Tecnologías de la comunicación

1. Introducción: El telégrafo2. Sistema de comunicación 2.1 Generalidades sobre Ondas

3. Comunicación sin hilos3.1 Onda electromagnética3.2 Espectro electromagnético3.3 Ejemplo: La Radio

4. Comunicación con hilos4.1 Tipos de cables4.2 Ejemplo: El Teléfono

Tecnologías de la comunicación

1. Introducción: El telégrafo2. Sistema de comunicación 2.1 Generalidades sobre Ondas

3. Comunicación sin hilos3.1 Onda electromagnética3.2 Espectro electromagnético3.3 Ejemplo: La Radio

4. Comunicación con hilos4.1 Tipos de cables4.2 Ejemplo: El Teléfono

1. IntroducciónLas primeras comunicaciones a largas distancias se

hicieron por sistemas de símbolos (banderas, humo, …) o bien usando el correo, que no era en tiempo real.

Cuando el hombre pudo sustituir la señal sonora o visual por una señal eléctrica nació la era de las telecomunicaciones.

El primer sistema de comunicación en tiempo real, donde no es necesario que emisor y receptor tengan contacto visual es el telégrafo (1837).

En la actualidad se puede establecer una comunicación desde cualquier parte del mundo, e incluso desde fuera del planeta Tierra en tiempo real tanto de sonido, imagen o datos.

1. IntroducciónTelégrafo: uso del código Morse

2. Sistemas de comunicación La comunicación es la transmisión de información de una persona a otra. Se necesita un emisor, un medio para transmitir el mensaje y un receptor.

Canal de transmisión• Para que el mensaje llegue de un emisor a un receptor concretos, debemos establecer dentro

del medio una vía o canal de transmisión entre ellos.• En un mismo medio, como puede ser la atmósfera, pueden existir varios canales al mismo

tiempo (emisoras de radio, de televisión,..)• Parámetros característicos de un canal: ancho de banda, directamente relacionado con la

cantidad de información que puede transportar, y tasa de transferencia, que es la cantidad de información que el canal puede transportar en un segundo o, lo que es lo mismo, la velocidad de transmisión de información de ese canal.

• ´Profundizando en el concepto de ancho de banda: cuando se envía una señal a través de un canal, la mayor parte de la potencia de la señal se concentra entre dos frecuencias. El intervalo de frecuencias entre estos dos límites se conoce como ancho de banda de la señal. El ancho de banda se mide en las mismas unidades que la frecuencia, Hz.

2. Sistemas de comunicaciónClasificación de los sistemas de comunicación

• Según el medio de transmisión: Alámbricos (s.eléctrica) Inalámbricos (o.electromagnéticas)

Teléfono Teléfono móvil Telégrafo Televisión T.V. Cable Radio Internet Posicionamiento Global

• Otra clasificación: Sistema de símbolos: TELÉGRAFO Sistema para sonido: TELÉFONO e RADIO Sistema para imagen+sonido: TELEVISIÓN Sistemas sonido + imagen + datos: INTERNET

2. Sistemas de comunicación2.1 Generalidades sobre ondas

•Se llama onda a la forma que tiene de propagarse una perturbación de un lugar a otro del espacio sin que haya transporte de la materia. •Las ondas transportan energía sin transportar materia. •La energía que transporta una onda depende de su frecuencia (Hz): cuanto mayor sea la frecuencia de una onda, tanto mayor es la energía que transporta. •Existen dos tipos de ondas: ondas mecánicas y ondas no mecánicas. •Las ondas no mecánicas son las ondas electromagnéticas. A diferencia de las ondas mecánicas, estas ondas no necesitan de ningún medio material (aire, agua,…) para desplazarse, se pueden propagar por el vacío. La velocidad de propagación de la onda em en el vació es c=300000km/s

2. Sistemas de comunicación

Parámetros característicos de una ondaFrecuencia (f): número de oscilaciones por segundo de una onda. Se mide en hertzios(Hz)Longitud de onda (λ): espacio recorrido por la onda en un ciclo completo o, lo que es lo mismo, distancia entre dos puntos equivalentes de oscilaciones consecutivas de la onda en el espacio. Se mide en metros(m).Período (T): tiempo que tarda la onda en realizar un ciclo completo. Se mide en segundos (s)Amplitud(A):máximo valor de la oscilación, también se conocen como intensidad de la onda.Estas magnitudes se relacionan por las siguientes ecuaciones:

2.1 Generalidades sobre ondas

Actividades

Actividades2) Completa el siguiente texto:

• La comunicación sin hilos tiene lugar mediante ondas……….. que se propagan a gran…………en el ………….. o en la ………….

• La comunicación sin hilos tiene ventajas como la………………….. y la ………………. Sin embargo, también tiene incovenientes como:……………………de intensidad con la distancia, ……………………con otras ondas y con……………….

3) ¿Qué crees que necesita más ancho de banda, un canal de TV o un canal de radio?4) Suponiendo que las ondas de la actividad 1 son ondas em propagándose en el vacío,

calcula sus longitudes de onda.5) Calcula la λ de una onda de 1Hz y otra de 1Mhz, ambas propagándose por el vacío.6) A la vista de los resultados de la actividad 2, ¿qué relación matemática hay entre

frecuencia y longitud de onda?7) Cuánto mayor es la frecuencia de la onda, ¿mayor o menor es su longitud de onda?8) Cuánto mayor es el período de una onda, ¿mayor o menor es frecuencia?9) Cuánto mayor es el período de una onda, ¿mayor o menor es su longitud de onda?10) Representa en función del tiempo y en función del espacio una onda de características

A=6 y f=18GHz11) Representa en el eje de tiempos una onda sonora de 40Hz y 20dB. Calcula: Ty f12) Dibuja sobre el gráfico de la onda de la actividad 4, una onda de 20Hz y 20 dB.

3. Comunicación sin hilos

3.1 Onda electromagnética ¿Cómo se genera una onda em? • Haciendo pasar una corriente alterna a través de un elemento conductor (por

ejemplo, una antena) se genera radiación electromagnética.*• De la misma forma, cuando un onda em incide sobre un conductor eléctrico, hace

que los electrones de su superficie oscilen, generándose una corriente alterna de la misma frecuencia que la radiación incidente.

*A partir de 30kHz se genera una onda

em que se propaga desde la superficie del cable.(frecuencia de la corriente alterna doméstica 50Hz)

3. Comunicación sin hilos

3.1 Onda electromagnéticaAntena• Definición: Dispositivo capaz de emitir o recibir ondas em. Está

constituida por un conjunto de conductores diseñados para radiar (transmitir) un campo electromagnético cuando se le aplica una corriente alterna.

• El tamaño de las antenas: está relacionado con la longitud de onda de la señal em recibida o transmitida. Cuanto mayor sea la longitud de onda de la señal mayor tiene que ser el tamaño de la antena

3. Comunicación sin hilos3.2 Espectro electromagnético

Hay muchos tipos de ondas electromagnéticas: la luz, los rayos X, los rayos gamma, las ondas de radio, etc. El conjunto de todas ellas se llama espectro electromagnético.

3. Comunicación sin hilos3.2 Espectro electromagnético

3. Comunicación sin hilos3.2 Espectro electromagnéticoEspectro radioeléctricoLa parte del espectro electromagnético comprendida entre 3 KHz y 300 GHz

recibe el nombre de espectro radioeléctrico (ondas de radio y microondas) ya que es el que se usa en las comunicaciones inalámbricas.

Actividades13) Calcula las longitudes de onda e identifica la zona del espectro em a la que

pertenecen las siguientes frecuencias:1000PHz, 10PHZ, 500Thz, 30Ghz y 0.1GHZ14) Completa:

• El espectro radioeléctrico es el conjunto de ……………que se emplean en……………..; y comprende las ondas de ……………y……………

• El espectro radioeléctrico se divide en varias…………., a cada……….le corresponde un intervalo de ………………

15) En algunas de TV doméstica vemos dos secciones de varillas de diferente longitud. Una de ellas tiene las varillas más largas que la otra. ¿Cuál de las dos secciones es la receptora de UHF y cuál de VHF?¿Por qué?

16) Indica una aplicación característica para cada una de las bandas del espectro electromagnético?

17) ¿Qué ondas del espectro radioeléctrico se reflejan en la ionosfera? ¿Cómo se llaman ese tipo de ondas?

18) ¿Qué bandas del espectro radioeléctrico se utilizan para la TV?¿y para la radio?19) ¿Por qué las ondas de VLF también se conocen como ondas muy largas?

Recordatorio múltiplos y submúltiplos: Exa (E) ,Peta (P) , Tera (T) Giga (G) Mega (M) , kilo (k) ,hecto (h) , deca (da) , deci (d)

centi (c) , mili (m) , micro ( ) , nano (n) , pico (p)

3. Comunicación sin hilos3.3 La radioLa radio emite ondas (ondas de radiofrecuencia) en las bandas de

MF(300kHz-3MHz) y VHF(30MHZ-300MHZ)

El oído humano detecta frecuencias entre 20Hz-20kHZ (ondas de audiofrecuencia). No detecta las ondas del espectro radioeléctrico (ondas de radiofrecuencia) Entonces, ¿CÓMO OÍMOS LA RADIO?

3. Comunicación sin hilos3.3 La radioLas ondas de radiofrecuencia se utilizan como portadoras para transportar ondas de audiofrecuencia.

Al proceso de inyectar o añadir señales de baja frecuencia (audio) a una onda portadora de alta frecuencia (radio) se le denomina modulación de la señal de radio.

Mediante este procedimiento una señal se puede modular en amplitud (AM) o en frecuencia (FM)

• Frecuencia modulada (FM):

se varía la frecuencia

de la señal portadora (señal de radio)

con arreglo a la amplitud

de la señal moduladora (señal de audio)

• Amplitud modulada (AM):

se varía la amplitud

de la señal portadora (señal de radio)

con arreglo a la amplitud

de la señal moduladora (señal de audio)

• Señal moduladora, que es la que contiene la información que se quiere transmitir (onda de audio)• Señal portadora, que es la onda electromagnética (onda de radiofrecuencia) que se modifica teniendo en cuenta la información de la señal moduladora.

3. Comunicación sin hilos3.3 La radio

Amplitud modulada (AM)

3. Comunicación sin hilos3.3 La radio

Frecuencia modulada

3. Comunicación sin hilos3.3 La radio

Emisión de ondas de radio

3. Comunicación sin hilos3.3 La radio

Emisión y Recepción de ondas de radio

Actividades20) ¿Qué es la modulación?

21) Completa:

En la modulación intervienen la onda ……………………………..que es la que transporta el mensaje y la onda …………………..de baja frecuencia, que es la que contiene el ………….. que se quiere transmitir.

En la modulación AM la información se incorpora en la ……………………de la onda portadora , es decir, la …………. de la señal potadora se varía con arreglo a la ………….. de la señal moduladora.

En la modulación FM, la información se incorpora en la …………………… de la onsa portadora, es decir, la………………… de la onda portadora se varía con arreglo a la …………………... de la señal moduladora.

Señal potadora o señal ……………..

Señal moduladora o señal ………….

22) Explica la función de cada uno de los bloques (oscilador, modulador, amplificador, micrófono, antena) de un emisor de radio, indicando señal de entrada y señal de salida en cada uno.

23) Explica la función de cada uno de los bloques (sintonizador, demodulador, amplificador, altavoz) de un receptor de radio, indicando señal de entrada y señal de salida en cada uno

Actividades24) Ordena de mayor a menor frecuencia los distintos tipos de ondas del espectro

electromagnético.(Usa la primera columna

de la siguiente tabla).

25) Coloca las siguientes aplicaciones lado del tipo onda electromagnética que le corresponde.

(usa la segunda columna de la tabla)

a. Asociadas al calor corporal (radiación térmica). b. Nos broncean la piel.c. La radio y la televisión funcionan en este

rango.d. Nos permiten ver los huesos del cuerpo.e. Se producen en las centrales nucleares.f. Hay hornos para calentar la comida con este

tipo de ondas.g. Los mandos a distancia emiten este tipo de

ondas.h. El radar o el bluetooth trabajan con este tipo de

frecuencias.i. Para estudiar billetes y esculturas se usan este

tipo de ondas porque no dañan el modelo.j. Tienen frecuencias entre 400 nm y 700 nmk. Las longitudes de onda pueden llegar a ser

kilométricas

Frecuencias altas

Frecuencias bajas

4. Comunicación con hilos4.1 Tipos de cablesCable de pares:Está formado por dos hilos de cobre aislados con un material de plástico que transmiten

señales eléctrica. Este tipo de cable es el que conecta nuestro teléfono fijo con la central local. Desde las

viviendas a la central se agrupan en un solo cable cientos de pares de hilos de cobre, formando lo que se denomina un cable de pares o multipar.

Estos pares de hilos de cobre se entrecruzan parase entrecruzan para reducir las interferencias.reducir las interferencias.Características: baratos, flexibles, de fácil instalación pero con una tasa de transferencia baja.

Cables coaxiales:Está formado por dos conductores concéntricos separados por un aislante, el conductor

exterior tiene forma de malla metálica con el fin de reducir interferencias.Se emplean en la TV por cable, para conectar la antena con la TV, telefonía a larga

distancia (conexión entre centrales telefónicas).Características: más caro que el cable de pares pero con una tasade transferencia mayor y menos interferencias.

4. Comunicación con hilos4.1 Tipos de cablesFibra óptica: es un conductor flexible que, a diferencia de los cables estudiados anteriormente,

no transporta señales eléctricas; en este caso, las señales eléctricas se convierten en luz. Por esa razón, la transmisión por fibra óptica carece de interferencias.

(Aunque la luz es una onda em, las fibras ópticas no se consideran un sistema inalámbrico ya que las ondas son guiadas a través de un conductor)

La fibra óptica está constituida por un núcleo de fibra de vidrio, llamado corazón, por el que se desplaza la señal luminosa. Para evitar que la señal luminosa se salga del núcleo, se reviste con otra capa, también de vidrio, que refleja totalmente los rayos de luz hacia el núcleo. Exteriormente se recubre con una envoltura de material protector.

Características: la fibra óptica mejora las características de transmisión de los cables metálicos aumentando el ancho de banda y la tasa de transferencia; además elimina las interferencias

4. Comunicación con hilos4.2 El teléfono

4. Comunicación con hilos4.2 El teléfono

Líneas telefónicasRed Telefónica Básica (RTB): Red Telefónica Básica (RTB): • Conexión tradicional analógica• Solo soporta un servicio, es decir, si hablamos por teléfono no nos podemos

conectar a Internet• Tasa de transferencia:14kbpsRed Digital de Servicios Integrados (RDSI): Red Digital de Servicios Integrados (RDSI): • En esta conexión la información se transfiere digitalmente• Dos canales simultáneos e independientes• Tasa de transferencia: 64kbpsLínea Digital de Abonado Asimétrica (ADSL):Línea Digital de Abonado Asimétrica (ADSL):• Basada en la RTB la convierte en una línea de alta velocidad. Utiliza frecuencias que

no utiliza el teléfono, por lo que es posible conectarse a Internet y hablar por teléfono a la vez mediante la instalación de un filtro separador.

• Establece tres canales de conexión:– Un canal de servicio telefónico (RTB)– Dos canales de alta velocidad para el envío y recepción de datos. Estos dos

canales no tienen la misma velocidad de transmisión, el más rápido es el de recepción (línea asimétrica)

4. Comunicación con hilos4.2 El teléfono

MultiplexiónExisten cables submarinos que permiten realizar llamadas entre continentes. Si

hubiese que instalar un par de cables por cada teléfono, el gasto sería muy elevado. ¿Cómo es posible transmitir llamadas simultáneas a través de un solo cable sin que estas se mezclen unas con otras?

Multiplexión: transmisión simultánea de varios canales de voz en un mismo cable sin que interfieran entre sí

Multiplexión por División de Tiempo (MDT)

Multiplexión por División de Frecuencia (MDF)

Actividades26) ¿En qué sistema se puede enviar más información de manera simultánea, en un

sistema MDT o MDF?27) Si tenemos un cable de ancho de banda de 100kHz, ¿cuántos canales de voz se

podrían transmitir simultáneamente sabiendo que cada canal de voz necesita un espectro de frecuencias de 4kHz?

28) Indica se las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas• La línea RTB transmite la información analógicamente al igual que la línea RDSI• En una línea RDSI se puede hablar por teléfono y conectarse a Internet de forma

simultánea.• En una línea RTB se puede hablar por teléfono y conectarse a Internet de forma

simultánea.• En una línea ADSL se puede hablar por teléfono y conectarse a Internet de forma

simultánea.• En un sistema MDT en un mismo intervalo de tiempos se tienen activados todos los

canales.• Cuánto mayor es el ancho de banda de un canal, menor es la velocidad que se

necesita para transmitir la información.• En un medio de transmisión, sólo puede existir un canal de información.29) Haz una comparativa de las características de los siguientes cables: cables de

pares, cable coaxial y fibra óptica.30) Completa:• Un ………………..transforma las ondas sonoras en señales eléctricas• Un ………………. Transforma las señales eléctricas en vibraciones mecánicas o

sonido

Actividades de repaso31) Dibuja una onda FM y una onda AM. ¿En qué se diferencian?32) Señala la respuesta correcta: a) El radar:

– Trabaja en frecuencias del rango de microondas– Trabaja en la banda VHF– Puede alcanzar distancias muy largas

b) Las ondas de las bandas MF e HF:– Se emplean en radio AM y alcanzan grandes distancias ya que rebotan en la ionosfera– Alcanzan grandes distancias al ser tan grandes que no interfiren con los obstáculos a su paso.– Necesitan que las antenas del emisor y del receptor estén visibles entre si.

c) Una onda con una = 70 cm:– Puede ser de un mando a distancia por ser un rayo X– Podría proceder de un microondas averiado– Podría ser una onda de TV de la banda de radio UHF

d) Las ondas de frecuencia alta:– Tienen longitudes de onda altas y períodos pequeños.– Tienen longitudes de onda y períodos pequenos.– Teñen longitudes de onda y períodos altos.

e) La amplitud de una onda nos indica:– Lo rápida que es la onda.– El tiempo que tarda en repetirse– La intensidad de esa onda.

f) Una onda con = 500nm es una onda de:– Luz visible– Rayos gamma– Onda de radio

Actividades de repaso e) Una onda de longitud un poco menor de 400nm es una onda de:

– Luz visible– Infrarrojos– Ultravioleta

f) Una onda realiza 20000ciclos completos en un segundo, su frecuencia es:– f= 3.10 x 20000– f=20kHZ– f=1/20000

33) Completa:– En una comunicación intervienen el .......................... que envía el ...............................,

el....................... que lo recibe. El ................................ por el que se propaga y en el que se establece un .......................... directo entre las personas que se comunican.

– El cable que conecta nuestro teléfono con la central local es ......................– El cable que se emplea para conectar dos grandes centrales telefónicas

es.................................– El cable que se emplea para conectar la antena a la TV es.................................– El telégrafo era un sistema de comunicación donde las señales se enviaban en

código..................– El tipo de acceso telefónico que permite el uso simultáneo de la línea telefónica y del

acceso a Internet de varios ordenadores a través de la misma línea telefónica es ................................... Para conseguirlo se divide cada cable en tres canales (subida de datos, bajada de datos e canal telefónico de voz).

34)Tenemos una onda electromagnética de f=6GHz. a) Calcula su longitud de onda.b) Pon los valores en el gráfico para la longitud de onda (la amplitud de la onda es de 5 V)