Radiofrecuencia

El término radiofrecuencia, también denominado espectro de radiofrecuencia o RF, se aplica a la porción menos energética del espectro electromagnético, situada entre unos 3 Hz y unos 300 GHz. Las ondas electromagnéticas de esta región del espectro se pueden transmitir aplicando la corriente alterna originada en un generador a una antena.

A partir de 1 GHz las bandas entran dentro del espectro de las microondas. Por encima de 300 GHz la absorción de la radiación electromagnética por la atmósfera terrestre es tan alta que la atmósfera se vuelve opaca a ella, hasta que, en los denominados rangos de frecuencia infrarrojos y ópticos, vuelve de nuevo a ser transparente.

Las bandas ELF, SLF, ULF y VLF comparten el espectro de la AF (audiofrecuencia), que se encuentra entre 20 y 20000 Hz aproximadamente. Sin embargo, éstas se tratan de ondas de presión, como el sonido, por lo que se desplazan a la velocidad del sonido sobre un medio material. Mientras que las ondas de radiofrecuencia, al ser ondas electromagnéticas, se desplazan a la velocidad de la luz y sin necesidad de un medio material.

Usos de la radiofrecuencia

Uno de sus primeros usos fue en el ámbito naval, para el envío de mensajes en código Morse entre los buques y tierra o entre buques.

Actualmente, la radio toma muchas otras formas, incluyendo redes inalámbricas, comunicaciones móviles de todo tipo, así como la radiodifusión.

Antes de la llegada de la televisión, la radiodifusión comercial incluía no solo noticias y música, sino dramas, comedias, shows de variedades, concursos y muchas otras formas de entretenimiento, siendo la radio el único medio de representación dramática que solamente utilizaba el sonido.

Otros usos de la radio son:

• Audio
  • La forma más antigua de radiodifusión de audio fue la radiotelegrafía marina, ya mínimamente utilizada. Una onda continua (CW), era conmutada on-off por un manipulador para crear código Morse, que se oía en el receptor como un tono intermitente.
  • Música y voz mediante radio en modulación de amplitud (AM).
  • Música y voz, con una mayor fidelidad que la AM, mediante radio en modulación de frecuencia (FM).
  • Música, voz y servicios interactivos con el sistema de radio digital DAB empleando multiplexación en frecuencia OFDM para la transmisión física de las señales.
  • Servicios RDS, en sub-banda de FM, de transmisión de datos que permiten transmitir el nombre de la estación y el título de la canción en curso, además de otras informaciones adicionales.
  • Transmisiones de voz para marina y aviación utilizando modulación de amplitud en la banda de VHF.
  • Servicios de voz utilizando FM de banda estrecha en frecuencias especiales para policía, bomberos y otros organismos estatales.
  • Servicios civiles y militares en alta frecuencia (HF) en la banda de Onda Corta, para comunicación con barcos en alta mar y con poblaciones o instalaciones aisladas y a muy largas distancias.
  • Sistemas telefónicos celulares digitales para uso cerrado (policía, defensa, ambulancias, etc). Distinto de los servicios públicos de telefonía móvil.
• Telefonía
• Vídeo
• Navegación
• Radar
• Servicios de emergencia
• Transmisión de datos por radio digital
• Calentamiento
• Fuerza mecánica
• Comunicaciones:
  • radionavegación
  • radiodifusión AM y FM
  • televisión
  • radionavegación aérea
  • radioaficionados
• 
  

SIMBOLOGIA

Podemos encontrar una simbología estándar para identificar los circuitos en RF y microondas.

Amplificador . Sirve para amplificar las señales que se aplican a la entrada. El símbolo de un amplificador es el siguiente.

          Amplificador variable 

Antena . Dispositivo cuya función es emitir o recibir ondas electromagnéticas del o hacia el espacio. Su símbolo es el siguiente:

         Antena 

Filtro pasa-bandas . Un filtro pasa-banda ideal presenta una banda de paso entre dos frecuencias de corte, de forma que en este rango de frecuencias la señal no se ve atenuada. En cambio si el valor de frecuencia se encuentra por debajo del límite inferior fl de dicha banda o por encima del límite superior fh la señal se atenúa.

        Archivo:Filtro pasa banda.JPG   Filtro pasa bandas 

Filtro pasa-altas . Los filtros pasa-altas son circuitos que atenúan todas las señales cuya frecuencia está por debajo de una frecuencia de corte específica ωc y pasa todas aquellas señales cuya frecuencia es superior a la frecuencia de corte. Es decir, el filtro pasa altas funciona en la forma contraria al filtro pasa bajas.

          Filtro pasa altas 

Filtro pasa-bajas . Es el filtro cuyo funcionamiento es el siguiente; permite el paso de señales de frecuencias desde 0 Hertz hasta una frecuencia f1 y de esa frecuencia en adelante no permite paso de señal.

        Filtro pasa bajas     

Generador de señal . Circuito que tiene la función de generar las señales necesarias para la operación de los sistemas de microondas. Generalmente la fuente de la señal es un oscilador. La figura muestra un esquemático típico de un oscilador.

                                         Generador de señal 

Atenuadores. Circuitos cuya función es reducir el nivel de potencia de la señal en un valor determinado. Típicamente se forman de resistencias en formación π o delta (Δ). Como se muestra en la siguiente figura.

            Atenuador fijo 

         Atenuador variable 

Divisor de potencia (splitter). Circuito que tiene la función de recibir una señal y dividir su potencia en dos o más salidas. Normalmente se forma de transformadores balanceados.

         Divisor o splitter  

Conmutador (switch). Circuito cuya función consiste en seleccionar y conectar, de dos o más entradas una salida.

       Conmutador 

Circulador. Es un conmutador rotativo que conecta una o varias entradas a una o varias salidas. Se usa típicamente en radares.

      Circulador 

Duplexer. Filtro de dos bandas en un mismo circuito, para seleccionar dos bandas de frecuencias a la vez. Por ejemplo, las frecuencias “fordward” y las frecuencias de reversa en los sistemas de cable.

Teoría de la información

Teoría de la información es una rama de la teoría matemática de la probabilidad y la estadística que estudia la información y todo lo relacionado con ella: canales, compresión de datos, criptografía y temas relacionados. A partir de la acelerada difusión y especialización que experimentan los medios de comunicación en el procesamiento y transmisión de información durante la primera mitad de nuestro siglo, se desarrolla el primer modelo científico del proceso de comunicación conocido como la Teoría de la Información o Teoría Matemática de la Comunicación. Específicamente, se desarrolla en el área de la telegrafía donde surge la necesidad de determinar, con la máxima precisión, la capacidad de los diferentes sistemas de comunicación para transmitir información.

Fue iniciada por Claude E. Shannon a través de un artículo publicado en el Bell System Technical Journal en 1948, titulado “Una teoría matemática de la comunicación”.

Cuando en un texto escrito en español y parcialmente oculto encontramos que cierta palabra empieza por una letra digamos C tenemos cierta información sobre ante qué posible palabra estamos. Si la primera letra es en vez de la C una X tenemos una mejor pista para adivinar de qué palabra se trata. La teoría información investiga la probabilidad de sucesos inciertos y trata de cuantificar numéricamente cuanta información aporta cada pista o hecho conocido que ayuda a reducir la incertidumbre. Por eso la información encerrada en un cierto "pedazo de conocimiento" es una función de las probabilidades de cada suceso posible en un evento incierto

La teoría de Shannon fue creada en 1940 por el por el ingeniero Claude E. Shannon, Los problemas que plantea Shannon, tienen que ver con la cantidad de información, la capacidad del canal de comunicación, el proceso de codificación que puede utilizarse para cambiar el mensaje en una señal y los efectos del "ruido". Pero no se refiere a las personas como protagonistas de la comunicación, sino al proceso desde la perspectiva de:

• Sus aspectos medibles.
• A las condiciones idóneas de transmisión de información entre máquinas.
• Al cálculo de la pérdida de información transmitida a través de un canal.

Su teoría se utiliza para medir la información y su contenido. El contenido de la información de un suceso es igual a una función decreciente de la probabilidad de su aparición. Shannon utilizó el algoritmo de la inversa de la probabilidad.

Modelo de comunicación

El modelo comunicacional desarrollado por Shannon y Weaver se basa en un sistema de comunicación general que puede ser representado de la siguiente manera:

La teoría de Shannon está definida de la siguiente manera:

I = 3.32 B log( 1+ S/N )

I = Capacidad de la información

B = Ancho de Banda (Hertz)

S = Relación de Potencia de señal a Ruido (Sin unidades)

N = Relación de Potencia de señal a Ruido (Sin unidades)

Referencias:
http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_de_la_informaci%C3%B3n
http://docente.ucol.mx/al021593/teorias.htm
http://www.sanalejandro.cult.cu/doc/teoriainformacion.doc

Las Microondas

En los tiempos actuales en que el espectro para radiofrecuencia está quedando pequeño para la creciente demanda de telecomunicaciones, la incursión en el campo de las microondas es natural.

Hay que tomar en cuenta también que existen algunas aplicaciones que son exclusivas de las frecuencias de microondas

Aplicaciones

Durante la segunda guerra mundial, hablar del Radar era sinónimo de microondas. En esta época el desarrollo de sistemas de microondas recibió un gran estímulo, debido a la necesidad de un radar de alta resolución capaz de detectar aviones y barcos enemigos.

En la actualidad el empleo de sistemas de microondas es importantísimo y sus aplicaciones incluyen control de tráfico aéreo, navegación marina, control de misiles, aviación, telecomunicaciones, entre muchas otras.

En los últimos años las frecuencias de microondas son utilizadas cada vez más en telecomunicaciones:

- En tierra, las telecomunicaciones con microondas se utilizan cada vez más utilizando antenas repetidoras, necesarias a lo largo de un camino o trayecto de comunicación

- En el espacio, los satélites se emplean como estaciones retransmisoras de microondas. Estos satélites tienen una enorme capacidad y las nuevas generaciones de satélites serán aún más potentes.

Las comunicaciones por satélite, se están volviendo muy importantes en el área comercial. Muchas estaciones de televisión retransmiten a todo el mundo mediante satélites. La señal que éstas emiten se puede captar en lugares alejados, donde no existe el servicio de televisión tradicional.

Frecuencias y longitud de onda

Las microondas comprenden frecuencias que trabajan en el rango de los 10⁹ a 10¹² Hertz, que corresponden a longitudes de onda que van de los 30 cm. (centímetros) a 0.3 mm. (milímetros). Estas longitudes de onda son del mismo orden de magnitud que las dimensiones de los circuitos empleados en su generación.

Debido a la pequeñez de las longitudes de onda, el tiempo de propagación de los efectos eléctricos desde un punto a otro en el circuito, es comparable con el período y cargas oscilantes del sistema.

Como consecuencia de lo anterior, un análisis mediante la ley de corrientes de Kirchoff y la ley de tensiones de Kirchoff y los conceptos convencionales de tensión y corriente a baja frecuencia no describen adecuadamente los fenómenos eléctricos que acontecen en un circuito de microondas.

Además una análisis de un circuito de este tipo debe considerar los campos magnéticos y eléctricos asociados a este dispositivo.

fuente:www.unicrom.com

Longitud de onda

La longitud de una onda es la distancia entre dos crestas consecutivas, en otras palabras describe lo larga que es la onda. Las ondas de agua en el océano, las ondas de aire, y las ondas de radiación electromagnética tienen longitudes de onda.

La letra griega λ (lambda) se utiliza para representar la longitud de onda en ecuaciones. La longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia de la onda. Una longitud de onda larga corresponde a una frecuencia baja, mientras que una longitud de onda corta corresponde a una frecuencia alta.

La longitud de onda de las ondas de sonido, en el intervalo que los seres humanos pueden escuchar, oscila entre menos de 2 cm (una pulgada) y aproximadamente 17 metros (56 pies). Las ondas de radiación electromagnética que forman la luz visible tienen longitudes de onda entre 400 nanómetros (luz violeta) y 700 nanómetros (luz roja).

En el Sistema Internacional, la unidad de medida de la longitud de onda es el metro, como la de cualquier otra distancia. Dados los órdenes de magnitud de las longitudes de ondas más comunes, por comodidad se suele recurrir a submúltiplos como el milímetro (mm), el micrómetro (μm) y el nanómetro (nm).

La longitud de onda λ es inversamente proporcional a la frecuencia f, siendo ésta la frecuencia del movimiento armónico simple de cada una de las partículas del medio. (La longitud de onda no se debe confundir con la frecuencia angular ω).

l=V/F

donde λ es la longitud de onda, v es la velocidad de la onda, y f es la frecuencia. Para la luz y otras ondas electromagnéticas que viajan en el vacío, la velocidad v vale 299.792.458 m/s y es la velocidad de la luz. Para las ondas de sonido que se desplazan por el aire, v es aproximadamente 343 m/s.

Fuente : http://es.wikipedia.org/wiki/Longitud_de_onda

Arreglos de Circuitos

Transmisión con dos hilos.

Este tipo de transmisión contiene dos cables (uno para la señal y uno para la referencia). Este tipo de circuito es ideal para la transmisión simplex, aunque puede usarse para la transmisión duplex. Este circuito se puede usar entre la línea telefónica y la estación telefónica más cercana.

La figura de abajo, muestra los diagramas a bloques para los diferentes configuraciones de circuito a dos hilos. La figura (a) muestra la configuración más sencilla, la cual consiste en un circuito pasivo con dos cables conectando una fuente de información, a través de un transmisor a un destino en un receptor. Para transmitir información en sentido opuesto, el trasmisor y el receptor tienen que ser conmutadas. Para realizar una transmisión halff-duplex con un circuito a dos hilos, se requiere de un transmisor y un receptor en cada ubicación, y tendrían que estar conectados al mismo par de hilos de tal manera que no interfieran uno con otro.

Transmisión con cuatro hilos.

La transmisión a cuatro hilos, consiste de cuatro cables (dos, uno por cada dirección, uno de señal y uno de tierra de referencia) o una configuración de circuito que es equivalente a cuatro hilos. Los circuitos de cuatro hilos están idealmente hechos para la transmisión full-duplex. La figura de abajo, muestra un diagrama a bloques de un sistema de cuatro hilos activo. Como lo muestra la figura, un circuito de cuatro hilos equivale a dos circuitos de dos hilos, uno para cada dirección de transmisión. Con operación a cuatro hilos, el transmisor en una ubicación se conecta a través de un medio de transmisión al receptor en la otra ubicación y viceversa. De esta manera, los transmisores y receptores en cierta ubicación se pueden operar completamente independiente uno del otro.

Híbridos y supresores de eco.

Cuando un circuito de dos hilos, se conecta a un circuito de cuatro hilos, como en una llamada telefónica, un circuito de interface llamado híbrido o conjunto terminante se utiliza para lograr el afecto de la interface. Este conjunto se utiliza para igualar las impedancias y proporcionar aislamiento entre las dos direcciones del flujo de señales.

La figura contigua, muestra el diagrama a bloques para una red híbrida de dos a cuatro hilos. La bobina híbrida compensa las variaciones de impedancia en la porción de dos hilos del circuito. Los amplificadores y atenuadores ajustan los voltajes de la señal a los niveles requeridos, y los ecualizadores compensan deterioros en la línea de transmisión que afectan la respuesta a la frecuencia de la señal transmitida, tal como la inducción de línea, capacitancia y resistencia. Las señales que viajan en sentido O-E entran al conjunto de terminación desde la línea de 2 hilos en donde se acoplan inductivamente a la sección de transmisor O-E del circuito de 4 hilos. Las señales recibidas de la línea son acopladas a la sección del receptor E-O del circuito de 4 hilos en donde se unen a los alambres centrales de las bobinas híbridas. Si las impedancias se acoplan correctamente, todas las corrientes producidas en la mitad superior del híbrido serán iguales pero opuestas en polaridad. Por lo tanto los voltajes inducidos en los secundarios estarán 180 º fuera de fase uno con otro y por lo tanto se cancelarán. Esto es lo que se denomina como supresor de eco.

Para eliminar el eco, los aparatos llamados supresores de eco se insertan en un lado del circuito de cuatro hilos. El detector siente la presencia y dirección de la señal. Entonces habilita al amplificador en la dirección adecuada y deshabilita al amplificador en la dirección opuesta, por lo tanto previene que el eco regrese a la bocina.

Modos de Trasmision

Métodos de Comunicación

Dúplex es utilizado en las telecomunicaciones para definir a un sistema que es capaz de mantener una comunicación bidireccional, enviando y recibiendo mensajes de forma simultánea. La capacidad de transmitir en modo dúplex está condicionado por varios niveles:

• Medio físico (capaz de transmitir en ambos sentidos)
• Sistema de transmisión (capaz de enviar y recibir a la vez)
• Protocolo o norma de comunicación empleado por los equipos terminales.

Atendiendo a la capacidad de transmitir entera o parcialmente en modo dúplex, podemos distinguir tres categorías de comunicaciones o sistemas: dúplex (full dúplex), semidúplex (half dúplex) y símplex.

Comunicación Símplex

Una comunicación, es símplex si están perfectamente definidas las funciones del emisor y del receptor y la transmisión de los datos siempre se efectúa en una dirección y la transmisión de los datos siempre se realiza en una dirección. La transmisión de señales por medio de la televisión es el ejemplo más claro de comunicación símplex.

Sólo permiten la transmisión en un sentido. Un ejemplo típico es el caso de la fibra óptica; en estos casos se puede recurrir a sistemas en anillo o con doble fibra para conseguir una comunicación completa. Aunque en la actualidad ya existe la posibilidad de enviar y recibir señal a través de una sola fibra óptica pero en diferentes longitudes de onda.Una conexión semidúplex (a veces denominada una conexión alternativa o semi-dúplex) es una conexión en la que los datos fluyen en una u otra dirección, pero no las dos al mismo tiempo. Con este tipo de conexión, cada extremo de la conexión transmite uno después del otro. Este tipo de conexión hace posible tener una comunicación bidireccional utilizando toda la capacidad de la línea.

Comunicación Semidúplex

En las comunicaciones semidúplex puede ser bidireccional, esto es, emisor y receptor pueden intercambiarse los papeles. Sin embargo, la direccionalidad no puede ser simultánea. Cuando el emisor transmite, el receptor necesariamente recibe. Puede ocurrir lo contrario siempre y cuando el antiguo emisor se convierta en el nuevo receptor.

En ocasiones encontramos sistemas que pueden transmitir en los dos sentidos, pero no de forma simultánea. Puede darse el caso de una comunicación por equipos de radio, si los equipos no son full dúplex, uno no podría transmitir (hablar) si la otra persona está también transmitiendo (hablando) porque su equipo estaría recibiendo (escuchando) en ese momento. En radiodifusión, se da por hecho que todo duplex ha de poder ser bidireccional y simultáneo, pues de esta manera, se puede realizar un programa de radio desde dos estudios de lugares diferente.

Comunicación Dúplex o Full Dúplex

En este tipo de comunicación es bidireccional y simultánea. Por ejemplo el teléfono. En ella el emisor y el receptor no están perfectamente definidos. Ambos, actúan como emisor y como receptor indistintamente. En una comunicación dúplex se dice que hay un canal físico y dos canales lógicos.

La mayoría de los sistemas y redes de comunicaciones modernos funcionan en modo dúplex permitiendo canales de envío y recepción simultáneos. Podemos conseguir esa simultaneidad de varias formas:

• Empleo de frecuencias separadas (multiplexación en frecuencia)
• Cables separados

Nota: No existen colisiones en Ethernet en el modo full-duplex.

Full-Duplex y Semi-Duplex

El intercambio de datos sobre una línea de transmisión se puede clasificar como "full-duplex" y "semi-duplex". En la transmisión semi-duplex cada vez sólo una de las dos estaciones del enlace punto a punto puede transmitir. Este modo también se denomina "alterno en dos sentidos", ya que las dos estaciones deben transmitir alternativamente. Esto es comparable a un puente con un sólo carril con circulación en los dos sentidos. Este tipo de transmisión se usa a menudo en la interacción entre los terminales y el computador central. Mientras que el usuario introduce y transmite datos, al computador se le impide enviar datos al Terminal, ya que si no éstos aparecerían en la pantalla del Terminal provocando confusión.

Bibliograf'ia:

http://www.enlaces.us/internet/web/link/metodos_de_comunicacion/

http://es.wikipedia.org/wiki/Dúplex_(telecomunicaciones)

Ruido Electrico

Corrientes o tensiones interferentes e indeseadas en aparatos eléctricos o sistemas. El ruido eléctrico, en general simplemente denominado ruido, tiene un importante efecto en cualquier sistema eléctrico que se utilice para recoger, transmitir o elaborar o presentar información. En tales sistemas, como telefonía, radio, televisión, radar, radionavegación, telemetría, control electrónico u ordenadores electrónicos, las señales deseadas que transmiten la información pueden ser enmascaradas o distorsionadas por el ruido.

El ruido se puede originar ya externamente al aparato, en el cual aparece como estático atmosférico, o intermitente, como el ruido térmico de una resistencia. Puede resultar de fenómenos naturales, como los dos tipos de ruidos mencionados, o deberse a la interferencia de aparatos hechos por el hombre, como motores eléctricos o generadores cercanos.
La interferencia debida a los aparatos hechos por el hombre se puede eliminar generalmente mediante un buen diseño y un emplazamiento adecuado de los equipos. El ruido debido a fenómenos naturales muchas veces no se puede reducir por debajo de ciertos niveles fijos y un buen diseño solo asegurará que el equipo funcione con la mejor eficacia posible en presencia de ese ruido irreducible. Por ejemplo, un radiorreceptor no puede trabajar con señales recibidas muy débiles (comparadas con algún valor determinado por el ruido térmico en el propio receptor), independientemente de la amplificación que se emplee en el receptor, porque el ruido se amplifica con la señal.