Introducción a la Telecomunicaciones

Transcripción

1 Introducción a la Telecomunicaciones

2 Fundamentación

3 Componentes de un Sistema de Comunicación Señal Transmitida Trasductor de entrada Transmisor Señal Recibida Canal Señal de entrada Mensaje de entrada Traductor de salida Receptor Señal de salida Distorción y Ruido Mensaje de salida El propósito de un sistema de comunicación es el de transmitir información desde un origen hasta un destino

4 Componentes de un sistema de comunicación La fuente genera el mensaje: La voz humana Imágenes de televisión Datos El traductor de entrada convierte el mensaje en una señal eléctrica o señal en banda base El transmisor modifica la señal en banda base para su transmisión El canal es el medio a través del cual se envia la señal El receptor reprocesa la señal recibida del canal El traductor de salida convierte la salida del receptor a la forma original del mensaje El destino es la unidad al cual se le envía el mensaje

5 Componentes de un sistema de comunicación El Canal puede ser: Fibra óptica Alambre conductor Cable coaxial Guía de onda Un enlace de radio El canal actúa como un filtro, el cual atenúa y distorciona la señal

6 Componentes de un sistema de comunicación La fuente original de información puede estar en forma analógica (contínua) o en forma digital (discreta) Sin embargo, todas las formas de información se deben convertir a energía electromagnética antes de ser porpagadas a través de un sistema electrónico de comunicaciones

7 Espectro electromagnético de frecuencias La energía electromagnética se puede propagar en forma de voltaje o corriente, a través de un conductor o hilo metálico, o bien en forma de ondas de radio emitidas hacia el espacio libre, o como ondas luminosas a través de una fibra óptica. La energia electromagnética se distribuye en un intervalo casi infinito de frecuencias

8 Espectro Electromagnético

9 Espectro electromagnético El espectro electromagnético de frecuencias se subdivide en subsecciones o BANDAS. Cada banda tiene un nombre y sus limites

10 Espectro electromagnético

11 Espectro electromagnético ELF: Señales de distribución eléctrica y telemetrías de baja frecuencia. VF: La voz humana, canales telefónicos normales. VLF: Extremo superior del intervalo audible humano, comunicaciones militares, p.e. Submarinos. LF: Navegación marina y aeronáuticas MF: Emisiones de radio comercial AM. HF: (Ondas cortas) Banda civil, radio aficionados. VHF: Radios móviles, comunicaciones marinas y aeronáuticas, emisión comercial FM y televisión canales 2 al 13 UHF: Televisión canales 14 al 83, servicios móviles de comunicaciones terrestres, teléfonos celulares, algunos sistemas de radar y de navegación y en los sistemas de radio microondas y por satélite. SHF: radiocomunicaciones por microondas satelitales EHF: Aplicaciones muy complejas y costosas

12 Espectro Radioeléctrico en Venezuela Definición: Según el artículo 4 de la Ley Orgánica de Telecomunicaciones se define el espectro radioeléctrico como el conjunto de ondas electromagnéticas cuya frecuencia se fija convencionalmente por debajo de tres mil gigahertz (3000 GHz) y que se propagan por el espacio sin guía artificial. El espectro radioeléctrico se divide en bandas de frecuencias, que se designan por números enteros, en orden creciente. Las bandas de frecuencias constituyen el agrupamiento o conjunto de ondas radioeléctricas con límite superior e inferior definidos convencionalmente. Estas a su vez podrán estar divididas en subbandas

13 Espectro Radioeléctrico en Venezuela Las definiciones adoptadas por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), son adoptadas en la Ley Orgánica de Telecomunicaciones en su artículo número 10. De acuerdo a los tratados suscritos por la nación, Venezuela se rige también por las recomendaciones ITU-R

14 Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencia Gaceta Oficial 5592 extraordinario

15 Cuadro Nacional de Atribuciones de Bandas de Frecuencia

16 Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencia

17 Sistemas Satelitales

18 Servicios Satelitales Fixed Satellite Service (FSS) Mobile Satellite Service (MSS) Broadcasting Satellite Service (BSS) Earth Exploring Satellite Service (EES) Space Research Service (SRS) Space Operation Service (SOS) Radiodetermination Satellite Service (RSS) Inter-Satellite Service (ISS) Amateur Satellite Service (ASS)

19 Espectro electromagnético Cuando se manejan ondas de rado se acostumbra usar unidades de longitud de onda: c = f Donde es la longitud de onda, c es la velocidad de la propagación de la energía electromagnética en el espaco libre (3x10^8 m/s) y f la frecuencia de la onda Ejemplo: Calcular la longitud de onda para una frecuencia de 100KHz = =3.000 m

20 Onda electromagnética Una onda electromagnética es la perturbación simultánea de los campos eléctricos y magnéticos existentes en una misma región (James C. Maxwell fue quien descubrió las ondas electromagnéticas). Las ondas originadas por los campos eléctricos y magnéticos son de carácter transversal, encontrándose en fase, pero estando las vibraciones accionadas en planos perpendiculares entre sí.

21 Ondas electromagnéticas La velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas en el espacio vacio viene dada por: donde Luego

22 Polarización La polarización electromagnética es un fenómeno que puede producirse en las ondas electromagnéticas, como la luz, por el cual el campo eléctrico oscila sólo en un plano determinado, denominado plano de polarización. Este plano puede definirse por dos vectores, uno de ellos paralelo a la dirección de propagación de la onda y otro perpendicular a esa misma dirección el cual indica la dirección del campo eléctrico.

23 Tipos de polarización

24 Propagación de Ondas

25 Propagación de Ondas Definición: Propagación significa movimiento a través de un medio Se llama propagación al conjunto de fenómenos físicos que conducen a las ondas de radio con el mensaje del transmisor al receptor.

26 Propagación de Ondas La onda puede atravesar diferentes medios (sustancias) o encontrarse con obstáculos y como resultado de ello sufrir importantes cambios de dirección e intensidad en el proceso. La propagación de las ondas dependerá del ambiente por el que viajan, pero también dependerá mucho de su longitud de onda. Los mecanismos de propagación de una onda en el espectro de las ondas medias pueden ser tan diferentes de los que se dan en las ondas ultracortas, que requieran cada una un estudio especial.

27 Mecanismos de propagación Reflexión Ocurre cuando una señal electromagnética, que se propaga, golpea sobre un objeto cuyas dimensiones son mucho más grandes que la longitud de onda (λ) de la señal electromagnética y que tiene diferentes propiedades eléctricas. Un porcentaje de la señal es transmitido dentro del objeto (para materiales que no son conductores perfectos) y otro porcentaje es reflejado.

28 Mecanismos de Propagación Difracción Es la curva que hacen las señales alrededor de un objeto, y la cual provoca un cambio de dirección de la señal. La cantidad de curvatura o el cambio de dirección se incrementa cuando: el grosor de los objetos se reduce o aumenta la longitud de onda. A pesar de que la difracción puede provocar pérdidas a una señal (pérdidas por difracción), la difracción permite que las señales de RF: Se propaguen sobre la superficie curva de la tierra, más allá del horizonte. Superen obstáculos permitiendo así la comunicación aún cuando no haya LOS (Línea de Vista) entre el transmisor y el receptor y/o la señal transmitida no alcance al receptor por reflexión.

29 Mecanismos de Propagación Difracción

30 Mecanismos de Propagación Dispersión Es el fenómeno que ocurre cuando una señal de radio golpea contra una superficie rugosa o áspera y la energía reflejada es difundida o reflejada en varias direcciones.

31 Mecanismos de Propagación Refracción es el cambio de dirección (curvatura) de una señal Electromagnética cuando ésta se transmite de un medio a otro, siempre y cuando éstos tengan un índice de refracción diferente, tal y como sucede con la luz.

32 Capas de la atmósfera

33 Modos de propagación

34 Ondas Superficiales Se dá a frecuencias bajas (del orden de los 2 MHz). Las ondas terrestres de superficie son señales, normalmente polarizadas verticalmente, las cuales viajan pegadas a la superficie terrestre y de esta manera pueden llegar más allá del horizonte. Deben estar polarizadas verticalmente para minimizar los efectos de las corrientes inducidas en la tierra, lo cual provoca pérdidas. A.M., por ejemplo.

35 Ondas de Superficie Por supuesto que a mayor distancia hay mayores pérdidas, ya que, además, hay una tendencia de las señales a repolarizarse de manera horizontal a la superficie de la tierra. Las ondas de superficie dan a lugar a comunicaciones confiables, casi independientes del clima y de la hora del día. Hay aplicaciones desde los 15 KHz, 60 KHz, a 100 KHz (sistema LORAN-C de navegación) y por supuesto el sistema de radiodifusión comercial AM (535KHz a 1605KHz).

36 Ondas Directas y reflejadas por la superficie de la Tierra Las ondas directas se propagan a través de una ruta directa entre las antenas, Tx y Rx, conocida como enlace de Línea de Vista, LOS, Line Of Sight

37 Ondas reflejadas en superficies distintas de la de la tierra Son señales que golpean contra obstáculos, naturales o artificiales, como lomas, árboles, maleza, lagos, superficie del mar, postes, construcciones (casas, edificios, iglesias), automóviles, barcos, señalizaciones, etc. Estas señales, después de golpear contra estos obstáculos pueden ser reflejadas, dispersadas y/o difractadas hacia su destino y se podría causar interferencia constructiva o destructiva, también se podría provocar atenuación y por supuesto pérdidas o, en el mejor de los casos, ocasionar rutas indirectas por las cuales se lleva a cabo la comunicación cuando no existe línea de vista. Este esquema se da sobre todo en las comunicaciones móviles inalámbricas.

38 Ondas Ionosféricas Consiste en refractar los rayos utilizando las capas de la ionosfera. Las frecuencias a las que se puede utilizar la propagación por onda ionosférica están entre 3 y 30 MHz. El comportamiento de la ionosfera varía en función de la exposición al sol.

39 Niveles de la Ionosféra

40 Comportamiento de los Niveles Niveles F1 y F2: Niveles E y D: Poca atenuación. Son los más utilizados para la propagación ionosférica. Por la noche confluyen en el nivel F Solo están presentes en general durante el día. Presentan alta atenuación. Son discontínuos. Efecto Dellinger: Cuando se ionizan fuertemente los niveles bajos, se bloquean las frecuencias por encima de 1 MHrtz. y se refractan las frecuencias inferiores.

41 Propagación Ionosférica

42 Propagación Ionosférica

43 Resumen de modos de propagación

44 Efectos no deseados Atenuación: Interferencias: A frecuencias del orden de 10 GHrtz. la lluvia atenúa y dispersa la señal. A frecuencias superiores (30 GHrtz.) afecta también la niebla y la nieve. Estos efectos se aprovechan para construir detectores de condiciones climatológicas adversas en detectores de los aviones. Peden ser debido a interferencias de otros enlaces o de frecuencias utilizadas en el mismo enlace Desvanecimientos (fading): Se producen en general debido a cambios en el medio de transmisión

45 Elementos Pasivos

46 Uso de elementos Pasivos