Sistemas-de-Comunicaciones-Electronicas-Wayne-Tomasi

1. Sistemas de
Comunicaciones Electr6nicas
Cuarta edici6n
Wayne Tomasi
DeVry Institute of Technology
Phoenix, Arizona
TRADUCCION:
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 Mixico
REVISION 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. / 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 seeundaria
AU~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, por
Wayne 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 autorizada
Edicion en espanol
Editor: Guillermo Trujano Mendoza
e-maH: guillenno.trujano@pearsoned.com
Editor de desarrollo: Felipe de Jesus Castro Perez
Supervisor de produccion: Jose D. Hernandez Gardufio
Edici6n en ingles
Vice President and Publisher: Dave Garza
Editor in Chief: Stephen Helba
Assistant Vice President and Publisher: Charles E. Stewart, Jr.
Associate Editor: Kate Linsner
Production Editor: Alexandrina Benedicta Wolf
ProductionlEditorial Coordination: Carlisle Publishers Services
Design Coordinator: Robin Chukes
Cover Designer: Tanya Burgess
Cover photo: Index Stock
Production Manager: Matthew Otten weller
Marketing Manager: Barbara Rose
CUARTA EDlCI6N, 2U03
DR © 2003 par Pearson Educaci6n de Mexico, SA de c.v.
Atlacomulco Num. SOOS Piso
CoL Industrial Atoto
53519, Naucalpan de Juarez, Edo. de Mexico
Camara Nacional de la Industria Editorial Me:<icana, Reg. Num. 1031
Prentice·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 recuperaci6n
de 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. Prefacio
EI 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 de
cornunicaciones mas modemos, digitales, de fibIa optica, de microondas, satelitales y te1ef6ni-
cos celulares, y satelitales de comunicaciones personales. Ellibro se escribi6 para que un lector
con conocimientos previos de los principios basicos de electr6nica, y comprensi6n de matema-
ticas basta los conceptos fundarnentales de calculo, teoga poea dificultad para comprender los
temas que se presentan. En el texto hay muchos ejempJos que haeen enfasis en los conceptos
mas importantes. AI final de cada capitulo se incluyen preguntas y problemas; al final dellibro
se 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 capitulos
que 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 telefonia
celular 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. 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. Contenido
CAPiTULO 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. 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 140
CAPITULO 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 182
CAPiTULO 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. 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 MODULACION
CAPiTULO 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 317
xii Contenido Contenido xiii

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 383
CAPITULO 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
xv
xiv Contenido Contenido

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. 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 yv'32terbo 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
xix
xviii Contenido Contenido

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 746
CAPiTULO 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 757
xx
Contenida Contenido xxi

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 807
CAPiTULO 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 838
CAPiTULO 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
xxiii
xxii Contenido Contenido

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 910
CAPiTULO 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 906
xxi{ Contenido Contenido xxv

14. c A p i T u L
Introducci6n a las
comunicaciones electr6nicas
INTRODUCCION
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 se'fiales 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 fundamentale'S"'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 transistol'es 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. 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 modulacion
MODULACION 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 electronicas
2 Capitulo 1