Telecomunicaciones

Elementos de la Comunicación

En toda comunicación encontramos: emisor, mensaje, receptor, canal y medio de transmisión.

Ondas Electromagnéticas

¿Qué es una onda?

Una onda es un fenómeno físico que consiste en la propagación de energía por el espacio, sin transporte de materia.

Tipos de ondas

Existen ondas mecánicas y electromagnéticas. Las telecomunicaciones modernas emplean ondas electromagnéticas.

Características de las ondas

• Longitud de onda (λ): Espacio recorrido en un ciclo.
• Periodo (T): Tiempo para completar un ciclo.
• Frecuencia (f): Número de ciclos por unidad de tiempo (f = 1/T).
• Velocidad de propagación (v): Espacio recorrido en un tiempo determinado. Las ondas electromagnéticas se propagan a la velocidad de la luz (300.000 km/s).

La longitud de onda de una onda electromagnética se puede determinar a partir de su frecuencia, ya que la velocidad de propagación es constante.

Medios de Transmisión

Tipos de comunicaciones

Atendiendo al medio de transmisión, existen comunicaciones alámbricas e inalámbricas.

Tipos de cable

• Cable de pares
• Cable coaxial
• Fibra óptica

Primeros Sistemas de Telecomunicación

El telégrafo

El primer medio moderno fue el telégrafo. Funcionaba mediante un circuito eléctrico entre dos estaciones conectadas por un cable. Un pulsador enviaba impulsos eléctricos (cortos para puntos, largos para rayas) que representaban letras del código Morse.

El teléfono

El teléfono utiliza un micrófono (que convierte vibraciones sonoras en variaciones de corriente) y un auricular (que convierte variaciones de corriente en vibraciones sonoras). A diferencia del telégrafo, permite la comunicación oral.

Código Morse

El código Morse es un código que asocia letras a secuencias de puntos y rayas. Es un código binario.

Telefonía

Central de conmutación

Las centrales de conmutación conectan usuarios mediante circuitos continuos. Son necesarias para gestionar las llamadas telefónicas.

El micrófono en un teléfono

El micrófono es una resistencia que varía su valor con las vibraciones del sonido, generando variaciones de corriente.

Modulación

¿Qué es la modulación?

La modulación combina una señal de mensaje con una señal portadora de mayor frecuencia. Existen dos tipos principales: modulación de amplitud (AM) y modulación de frecuencia (FM).

Modulación de Amplitud (AM)

En AM, la amplitud de la onda portadora varía según la amplitud de la señal de mensaje. Utiliza un ancho de banda pequeño (5 kHz), resultando en menor calidad de sonido.

Modulación de Frecuencia (FM)

En FM, la frecuencia de la onda portadora varía según la señal de mensaje. Utiliza un ancho de banda mayor (15 kHz), ofreciendo mejor calidad de sonido y resistencia a interferencias.

Necesidad de la modulación

La modulación es necesaria para señales de baja frecuencia, que tienen un alcance limitado. La señal portadora permite transmitir a mayores distancias.

Multiplexación

Multiplexación en el dominio de la frecuencia

Permite realizar varias comunicaciones simultáneamente a través del mismo medio, asignando a cada una un rango de frecuencias específico.

Modulación en cable

No es necesario modular una señal transmitida por cable, ya que los impulsos eléctricos llegan al receptor sin pérdida significativa de intensidad.

Atenuación

Atenuación de una onda

La intensidad de una onda disminuye con el cuadrado de la distancia a la fuente.

Espectro Electromagnético

Espectro electromagnético

El espectro electromagnético es la distribución de energía de todas las ondas electromagnéticas.

Satélites

Satélite geoestacionario

Un satélite geoestacionario tiene una velocidad de traslación igual a la de rotación terrestre, permaneciendo sobre un punto fijo del ecuador a una altura de 35.786,04 km. Su altura es fija debido a la relación entre su órbita y periodo de rotación.

Bandas de Frecuencia

Bandas VHF y UHF

En VHF y UHF, la propagación es visual (línea de vista), con alcance limitado a decenas de kilómetros. Se usan en radiodifusión FM, telefonía móvil, TV, etc.

Bandas MF y HF

Las ondas MF y HF se reflejan en la ionosfera, permitiendo comunicaciones a largas distancias (miles de kilómetros). Se usan en radiodifusión y comunicaciones militares.

Pantallas de Televisión

Tipos de pantallas

• Cristal líquido (LCD)
• Plasma
• Rayos catódicos

Pantalla LCD

Una pantalla LCD utiliza capas de vidrio con material cristalino que modifica su transparencia con la corriente eléctrica. Las pantallas a color utilizan múltiples capas y filtros.

Pantalla de rayos catódicos

Una pantalla de rayos catódicos utiliza un tubo que lanza electrones a una superficie con fósforo, que emite luz al impacto. Una máscara de sombra dirige los electrones para formar la imagen.

Pantalla de plasma

Una pantalla de plasma utiliza gas inerte que, al activarse con corriente eléctrica, reacciona con el fósforo de los píxeles para producir luz.

Radio y Televisión

Similitudes y diferencias

La radio y la televisión utilizan ondas para transmitir señales. La televisión añade imágenes, lo que implica una mayor complejidad y un pequeño retardo respecto a la radio.

Radiaciones Ionizantes

Radiaciones ionizantes

Las radiaciones ionizantes tienen suficiente energía para ionizar la materia. La exposición puede causar cáncer, quemaduras, infertilidad, etc. Los efectos dependen de la dosis y factores personales.

Ancho de Banda

Ancho de banda

El ancho de banda es la cantidad de información que se puede transmitir en un periodo dado. Se mide en bits por segundo (bps), kilobits por segundo (Kbps) o megabits por segundo (Mbps).

GPS

Sistema GPS

El GPS es un sistema de navegación por satélite que permite determinar la posición con alta precisión.

Central de Conmutación de Tránsito

Central de conmutación de tránsito

Una central de conmutación de tránsito gestiona llamadas a larga distancia o internacionales.

Sintonizador y Demodulador

Sintonizador

Un sintonizador selecciona una señal de una frecuencia determinada.

Demodulador

Un demodulador separa la onda portadora de la señal de mensaje. Un demodulador sencillo en AM es un diodo.

Recepción de Radio

Procesos en un receptor de radio

La recepción de radio implica sintonización (sintonizador), demodulación (demodulador) y amplificación (amplificador).

Efectos de las Radiaciones Electromagnéticas

Efectos sobre la salud

Las radiaciones electromagnéticas pueden causar calentamiento, daño al ADN, infertilidad, malformaciones, cáncer y problemas neurológicos.

Control y Robótica

Sistemas Automáticos

¿Qué es un sistema automático?

Un sistema automático realiza una acción repetitiva sin posibilidad de modificar su funcionamiento.

Sistemas de Control

¿Qué es un sistema de control?

Un sistema de control automatiza una máquina.

¿Qué es un robot?

Un robot es una máquina automática y reprogramable que interactúa con su entorno.

Diferencias entre robot y máquina automática

Un robot puede modificar su acción según los estímulos recibidos, a diferencia de una máquina automática simple.

Diagrama de bloques

Un diagrama de bloques representa los pasos de un sistema de control.

Tipos de sistemas de control

Existen sistemas de lazo abierto y lazo cerrado.

Componentes de un Sistema de Control

Comparador

Un comparador compara el estado actual con el deseado.

Transductor y sensor

Un transductor convierte una magnitud física en otra (generalmente eléctrica). Un sensor capta información en forma de magnitudes físicas.

Señal de error

La señal de error es la diferencia entre la consigna y la realimentación.

Señal de realimentación

La señal de realimentación informa al sistema sobre el estado del sistema controlado.

Aplicaciones de Transistores

Transistor en control automático

Un transistor puede usarse como interruptor para controlar motores.

Sistemas de Lazo Abierto y Cerrado

Diferencias entre lazo abierto y lazo cerrado

Un sistema de lazo abierto funciona automáticamente sin depender de estímulos externos, mientras que un sistema de lazo cerrado utiliza sensores para adaptarse a la acción deseada.