Temas 22.5 y 22.6

TEMA 22
Secciones 5 y 6
TRANSMISIONES Y
COMUNICACIONES
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Tema 22. 5
SERVICIOS DE USUARIO
O MODOS DE TRABAJO
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SERVICIOS DE USUARIO
Un servicio de radiocomunicación implica la emisión y/o recepción de
ondas radioeléctricas con fines de transmisión / recepción de
información, para la cobertura de necesidades de telecomunicación, ya
sean de tipo industrial o privado.
Se pueden definir distintas formas de servicios, según el tipo de
radiocomunicación, pudiendo ser:
• Servicio fijo, que es el que se presta entre puntos fijos determinados.
• Servicio móvil, que se realiza con estaciones móviles entre si o con una
o más estaciones fijas.
• Servicio móvil terrestre.
• Servicio móvil marítimo.
• Servicio móvil aeronáutico.
• Estaciones de radiodifusión, caracterizado porque sus emisiones se
destinan a la recepción pública en general.
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MODOS DE TRABAJO
Dentro de la transmisión de datos o comunicaciones hay tres modos de
trabajo básicos que son: simplex, semidúplex y dúplex.
MODO DE TRABAJO SIMPLEX
Una estación siempre actúa como fuente y la otra siempre como
receptor, de forma secuencial.
Es él más sencillo y menos costoso. Originalmente se utilizaba para la
transmisión de información por cable telegráfico.
El circuito solo permite la transmisión de datos de forma alternativa,
desde un elemento (A), a otro elemento (B), e inversamente, en un
sentido u otro del canal de radiocomunicación.
Se puede utilizar una sola frecuencia, tanto para transmisión como para
recepción, o dos frecuencias distintas (una para recibir y otra para
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emitir).
MODOS DE TRABAJO SIMPLEX
Todos los equipos disponen de un botón PTT (PUSH TO TALK) que se ha
de pulsar cuando se quiere emitir la comunicación.
El conmutador desactiva el receptor y activa el emisor.
Por utilizar una sola frecuencia, la transmisión se denomina de "línea
compartida", esto es, todos los equipos (dentro de la zona de
cobertura) pueden escuchar y participar de la comunicación.
Ventaja: Todos pueden escuchar una llamada de socorro.
Inconveniente: fácil interferencia y solo puede emitir uno a la vez.
Se suele caracterizar por utilizar lenguajes como, "cambio" y "corto".
A una sola frecuencia:
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MODOS DE TRABAJO SIMPLEX
El modo simplex a dos frecuencias utiliza una para la transmisión y
otra para la recepción, separadas entre sí de 4 a 5 MHz.
Ventajas: los elementos emisores aunque se encuentren muy
próximos entre sí no se interfieren, pues cada móvil utiliza frecuencia
distinta tanto para la transmisión como para la recepción.
Inconveniente, que es que los móviles no pueden hablar entre sí y
sólo pueden hacerlo con la base.
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MODO DE TRABAJO SEMIDUPLEX
Utiliza dos frecuencias distintas, una para la transmisión y otra para la
recepción, separadas entre sí unos 200 KHz, aunque pueden
utilizarse mayores separaciones del orden de 5 ó 10 MHz.
En este caso, la estación base funciona en dúplex (sin PTT) y los
móviles en simplex (con PTT), por eso se denomina semidúplex.
Se pueden comunicar todos los móviles en los canales simplex a dos
frecuencias (a través de la base) configurando la estación base de
forma que retransmita las señales que reciba.
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MODO DE TRABAJO SEMIDUPLEX
La estación base transmite en F1 y recibe en F2, simultáneas (dúplex).
Las estaciones móviles transmiten en F2 y reciben en F1 alternativamente (PTT).
La estación base transmite de forma automática y simultáneamente en F1
cualquier señal que hayan enviado las estaciones móviles en F2.
Ventajas: la base hace de repetidor aumentando el alcance entre estaciones
móviles. No hay interferencia entre móviles próximos
Inconveniente: los móviles no pueden hablar entre sí. Necesitan la base
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MODO DE TRABAJO DUPLEX
Este sistema también dispone de dos frecuencias.
Tanto la estación fija como la móvil disponen de duplexores para permitir la
transmisión y recepción simultáneas: No hay pulsadores PTT
Para que funcione correctamente el duplexor móvil, es necesario que entre
las dos frecuencias exista al menos una separación igual o superior a 3
MHz.
Con este sistema se requiere un radiocanal (pareja de frecuencias)
diferente para enlazar cada móvil con la estación base, la cuál debe ser
multicanal, es decir, constar de tantos transceptores como radiocanales se
hayan establecido.
Al duplicar las frecuencia tanto en la base como en los móviles, el sistema
es mas caro.
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MODO DE TRABAJO DUPLEX
La estación base emite en F1 (común para todas las emisiones) y
recibe en F2 (diferente para cada estación móvil)
La estación móvil emite en F2 (diferente para cada móvil) y recibe en
F1 (común).
En el sistema dúplex no es posible la comunicación de móvil a móvil,
sin pasar por la estación base.
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USO DE LA RED RADIOTELEFÓNICA
La comunicación debe ser comprensible y breve
Los mensajes se expresarán con un mínimo de palabras necesarias
Antes de emitir se debe comprobar que no hay otra emisión en curso
Cuando se dice “Recibido”, significa que se ha escuchado el mensaje, y se
ha entendido (no hay dudas)
Para facilitar la comunicación en idioma diferentes se puede emplear el
código ICAO. Ideado por Organización Mundial de Aviación Civil
Emplea palabras que presentan menor confusión en todos los idiomas…
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CODIGO FONÉTICO ICAO
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Se invento en primeros años de la radio (uso marítimo) para eliminar problema de
diversidad de idiomas
Código puramente radiotelegráfico no ha trascendido su uso a comunicaciones habladas
Facilita la síntesis de frases completas.
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Tema 22. 6
TRANSMISORES Y
RECEPTORES DE RADIO
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Tema 22. 6
TRANSMISORES Y RECEPTORES DE RADIO
Hay tres tipos básicos de sistemas de comunicaciones, que varían las
características de las señales u ondas portadoras, para poder crear una
señal u onda especifica y única:
La modulación es la variación instantánea de la onda portadora al ritmo
de variación de la onda moduladora (información a transmitir).
Tres tipos:
– Modulación en amplitud, denominada AM.
– Modulación en frecuencia, denominada FM.
– Modulación por impulsos se denominan bandas laterales únicas
BLU: USB (Alta) y LSB (baja). Usado en electrónica, permite
transmisiones que otras modulaciones no pueden hacer.
• Es una evolución de AM, con menor consumo (1/4)
• Utilizan un ancho de banda menor (sobre 2,4 kHz) permitiendo
mas comunicaciones por canal
- Aparte hay modulación digital: mas de 14 tipos
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MODULACIÓN DE ONDA
Amplitud modulada: AM
Frecuencia constante y amplitud modificada por la señal
Frecuencia modulada FM:
Amplitud constante y frecuencia modificada por la señal
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MODULACIÓN EN AMPLITUD (AM)
Es el proceso de modulación más antiguo y más utilizado.
Consiste en modular o variar la amplitud de la onda portadora de acuerdo
con la amplitud de la magnitud moduladora.
Disponemos de una señal de alta frecuencia (portadora) que variará su
amplitud de acuerdo con la tensión de la señal de baja frecuencia
(moduladora).
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AM: GRADO DE MODULACIÓN (m)
El índice o grado de modulación de una señal AM es el cociente entre la
tensión eficaz de baja frecuencia (moduladora) y la tensión eficaz de alta
frecuencia (portadora). Se representa en tanto por ciento.
Se recomienda que el grado de modulación máximo sea del 90 %, ya que
grados superiores al 100%, producen que la recepción sea de mala
calidad, y se pierde parte de la información
𝑈𝑈𝐵𝐵𝐵𝐵
𝑚𝑚 =
𝑈𝑈𝑅𝑅𝑅𝑅
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Diagrama de un circuito modulador de AM
El circuito que realiza la modulación está compuesto por:
-
un oscilador de alta frecuencia, que es quien genera la señal portadora,
un oscilador de baja frecuencia, que es quien genera la señal
moduladora
el propio modulador, que une ambas señales.
Esquemáticamente :
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MODULACIÓN EN FRECUENCIA (FM)
Supongamos que tenemos una frecuencia alta, que será la portadora, y
otra frecuencia baja que module a la alta del siguiente modo:
cuando aumente la tensión, aumenta la frecuencia de la portadora
cuando disminuya la tensión de baja frecuencia, disminuirá la frecuencia
de la portadora.
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Generación de la señal en FM
El sistema de FM hace que la señal portadora modifique su frecuencia
de forma proporcional a la señal moduladora, pero sin que varíe su
amplitud en ningún momento:
La onda modulada y transmitida es de amplitud constante y frecuencia
variable
Los sistemas de modulación de frecuencia se agrupan en
dos clases:
1. FM Directa, en la que la portadora está modulada en el mismo punto
donde se genera, es decir, en el oscilador maestro.
2. FM indirecta, en la que el oscilador maestro no modula, pero la
modulación se aplica en alguna etapa siguiente.
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Índice y Porcentaje de Modulación FM
Modulación FM: Genera un incremento en la frecuencia portadora y una
baja frecuencia que es la que ejerce la modulación. Se define el índice
de modulación como la relación:
donde ∆fp es la variación en frecuencia
frecuencia de la señal moduladora.
de la portadora y fBF es la
Desviación de frecuencia (f) : la
variación máxima de frecuencia que
podemos obtener en un determinado
sistema.
Si aumenta la amplitud de la onda
moduladora, aumenta la desviación en
frecuencia.
Se limita a ±75 kHz alrededor de la
frecuencia de la portadora.
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MODULACIÓN EN FRECUENCIA (FM)
La frecuencia modulada es usada comúnmente en muy alta frecuencia
(VHF/UHF) por la alta fidelidad de la radiodifusión de la música y el
habla (Radio FM). El sonido de la televisión analógica también es
difundido por medio de FM.
Un sistema de transmisión y recepción en FM mejora: en la relación
señal – ruido, es uno de los más importantes, pues permite una mayor
seguridad y fidelidad en las mismas.
El paso de Modulación en Amplitud (AM), a la Modulación en
Frecuencia (FM), establece un importante avance en:
-
mejora la relación señal – ruido
-
mayor resistencia al efecto del desvanecimiento
-
mayor resistencia a la interferencia
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COMPARATIVA AM - FM
La CALIDAD, en radiocomunicación, se gana a base de espacio. Mientras
que el canal de AM tiene un ancho de banda de 10 kHz en el continente
americano y 9 kHz en el resto del mundo, el canal de las FM está, por lo
general, en 200 kHz. A mayor ancho de banda, mayor cantidad de
información y mejor calidad.
kHz
Esta mayor anchura del canal en FM nos permite enviar el doble de señal:
señales estéreo. Igualmente, podemos enviar un mini canal de datos, para
mostrar en el dial del receptor el nombre de la emisora u otros textos. El
servicio se llama RDS, siglas de Radio Data System.
El RUIDO es otro de los inconvenientes de las transmisiones en AM. Las
ondas electromagnéticas de baja frecuencia son más vulnerables a los
ruidos, que poco afectan a las frecuencias más altas. El motivo es sencillo.
Los ruidos modifican la amplitud de las ondas. Por eso, son más afectadas
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las radios que modulan en amplitud.
COMPARATIVA
AM - FM
La FM supera con creces a la AM en calidad, pero en alcance de la señal
es lo contrario. Es debido a las diferentes frecuencias de portadora y sus
formas de propagación.
Las ondas electromagnéticas portadoras de FM (rango del VHF y UHF)
tienen longitudes de onda pequeñas y se desplazan por el espacio en
línea recta (color rojo): Se atenúan rápidamente y las distancias que
cubren no son muy grandes. “Choca” con las montañas u otros obstáculos.
Al contrario, las AM (color azul) son de frecuencias más bajas (rango del
MF/HF), por lo que tienen longitudes de onda más largas. Eso les posibilita
rebotes (reflexión) y difracción (desviación por interferencia con
obstáculos).
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Transmisores
Es el equipo que convierte la señal que se quiere transmitir en una señal de
radiofrecuencia modulada (AM, FM ó BLU).
La señal de radiofrecuencia modulada se aplica a una antena, a través de
una línea de transmisión (cable ó guía de ondas).
La antena convierte la señal de tensión eléctrica en onda electromagnética.
Consta de:
• Micrófono: convierte variaciones de voz en variaciones de corriente
eléctrica.
• Amplificador de baja frecuencia: eleva la señal de baja frecuancia de
muy bajo nivel generad por el micrófono
• Oscilador local: Genera una señal. Proporcional a la señal de BF y que
se usa para modular la onda portadora.
• Modulador: donde se produce la modulación
• Amplificador de potencia: la señal ya modulada se amplifica para
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enviar a la antena
Diagrama de bloques de un transmisor AM de alto nivel
Transmisor estándar: En un transmisor elemental el oscilador de la portadora va seguido por
una serie de etapas amplificadoras y un amplificador de potencia final, que alimenta a la antena.
La señal moduladora o portadora de datos, puede aplicarse a cualquiera de las etapas del
amplificador. Si se aplica en la etapa final de salida, se considera de alto nivel, y si se aplica en el
amplificador modulador de RF, se considera de bajo nivel.
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Diagrama de bloques de un sistema de generación de FM directa
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Receptores
Es el equipo que capta la señal con una antena y extrae la información.
Recibe por la antena una señal de radiofrecuencia modulada, que se
amplifica.
En un mezclador, la señal recibida se mezcla con la frecuencia del
oscilador local, obteniendo una frecuencia mas baja (frecuencia intermedia
FI) con la misma modulación.
Se amplifica y se lleva al detector, donde se filtra y elimina la portadora.
Se amplifica y se pasa al altavoz, que transforma señales eléctricas en
ondas sonoras (variaciones de presión) que se transmiten por el aire.
Discriminador. Es el detector de un sistema de FM
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Receptores - Características
Sensibilidad. Es la tensión que debe aplicarse a la antena para que el
receptor suminstre una salida normal. En microvoltios (𝜇𝜇𝑉𝑉) o decibelios
(𝑑𝑑𝑑𝑑)
Selectividad. Indica la capacidad de distinguir entre la señal deseada y
otras cercanas
Fidelidad. Capacidad de reproducir la información sin distorsión
Factor de ruido. Mínima señal que puede detectarse sin quedar
enmascarada por el ruido del receptor
Otros problemas:
Desvanecimiento o fading. Cambios en la intensidad de la señal captada
por la antena receptora, con señal emitida de intensidad constante.
Montañas, edificios y aviones pueden reflejar las ondas: La antena
receptora recibe señales desfasadas en el tiempo y de diferente intensidad.
El desfase determina si se suman o restan, producen desvanecimientos
Ventaja FM frente AM. Es mas inmune a ruidos y parásitos. Receptores mas
sensibles y buen rendimiento del emisor
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Diagrama de bloques de un receptor AM
La señal captada por la antena de un receptor, es tratada hasta
hacerla audible e inteligible.
Para ello se amplifica, se procesa (se extrae la información que
contiene y se reproduce en un elemento de salida, normalmente
altavoces.
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Diagrama de bloques de un receptor FM
Los receptores de FM tienen algunas diferencias con respecto al de
AM, tiene frecuencias operativas mucho más altas, requieren algún
método de limitación y atenuación, además utiliza métodos muy
distintos de desmodulación.
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