el valor pico-pico, o máx-máx. que es el doble del valor pico. Fig. 13

Valor máximo

Valor máx-máx

Valores instantáneos

Valor máx.

Valores instantáneos

Como se muestra en la fig. 13, cuando se produce una fem al girar una bobina a una velocidad constante en un campo magnético uniforme se puede encontrar el valor del voltaje en cada instante por la ecuación:

V = Vmáx sen 

V = valor instantáneo de la fem cuando la bobina ha girado  grados eléctricos

Vmáx = valor máximo de la fem

sen  = valores correspondientes a los diferentes ángulos Valor medio

Ya sea de una tensión o corriente alternas es el promedio de todos los valores instantáneos durante medio ciclo fig. 14 y se expresa matemáticamente como: Vmed = Vmáx

Imed = Imáx

Valor efectivo (rms) durante el medio ciclo positivo Valor medio durante el medio ciclo positivo

Valor medio durante el medio ciclo negativo Valor efectivo (rms) durante el medio ciclo

negativo

Fig. 14

Valor eficaz

Valores efectivos o rms, o valor cuadrático medio por que se halla obteniendo la raíz cuadrada de la media de los cuadrados de un gran número de valores instantáneos, los instrumentos para medir corriente alternas tales como voltímetros, o amperímetros se calibran para que indiquen valores eficaces o rms.

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PROBLEMAS

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1. Un alternador produce un voltaje sinusoidal, cuyo valor máximo es 500 v. ¿Cuál es el valor instantáneo a 7º ; 73º ; 162,5º ; 195º ; 322,5º

2. ¿Cuál es el valor medio y eficaz del alternador de 500 v?

3. El valor cuadrático medio de la intensidad en un circuito de ac es 10 A ¿Cuál es su valor máximo y cuál su valor medio?

4. ¿Cuál es el valor eficaz de una tensión cuya amplitud máxima es de 200 v? 5. ¿Cuál es el valor rms de una tensión cuyo valor pico-pico esd e 200 v? 6. ¿Cuál es el valor medio de la tensión de salida de una batería de 6 v?

7. El valor medio de una corriente de onda sinusoidal es 5 A ¿Cuáles son sus valores pico, efectivo y pico-pico?

UNIDAD DE APRENDIZAJE N° 2

Ondas electromagnéticas Circuitos resonantes Osciladores

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CONOCIMIENTOS PREVIOS

CONTENIDOS

Propagación de ondas

Las ondas de Radio son un tipo de ondas electromagnéticas, lo cual confiere tres ventajas importantes:

· No es necesario un medio físico para su propagación, las ondas electromagnéticas pueden propagarse incluso por el vacío.

·La velocidad es la misma que la de la luz, es decir 300.000 Km/seg.

· Objetos que a nuestra vista resultan opacos son transparentes a las ondas electromagnéticas. No obstante las ondas electromagnéticas se atenúan con la distancia, de igual forma y en la misma proporción que las ondas sonoras. Pero esta desventaja es posible minimizarla empleando una potencia elevada en la generación de la onda, además que tenemos la ventaja de la elevada sensibilidad de los receptores.

Las ondas de Radio son un tipo de ondas electromagnéticas, lo cual confiere tres ventajas importantes:

· No es necesario un medio físico para su propagación, las ondas electromagnéticas pueden propagarse incluso por el vacío.

·La velocidad es la misma que la de la luz, es decir 300.000 Km/seg.

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Tanto la corriente alterna en un circuito de potencia de baja frecuencia, como las señales de radio de alta frecuencia enviadas a través del espacio siguen los principios del movimiento de ondas. Una ac en un circuito eléctrico cambia su sentido a intervalos fijos de tiempo, durante cada intervalo, la corriente variará

desde cero, hasta su valor máximo y después disminuirá a cero.

fig.1

Ondas magnéticas y eléctricas en el espacio

Las ondas de luz, calor, radio, televisión, rayos X son forma de energía radiante que se consideran perturbaciones electromagnéticas oscilatorias en el espacio, la frecuencia de oscilación es la que determina si una señal se manifiesta como una onda de luz, calor, radio, televisión, rayos X. La gama total de las frecuencias de estas ondas se denomina espectro electromagnético que se muestra en la fig.1.

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Generación y propagación de las ondas

Las ondas de radio son generadas aplicando una corriente alterna de radiofrecuencia a un antena. La antena es un conductor eléctrico de características especiales que debido a la acción de la señal aplicada genera campos magnéticos y eléctricos variables a su alrededor, produciendo la señal de radio en forma de ondas electromagnéticas. Estas ondas se transmiten desde un punto central (la antena emisora) de forma radial y en todas direcciones, pero podemos diferenciar tres formas de transmisión Onda de tierra: en principio las ondas de radio se desplazan el línea recta, atravesando la mayoría de los objetos que estén en su camino con mayor o menor atenuación. ondas no son reflejadas a tierra y escapan al espacio.

Las pérdidas por dicha atenuación dependen de la frecuencia de la transmisión y de las características eléctricas de la tierra o el material atravesado. En términos generales a menor frecuencia mayor es el alcance de la onda y cuanta menor sea la densidad del material más fácil será atravesarlo. Parte de esta onda es reflejada por la superficie terrestre. · Onda visual o directa: es refractada en la baja atmósfera (refractación troposférica) debido a los cambios en la conductividad relativa en sus capas. · Onda espacial: la atenuación en el aire es muy pequeña, lo que hace que la onda pueda alcanzar las capas altas de la atmósfera (ionosfera) y ser reflejada en su mayor parte de vuelta a tierra. El mayor inconveniente que tendremos es que la transmisión de estos tres frentes no se hace a la misma velocidad, ya que las ondas reflejadas se retrasan con respecto a la onda directa, produciéndose un desfase que genera ruido (e incluso llegando a anular la onda si el desfase es de 180 grados). Para reducir este efecto hay que elevar la antena, ya que aumentando la altura se disminuye el ángulo de desfase. Otro inconveniente es que en onda media la onda espacial no regresa a tierra durante el día pero sí durante la noche, debido a que la altura de la ionosfera se reduce.

Ondas de radio

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Ondas emitidas por una antena

 Pueden ser por la superficie u ondas de tierra.

 En línea recta (onda de línea de vista)

 Hacia arriba a la ionosfera, regresando a tierra (onda celeste o espacial) Fig. 3

Resonancia

Resonancia es la prolongación o modificación de un sonido causada por su repercusión en otros cuerpos que entran en vibración; se produce cuando un sistema que vibra a una frecuencia determinada excita a otro sistema de frecuencia muy próxima.

En electrónica de las comunicaciones existe la necesidad de contar con circuitos selectivos de frecuencia, a fin de poder separar las señales deseadas de las no deseadas, tales circuitos selectivos de frecuencia se logran empleando combinaciones en serie y en paralelo de capacitancia y de inductancia.

En muchas aplicaciones electrónicas es necesario escoger y amplificar una banda relativamente estrecha de frecuencias, por ello para no perder o distorsionar información y para evitar las interferencias de canales adyacentes de comunicaciones, se imponen requisitos precisos sobre las características de respuesta en frecuencia de los sistemas.

En el manejo de un receptor de radio o televisión se obtiene el programa deseado sintonizando el receptor. Realmente cuando se está seleccionando la estación deseada, se está ajustando el circuito de sintonía del receptor, de manera que esté en resonancia con la frecuencia portadora de la estación que está transmitiendo el programa deseado.

Relación de fase en circuitos de corriente alterna

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Para comprender las relaciones de fase en un circuito de corriente alterna debemos suponer u circuito que sólo tenga una resistencia pura en serie con un generador de ac, fig. 1a, este es un circuito ideal en el cual los efectos inductivos y capacitivos son despreciables.

V, I

Fig. 1a

fig. 1b

La relación de fase entre la corriente y el voltaje a través de una bobina pura, o sea un circuito que tenga sólo una bobina en serie con un generador de ac, en la cual la presencia de la inductancia en un circuito, la corriente esta variando con rapidez dando como resultado una fuerza contraelectromotriz (oposición al flujo de corriente); lo cual retrasa la corriente en alcanzar su máximo. El voltaje alcanza un máximo en tanto que la corriente aún es cero, cuando el voltaje alcanza un mínimo, la corriente es máxima. En esta clase de circuito el voltaje se adelanta 90° a la corriente, fig. 2

\/, I

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El efecto de la capacitancia en un circuito que sólo tenga un capacitor puro en serie con un generador ac es opuesto al de la inductancia. El voltaje se retarda a la corriente puesto que el flujo de carga al capacitor es necesario para desarrollar una fem que se oponga. Cuando el voltaje que se aplica es decreciente, fluye la carga del capacitor. La rapidez del flujo es máxima cuando el voltaje aplicado es cero. fig. 3.

Fig. 3 a fig. 3 b

En general, un circuito de ac contiene resistencia, capacitancia e inductancia en cantidades variables, fig. 4. La caída total de un circuito como el mostrado, pero en cc seria la suma de las caídas de potencial a través de cada elemento. En ac el voltaje y la corriente no están en fase entre si, Vp esta en fase, VL se

adelanta a la corriente, VC se atrasa a la corriente. Si se desea determinar el voltaje eficaz V, se necesita un

método que tome en cuenta las diferencias de fase. Podemos usar un diagrama de vectores, llamado diagrama de fase. fig.4 b .

VL

VR

VC

Fig. 4 a fig. 4 b fig. 4 c

Si se sigue este esquema, VR es un vector en el eje x, VL representa un vector en el eje y , y hacia

arriba y VC vector en el eje y , y hacia abajo.

El voltaje eficaz V es la suma vectorial de VR ; VL ; VC , por lo tanto la magnitud es:

V =

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Tan

También podemos recordar por ley de ohm que: VR = i R ; VL = i XL ; VC = i XC

Sustituyendo estos valores en V = se obtiene la siguiente ecuación: V = i ó V = i Z , donde Z es la impedancia en unidades de ohm Z =

por lo tanto la corriente eficaz en un circuito es:

Puesto que el voltaje a través de cada elemento depende directamente de la resistencia o reactancia, si se consideran a R, XL , XC como cantidades vectoriales, se puede emplear un diagrama vectorial para calcular

la impedancia, fig. 5. y obtener el ángulo de fase: Tan

XL XL – XC Z



XC R

Fig. 5 a fig. 5 b

Relación entre f,L,C. Circuitos LC en serie:

Cuando la inductancia y la capacitancia de un circuito en serie son tal que el valor de la reactancia es igual a la reactancia capacitiva, la frecuencia del voltaje aplicado el circuito se llama circuito resonante serie. La reactancia total está dada por XL - XC , y la impedancia del circuito es mínima cuando XL = XC

Fig. 6

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Si

al reemplazar en XL = XC nos da que

Circuitos RLC en serie

La mínima impedancia que se puede lograr a la frecuencia resonante es igual a la resistencia en serie, fig. 1a. o sea que la impedancia es igual a la resistencia Z=R.

La corriente será máxima, XL - XC = 0.

La frecuencia resonante es la misma que para un circuito LC. Si se aumenta o disminuye la frecuencia a partir del valor de

resonancia-, la cantidad (XL - XC ) ya no será cero. Igualmente si la frecuencia se mantiene constante y se

cambia la inductancia o la capacitancia, la cantidad (XL - XC ) tampoco será cero.

Factor de Potencia

En un circuito ac no se consume potencia debido a la capacitancia o a la inductancia. La energía sólo se almacena en un instante y se libera en otro.

P=iV . Esta condición se satisface cuando el circuito de ac sólo contiene resistencia R o cuando el circuito está en resonancia (XL - XC ), sin embargo un circuito en ac contiene la reactancia suficiente para limitar la

potencia eficaz, la componente VR puede escribirse;

VR = V cos  ; reemplazando en P=iV ; P = iV cos  donde cos  es el factor de potencia,

también puede ser cos  =

Factor Q y ancho de banda

Al hacer una gráfica de impedancia contra frecuencia para un circuito RLC resulta una curva como la fig. 8. mientras que al graficar corriente contra frecuencia se obtiene la curva de la fig. 9 . La forma exacta de la curva para Z contra f o I contra f depende del factor Q del circuito, en donde Q se define como:

Q = ;

Para el circuito RLC serie simple ver fig. 7 b.

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Fig. 7 c

Circuito LC en paralelo

existe una resonancia : a esta frecuencia, la impedancia crece al infinito (suponiéndolo sin R) Fig. 7 b Fig. 7 a

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Circuito RLC en paralelo

En un circuito como el de la fig. 8, la frecuencia resonante es igual que el de un circuito LC, pero la impedancia de esta combinación no es tan grande como la resonancia a infinito, sino que es igual a:

Z0 = Q XL en donde Q =

Fig. 8

La corriente en un circuito RLC paralelo se puede considerar en dos partes: la corriente de línea y la corriente circulante, fig. 9. estas corrientes a resonancia se pueden encontrar por:

Ilínea

V aplicado

; Icircuito = Q Ilinea ; fig. 9

Es común encontrar un circuito como el de la fig.10 donde existe una carga resistiva externa RX conectada en paralelo con RLC. Esta carga afecta al factor Q, al ancho de banda y a la

impedancia.

ZT = impedancia total de la combinación a resonancia

Z 10 = impedancia del circuito RLC original

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TEXTO PARALELO

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Problemas

1. Un circuito en serie que contiene 150 pF de capacidad se va a hacer resonante a 75 MHz. Determínese la inductancia que se debe conectar en serie con la capacidad.

2. a. Determínese la frecuencia resonante de un circuito que conste de una combinación serie simple formada por un capacitor de 0,001 F y un inductor de 16 H.

b. ¿Cuál es la impedancia del circuito a esta frecuencia de resonancia, suponiéndolo sin resistencia? c. Calcúlese la reactancia a resonancia de cada uno de los componentes de este circuito.

3. Un circuito en serie consta de una resistencia de 15  una inductancia de 0,01 mH y una capacitancia de 0,01 F.

a. Calcúlese la frecuencia resonante del circuito.

b.¿Cuál es la impedancia de la combinación a la frecuencia resonante?

c.¿Qué cantidad de corriente fluiría si se aplicase a este circuito una fuente de 10 V sintonizada a la frecuencia resonante?

4. Para el circuito que se muestra en la figura determínese lo siguiente:

a. La frecuencia resonante. b. La impedancia total a resonancia. c. La corriente que fluye a resonancia. d. La reactancia inductiva a resonancia. e. La reactancia capacitiva a resonancia. f. El voltaje a través del resistor a resonancia. g. El voltaje a través del inductor a resonancia. h. El voltaje a través del capacitor a resonancia.

5. Encuéntrese el valor apropiado de la capacitancia que se requiere para tener una frecuencia resonante en serie de 90 MHz cuando se emplea una inductancia de 40 H, la cual tiene una resistencia de 80 ohmios.

b.¿Cuál es el Q del circuito?

c. Calcúlese el ancho de banda del circuito.

6. a. Se desea un circuito en serie que sea resonante a 150 MHz. Existe en el circuito una capacitancia de 50 pF. Determínese el valor de la inductancia que se requiere.

b. El inductor empleado se va a elegir de un grupo de inductancia cuyo Q es de 50. ¿Cuál es el ancho de banda de este circuito?

7. Calcúlese la resistencia de un circuito RLC en serie, en el .cual es resonante a 50 MHz y tiene un Q de 100. La inductancia del circuito es de 150 H.

8. Encuéntrese la inductancia en un circuito en serie el cual es resonante a 250 MHz y tiene un ancho de banda de 10 MHz. La resistencia circuito es de 50 .

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10. Encuéntrese la frecuencia resonante de una combinación en serie de un capacitor de 200 pF y de un inductor de 400 H.

11. ¿Cuál es la frecuencia resonante de un circuito en serie que consta de un capacitor de 450 pF y de una inductancia de 10 mH?

12. ¿Qué valor de capacidad se requiere para dar lugar a una frecuencia resonante de 5 MHz, cuando se emplea una inductancia de 40 H?

13. Determínese la capacitancia que se requiere para obtener una frecuencia resonante de 600 kHz cuando se use una inductancia de 5 mH.

14. Un capacitor de 300 pF va a formar parte de un circuito resonante en serie, el cual va a ser resonante a 1 MHz,¿Qué valor de inductancia se debe conectar en serie con la capacitancia? 15. Se desea un circuito en serie que sea resonante a 750 kHz.¿Qué valor de inductancia se debe

emplear con un capacitor de 0,004 F.

16. Un capacitor de 150 pF se encuentra en serie con un inductor de 12 H. a. Determínese la frecuencia resonante del circuito.

b. ¿Cuál es la impedancia de este circuito a la frecuencia resonante, suponiéndolo sin resistencia? c. Encuentre la reactancia de cada uno de los componentes de este circuito a la frecuencia

resonante.

17.¿A qué frecuencia se halla una inductancia de 0,05 mH cuando se encuentra en serie con una capacidad de 600 pF a resonancia? El circuito incluye también una resistencia de 2 en serie con el capacitor y el inductor. ¿Cuál es la impedancia de este circuito a la frecuencia resonante? Determínese qué corriente fluiría si se aplicara al c circuito una señal de 1,5 V sintonizada a la frecuencia resonante.

18. Un circuito en serie consiste de un capacitor de 0,002 F en serie con una inductancia de 30 H y una resistencia de 12 .

a. ¿Cuál es la frecuencia resonante del circuito?

b. Determinase la impedancia del circuito a resonancia.

c. Calcúlese las reactancias inductiva y capacitiva a resonancia.

d. ¿Qué corriente fluiría si se aplicara al circuito una fuente de 500 mV sintonizada a resonancia? e. Calcúlese el voltaje a través de cada uno de los componentes para la condición de este

problema descrito en d.

19. Determínese lo siguiente para el circuito que se muestra en la figura. a. La frecuencia resonante.

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h. El voltaje a través del capacitor a resonancia.

20. Determínese lo siguiente para el circuito que se muestra a la figura. a. La frecuencia resonante.

b. La impedancia total a resonancia. c. La corriente que fluye a resonancia. d. La reactancia inductiva a resonancia. e. La reactancia capacitiva a resonancia. f. El voltaje a través del resistor a resonancia. g. El voltaje a través del inductor a resonancia. h. El voltaje a través del capacitor a resonancia.

21. Calcúlese el valor de capacidad que se necesita para lograr una frecuencia resonante en serie de 106 MHz cuando se emplea una inductancia de 20 H, la cual tiene una resistencia de 25 . ¿Cuál es el Q del circuito? Determínese el ancho de banda del circuito.

22. Encuéntrese el valor del capacitor que se requiere para que un circuito en serie resuene a 700kHz cuando se emplea una inductancia de 2 mH con una resistencia de 18 . Encuéntrese el Q del circuito y calcúlese el ancho de banda del mismo.

23. Calcúlese la capacitancia necesaria que se debe conectar en serie a fin de lograr una resonancia en serie a 95 MHz. La inductancia tiene un valor de 25 H. La resistencia en serie en el circuito es de 5 . Encuéntrese el Q del circuito.¿Cuál es el ancho de banda de este circuito?

24. Un circuito en serie va a resonar a 75 MHz.¿Qué valor de inductancia debe emplearse con un capacitor de 140 pF. El inductor empleado tendrá un Q de 35. ¿Cuál es el ancho de banda de este circuito?

25. Una bobina con una inductancia de 3 mH y un Q de 40 va a hacerse resonante a una frecuencia de 1 MHz, conectándola en serie con una capacitor. ¿De qué valor de capacitancia debe ser éste? Calcúlese el ancho de banda del circuito. ¿Qué resistencia tiene el inductor?

26. Determínese la resistencia que contiene un circuito en serie RLC, el cual es resonante a 20 MHz y tiene un Q de 30. El circuito contiene. una inductancia de 200 H.

27. Calcúlese la resistencia de un circuito en serie RLC, el cual es resonante a 850 kHz y tiene un Q de 40. La inductancia contenida en el circuito es de 2 mH. ¿Cuál es el ancho de banda de este circuito? 28. Calcúlese la inductancia contenida en un circuito en serie el cual es resonante a 140 MHz y tiene

un ancho de banda de 5,0 MHz. El circuito tiene una resistencia de 20 .

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CONOCIMIENTOS PREVIOS

CONTENIDOS

Hasta el momento hemos visto como se generan y propagan las ondas de radio, pero de nada sirve enviar una onda electromagnética si no lleva consigo el transporte de alguna información.

Elementos de un sistema de comunicación electrónica

Modulación en amplitud y frecuencia y otros tipos

Elementos de un sistema de comunicación electrónica

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Métodos de transmisión La modulación

Este sistema, que actualmente aún se emplea, parte de dos ondas:

· Onda portadora: es la encargada de fijar la frecuencia de transmisión y es la que alteraremos para que transporte la información que queremos.

· Onda moduladora: es la onda que queremos transmitir (voz, música, datos, etc...).

El proceso de modulación se basa alterar de una forma determinada la onda portadora en función de la onda moduladora, obteniéndose como resultado final la onda modulada que será radiada. Para ello nos basaremos en los dos parámetros más importantes de una onda:

· La amplitud. · La frecuencia.

En función del parámetro empleado vamos a tener dos posibles tipos modulación: Modulación en amplitud (AM).

· Modulación en frecuencia (FM).

Por supuesto existen más tipos de modulación, pero sólamente tienen interés para transmisión radioeléctrica estas dos.

Modulación en amplitud (AM)

La modulación en amplitud fué el primer método de transmisión por radio. Se basa en variar la amplitud de la onda portadora en función de la amplitud de la onda moduladora, obteniendo como resultado una onda modulada que contiene a la moduladora. Si unimos los extremos de la onda modulada obtendremos la señal moduladora y su simétrica (trazado en verde en el siguiente gráfico):

Modulación en frecuencia (FM)

La modulación en Frecuencia es la técnica de transmisión por radio más popular actualmente. La FM es tan popular porque es capaz de transmitir más información del sonido que queremos transmitir, ya que en AM si se transmiten sonidos que están a frecuencias muy altas se consume un gran ancho de banda. La modulación en frecuencia se basa en variar la frecuencia de la portadora con arreglo a la amplitud de la moduladora.

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· AM : son aquellas que emiten en Amplitud Modulada. Apenas se utilizan hoy día para aeromodelismo estando su uso más extendido en emisoras dedicadas al manejo de coches y barcos de radiocontrol. Poco fiables.

· FM: suele ser la modalidad estandar de emisión de los modernos equipos de radiocontrol. FM significa Frecuencia Modulada siendo la emisión de ondas en banda estrecha y por tanto más inmune a las posibles interferencias, tanto a las radioeléctricas que hay en el ambiente como a las generada por el propio avión en vuelo por su normal funcionamiento.

· PCM: es la modalidad más fiable de emisión aunque claro está, esto tiene un precio. Esta modalidad de emisión nació como respuesta a la necesidad de obtener comunicaciones más libres de

interferencias de armónicos en un espacio ya de por sí saturado de frecuencias de emisión. Emisor y receptor funcionan mediante un código binario muy en la línea en el lenguaje utilizado por los ordenadores.

Los sistemas de transmisión y recepción pueden ser analógicas, digitales:

Dependiendo del parámetro sobre el que se actúe, tenemos los distintos tipos de modulación:

Modulación de amplitud (AM), Modulación de fase (PM), Modulación de frecuencia (FM), Modulación de Banda lateral única (SSB), Modulación de banda lateral vestigial (VSB, ó VSB-AM), Modulación de amplitud en cuadratura (QAM), Modulación por división ortogonal de frecuencia (OFDM), también conocida como 'Modulación por multitono discreto (DMT), Modulación por longitud de onda, Modulación en anillo, Cuando la OFDM se usa en conjunción con técnicas de codificación de canal, se denomina Modulación por división ortogonal de frecuencia codificada

(COFDM).

Tambíen se emplean técnicas de modulación por impulsos entre ellas:

Modulación por impulsos codificados (PCM), Modulación por anchura de impulsos (PWM), Modulación por amplitud de impulsos (PAM), Modulación por posición de impulsos (PPM), Cuando la señal moduladora es una indicación simple on-off a baja velocidad, como una transmisión en código Morse o radioteletipo (RTTY), la modulación se denomina manipulación, modulación por desplazamiento, asi tenemos: Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK), Modulación por desplazamiento de fase (PSK), La transmisión de radioteletipo (RTTY) puede ser considerada como una forma simple de Modulación por impulsos codificados. Cuando se usa el código Morse para conmutar on-off la onda portadora, no se usa el termino 'manipulación de amplitud', sino operación en onda contínua (CW).

La modulación se usa frecuentemente en conjunción con varios métodos de acceso de canal.

Estudiaremos el sistemas de transmisión y recepción de señales de radio AM, FM, PCM, PAM en donde se utilizan ampliamente los osciladores.

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La solución para transmitir sonidos por el aire sin utilizar alambres a través de grandes distancias, la encontró Marconi consistía en enviar una señal de frecuencia lo suficientemente alta para que pudiese irradiarse, pero modificandola de manera proporcional a las variaciones del sonido que queremos enviar. La frecuencia alta se llama 'portadora' y la baja 'modulación'. Hablando toscamente podríamos decir que la señal de sonido se 'monta' encima de una señal portadora, que es la que la traslada a través del espacio.

En 1920 y 1930, la radio vino como un contacto importante entre barcos, aviones y con el público en general. Los primeros radio receptores que alcanzaron buena calidad, utilizando tubos de vacío, fueron desarrollados por los años 1930, época aquella que fue denominada "la época de oro de la radio". Desde la segunda guerra mundial se han visto cambios rápidos y una gran expansión en la aplicación de las ondas electromagnéticas (ondas de radio), para propósitos de comunicaciones.

El uso de transistores y circuitos integrados nos ha permitido la fabricación de receptores de radio que son pequeños, baratos y portables, y por supuesto, el crecimiento y desarrollo de la televisión, es solamente otro alcance de la comunicación con imágenes, sin el uso de cuerdas que se conecten. La operación esencial de la televisión es básicamente la misma de la radio.

Actualmente, con la utilización de los satélites de comunicaciones, se podría decir que no hay sitio de la tierra que no esté comunicado entre sí y además ya le han extendido y utilizado las comunicaciones hasta otros planetas y sitios lejanos del universo. Todas las comunicaciones humanas se refieren a la transmisión de sonidos, imágenes o medios escritos entre dos o más sitios diferentes.

Elementos de un sistema de comunicación

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suele ser tan obvia. También se índica que hay algunos factores no deseados que inevitablemente forman parte de la comunicación.

mensaje de entrada señal de entrada señal transmitida señal recibida señal de salida mensaje de salida

fuente destino

Omitiendo los transductores, hay tres partes esenciales en un sistema de comunicación eléctrica: el transmisor, el canal de transmisión y el receptor. Cada uno de ellos tiene su función característica.

 Transmisor

El transmisor pasa el mensaje al canal en forma de señal. Para lograr una transmisión eficiente y efectiva, se deben desarrollar varias operaciones de procesado de la señal. La mas común e importante de estas operaciones es la modulación. Se trata de un proceso orientado al acoplamiento de la señal a transmitir a las propiedades del canal, por medio de una onda portadora.

 Receptor

La fundón del receptor es extraer del canal la señal deseada y entregarla al transductor de salida. Como las señales recibidas son frecuentemente muy débiles, debido a la atenuación que sufren en el canal, el receptor debe tener varias etapas de amplificación. En todo caso, la operación clave que ejecuta el receptor es la demodulación (o detección, caso inverso del proceso de modulación del transmisor) con lo cual la señal vuelve a su forma original.

 Canal de Transmisión

El canal, o medio, de transmisión, es el enlace, en general electromagnético entre el emisor y el receptor, siendo el puente de unión entre la fuente y el destino. En la transmisión de todas las

Transmisor

Ruido e interferenci as

Transductor

de entrada _{Canal de}

transmisión

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modulaciones generadas en el emisor se puede dar a través de cinco canales de transmisión distintos.Estos son: una línea bifílar, una línea coaxial, una fibra óptica, un enlace de radio (herziano) y un enlace óptico.

Todos los canales de transmisión se caracterizan por la atenuación que imponen a la señal, es decir, la disminución progresiva de la potencia de la señal conforme aumenta la distancia, siendo éste un factor importante a considerar.

Utilidad de las modulaciones

Muchas señales de entrada no pueden ser enviadas directamente hacia el canal, tal como provienen del transductor. Para ello se modifica una onda portadora, cuyas propiedades se adaptan mejor al medio de transmisión en cuestión, para representar el mensaje. .La modulación es la alteración sistemática de la onda portadora de acuerdo con el mensaje (señal moduladora) y puede ser también una codificación. Es interesante hacer hincapié en que muchas formas de comunicación no eléctricas también encierran un proceso de modulación, y la voz es un buen ejemplo. Cuando una persona habla, los movimientos de la boca ocurren de una manera más bien lenta, del orden de los 10 Hz, que realmente no pueden producir ondas acústicas que se propaguen. La transmisión de la voz se hace por medio de la generación de tonos portadores, de alta frecuencia, en las cuerdas vocales, tonos que son modulados por los músculos y órganos de cavidad oral. Lo que el oído capta como voz, es una onda acústica modulada, muy similar a una onda eléctrica modulada.

El éxito de un sistema de comunicación en una misión determinada, depende en gran parte de la modulación. Tanto es así que el tipo de modulación es una decisión alrededor de la cual gravita el diseño del sistema y por esta razón muchas técnicas de modulación han evolucionado y cubierto diversas tareas y requisitos de muchos sistemas. Y conforme aparezcan nuevas exigencias, se desarrollarán nuevas técnicas.

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Puesto que la modulación de onda continua es un proceso continuo, es posible adaptarla a señales que están variando constantemente con el tiempo. Por lo general, la portadora senoidal es de mayor frecuencia que cualquiera de las componentes de frecuencia contenidas en la señal moduladora. El proceso de modulación se caracteriza pues por una traslación de frecuencia, es decir, el espectro del mensaje (su contenido de frecuencia) se corre hacia arriba a otra banda de mayor frecuencia.

La modulación de pulsos es un proceso discontinuo o discreto, en el sentido de que los pulsos aparecen sólo en ciertos intervalos de tiempo. Por eso la modulación de pulsos se adapta mejor a los mensajes que son discretos por naturaleza. Con la ayuda del muestreo, las señales que varían continuamente pueden ser transmitidas sobre portadoras pulsadas.

Pero, haciendo caso omiso del tipo, la modulación debe ser un proceso reversible, de tal manera que el mensaje pueda ser recuperado en el receptor por medio de la operación complementaria de demodulación

Consideraciones para la modulación

La modulación se precisa para acoplar la señal con el medio de transmisión.

 Modulación por facilidad de radiación

Una radiación eficiente de energía electromagnética requiere de elementos radiadores (antenas cuyas dimensiones físicas sean por lo menos de 1/10 de su longitud- Pero muchas señales, especialmente de audio, tienen componentes de frecuencia del orden de los 100 Hz o menores, para lo cual necesitaría antenas de unos 300 km de longitud sí se radiaran directamente. Utilizando la propiedad de traslación de frecuencia de la modulación, estas señales se pueden imprimir sobre una portadora de alta frecuencia, con lo que se logra una reducción sustancial del tamaño de la antena. Por ejemplo, en la banda de radio de FM. Donde las portadoras están en el intervalo de 83 a 108 MHz, las antenas no deben ser mayores de un metro.

 Modulación para reducir el ruido interferencia

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 Modulación por asignación de frecuencia

El propietario de un aparato de radio o televisión puede seleccionar una de varias estaciones, aún cuando todas las estacionas estén transmitiendo material de programa similar en el mismo medio de transmisión. Es posible seleccionar y separar cualquiera de las estaciones, dado que cada una tiene asignada una frecuencia portadora diferente. Si no fuera por la modulación, sólo operaría una estación en un área dada. Dos o más estaciones que transmitiera; directamente en el mismo medio, sin modulación producirían una mezcla inútil de señales interferentes.

 Modulación para multicanalización

A menudo se desea transmitir muchas señales en forma simultánea entre dos puntos. Las técnicas de multicanalización son formas intrínsecas de modulación, permitiendo la transmisión de señales múltiples sobre un canal, de tal manera que cada señal puede ser captada en el extremo receptor. Las aplicaciones de la multicanalización. Es muy común, por ejemplo, tener hasta 1800 conversaciones telefónicas de ciudad a ciudad, multicanalizadas y transmitidas sobre un cable coaxial de un diámetro menor de un centímetro.

 Modulación para superar las limitaciones del equipo

El diseño de un sistema se da de acuerdo a la disponibilidad de equipo, el cual a menudo presenta inconvenientes en relación con las frecuencias involucradas. La modulación se puede usar para situar una señal en la parte del espectro de frecuencia donde las limitaciones del equipo sean mínimas o donde se encuentren más fácilmente los requisitos de diseño. Para este propósito, los dispositivos de modulación se encuentran también en los receptores, como ocurre con los transmisores.

Factor de modulación (m) y porcentaje de modulación (m)

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Onda portadora (RF)

Onda modulada

PROBLEMAS

1. Una señal de audio de 15v modula en amplitud a una portadora de 60 v.

a.) dibuje la señal de audio b.) dibuje la portadora c.) constrúyase la onda modulada d.) determinar el factor de modulación y porcentaje».

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3. Determínese el factor y el porcentaje de modulación de la señal de las dos fig. a y b

El Modulador de Diodo

S1

L1

+

C1