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Sistemas-de-Comunicaciones-Electronicas-Wayne-Tomasi

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28371979 sistemas-de-comunicaciones-electronicas-wayne-tomasi-4ed

  1. 1. Sistemas de Comunicaciones Electr6nicas Cuarta edici6n Wayne Tomasi DeVry Institute of Technology Phoenix, ArizonaTRADUCCION: lng. Gloria Mata Hernandez Facultad de lngenierfa Universidad Nacional Autanoma de Mexico Ing. Virgilio Gonzalez Pow Traductor Profesional Faeuitad de Qubnica Universidad National Aut0JlOma de MixicoREVISION TECNICA: GonzaJo Duehen Sanchez Secci6n de Estudios de Postgrado e Investigacion, Escuela Superior de lngenieria Mecanica Electrica, Unidad Culhuacan, Instiluto PaUticnico Nacional • , ® Mbcico • Argentina· Brasil· Colombia· Costa Rica Chile Ecuador Espana. Guatemala· Panama Peru Puerto Rico Uruguay Venezuela
  2. 2. / Datos de calalogacion bibliognifica TOMASI, WAYNE SiSt€JIJ.3S de Comunieaciones Eledronicas PEARSON EDUCACI6N, Mexico, 2003 ISBN: 970-26-0316-1 Area:Universitarios Formato: 20 x 25.5 em Paginas: 976 A Cheryl, mi mejor amiga desde la seeundariaAU~lorized translation from the English language edition, entitled Electronic Communicatiolls Systems: Fundamentals ThroughAdval1ced, Fourth Edition y nri amado y fie! espaso hace 34 anos.hy Wayne Tomasi, published by Pearson Education, Inc., publishing as PRENTICE HALL, INC.,Copyright © 200 I. An rights reserved A nuestros seis hijos: Aaron, Pernell, Belinda, Loren, Tennille y Marlis,ISBN 0-13-022125-2 sus esposas, esposos, novios y novias: Cathy, Kriket, Robin, Mark y Brent; y naturalmellte, a mis tres nietos: Avery, Kyren y Riley.Traducci6n autorizada de la edicion en idioma ingles, titulada Ele/ronic Communications Systems: F!mdamelllais Through Advanced, Fourth Edition, porWayne Tomasi, publicada por Pearson Education, Inc., public ada como PRENTICE-HALL INC., Copyright © 2001. Todos los derechos reservados.Esta edici6n en espana] es la (mica autorizadaEdicion en espanolEditor: Guillermo Trujano Mendoza e-maH: guillenno.trujano@pearsoned.comEditor de desarrollo: Felipe de Jesus Castro PerezSupervisor de produccion: Jose D. Hernandez GardufioEdici6n en inglesVice President and Publisher: Dave GarzaEditor in Chief: Stephen HelbaAssistant Vice President and Publisher: Charles E. Stewart, Jr.Associate Editor: Kate LinsnerProduction Editor: Alexandrina Benedicta WolfProductionlEditorial Coordination: Carlisle Publishers ServicesDesign Coordinator: Robin ChukesCover Designer: Tanya BurgessCover photo: Index StockProduction Manager: Matthew Otten wellerMarketing Manager: Barbara RoseCUARTA EDlCI6N, 2U03DR © 2003 par Pearson Educaci6n de Mexico, SA de c.v. Atlacomulco Num. SOOS Piso CoL Industrial Atoto 53519, Naucalpan de Juarez, Edo. de MexicoCamara Nacional de la Industria Editorial Me:<icana, Reg. Num. 1031Prentice·Hall es una marca registrada de Pearson Educaci6n de Mexico. SA de C. V.Rcservados todos los derethos. Nlla totalidad ni parte de esta publicacion pueden reproducirse, registrarsc 0 transmitirse, por un sistema de recuperaci6nde informaci6n, en ninguna forma ni por ningun medio, sea electr6nico, mecanico, fotoqufmico, magnetico 0 electrooptico, par fotocopia, grabaci6n 0•cualquier otro, sin permiso previo par escrila del editor.El prestamo, alquiler 0 cualquier otra forma de cesion de usa de este ejemplar requeriri tambien la autorizaci6n del editor 0 de sus representantes ISBN 970-26-0316-1 ~ • ® Impreso en Mexico. Primed In Mexico. 123456789006050403
  3. 3. PrefacioEI objeto de este libro es presentar allector los conceptos basieos de los sistemas convenciona-les de comunicaciones electr6nicas ana16gicas, y ampliar sus conocimientos con los sistemas decornunicaciones mas modemos, digitales, de fibIa optica, de microondas, satelitales y te1ef6ni-cos celulares, y satelitales de comunicaciones personales. Ellibro se escribi6 para que un lectorcon conocimientos previos de los principios basicos de electr6nica, y comprensi6n de matema-ticas basta los conceptos fundarnentales de calculo, teoga poea dificultad para comprender lostemas que se presentan. En el texto hay muchos ejempJos que haeen enfasis en los conceptosmas importantes. AI final de cada capitulo se incluyen preguntas y problemas; al final dellibrose presentan las respuestas a los problemas seleccionados. Este libro presenta Uila descripcion moderna y detaUada del campo de las comunicacio-nes electranicas. Los cambios mas importantes y extensos en esta edician estill en los capitulosque describen fundamentalmente los sistemas de comunicaciones digitales, como el 12, 15, 16, 18 Y 19. Ademas, el capitulo 20 es nuevo y se dedica totalmente a los sistemas de telefoniacelular y satelital personaL UJs nuevas temas principales, y las aclaraciones que incluye es-ta edici6n, las cuales se indican de acuerdo al numero de capitulo, son las siguientes: 1. La introduccion de varias secciones en este capitulo, incluyendo Ia seccian que ana- liza modulacion y demodulacion, se han vuelto a escribir, y se han modificado varias figuras. Ademas se han afi.adido varias figuras, y tambien secciones sobre ruido im- pulsivo e interferencia. 2. En esencia este capitulo permanece igual que en la edici6n anterior, excepto por varias modificaciones pequenas a algunas figuras. 3; Estecapftulo queda esencialmente igual que en la edicion anterior, excepto par la adi- cion de secciones nuevas sabre envolventes de AM producidas par senales comple- jas no senoidales, modulacion de amplitud en cuadratura, y pequenas madificaciones a varias figuras. 4. Se han vuelto a escribir la introduccion y la seccian sobre mejoramiento de aneha de banda, y se han modiflcado varias figuras. Ademas se han agregado nuevas seccio- TIes sabre limitadores y supresores de ruido, y mediciones alternas de senal a ruido.
  4. 4. 5. Se agregaron secciones nuevas sobre banda lateral tinica can portadora suprimida y EI apendice Aqued6 esencialmente igual al de la edicion anterior. multiplexado par division de frecuencia, asf como banda lateral doble con portadora suprimida y multiplexado en cuadratura, Reconocimientos 6. Se reescribieron la introduccion y varias secciones de este capitulo, incluyendo sensi- Quisiera agradecer la valiosa retroalimentaci6n de los siguientes revisores: Micha Hohenberger, bilidad a la desviaci6n, indice de modulacion, desviad6n de frecuencia, moduladores Temple University; Martin Knutilla, McHenry County College; Steven Schwarz, Queens College; Walter Thain, Southern Polytechnic State University y Martin Weiss, University of Pittsburgh. de frecuencia y de fase, conversion ascendente de frecuencia y las ventajas y desven- tajas de la modulacion angular, can mas ejemplos. Tambien se modificaron varias figuras, y se agregaron otras mas. 7. Se valvieron a escribir las secciones sabre receptores de PM, demoduladores de FIvr y el efeeto de captura de PM, y se modificaron vatias figuras. Se cambi6 de Ingar la seccion sabre telefonos eelulares, y se puso en el capitulo 20. S. Este capftulo queda esencialmente igual que el de la edidon anterior, excepto par la adici6n de las secciones sobre microbandas y linea de dnta (stripIine). 9. Aexcepci6n de unas pacas y pequefias modificaciones, este capitulo queda esencial- mente igual que en Ia edicion anterior. 10. Se han vuelto a escribir la introduccion y varias secciones en este capitulo, incluyendo las que tratan de reciprocidad de antena, potencia efectiva irradiada isotropieamente, densidad de potencia capturada, area de captura y potencia de eaptura, y ancho de banda de antena. Tambien se han modificado varias tiguras. 11. Se cambi6 a este capitulo la exposici6n de comunicaciones con fibra 6ptica del capf- tulo 20. Se han vuelto a escribir la introducci6n y varias secciones en este capitulo, y se agregaron varias secciones nuevas, como las de fuentes luminosas, potencia apti- ca y provisi6n de enlace. 12. Se volvieron a escribir las secciones sobre modula~ion digital de amplitud, modula- cion par conmutaci6n de frecuencia, modulaci6n par conmutaci6n. de frecuencia con fase continua y codificacion M~aria, y se agreg6 una nueva sobre codificacion Trellis. 13. Este capitulo queda esencialmente igual al de la edieion anterior, salvo Ia adidon de una nueva secci6n sobre recomendaciones para m6dem CeITT. 14. Este eapftulo queda esencialmente igual al de Ia edici6n anterior. 15. Se cambiaron la introducci6n y varias secciones de este capitulo, incluyendo las sec- dones que ti-atan las ventajas y desventajas de Ia transmisi6n digital y modulaci6n par codificaci6n de pulsos, tambien se afiadi6 una nueva sec cion sobre velocidad de linea PCM. Tambien se rnodificaron varias figuras. 16. Se cambiaron la introduccion y varias secciones de este capitulo, incluyendo las seccio- nes que tratan sobre multiplexado par division de tiempo y los sistemas de portadora digital TI, y ~e agregaron nuevas seeciones sobre formato de supertrama extendida y multiplexado por division de longitud de onda. 17. Se reescribi6la introducci6n, junto con partes de otras secciones, como las ventajas y desventajas de las eomunicaciones por microondas, la diversidad, la conmutaci6n de proteccion, el desvanecimiento, la perdida por trayectoria en el espacio libre y el margen de desvanecimiento. 18. Se volvieron a escribir la introducci6n y varias secciones en este capftulo, incluyen- do las que tratan de historia, orbitas satelitales, categorias de elevacion de satdites, pautas orbitales de sateiites, satelites geosfncronos, angulos de visual de antena y huellas. Las seccioncs nuevas en este capitulo son las de las leyes de Kepler, orbitas de Clarke y Ifmites de visibilidad. 19. Se hicieron pequefias modificaciones ellia introduccion y en algunas secciones en es- te capitulo. La seccion sobre radionavegaci6n satelital y GPS Navstar cambio mucho. 20. Se tomaron secciones del capftulo 7 de la edicion anterior, se volvieron a escribir y se combinaron con varias secciones nuevas, para presentar una descripcion detallada de los sistemas telef6nicos moviies, incluyendo la telefonfa celular analogica y digital (AMPS), el sistema COMA de comunicaciones personales (PCS) y el sistema sateli- tal llidium, de comunicaciones personales (PCSS).vi Prefacio Prefacio vii
  5. 5. ContenidoCAPiTULO 1 INTRODUCCION A LAS COMUNICACIONES ElECTRONICAS INTRODUCCION I SISTEMAS ELECTRONICOS DE COMUNICACIONES MODULACION YDEMODULACION 2 EL ESPECTRO ELECTROMAGNETICO 4 Frecuencias de transmisi6n 5 Clasificaci6n de los transnllsores 7 ANCHO DE BANDA YCAPACIDAD DE INFORMACION MODOS DE TRANSMISrON 10 Simplex (SX) 10 Semidoplex (HDX, de hall duplex) 10 Duplex total (FDX, defull duplex) !O Duplex totaUgen,ral (FIFDX, de fulUllll! duplex) !O CONFIGURACIONES DE LOS CIRCUITOS !O Transmisi6n ados hilos 11 Transmisi6n a cuatro hilos 12 Hfbridos y supresores de eco 12 ANALISIS DE SENALES 14 Senates senoidales 14 Ondas ped6dicas no senoidales (ondas complejas) 16 Serie de Fourier para una forma de onda rectangular 22 Espectros de potencia y energfa 26 Transformadas de Fourier discreta y fllpida 26 Efectos de Iimitaci6n de banda sabre las seiiales 27 MEZCLADO 27 Suma lineal 27 Mezclado no lineal 29 ix
  6. 6. ANAuSIS DE RUlDO 34 Modulacion simultanea de base y colector 122 Ruido no correlacionado 34 Moduladores de AM en circuito integrado lineal 122 Voltaje del mido 37 TRANSMISORES DE AM 127 Ruido correlacionado 38 Transmisores de bajo nivel 127 Ruido irnpulsivo 40 Transmisores de alto nivel 127 lnterferencia 40 Patrones trapezoidales 127 Resumen del ruido 40 Desplazamiento de la portadora 131 Relaci6n de potencia de senal a ruido 40 Envolventes deAM producidas par senales complejas no senoidales 132 Factor de ruido y cifra de ruida 42 MODULACION DEAMPLITUD EN CUADRATURA 135 Temperatura equivalente de ruida 45 PREGUNTAS 135 PREGUNTAS 46 PROBLEMAS 136 PROBLEMAS 47 CAPiTULO 4 RECEPCION DE AMPLITUO MODULADA 140CAPITULO 2 GENERACION DE SENAl 51 lNTRODUCC[ON 140 INTRODUCcrON 51 PARAMETROS DEL RECEPTOR 140 OSCILADORES 51 Seleetividad 141 Osciladores retroalimentados 52 Mejoramiento del ancho de banda 142 Osciladores no sintonizados 54 Sensibilidad 142 Osciladores sintonizados 55 Margen dinamico 143 Estabilidad de la frecueneia 59 Fidelidad 143 Osciladores de cristal 60 Perdida de insercion 144 OSCILADORES EN GRAN ESCALA DE [NTEGRACION 67 Temperatura de ruido y temperatura equivalente de ruida 145 Generaci6n de forma de onda con circuito integrado 68 RECEPTORES DE AM [45 LAZOS DE FASE CERRADA 72 Receptor de radiofrecuencia sintonizada 145 Intervalos de enganche y de captura 73 Receptor sllperheterodino 147 Oscilador controlado pof voltaje 74 CIRCUITOS RECEPTORES DE AM 158 Comparador de fases 75 . Circuitos amplificadores de RF 158 Funcionamiento dellazo 80 Amplificadores de bajo ruido 161 Circuito integrado para un lazo de fase cerrada de precision 84 Circuitos de mezclador/convertidor 161 SfNTETIZADORES DE FRECUENCIAS 89 Circuitos amplificadores de FI 165 Sintetizadores directos de frecuencias 89 Circuitos detectores de AM 172 Controles automaticos de ganancia 176 Sintetizadores indirectos de frecuencias 92 PREGUNTAS 95 Circuitos de reduccion de ruido 178 Limitadores y eliminadores de ruido 179 PROBLEMAS 96 Medidas altemas de serial a ruido 181 Receptores de AM en circuito integrado lineal 182CAPiTULO 3 TRANSMISION POR MODULACION DE AMPLITUD 100 RECEPTORES DE AM DE DOBLE CONVERSION 183 GANANCIA NETA DEL RECEPTOR 183 lNTRODUCCION 100 PREGUNTAS 186 PRINCIPIOS DE MODULAC[ON DE AMPLlTUD 100 PROBLEMAS 187 La envolvente de AM 101 Espectro de frecuencias y ancho de banda de AM 101 Representacion fasonal de una onda de amplitud rnodulada 103 CAPiTULO 5 SISTEMAS DE COMUNICACIONES DE BANDA LATERAL UNICA 189 Coeficiente de modulacion y porcentaje de modulacion 103 [NTRODUCCION 189 Distribucion de voltaje de AM 107 SISTEMAS DE BANDA LATERAL UNICA 189 Amilisis de AM en el dominio del tiempo 110 AM de banda lateral unica y portadora de maxima potencia 190 Distribuci6n de potencia en AM III AM de banda lateral (mica y portadora sllprimida 191 Calculos de corriente en AM 114 AM de banda lateral .niea y portadora redueida 191 Modulacion con una senal compleja de informacion 115 AM de banda lateral independiente 192 ClRCUITOS MODULADORES DE AM 116 AM de banda lateral residual 193 Modulador de AM de bajo nivel 116 Comparacion de la transrrllsi6n con banda lateral unica Modulador de AM de potencia intermedia 118 y [aAM convencional 193 Contenido Contenido xi
  7. 7. ANALISIS MATEMATICO DEAM"CON PORTADORA SUPRIMlDA 197 TRANSMISORES DIRECTOS DE FM 262 GENERACION DE BANDA LATERAL UNICA 197 Transmisor directo de FM de Crosby 262 Modulador de anillo balanceado 197 Trasnllsor directo de PM con lazo de fase cerrada 265 Modulador balanceado en cantral"e (push-pull) con FET 200 TRANSMISORES INDIRECTOS DE FM 266 Modulador de puente balanceado 201 Transmisor inrurecto de PM de Armstrong 266 Moduladores balanceados en circuito inlegrado lineal 203 Comparacion de FM y PM 270 TRANSMISORES DE BANDA LATERAL UNICA 205 MODULACION ANGULAR EN COMPARACION CON MODULACION Transmisor de banda lateral unica: metoda con filtro 205 DEAMPLITUD 270 Transmisor de banda lateral unica: metoda de desplazamiento de fase 211 Ventajas de la m{Jdulacion angular 270 Transmisor de banda lateral unica: tercer metoda 213 Desventajas de la modulaci6n angular 270 Transmisor de banda lateral independiente 214 PREGUNTAS 271 RECEPTORES DE BANDA LATERAL UNICA 214 PROBLEMAS 272 Receptor BFO de banda lateral linica 214 CAPiTULO 7 RECEPTORES paR MODULACION DE ANGULD, Receptor BFO coherente de banda lateral unica 217 Receptor de detecci6n de envolvente con banda lateral unica 218 FM ESTEREO Y RADIO DE FM EN DOS SENTIDOS 275 Receptor de banda lateral liniea con portadora piloto en multi canales 218 INTRODUCCION 275 COMPRESION Y EXPANSION DE AMPLITUD DE BANDA RECEPTORES DE FM 276 LATERAL UNICA 220 DEMODULADORES DE FM 276 BANDA LATERAL UNICA CON PORTADORA SUPRIMlDA Discriminadores de frecuencia con circuito sintonizado 278 YMULTIPLEXADO POR DIVISION DE FRECUENCIAS 221 DEMODULADOR DE FM CON LAZO DE FASE CERRADA 282 DOBLE BANDA LATERAL CON PORTADORA SUPRIMIDA DEMODULADOR DE FM POR CUADRATURA 284 Y MULTIPLEXADO EN CUADRATURA 221 SUPRESION DE RUlDO EN FM 285 MEDICIONES DE BANDA LATERAL ONrCA 223 Limitadores de amplitud y umbral de FM 285 PREGUNTAS 225 Circuitos limitadores 287 PROBLEMAS 225 Efecto de captura de FM 287 COMPARACION DE MODULACION DE FRECUENCIA Y MODULACIONCAPiTULO 6 TRANSMISION paR MODULACION ANGULAR 228 DEFASE 289 RECEPTORES DE FM EN ClRCUITO INTEGRADO LINEAL 290 INTRODUCCION 228 Sistema de PI para PM en circuito integrado y baja potencia 290 MODULACION ANGULAR 228 Sistema de PI para FM de alto rendimiento, bajo voltaje yean mezclador 293 AmHisis matematico 231 Si-stema de radio de FM con un solo CI ,293 Sensibilidad a la desviaci6n 232 EMISION ESTEREOFONICA EN FM 294 Fonnas de onda de FM y PM 233 Transmisi6n estereof6nica de PM 297 Desviaci6n de fase e indice de modulaci6n 234 Recepci6n estereof6nica de PM 299 Desviaci6n de frecuencia 235 RADIOCOMUNICACIONES EN PM DE DOS SENTlDOS 303 Moduladores y demoduladores de fase y de frecuencia 237 Perspectiva hist6rica 304 Anaiisis en frecuencia de las oodas con modulacion angular 238 Radiotransmisor de FIv1 en dos sentidos 304 Requisitos de ancho de banda para oodas con modulaci6n angular 241 Radiorreceptor de FM en dos sentidos 305 BANDA COMERCIAL DE EMISION EN FM 245 PREGUNTAS 308 REPRESENTACION FASORlAL DE LA ONDA CON MODULACION PROBLEMAS 309 ANGULAR 245 POTENCIA PROMEDIO DE UNA ONDA DE MODULACION CAPjTULO 8 LiNEAS DE TRANSMISION 310 ANGULAR 246 RUlDO YMODULACION ANGULAR 248 INTRODUCCION 310 Modulaci6n de fase debida a una senal de interferencia 248 ONDAS ELECTROMAGNETICAS TRANSVERSALES 310 Modulaci6n de frecuencia debida a una senal de interferencia 249 Caracterfsticas de las oodas electromagoeticas 311 PREENFASIS Y millNFASIS 251 TIPOS DE L1NEAS DE TRANSMISION 3lJ MODULADORES DE FRECUENCIA YFASE 253 Balunes 314 Modul,dores directos de FM 253 Lfneas de transmisi6n de conductores paralelos 315 Moduladores directos de PM 258 Lineas de transmisi6n concentricas 0 coaxiales 316 CONVERSION ELEVADORA DE FRECUENCIA 259 CIRCUrrO EQUIVALENTE DE UNA LiNEA DE TRANSMISION 317 Metoda de heterodinado para elevaT la frecuencia 259 Lfneas unifonnemente distribuidas 317 Metoda de multiplicaci6n para aumento de frecuencia 261 Caracterfsticas de transmisi6n 317xii Contenido Contenido xiii
  8. 8. PROPAGACION DE ONDAS EN liNEA DE TRANSMISION 322 TERMINOS YDEPINICIONES DE PROPAGACION 364 Factor de velocidad 322 Frecuencia critica y angula crftico 364 Longitud electrica de lna linea de transmisi6n 324 Altura virtual 365 Lfneas de retardo 324 Maxima frecuencia litH 365 PERDIDAS EN LINEAS DE TRANSMISION 325 Distancia de salto 366 Perdidas en eI conductor 325 PERDlDAS EN TRAYECTORIA POR EL ESPACIO LIBRE 366 Perdida por calentamiento del dielectrico 326 MARGEN DE DESVANEClMIENTO 367 Perdida por radiacion 326 PREGUNTAS 368 Perdida por acoplamiento 326 PROBLEMAS 369 Efecto corona (0 efecto de areo voltaico) 326· ONDAS INClDENTES YREFLEJADAS 327 371 Uneas de transmisi6n resonantes y no resonantes 327 CAPITULO 10 ANTENAS Y GUlAS DE ONDA Coeficiente de reflexion 327 INTRODUCCION 371 ONDAS ESTACIONARJAS 328 FUNCIONAMIENTO BAsICO DE LAANTENA 371 Relacion de anda estacionaria 328 Circuitos equivalentes a una antena 372 Ondas estacionarias en L1na I[nea abierta 330 RECIPROCIDAD DEANTENAS J72 Ondas estacionarias en una ([nell en corto 333 TERMINOLOOfA YDEFINICIONES PARAANTENAS 373 lMPEDANCIA DE ENTRADA DE UNA LINEA DE TRANSMISION 333 Sistema de coordenadas de 1a antena 373 Anilisis fasorial de la impedancia de entrada: linea abierta 334 Diagrama de radiaci6n 373 Analisis fasorial de 1a impedancia de entrada: linea en cortocircuito 337 Acoplamjento de impedancias en lineas de transmisi6n 338 Campos cercano y lejano 375 REFLECTOMETRiA EN EL DOMINIO DEL TIEMPO 340 Resistencia de radiaci6n 376 LiNEAS DE TRANSMISION DE MICROCINTA Y DE CINTA 342 Ganancia directiva y ganancia de potencia 377 Microcinta 342 Potencia isotr6pica efectiva irradiada 378 Linea de cinta 343 Densidad de potencia capturada 380 PREGUNTAS 344 Area de captura y potencia capturada 380 PROBLEMAS 345 Polarizacion de antena 382 Abertur. del haz de la antena 382 Ancho de banda de antena 383 ImpW.ncia de entrada a la antena 383CAPITULO 9 PROPAGACION DE LAS ONDAS ELECTROMAGNETICAS 347 ANTENAS BAsICAS 383 INTRODUCCION 347 Doblete elemental 383 POLARIZACION ELECTROMAGNETICA 348 DipoIo de media onda 385 RAYOS Y FRENTES DE ONDA 348 Antena conectada a tierra 388 RADIACION ELECTROMAGNETICA 348 CARGADELAANTENA 389 Densidad de patencia e intensidad de campo 348 Bobinas decarga 389 Impedancia caracterfstica del espacio libre 349 Carga por el extremo superior 390 FRENTE DE ONDA ESPERICO Y LA LEY DEL CUADRADO CONJUNTOS DE ANTENAS 391 INVERSO 350 Red de radiacion lateral 391 Frente de onda esferico 350 Red de radi.cion longitudinal 392 Ley del cuadrado inverso 350 Conjunto no resonante: 1a antena rombica 393 ATENUACION YABSORCION DE ONDAS 351 ANTENAS DE usa ESPECIAL 394 Atenuaci6n 351 Dipolo doblado 394 Absorci6n 352 Antena de tomiquete 394 PROPlEDADES OPTICAS DE LAS ONDAS DE RADIO 353 Antena log-periOdica 396 Refracci6n 353 Antena de cuadro 397 Reflexi6n 354 Antenas de conjunto enfasado 398 Difracci6n 357 Interferencia 357 Antena helicoidal 398 PROPAGAClON TERRESTRE DE LAS ONDAS ANTENAS DE UHPY DE MICROONDAS 400 ELECTROMAGNETICAS 359 Antena de reflector parabolico 40 I Propagacion de ondas tcrrcstres 359 Antena de cuerno conico 408 Propagaci6n de las codas espaciaies· 361 GUlAS DE ONDA 409 Propagaci6n por ondas celestes 362 Guia de onda rectangular 410 xvxiv Contenido Contenido
  9. 9. OTROS TIPOS DE GuiAs DE ONDA 417 Guia de onda circular 417 DETECTORES DE LUZ 458 Guia de anda rigid, 418 Diodos PIN 458 Guia de onda flexible 418 Fotodiodos de avalancha 460 PREGUNTAS 419 Caracterlsticas de los detectores de luz 460 PROBLEMAS 420 LAsERES 460 Tipos de laser 461 Caractetisticas de los hiseres 461 Construcci6n de los laseres 461 CAPiTULO 11 COMUNICACIONES CON FIBRA OPTICA 422 PROVISION PARA ENLACE EN EL SISTEMA DE FIBRA OPTICA 462 PREGUNTAS 464 INTRODUCCI6N 422 PROBLEMAS 465 HISTORlA DE LAS FlBRAS OPTlCAS 422 COMPARACION DE INSTALACIONES CON FlBRAS OPTICAS YCON CABLES METALlCOS 423 Ventajas de los sistemas de fibra 6ptica 423 CAPiTULO 12 COMUNICACIONES DIGITAlES 467 Desventajas de los sistemas de fibra optica 424 lNTRODUCCION 467 EL ESPECTRO ELECTROMAGNETlCO 425 COMUNICACIONES DIGITALES 468 DIAGRAMA DE BLOQUES DEL SISTEMA DE COMUNICACIONES liMITE DE SHANNON DE CAPAClDAD DE INFORMACION 468 CON FlBRA OPTlCA 425 RADIO DIGITAL 470 TlPOS DE FlBRA 427 MODULACION DIGITAL DE AMPLlTUD 470 Construccion del cable 428 MANIPULACION POR DESPLAZAMIENTO DE FRECUENCIA 471 PROPAGACION DE LA LUZ 429 Rapidez de bits FSK y baudios 472 La ffsica de la luz 429 Transmisor FSK 473 Velocidad de propagaci6n 430 Consideraciones de FSK respecto del ancho de banda 474 Refraccion 430 Receptor FSK 476 Indice de refraccion 430 Manipulaci6n par desplazamiento de frecuencia con rase continua 477 Angulo critico 433 MANlPULACl6N POR DESPLAZAMIENTO DE FASE 478 PROPAGACION DE LA LUZ A TRAVES DE UNA FlBRA OPTICA 434 Manipulacion par desplazamiento binario de fase 478 Modo de propagacion 434 Codificaci-6n M-aria 482 Perfil indice 435 Manipulacion par desplazamiento cuaternario de fase 484 CONFIGURA ClONES DE FlBRA OPTICA 435 PSK de ocho fases 490 Fibra unimodal de fndice escalonado 435 PSK de dieciseis fases 496 Fibra multimodal de indice escalonado 437 MODULACION DE AMPLITUD EN CUADRATURA 496 Fibra multimodal de indice graduado 437 OchoQAM 496 Comparacion de los tres tipes de fibra optica 438 Dieci"is QAM 500 ANGULO DE ACEPTACION Y CONO DE ACEPTACION 439 EFlCIENCIADE ANCHO DE BANDA 504 Abertura nume-rica 440 RECUPERACION DE PORTADORA 505 PERDlDAS EN LOS CABLES DE FlBRA OPTICA 442 Lazo cuadnitico 505 Perdidas por absorci6n 444 Lazo de costas 506 Perdidas en material, 0 pOT dispersi6n de Rayleigh 444 Remodulador 507 Dispersi6n cromatica 0 de longitudes de onda 445 MANIPULACION POR DESPLAZAMIENTO DIFERENCIAL DE FASE 507 Perdidas por radiacion 446 BPSK diferencial 507 Dispersion modal 446 RECUPERACION DE RELOJ 509 Perdidas en acoplamiento 448 PROBABILIDAD DE ERROR YTASA DE ERRORES DE BITS 509 FUENTES LUMINOSAS 450 ErroresenPSK 512 Potencia optica 451 Errores en QAM 515 FUENTES OPTICAS 452 Errores en FSK 516 Diodos emisores de luz 452 CODIFICACION TRELLIS 517 Diodo de laser de inyecci6n 457 PREGUNTAS 521 PROBLEMAS 522)(Vi Contenido Contenido xvii
  10. 10. CAPiTULO 13 COMUNICACION DE DATOS PREGUNTAS 601 524 PROBLEMAS 603 INTRODUCCI6N 524 HISTORIA DE LA COMUNICACI6N DE DATOS 524 ORGANIZACIONES NORMATIVAS PARA COMUNICACI6N CAPiTULO 14 PROTOCOlOS DE COMUNICACION DE DATOS DE DATOS 525 Y CONFIGURACIONES DE RED 605 CIRCUITOS DE COMUNICACI6N DE DATOS 526 Transmislon de datos en serie y en paraJelo 526 INTRODUCCI6N 605 INTERCONEXI6N DE SISTEMAS ABIERTOS 606 Configuraciones 528 Topologias 528 La jerarquia de protocolo ISO 606 Modos de transmisi6n 528 Modo de canieter 608 Comparaci6n de la operaci6n con dos y con cuatro hilos 529 Modo de bloque 608 C6DIGOS DE COMUNICACI6N DE DATOS 530 PROTOCOLOS ASiNCRONOS 608 Codigo de Baudot 530 PROTOCOLOS SfNCRONOS 610 Codigo ASCII 531 Protocolo bisync de IBM 610 Codigo EBCDIC 533 COlUunicaciones de enlace de datos sfncronos 614 CMigo, de barra, 533 Operaci6n del lazo SDLe 621 CONTROL DE ERRORES 535 Transparencia 623 Detecci6n de errores 535 Abortar mensaje 623 Correcti6n de errores 541 Codificaci6n pDf inversion en cera 623 SINCRONIZACI6N 543 Control de alto nivel para enlace de datos 624 Sincronizaci6n de caracteres 543 RED PUBLICA DE DATOS 626 COMPONENTES EN LA COMUNICACI6N DE DATOS 545 Red con valor agregado 626 Unidad de conlrol de Ifnea (LCU) 546 Red de conmutaci6n de paquetes 626 Clase de servicio CelIT X.I para usuario intemacional 627 INTERFACES EN MODO SERlE 552 INTERFAZ RS·232 552 PROTOCOLO DE USUARIO Y RED CCITT X.25 628 Normas de las interfaces RS-449 y RS·530 557 Circuito virtual permanente 629 CCIITX21 558 Llamada virtual 629 INTERFACES PARALELAS 559 Diagrama dedato, 630 Interfaz paraJeJa Centronics 560 Formato de paquete X.25 630 Bus IEEE 488 563 Las normas recomendadas de la serie X 631 LA RED TELEF6NICA 566 Modo de transferenciaasfncrona 631 Red DDD 566 Red aptiea sfncrona 634 RED DIGITAL DE SERVICIOS INTEGRADOS (ISDN) 636 Servicio de linea privada 571 EL ClRCUITO TELEF6NICO 572 Introduccion a la ISDN 636 Ellazo local 572 Arquitectura de la ISDN 638 Parametros de transmisi6n 574 Conexi ones y unidades de interfaz del sistema ISDN 639 M6DEMS DE DATOS 588 Protocolo, ISDN 640 Modems asfncronos 589 ISDN de bandaancha 643 Modems sincronos 590 REDES DE AREA LOCAL 645 Sincronizaci6n del modem 591 Consideraciones sobre sistemas de red de area local 647 Modems de baja velocidad 591 ANILLO DE PASO DE TESTIGO 651 Modems de velocidad media yalta 592 Anillo con muescas 654 Control del modem--conjunto de ordenes AT 595 Bus de testigo "54 Recomendaciones de CeITT para los modems 596 ETHERNET 654 Recomendacion eCIIT V.29 596 Ethernet IOBASE·5 655 Reeomendacion eCIIT VJ2 para modems 598 Ethernet IOBASE·2 "56 Recomendaciones cem V.32bis yv32terbo para modems 598 Ethernet IOBASE·T "56 Recomendacion CelIT V.33 para modems 599 Formato de datos en Ethernet 657 Operaci6n del sistema 658 Recomendaci6n CenT V.42 y V.42bis para modems 599 INTERFAZ DE DATOS DISTRIBUIDOS EN FIBRA 659 Reeomendacion eCIIT VJ2 (V.fast) para modems 600 Recomendaeion CCIIT V.34 + para modems 601 Nodos FDDI 660 xixxviii Contenido Contenido
  11. 11. Red FDDI Con Ifneas de transrnisi6n de par de conductores metalicos trenzados 662 CHIPS COMBINADOS 718 Canal Fibre 662 Funeionamiento general 718 Ethernet 100BASE-T 663 Modo de velocidad fija de datos 719 PREGUNTAS 663 Modo de velocidad variable de datos 726 PROBLEMAS 665 Senalizaci6n de supervision 728 ffiRARQuiA DIGITAL EN NORTEAMERICA 728 Terminales de grupo maestro y de television comercial 728 CAPiTULO 15 TRANSMISION DIGITAL Terminal de teltfono visual 730 667 Terminal de datos 731 INTRODUCCION 667 CODIFICACION DE LiNEA 732 Ventajas de la transmision digital 667 Voltajes de transmision y componente de CD 732 Desventajas de la transmisi6n digital 668 Cielo de trabajo 732 MODULACION DE PULSO 668 Consideraciones de ancho de banda 733 MODULACION FOR CODIGO DE PULSO 668 Muestreo PCM 669 Recuperaci6n de reloj 734 Frecuencia de muestreo 673 Detecci6n de errores 734 C6digo binario reflejado 675 Facilidad de deteccion y deeodificacion 734 Rango dinamico 677 Bifasica digital, de Miller y dic6digos 734 Eficiencia de codificaci6n 680 PORTADORAS T 736 Relaci6n de senal a ruido de cuantizaci6n 680 Sistemas de portadora Tl yTlC 737 Comparacion de e6digos PCM lineales y no lineales 681 Sistema de portadora T2 738 Ruido de canal inactive 682 Sistema de portadora 13 739 Metodos de codificaci6n 682 Sistema de portadora T4M 739 Cempresi6n-expansi6n 683 Sistema de portJldora T5 739 Compresi6n-expansion anal6gica 683 SINCRONIZACION DE TRAMA 739 Compresion-expansion digital 686 Sincronizaci6n par digito agregado 739 Error porcentual 693 Sincronia por reemplazo de digitos 740 CodifLcadores de voz 693 Sincronfa por canal agregado 740 Velocidad de PCM de 1a linea 694 Sincronia estadfstica 740 PCM DE MODULACION DELTA 695 Sincronizaci6n por c6digo de una linea 741 Transrnisor con rnodulaci6n delta 695 INTERCALACIONDE BITE INTERCALACION DE PALABRA 741 Receptor con modulaci6n delta 696 MULTlPLEXADO ESTADiSTlCO POR DIVISION DE TIEMPO 741 PCM DE MODULACION DELTAADAPTATIVA 697 MULTIPLEXADO POR DIVISION DE FRECUENCIA 743 MODULACION POR CODIGO DE IMPULSOS DIFERENCIAL 698 JERARQufAFDMDEAT&T 744 TRANSMISION DE PULSOS 698 Comunicaciones de larga distaocia con FDM 744 Interfereneia entre sfmbolos 700 Patrones de ojo 702 Canal de mensaje 744 Grupo basieD 745 POTENClA DE SEN ALES DIGlTALES BINARIAS 703 PREGUNTAS 704 Supergrupo basico 745 PROBLEMAS 705 Grupo maestro basico 745 Agrupamientos mayores 746 SENAL COMPUESTA EN BANDA BASE 746CAPiTULO 16 MUlTIPlEXADO Formaci6n de grupos y supergrupos 746 708 FORMACION DE UN GRUPO MAESTRO 748 INTRODUCCION 708 Grupo maestro U6DO 748 MULTIPLEXADO POR DIVISION DE TffiMPO 708 Grupo maestro L600 751 SISTEMA DE FORTADORA DIGITAL Tl 709 Formacion de un canal de radio 752 Baneos de canales tipo D 712 MULTIPLEXADO POR DIVISION DE LONGITUD DE ONDA 754 Fonnate de supertrama 713 Formato de supertrama extendido 714 Comparaci6n de multiplexado por division de longitud de onda SISTEMA CCIT! DE PORTADORA MULTIPLEXADA FOR DIVISION y par division de frecuencia 754 DE TIEMPO 717 D-WDM, longitudes de onua y canale~ de longitudes de onda 754 CODECS 717 Ventajas y desventajas del WDM 757 Componentes de los cireuitos WDM 757xx Contenida Contenido xxi
  12. 12. Orbita de Clarke 803 Acopladores POf division de longitud de onda 758 Ventajas Ydesventajas de los satelites geos(ncronos 803 WDM Yla red optica sinerona 758 ANGULOS VISUALES DE UNA ANTENA 805 PREGUNTAS 758 Angulo de elevacion 805 PROBLEMAS 759 Angulo de azimut 807CAPiTULO 17 RAOIOCOMUNICACIONES POR MICROONOAS Limites de visibilidad 808 CLASIFICACIONES, ESPACIAMIENTO YASIGNACION DE Y GANANCIA DEL SISTEMA 761 FRECUENCIAS DE SATELITES 809 INTRODUCCION 761 PATRON DE RADiACION DE ANTENAS SATELITALES: HUELLAS 812 VENTAJAS DE LAS RADrOCOMUNICACIONES Haces locales y zonales 813 FOR MICROONDAS 762 Haces hemisiericos 814 MICROONDAS ANALOGI CAS Y DrGITALES 763 Haces globales 814 MODULACION DE FRECUENCIA Y DE AMPLITUD 763 Reuso 814 SISTEMA DE RADrO DE MICROONDAS CON FRECUENCIA MODELOS DE ENLACE DE SISTEMAS SATELITALES 815 MODULADA 763 Modelo de enlace de subida 815 Radiotransmisor de microondas de PM 764 Transpondedor 815 Radiorreceptor de microondas de FM 765 Modelo de enlace de bajada 816 RADIO REPETIDORAS DE MICROONDAS DE FM 765 Enlaces cruzados 816 DIVERSIDAD 768 PARAMETROS DELSISTEMADESATELITES 817 Diversidad de frecuencia 769 Perdida par reduccion 817 Diversidad espacial 769 Potencia de transmisi6n y energia de bit 817 Diversidad de polarizacion 771 Potencia efectiva irradiada isotr6picamente 818 Diversidad hibrida 771 Temperatura equivalente de ruido 819 Diversidad cuadruple 77l Densidad de ruido 820 ARREGLOS DE CONMUTACION DE PROTECCION 771 Relaci6n de portadora a densidad de ruido 821 Reserva continua 771 Relaci6n de energia de bit a densidad de ruido 821 Diversidad 773 Relacion de ganancia a temperatura equivalente de rui,do 825 Confiabilidad 773 ECUACIONES DE ENLACE DEL SISTEMA DE SATELITES 826 ESTACIONES DE RADrO DE MICROONDAS FM 773 ECUACIONES DE ENLACE 826 Estacion terminal 773 Ecuaci6n de enlace de subida 826 Estaci6n repetidora 776 Ecuacion de enlace de bajada 827 CARACTERjSTICAS DE LA TRAYECTORIA 781 GASTOS DE ENLACE 827 Desvanecimiento 782 PREGUNTAS 832 GANANCIA DEL SISTEMA 782 PROBLEMAS 832 Perdidas en la trayectoria en espacio libre 783 Margen de desvanecimiento 784 835 Umbral del receptor 785 CAPiTULO 19 ARREGlOS DE ACCESO MULTIPLE A SATELITES Relaclones de portadora a ruido y de senal a ruido 786 INTRODUCcrON 835 Factor de ruido e Indice de ruido 786 SISTEMAS SATELITALES FDMlFM 835 PREGUNTAS 790 Sat6lite de comunicaciones Anik-E 837 PROBLEMAS 790 ACCESO MULTIPLE 837 Acceso multiple por division de frecuencia 838CAPiTULO 18 COMUNICACIONES SATELITAlES 793 Acceso multiple por division de tiempo 842 Acceso mUltiple por division de c6digo 845 INTRODUCcrON 793 HISTORIA DE LOS SATELITES 794 CAPACIDAD DE CANAL 850 LEYES DE KEPLER 795 Interfaces digitales no interpoladas 850 Interfa, digital interpolada de voz 850 ORBITAS DE SATELITES 797 Interpolaci6n de voz por asignaci6n de tiempo 851 Categorfas de elevacion de satelites 797 RADIONAVEGACION POR SATELITE 851 Trayectorias orbitales de los satelites 798 Navegaci6n Loran 852 SATEUTES GEOESTACIONARIOS 801 GPS Navstar 852 Velocidad orbital de un satelite geosincrono 803 Servicios de posicionamiento global (GPS) 853 Tiempo de retardo por viaje redondo para los satelites geosfncronos 803 xxiiixxii Contenido Contenido
  13. 13. Segmentos de Navstar 853 APENDICE A EL DIAGRAM A DE SMITH 907 GPS diferencial 862 PREGUNTAS 862 INTRODUCCION 907 PROBLEMAS 863 DEDUCCION DEL DIAGRAMA DE SMITH 909 Lineas de R.,(z) constante 909 Lineas de XIz) constante 910CAPiTULO 20 SERVICIO TELEFONICO MOVIL B64 Inversion de impedancia (admitancia) 910 Complejo conjugado 9Il lNTRODUCCION 864 GRAFlCACION DE LA IMPEDANClA, ADMITANCIA YSWR EVOLUCION DEL TELEFONO MOVIL 865 ENELDIAGRAMADESMITH 9Il SERVICIOS DE COMUNICACIONES MOVILES EN DOS SENTIDOS 866 IMPEDANCIA DE ENTRADA YLA GRAFICA DE SMITH 913 TELEFONO CELULAR 866 Compensaci6n con transfonnador de cuarto de onda en 1a grafica Conceptos basicos del telefono celular 867 de Smith 918 Reutilizaci6n de frecuencia 868 LInea de acoplamiento mediante stub, con el diagrama de Smith 922 Interferencia 870 PROBLEMAS 925 Division de celula 872 RESPUESTAS A PROBLEMAS SELECCIONADOS 926 Sectorizacion 873 Segmentaci6n y duaIizaci6n 873 iNDICE 935 Estructura del sistema de celulas 874 TELEFONO CELULARANALOGICO 878 Asignacion de frecuencias AMPS 878 Clasificaci6n AMPS de telefonos celulares 880 Canal de control AMPS 880 Senalizaci6n de canal de voz 882 Tonos de audio de supervision y senaliz.acion 882 Acceso multiple por divisi6n de frecuencia N·AMPS 884 Teletono celular ETACS 884 Diagrama de bloques del telefonD celular analogico 884 TELEFONO CELULAR DIGITAL 885 Canales de control USDC 886 Canal de voz digital USDC 887 Codificacion de VOl 888 Esquema de modulacion digital USDC 891 Canal decontrol digital USDC 891 SISTEMA TELEFONICO CELULAR DIGITAL DE ACCESO MULTIPLE POR DIVISION DE CODIGO (IS-95) 894 Acceso multiple por divisi6n de c6digo 894 Canales de tratico CDMA 897 SISTEMA GLOBAL PARA COMUNICACIONES MOVILES 898 Servicios de GSM 899 Arquitectura del sistema GSM 899 Subsistema de radio GSM 900 SISTEMA SATELITAL DE COMUNICACIONES PERSONALES 900 Mercado proyectado del PCSS 901 Requisitos de la industria del PCSS 901 Ventajas ydesventajas del PCSS 901 Proveedores de PCSS 901 Sistema de sat61ites Iridium 901 PREGUNTAS 905 PROBLEMAS 906xxi{ Contenido Contenido xxv
  14. 14. c A p i T u L Introducci6n a las comunicaciones electr6nicasINTRODUCCION EI objetivo fundamental de un sistema electronico de comunicaciones, es transferir informacion de un lugar a otro. Por consiguiente, se puede decir que las comunicaciones electronicas son la transmision, recepci6n y procesamiento de infonnaci6n entre dos a mas lugares, mediante cir- cuitos electronicos. La fuente original de informacion puede estar en forma anal6gica (conti- nua), como par ejemplo la VOl humana 0 la musica, 0 en forma digital (discreta), como pOl ejem- pia los numeros codificados binariamel1te 0 los codigos alfanumericos. Sin embargo, todas las [Ofmas de infonnaci6n se deben conveltir a energ{a electromagnetica antes de ser propagadas a traves de un sistema e-Iectr6nico de comunicaciones. Samuel Morse desarrollo en 1837 el primer sistema electronico de comunicaciones. Usala induccion electromagnetica para transferir informaci6n en forma de pu~tos, rayas yes- pacios entre un transmisor y un receptor sencillos, usando una linea de transmisi6n que can- sistla en un tramo de conductor met,ilico. Llama teligrafo a su invento. En 1876, Alexander Graham Bell y Thomas A. Watson fueron los primeros en transferir en forma exitosa la can· versaci6n humana a traves de un sistema sencillo de comunicaciones can hila metalico, al que lIamaron teMfono. Guglielmo Marconi transmiti6 par primera vez senates de ra¢io, sin hilos, a traves de Ia atmosfera terrestre, en 1894, y Lee DeForest invent6 en 1908 el hiodo, 0 valvula at vado, que penniti6 contar con el primer metodo practico para amplificar las sefiales eh::ctricas. La radio co- mercial comenzo en 1920, cuando las estaciones de radio comenzaron a emitir sefiates de am· plitud modulada (AM), y en 1933 el mayor Edwin Howard Armstrong invento la modulaci6n de jrectlencia (FM). La emision comercial en FM comenz6 en 1936. Aunque los conceptos y principies fundamentaleS"Oe las comunicaciones electr6nicas han cambiado poco desde su introduccion, ios metodos y circuitos con que se reaJizan han sufrido grandes cambios. En los afios recientes, los transistoles y los circuitos integrados lineales han simplificado el disefio de los circuitos de comunicaci6n electronica, permitiendo as{ la miniatu- rizaci6n, mejor eficiencia y confiabilidad y costas generales menores. En los ailos recientes ha habida una necesidad abrumadora de comunicacion entre cada vez mas personas. Bsta urgente
  15. 15. La radio digital es la transmision de portadaras analogicas moduladas digital mente, entre Medio de dos 0 mas puntos en un sistema de comunicaciones. En la radio dig.it~l, la senal ~odulad?r~ y transmision la senal demodulada son pulsos digitales. Estos pulsos se pueden onglllar en un SIstema dlgltal de transmision, en una Fuente digital, como par ejemplo una comput.adora, 0 p~eden ser un~ .s:- nal anal.6gica codificada en binario. En los sistemas digitales de radiO, el medlo de tran~mlSlon puede ser una instalaci6n ffsica a el espacio libre (es decir, la atm6sfera te~stre). Los slst~mas analogicos de comunicaciones fueron los primeros en ser desarrollados.; Sl~ embargo, en t1em- pas recientes, se han popularizado mas los sistemas digitales de c~mumcaclOn~s. . La ecuaci6n 1-1 es la descripcion general de una anda senoldal de voltaJe: vanabl~:n el tiempo, como puede ser una senal portadora de alta frecuencia. Si la senal de mformac~~n es anal6gica, y la amplitud (V) de la portadora es proporcional a ella, .se produce la mOdl/lncl~1l de FIGURA 1-1 Diagrama simpUficado de bloques de un Sistema de comunicaciones electr6nicas amplitud (AM, por amplitude modulation). Si se varia la frecuen~Ia (j) en forma proporcwnal ala senal de informacion, se produce la modulacion de freettencla (~M, de!,:eJuency modula- necesidad ha estimulado un crecimiento gigantesco de la industria de comunicaciones electro- tion); por ultimo, si se varia la fase (0) en proporcion can la senal de mformaclOn, se produce 1a nicas. Los sistemas electronicos modemos de comunicacion incluyen los de cable mettilico, por modulaeion de fase (PM, de plUlse modulation). , .. microondas y los satelitales, as! como los sistemas de fibra optica. Si Ia sefial de informaci6n es digital, y la amplitud (V) de la portadora se ,vana propOiClO- Ilalmente a la senal de informacion, se produce una senal rnodulada digitalmente, llama.da modtt· lacion por corunutacion de amplitud (ASK, de amplitude shift keying). Si I~ frecuenCi. (f) v~­SISTEMAS ELECTRONICOS DE COMUNICACIONES ria en fonna proporcional ala sefial de informaci6n se produce la modufacwn por eon~1UtaclOn de frecl/encia (FSK, defrequency shift keying), y si la fase (9) varia de manera proporclOnal a ~a La flg. I-I muestra un diagrama de bloqlies simpliflcado de un sistema electr6niCQ de comuni- senal de informacion, se produce la modulaci6n par conmutacion de fase (PSI( de ph~se shift caciones, que comprende un transmisor, un medio de transmisi6n y un receptor. Un transmisor keying). Si se varian al mismo tiempo la amplitud y la fase en proporcion con la sefi~ de mforma- es un conjunto de uno a mas dispositivos 0 circuitos electronicos que convierte la informacion cion, resulta la modulaci6n de amplitud en cuadratura (QAM, de quadrature amplitude nw.d~l~­ de la Fuente original en una senal que se presta mas a su transmision a traves de determinado me- lion). Los sistemas ASK, FSK, PSK y QAM son fonnas de modulacion digital, y se descnblran dia de transmision. EI medio de transmisi6n transporta las seiiales desde el transmisor hasta el con detalle en el capitulo 12. receptor, y puede ser tan sencillo como un par de conductores de cobre que propaguen las sena- (1-1) les en fonna de flujo de corriente electrica. rambien se puede convertir la infonnaci6n a ondas v(t) = V sen(21Tft + B) electromagneticas luminosas, propagarlas a traves de cables de fibra optica hechas de vidrio 0 donde v(t) = voltaje variable senoidalmente en el tiempo de piastico, 0 bien se puede usar el espacio libre para transmitir ondas eiectromagnetieas de r~­ V = amplitud maxima (volts) dio, a grandes distancias 0 sobre terreno donde sea diffcil 0 costoso instalar UD cable fisieo. Un f = freeuenda (hertz) receptor es un conjunto de dispositivos y circuitos electr6nicos que acepta del medio de trans- {I = desplazamiento de fase (radianes) misi6n las seiiales transmitidas y las reconvierte a Sil fomla originaL Aco~tiDuacion se muestra un resumen de las diversas tecnicas de modulacionMODULACION Y DEMODULACION senal modulante modulaci6n efectuada Como a menudo no es praetico propagar senales de infonnaeion a traves de cables metalieos 0 de fibra optiea, 0 a traves de la atmosfera telTestre, con frecueneia es neeesario modular 1a in- anal6gica AM FM PM fonnacion de 1a fuente, con una seiial analogiea de mayor freeuencia, Hamada portadora. En e&encia, 1a senal portadora transporta la informacion a lraves del sistema. La seiial de informa- v(t) = Len (21T J t+ J) ci6n modula a la portadora, cambiando su amplitud, su frecuencia 0 su fase. Modulacion no es mas que el proceso de cambiar una 0 mas propiedades de la portadora, en proporcion can la digital A~K F~K pdK senal de infonnaci6n. Los dos tipos basicos de comunicaciones electr6nicas son anal6gico y digital. Un sistema ~QAM/ analogieD de comunieaeiolles es aquel en el cualla energia se transmite y se recibe en fonna ana- 16gica: una senal de variacion continua, como por ejemplo una onda senoidal. En los sistemas La modulaci6n se hace en un transmisor mediante un circuito llamado modulador. Una analogicos de comunicaciones, tanto la infonnaci6n como la portadora son seiiales analogicas. portadora sabre la que ha actuado una senal de infonnaci6n se ll~~a onda mo~ulada 0 seiutl mo- Sin embargo, el tennino comunicaciones digitales abarca una amplia variedad de tecnicas dulada. La demodulacion es el proceso inverso a la modulaclOn, y reconvlerte a 1a portado- de comunicaci6n, que incluyen transmision digital y radio digital. La transmisi6n digital es un ra modulada en la infonnacion original (es decir, quita la informacion de la portadora). La de- sistema digital verdadero, donde los pulsos digitales (can valores discretos, como +5V y tierra) modulacion se hace en un receptor, can un circuito Hamado demodulador.. . se transfieren entre dos a mas puntos en un sistema de comunicaciones. Can la transmision di- Hay dos razones par las que la modulacion es necesaria en las comunicaclOnes, electrolll- gital no hay portadora analogica, y la fuente original de infonnacion puede tener forma digital cas: 1) Es en extrema diffcil irradiar senales de baja frecuencla en forma de energla ele~tro­ o analOgi ca. Si esta en forma anal6gica se debe convertir a pulsos digitales antes de transmitirla, magnetica, con una antena, y 2) ocasionalmenle, las seiiales de la infonnaci6n ~cupan la ~sma y se debe reconvertir a la forma anal6gica en eI extremo de nxepcion. Los sistemas de transmi- banda de frecuencias y si se transmiten al mismo tiempo las seiiales de dos a mas fuentes, mter- sian digital requieren una instalaci6n fisica entre el transmisor y el receptor, como por ejemplo feriran entre si. Por ejemplo, todas las estaciones comerciales de PM emiten senales de voz y un conductor metaJico 0 un cable de flbra 6ptica. Introducci6n a las comunicaciones electronicas2 Capitulo 1

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