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1 Ingeniería Electrónica U.A.M.

ASIGNATURA: Comunicaciones CÓDIGO: E420 AREA : Electrónica FRECUENCIA: Semestral SEMESTRE/CARRERAS: X Ingeniería Electrónica INTENSIDAD SEMANAL: 4 horas PERÍODO ACADÉMICO: 2003 - 1 VIGENCIA DESDE: 2002 - 1 PRERREQUISITOS: Teoría de Señales PROFESOR: Rubén Darío Flórez Hurtado

1. Presentación El amplio desarrollo de las comunicaciones electrónicas ha permitido la reducción de las distancias entre los seres humanos. El gran auge y crecimiento de la electrónica ha hecho posible satisfacer la necesidad experimentada por el hombre de enviar y recibir grandes volúmenes de información a considerables distancias y aún al espacio exterior, en un tiempo mínimo. Las empresas hoy en día, integradas en INTERNET y en cualquier lugar del mundo, exigen cada vez más profesionales en áreas del conocimiento como la Electrónica, con amplio dominio de las comunicaciones. Este curso le brindará las herramientas básicas para entender las comunicaciones análogas y digitales, desde los conceptos físicos y matemáticos hasta las actuales tecnologías de punta, proporcionándole un alto nivel de competitividad profesional. 2. Objetivo general Adquirir los conocimientos básicos de las comunicaciones electrónicas análogas y digitales, mediante la aplicación y utilización de los modelos matemáticos que describen el comportamiento de los fenómenos físicos de naturaleza electromagnética.

Universidad Autónoma de Manizales

Departamento de Electrónica y Automatización

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3. Programa detallado por temas I CONCEPTOS BÁSICOS DE SEÑALES ELÉCTRICAS. 1.1 Representación de señales. Parámetros de las ondas. 1.2 Representación fasorial en los planos real y complejo. Interpretación geométrica de las Identidades de Euler. 1.3 Impedancia, admitancia, resistencia, inductancia y capacitancia en circuitos serie y paralelo. 1.4 Reactancias capacitiva e inductiva. Potencia y Energía. 1.5 Solución de circuitos eléctricos por medio de fasores. 1.6 Resonancia serie, resonancia paralela, factor de calidad y Ancho de banda. 1.7 Circuitos básicos de sintonización. Tanques RLC. 1.8 Osciladores LC y a cristal de cuarzo. 1.9 Filtros. Diagramas de Bode. Respuesta en frecuencia. 1.10 Espectros de Fourier: Amplitud, Magnitud y Fase. 1.11 Densidades espectrales de Energía y de Potencia. 1.12 LabView, Matlab y JavaScript para el cálculo de los espectros. Objetivos: 1. Representar matemáticamente los fenómenos físicos de naturaleza ondulatoria. 2. Interpretar geométricamente las Identidades de Euler. 3. Reforzar los fenómenos de resonancia eléctrica. 4. Construir varios tipos de circuitos osciladores. 5. Utilizar conjuntamente los análisis en el dominio del tiempo y en el dominio de la frecuencia.

II TÉCNICAS DE MODULACIÓN – AMPLITUD MODULADA. 2.1 Modulación de Amplitud. Formas de onda. 2.2 Factor de modulación. Bandas laterales. Potencia. 2.3 Generación de la señal de AM. Espectros. 2.4 Transmisores AM estándar. DSBFC. Ventajas y desventajas. 2.5 AM en banda lateral única - SSB. Ventajas y desventajas. 2.6 Supresión de la onda portadora. DSBSC. Espectros 2.7 Receptores de AM: sensitividad, selectividad, demodulación y detección. 2.8 El receptor superheterodino. 2.9 Modulación en cuadratura. 2.10 Decibeles y relación S/N . 2.11 El receptor de AM básico - práctica. 2.12 Montaje de un transmisor de AM - práctica. Objetivos: 1. Entender la necesidad de las técnicas de Modulación.

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2. Analizar varias clases de la modulación en amplitud. 3. Generar señales de radio mediante osciladores de RF. 4. Estudiar varios tipos de receptores AM y sus diferentes etapas.

III MODULACIÓN DE ÁNGULO – FM Y PM. 3.1 Modulación de Frecuencia. Formas de onda. Espectros. 3.2 Índice de modulación. Bandas laterales. Funciones de Bessel. 3.3 FM estándar para radiodifusión comercial. FM estéreo. 3.4 Generación básica de FM. Diodo varactor, moduladores por reactancia. 3.5 Modulación de Fase. Formas de onda. Espectros. 3.6 Generación indirecta de FM. Multiplicadores de frecuencia. 3.7 Receptores de FM. Demoduladores y discriminadores. 3.8 Relación S/N. 3.9 Efecto umbral de recepción. 3.10 Introducción al PLL y al VCO - osciladores por enganche de fase y osciladores por control de voltaje. 3.11 Transmisión y recepción de audio en FM banda angosta – Práctica. Objetivos: 1. Conocer las diferentes formas de generar las modulaciones de frecuencia y fase. 2. Entender los diferentes espectros de la modulación de ángulo. 3. Estudiar varios tipos de transmisores y receptores de FM. 4. Analizar los efectos del ruido en FM y PM. 5. Construir sencillos circuitos para la modulación y demodulación de señales en frecuencia modulada.

IV MODULACIÓN DIGITAL. 4.1 Criterio de Nyquist y teorema de Shannon. 4.2 Características básicas de la radio digital. 4.3 Protocolos RS-232, RS-485 y MODEMS. 4.4 Modulación FSK, BPSK, QPSK, 8-PSK, 16-PSK, 8-QAM y 16-QAM. Eficiencia del ancho de banda. 4.5 Ancho de banda para un canal con ruido. 4.6 Modulación por Amplitud de Pulso - PAM, Posición de Pulso - PPM, Duración de Pulso - PDM (PWM). 4.7 Modulación por codificación de Pulsos - PCM. 4.8 Códigos BRZ, NRZ, RTZ, RB, de Manchester, de Miller, protocolo T1. 4.9 Transmisión y Recepción de RS-232 por FM en banda angosta - Práctica. 4.10 Posicionamiento de servomotores DC por radiofrecuencia y PPM (Control remoto) - Práctica. 4.11 Sistema básico de telemetría por NBFM (LabView)- Práctica.

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Objetivos: 1. Aplicar el teorema de Shannon y el criterio de Nyquist a las diferentes técnicas de Modulación Digital. 2. Conocer algunos protocolos de comunicación en formato serie. 3. Determinar la eficiencia del ancho de banda para un canal de comunicaciones de acuerdo a la técnica de modulación empleada. 4. Conocer los códigos empleados en las comunicaciones digitales. 5. Estudiar las técnicas utilizadas en las comunicaciones telefónicas modernas. 6. Analizar las técnicas combinadas de modulaciones análogas y digitales.

V MEDIOS DE TRANSMISIÓN. 5.1 Fundamentos de líneas de transmisión. Líneas balanceadas y desbalanceadas. 5.2 Inductancia, capacitancia, resistencia, circuito abierto, corto circuito en líneas de transmisión. 5.3 Relación de ondas estacionarias en líneas de transmisión. 5.4 Fundamentos y clases de Antenas de radiación. 5.5 Pares telefónicos conmutados y aislados, BW, ruido, atenuación. 5.6 Cable coaxial. Banda base. Terminación de líneas. 5.7 Cable UTP. Nomenclatura, conectores. 5.8 Fibra óptica. Reflexión y refracción, BW. 5.9 Conexión satelital. Microondas. Transponder, Frecuencias, BW. 5.10 Transmisiones infrarrojas. Codificación. BW. 5.11 Rayo Laser. Modulación. BW. 5.12 Telefonía celular - GPS - Telefonía Global. 5.13 Transmisión de pulsos y audio por infrarrojos - Práctica. 5.14 Transmisión de pulsos y audio por rayo laser - Práctica. 5.15 Transmisión de televisión - Prácti ca. 5.16 Enlace satelital - Visita Universidad Virtual. Objetivos: 1. Conocer los parámetros básicos de varias clases de líneas de transmisión de señales. 2. Estudiar los fundamentos que rigen la propagación de los campos electromagnéticos. 3. Analizar los medios de transmisión que utilizan señales de luz visible e invisible. 4. Conocer los fundamentos de las comunicaciones vía Satélite, la Televisión, la Telefonía Celular y los Sistemas de Posicionamiento Global.

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4. Metodología Exposición Magistral de la teoría reforzada con aplicaciones realizadas en Matlab, LabView, Applets de JavaScript, y prácticas dirigidas en el laboratorio. 5. Evaluación Primer parcial 30% Segundo Parcial 35% Proyecto final 35%

6. Referencias

Libros. [1] Libro de texto: Couch II, Leon W, Sistemas de Comunicaciones digitales y analógicas, Prentice Hall, 1998. [2] Dungan, Frank R., Electronic Communications Systems, Delmar Publishers Inc, 1990. [3] Oppenheim, Alan V. Willsky, Alan V. Señales y Sistemas, Prentice Hall, 1990. [4] Tanenbaum, Andrew S., Redes de computadoras, Prentice Hall, 1996. [5] Tomasi, Wayne, Sistemas de comunicaciones electrónicas, Prentice Hall, 1996. [6] Stremler, Ferrel G., Introducción a los Sistemas de Comunicación, Addison Wesley, 1991. [7] Stallings, William, Comunicaciones y Redes de computadoras, Prentice Hall, 2000. [8] Bishop, Robert R., LabView Student Edition 6i, Prentice Hall, 2001.

Manuales.

[9] Matlab 5.3 User’s Guide, The Mathworks Inc., 1997. [10] Data Communications /LAN/UARTs, National Semiconductor, 1989.