LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES ELECTRÓNICAS

República Bolivariana de Venezuela Universidad Bicentenaria de Aragua Vicerrectorado Académico CREATEC Táchira Introducción a las Comunicaciones Sección T1

Revista Digital: LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES ELECTRÓNICAS

Alumno: Morales G. Pedro E., C.I.: 26 595 814 Carrera: Ingeniería Eléctrica

San Cristóbal, Octubre 2023

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 3 Propósito de establecer sistemas de comunicaciones electrónicas........................................ 4 Métodos de demodulación en sistemas de comunicación ..................................................... 7 Ancho de banda. .................................................................................................................... 8 Frecuencia de transmisión y el espectro electromagnético. .................................................. 9 Modos de transmisión. ........................................................................................................ 12 CONCLUSIONES .............................................................................................................. 14 REFERENCIAS .................................................................................................................. 15

3 INTRODUCCIÓN Las comunicaciones son una parte fundamental de nuestra vida cotidiana. Desde las llamadas telefónicas hasta la transmisión de datos a través de Internet, las comunicaciones nos permiten conectarnos con el mundo que nos rodea. Por lo que se abordará una visión general de las comunicaciones, incluyendo cómo se transmiten los datos, el ancho de banda y su relación con el espectro electromagnético, los modos de transmisión y la modulación.

La transmisión de datos se refiere al proceso de enviar información de un dispositivo a otro. Este proceso se lleva a cabo a través de diferentes medios, como cables, ondas de radio y satélites. El ancho de banda es la cantidad de datos que pueden ser transmitidos a través de una conexión en un período de tiempo determinado. El ancho de banda se mide en bits por segundo (bps) y se utiliza para describir la capacidad de una conexión de red o de un canal de comunicación. La elección del ancho de banda adecuado dependerá de la aplicación específica y de las características de la señal que se desea transmitir.

Los modos de transmisión son la forma en que se transmiten los datos a través de un canal de comunicación. Existen tres modos de transmisión: Simplex, Half Duplex y Full Duplex. El modo Simplex es una transmisión única, de una sola dirección. El modo Half Duplex permite transmitir en ambas direcciones, pero no simultáneamente. El modo Full Duplex permite transmitir en ambas direcciones simultáneamente.

La modulación es el proceso de modificar una onda portadora para transportar información. Los métodos de modulación, como AM, FM, se utilizan para modificar la amplitud, la frecuencia o la fase de la onda portadora para transportar la información. La demodulación es el proceso inverso de la modulación y se utiliza para extraer la información de la señal modulada.

Por tanto, podríamos decir que comunicaciones son una parte fundamental de nuestra vida cotidiana y se llevan a cabo a través de diferentes medios y tecnologías. El ancho de banda, los modos de transmisión y la modulación son aspectos clave de las comunicaciones que deben ser considerados al seleccionar una conexión de red o un canal de comunicación para garantizar una transmisión de datos eficiente y sin interrupciones.

4 Propósito de establecer sistemas de comunicaciones electrónicas.

El propósito de establecer sistemas de comunicaciones electrónicas es permitir la transmisión de información de un punto a otro a través de diferentes medios. Estos sistemas son fundamentales para facilitar la comunicación y el intercambio de datos en diversos contextos, como las telecomunicaciones, la radio, la televisión, la telefonía, Internet y muchas otras aplicaciones. De igual forma estos sistemas se han desarrollado y mejorado a lo largo de los años gracias a la masificación del internet y el uso de dispositivos inteligentes.

Por lo que se puede decir, en pocas palabras, que las comunicaciones electrónicas son la transmisión, recepción y procesamiento de información entre dos o más lugares. La comunicación electrónica puede darse de dos formas distintas: sincrónica y asincrónica. La diferencia entre una y otra son Comunicación sincrónica: 

Es una forma de comunicación en tiempo real, en la que los participantes se comunican simultáneamente.



Requiere que los participantes estén disponibles en el mismo momento.



Permite una respuesta inmediata y una interacción más dinámica entre los participantes.



Se utiliza en situaciones en las que se necesita una respuesta rápida y una interacción en tiempo real, como en las reuniones virtuales, las videollamadas y los chats en vivo.

Comunicación asincrónica: 

Es una forma de comunicación que no requiere que los participantes estén disponibles en el mismo momento.



Permite que los participantes elaboren sus respuestas con más tiempo y reflexión.



No permite una respuesta inmediata y la interacción entre los participantes es más limitada.



Se utiliza en situaciones en las que no se necesita una respuesta inmediata y se puede permitir un tiempo de espera, como en los correos electrónicos, los mensajes de texto y los foros en línea.

5 Modulación y la demodulación.

Modulación y demodulación Modulación no es más que el proceso de cambiar una o más propiedades de la portadora, en proporción con la señal de información. La modulación y la demodulación son dos procesos complementarios que se utilizan en los sistemas de comunicación electrónica para transmitir información de un punto a otro a través de diferentes medios. A continuación, se detallan las principales diferencias entre la modulación y la demodulación: Modulación: 

Es el proceso de modificar una onda portadora para transportar información.



Se utiliza para transmitir información de diferentes tipos y en diferentes rangos de frecuencia.



Los métodos de modulación, como AM, FM, se utilizan para modificar la amplitud, la frecuencia o la fase de la onda portadora para transportar la información.



La modulación se lleva a cabo en el extremo transmisor del sistema de comunicación.

Demodulación: 

Es el proceso de recuperar la información transportada por una onda portadora que ha sido modulada con dicha información en el extremo transmisor.



Se utiliza para extraer la información de la señal modulada para que pueda ser utilizada por el receptor.



Los métodos de demodulación, como el detector de envolvente para la modulación de amplitud (AM) y el detector de pendiente o el detector de fase para la modulación de frecuencia (FM), se utilizan para extraer la información de la señal modulada.



La demodulación se lleva a cabo en el extremo receptor del sistema de comunicación.

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Figura 1. Esquema gráfico de la modulación de una señal. Fuente: https://plusformacion.us/Recursos/r/modulacion-angular-modulacion-amplificada

Métodos de modulación en sistemas de comunicación Los medios por los cuales se transmite la comunicación electrónica pueden ser varios, pero se dividen principalmente en dos categorías: electrónicos analógicos y electrónicos digitales. Existen diferentes tipos de comunicación electrónica, como el email, los blogs, los foros, la mensajería instantánea o por SMS, las videollamadas, entre otros. Para lograr la transmisión de información, es necesario reconocer los diferentes métodos de modulación que se utilizan en los sistemas de comunicación, como la Amplitud Modulada (AM), Modulación de Frecuencia (FM) y Modulación de Fase (PM). Estos se explican a continuación 1. Modulación de Amplitud (AM): En la modulación de amplitud, la amplitud de una onda portadora se modifica de acuerdo con la señal de información. La señal de información se encuentra en la forma de variaciones en la amplitud de la onda portadora. La modulación de amplitud se utiliza comúnmente en la transmisión de señales de radio AM. 2. Modulación de Frecuencia (FM): En la modulación de frecuencia, la frecuencia de una onda portadora se modifica de acuerdo con la señal de información. La señal de información se encuentra en la forma de variaciones en la frecuencia de la onda portadora. La modulación de frecuencia se utiliza comúnmente en la transmisión de señales de radio FM. 3. Modulación de Fase (PM): En la modulación de fase, la fase de una onda portadora se modifica de acuerdo con la señal de información. La señal de información se

7 encuentra en la forma de variaciones en la fase de la onda portadora. La modulación de fase se utiliza en aplicaciones como la transmisión de datos digitales.

Estos métodos de modulación permiten transmitir información de diferentes tipos, como voz, música, video y datos, a través de diferentes rangos de frecuencia. Cada método de modulación tiene sus propias características y aplicaciones específicas.

Figura 2. Comparación entre las distintas señales de modulación. Fuente: https://es.slideshare.net/ManuelCarreo/modulacin-am-pm-fm

Métodos de demodulación en sistemas de comunicación Existen diferentes técnicas de demodulación que se utilizan en los sistemas de comunicación electrónica para extraer la información de la señal modulada. A continuación, se describen algunas de las técnicas de demodulación más comunes: 1. Detector de envolvente: Esta técnica se utiliza en la modulación de amplitud (AM) y consiste en rectificar la señal modulada para obtener la envolvente de la señal. La envolvente se utiliza para recuperar la señal moduladora original.

2. Detector de pendiente: Esta técnica se utiliza en la modulación de frecuencia (FM) y consiste en detectar la pendiente de la señal modulada para recuperar la señal moduladora original.

3. Detector de fase: Esta técnica se utiliza en la modulación de fase (PM) y consiste en detectar la fase de la señal modulada para recuperar la señal moduladora original.

8 4. Demodulación coherente: Esta técnica se utiliza en la modulación de fase (PM) y consiste en utilizar una señal de referencia para recuperar la señal moduladora original.

5. Demodulación por mezcla: Esta técnica se utiliza en la modulación de amplitud (AM) y consiste en mezclar la señal modulada con una señal de referencia para recuperar la señal moduladora original.

Es importante tener en cuenta que la elección de la técnica de demodulación adecuada dependerá del tipo de modulación utilizado en el extremo transmisor y de las características de la señal que se desea recuperar. Además, cualquier sistema de demodulación tiene una banda limitada de frecuencias que pueden ser recuperadas, lo que se conoce como filtro de frecuencias. La elección de la técnica de demodulación adecuada y el uso de filtros de frecuencia son fundamentales para garantizar una recuperación de la información eficiente y sin interferencias.

Ancho de banda.

El ancho de banda en las comunicaciones se refiere a la cantidad de datos que pueden ser transmitidos a través de una conexión en un período de tiempo determinado. En otras palabras, es la cantidad máxima de información que puede ser enviada o recibida en un momento dado. El ancho de banda se mide en bits por segundo (bps) y se utiliza para describir la capacidad de una conexión de red o de un canal de comunicación. Es importante tener en cuenta que el ancho de banda no es lo mismo que la velocidad de transmisión de datos, aunque a menudo se confunden. La velocidad se refiere a la tasa a la que se pueden transmitir los datos, mientras que el ancho de banda es la capacidad de esa velocidad.

El ancho de banda se utiliza en una variedad de aplicaciones de comunicación, como la telefonía móvil, la televisión digital, los radares, la comunicación por satélite, la radioayuda, señales de tiempo, radiodifusión en AM (onda larga), RFID, radioafición, entre otros. La elección del ancho de banda adecuado dependerá de la aplicación específica y de las características de la señal que se desea transmitir.

Es importante destacar que el ancho de banda no es una medida fija y puede variar dependiendo de varios factores, como la calidad de la conexión, la cantidad de dispositivos conectados a la red, la distancia entre los dispositivos, entre otros. Además, el ancho de banda puede ser limitado por el proveedor de servicios de Internet o por el canal de comunicación

9 utilizado. Por lo tanto, es importante tener en cuenta el ancho de banda disponible al seleccionar una conexión de red o un canal de comunicación para garantizar una transmisión de datos eficiente y sin interrupciones.

Frecuencia de transmisión y el espectro electromagnético.

La frecuencia de transmisión es la cantidad de ciclos que una onda completa en un segundo. Es decir, es el número de veces que una onda se repite en un segundo. La frecuencia se mide en Hertz (Hz), que es igual a un ciclo por segundo. La frecuencia de transmisión es importante en los sistemas de comunicación electrónica porque determina la cantidad de información que se puede transmitir en un determinado período de tiempo. Cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será la cantidad de información que se puede transmitir.

La frecuencia de transmisión se utiliza en la modulación de la onda portadora para transportar la señal moduladora, que es la información que se desea transmitir. La modulación se realiza a través de diferentes tipos de ondas, como las ondas electromagnéticas, que se desplazan en ondas y se dividen en diferentes rangos de frecuencia.

El conjunto de todas las ondas electromagnéticas se denomina espectro electromagnético.

El espectro electromagnético se divide en diferentes bandas o segmentos, cada una con diferentes usos y aplicaciones. A continuación, se describen algunas de las bandas del espectro electromagnético:  Rayos gamma: Esta banda tiene una longitud de onda menor a 10^-11 metros y una frecuencia mayor a 10^19 Hz. Los rayos gamma se utilizan en la medicina para la radioterapia y en la industria para la esterilización de alimentos y otros productos.  Rayos X: Esta banda tiene una longitud de onda menor a 10^-8 metros y una frecuencia mayor a 10^16 Hz. Los rayos X se utilizan en la medicina para la radiografía y en la industria para la inspección de materiales.  Ultravioleta: Esta banda se divide en tres sub-bandas: UV-A, UV-B y UV-C. La longitud de onda de la UV-A es de 320 a 400 nanómetros (nm), la de la UV-B es de 280 a 320 nm y la de la UV-C es de 100 a 280 nm. La radiación ultravioleta se utiliza en la medicina para la fototerapia y en la industria para la esterilización de superficies.  Luz visible: Esta banda se encuentra entre los 400 y 700 nm de longitud de onda y se utiliza para la iluminación y la visión humana.

10  Infrarrojo: Esta banda se divide en tres sub-bandas: IR-A, IR-B e IR-C. La longitud de onda de la IR-A es de 700 a 1400 nm, la de la IR-B es de 1400 a 3000 nm y la de la IR-C es de 3000 a 1 mm. La radiación infrarroja se utiliza en la medicina para la termoterapia y en la industria para la detección de temperatura.  Microondas: Esta banda se encuentra entre los 1 mm y los 30 cm de longitud de onda y se utiliza en la comunicación inalámbrica y en la cocción de alimentos.

Radiofrecuencia: Esta banda se encuentra entre los 30 cm y los 100 km de longitud de onda y se utiliza en la comunicación inalámbrica, la televisión y la radio.

Es importante tener en cuenta que la división del espectro electromagnético en bandas es inexacta, ya que existen ondas que tienen una frecuencia, pero varios usos, por lo que algunas frecuencias pueden quedar en ocasiones incluidas en dos rangos.

Figura 3. Espectro electromagnético. Fuente: https://cientec.or.cr/articulos/radiaciones-electromagneticas

No obstante existe una banda que es la que nos interesa en el mundo de las comunicaciones, y no es más que la banda de radiofrecuencia la cual es una sección del espectro radioeléctrico utilizada en comunicaciones por radio, en la que los canales de comunicación se utilizan para servicios similares con el fin de evitar interferencias y permitir un uso eficiente del espectro. Esta banda se divide en diferentes sub-bandas, como la banda de frecuencia ultra alta (UHF), la banda de frecuencia muy alta (VHF), de frecuencia baja (LF) y de frecuencia extremadamente baja (ELF). A continuación, se detallan algunas características de estas sub-bandas:

11 

Banda de frecuencia muy alta (VHF): Esta sub-banda se encuentra entre los 30 MHz y los 300 MHz de frecuencia y se divide en diferentes canales de frecuencia, cada uno con un ancho de banda de 200 kHz.. Tiene diversas aplicaciones en el área de las comunicaciones tales como en la televisión, la radiodifusión en FM, la banda aérea, los satélites, las comunicaciones entre buques y el control de tráfico marítimo. Las radios VHF son las más utilizadas por gobiernos, fuerzas armadas, policía, organizaciones marítimas y equipos de emergencia debido a su portabilidad.



Banda de frecuencia ultra alta (UHF): Esta sub-banda se encuentra entre los 300 MHz y los 3 GHz de frecuencia y se utiliza en la televisión digital, la telefonía móvil y la comunicación por satélite. La banda UHF se divide en diferentes canales de frecuencia, cada uno con un ancho de banda de 6 MHz. Esta banda tiene su área de aplicación en las comunicaciones principalmente en la telefonía móvil, la televisión digital, los radares y la comunicación por satélite. Esto debido se propaga por una trayectoria de línea visual, lo que significa que no alcanza la curvatura de la Tierra y puede ser bloqueada por colinas, montañas y otros objetos densos de gran tamaño.



Banda de frecuencia baja (LF): Esta banda se encuentra entre los 30 kHz y los 300 kHz de frecuencia y se utiliza en aplicaciones de comunicación de larga distancia. La banda LF se divide en diferentes canales de frecuencia, cada uno con un ancho de banda de 2.1 kHz. Esta banda se se utiliza en una variedad de aplicaciones de comunicación, como la radioayuda, señales de tiempo, radiodifusión en AM (onda larga) en Europa y partes de Asia, RFID y radioafición. Además, la banda de frecuencia baja también se utiliza en la comunicación submarina y en la penetración de líquidos y sólidos. En el hemisferio occidental, su uso principal es para sistemas de información, sistemas meteorológicos, navegación (LORAN) y faros de aeronaves.

Todo esto debido a que las ondas de radio LF tienen baja atenuación de señal, lo que las hace adecuadas para comunicaciones de larga distancia. Debido a sus largas longitudes de onda, las ondas de radio LF pueden difractar sobre obstáculos como cadenas montañosas y viajar más allá del horizonte, siguiendo el contorno de la Tierra.



La banda de frecuencia extremadamente baja (ELF, por sus siglas en inglés) es una sección del espectro electromagnético que se encuentra entre los 3 Hz y los 3 kHz de frecuencia. Esta banda se utiliza en aplicaciones de comunicación de larga distancia,

12 como la comunicación con submarinos y la transmisión de señales de radio AM. Aunque ha habido preocupación por sus efectos en la salud, no se ha demostrado que produzca efectos dañinos en la salud humana. Sin embargo, algunos estudios han sugerido

que

la

exposición

a

campos

electromagnéticos

de

frecuencia

extremadamente baja puede estar relacionada con un mayor riesgo de ciertos tipos de cáncer.

Es importante tener en cuenta que la elección de la banda de frecuencia adecuada depende de la aplicación específica y de las características de la señal que se desea transmitir.

Además, cualquier sistema de transmisión tiene una banda limitada de frecuencias que pueden ser transmitidas, lo que se conoce como filtro de frecuencias. La elección de la banda de frecuencia adecuada y el uso de filtros de frecuencia son fundamentales para garantizar una transmisión de datos eficiente y sin interferencias.

Figura 4. Banda de radiofrecuencias. Fuente: http://www.conatel.gob.ve/espectro-radioelectrico/

Modos de transmisión.

Existen tres modos de transmisión en las comunicaciones: Simplex, Half Duplex y Full Duplex.

El modo Simplex es una transmisión única, de una sola dirección. En este modo, solo es posible la transmisión en un sentido, del terminal que origina la información hacia el que la recibe y procesa. Un ejemplo claro de este tipo son las emisoras de radiodifusión.

13 El modo Half Duplex permite transmitir en ambas direcciones, pero no simultáneamente.

En la transmisión Half Duplex, el canal de comunicaciones permite alternar la transmisión en dos direcciones, pero no en ambas direcciones simultáneamente. Las radios bidireccionales, como las radios móviles de comunicación de emergencias o de la policía, funcionan con transmisiones Half Duplex.

El modo Full Duplex permite transmitir en ambas direcciones simultáneamente. En este modo, los datos circulan en ambas direcciones a la vez. A pesar de que los datos circulan en ambas direcciones, el ancho de banda se mide en una sola dirección. Un cable de red con 100 Mbps en modo Full Duplex tiene un ancho de banda de 100 Mbps. La tecnología de red Full Duplex mejora el rendimiento de la red ya que se pueden enviar y recibir datos de manera simultánea.

Figura 5. Modos de la transmisión de datos. Fuente: https://telematicaseuat.blogspot.com/2018/01/transmicionde-datos-simplex-half.html

Es importante tener en cuenta que la elección del modo de transmisión adecuado dependerá de la aplicación específica y de las características de la señal que se desea transmitir. Además, el ancho de banda disponible también es un factor importante a considerar al seleccionar un modo de transmisión.

14 CONCLUSIONES 

Las comunicaciones son un proceso fundamental para la transmisión de información de un punto a otro a través de diferentes medios.



La modulación es el proceso de modificar una onda portadora para transportar información, mientras que la demodulación es el proceso de recuperar la información transportada por una onda portadora que ha sido modulada con dicha información en el extremo transmisor.



El ancho de banda se refiere a la cantidad de datos que pueden ser transmitidos a través de una conexión en un período de tiempo determinado y se utiliza para describir la capacidad de una conexión de red o de un canal de comunicación.



Los modos de transmisión incluyen Simplex, Half Duplex y Full Duplex, y la elección del modo de transmisión adecuado dependerá de la aplicación específica y de las características de la señal que se desea transmitir.



Es importante tener en cuenta que la elección de la banda de frecuencia adecuada dependerá de la aplicación específica y de las características de la señal que se desea transmitir.



Cualquier sistema de demodulación tiene una banda limitada de frecuencias que pueden ser recuperadas, lo que se conoce como filtro de frecuencias. La elección de la técnica de demodulación adecuada y el uso de filtros de frecuencia son fundamentales para garantizar una recuperación de la información eficiente y sin interferencias.

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REFERENCIAS Electronics notes. (2023). Radio Spectrum: ITU Frequency Bands. Página web de Electronics Notes. Revisado el 13 de Octubre del 2023. Recuperado de: https://www.electronicsnotes.com/articles/antennas-propagation/electromagnetic-waves-em/radio-spectrumvlf-lf-mf-hf-vhf-uhf.php Flō Networks. (2022). ¿Qué es el ancho de banda?. Revisado el 13 de Octubre del 2023.

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