CAPITULO 1

1.-Defina comunicaciones electronicas

Las comunicaciones electrónicas son la transmisión, recepción y procesamiento de información entre dos o màs lugares, mediante circuitos electrónicos.

2.-¿Cuándo se desarrollò el primer sistema electrónico de comunicaciones, quien lo desarrollò y que clase de sistema era?

Samuel Morse en 1837. Se usò la inducción electromagnética paratransferir información en forma de puntos, rayos y espacios entre un transmisor y un receptor sencillos, usando una línea de transmisión, que consistìa en un tramo de conductor metálico. Este invento fue el telégrafo.

3.-¿Cuando comenzaron las radiocomunicaciones?

En 1920

4.-¿Cuáles son los tres componentes principales de un sistema de comunicaciones?

Transmisor, medio detransmisión y receptor.

5.-¿Cuàles son los dos tipos básicos de sistemas electrónicos de comunicaciones?

Analógico y digital

6.-¿Què organización asigna frecuencias para la radio propagación en el espacio libre, en Estados Unidos?

La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC)

7.- Describa lo siguiente: señal portadora, señal moduladora, y onda modulada.

La señal portadora transporta lainformación a travès del sistema. La señal moduladora modula a la portadora, cambiando su amplitud, frecuencia o fase. Onda modulada es la onda portadora ya modificada.

8.-Describa los términos modulación y demodulaciòn

Modulación es el proceso de cambiar una o màs propiedades de la portadora en proporción con la señal de información. Demodulaciòn es el proceso inverso a la modulación yreconvierte a la portadora modulada en la información original.

9.-¿Cuáles son las tres propiedades de una onda senoidal que se puede variar, y que tipo de modulación resulta en cada una de ellas?

Amplitud, y se produce una señal modulada digitalmente llamada modulación por conmutación de amplitud (ASK, amplitude shift keying), frecuencia, se produce la modulación por conmutación de frecuencia(FSK, frequency shift keying) y fase, se produce la modulación por conmutación de fase (PSK, phase shift keying).

10.-Haga una lista y describa las razones por las que es necesaria la modulación en las comunicaciones electrónicas.

Es muy difícil irradiar señales de baja frecuencia en forma de energía electromagnética con una antena.Ocasionalmente, las señales de la información ocupan lamisma banda de frecuencias y si se transmiten al mismo tiempo las señales de dos o mas fuentes, interferirán entre sì.

11.-Describa la conversión elevadora de frecuencia y donde se hace.

Se convierten las señales de información de bajas frecuencias a altas frecuencias, y se lleva a cabo en el transmisor.

12.-Describa la conversión reductora de frecuencia y donde se hace

Seconvierten las señales de información de altas frecuencias a bajas frecuencias, y se lleva a cabo en el transmisor.

13.-Mencione y describa las dos limitaciones màs importantes en el funcionamiento de un sistema de comunicaciones electrónicas.

Las señales de ruido y las limitaciones del ancho de banda que se dan por las capacidades limitadas que brindan los circuitos electrónicos.

14.-¿Qué escapacidad de información de un sistema de comunicaciones?

La capacidad de información es directamente proporcional al ancho de banda y tiempo de transmisión. I = B x T.

15.-Describa en resumen el significado de la Ley de Hartley.

Es la cantidad de información que puede propagarse a travès de un sistema de transmisión es una función del ancho de banda del sistema y el tiempo detransmisión.

16.-Describa el análisis de señales en lo que concierne a las comunicaciones electrónicas

17.-¿Qué quiere decir simetría par? ¿Cuál es un sinónimo de simetría par?Si una forma de onda con voltaje periódico como la onda coseno es simetría en el eje vertical (amplitud), se dice que tiene una simetría axial o de espejo y se llama una función par.

18.-¿Qué quiere decir simetría impar? ¿Cuál es un sinónimo de simetría impar?Si una forma de onda de voltaje periódico es simétrica sobre una línea a la mitad de los ejes vertical y horizontal negativo y pasa por el origen de la coordenada, se dice que tiene una simetría de punto oblicuo y se llama función impar.

19.-¿Qué quiere decir simetría de media onda?

Si hay una forma de onda de voltaje periódico tal que la forma de onda para la primera

mitad del ciclo se repite asì misma, pero con signoopuesto, para la segunda mitad del ciclo, se dice que tiene simetría de media onda.

20.-Describa el significado del tèrmino ciclo de trabajo

El ciclo de trabajo (DC) para la forma de onda es la relaciòn de tiempo activo del pulso al periodo de la forma de onda.

21.-Describa una función (sen x)/x.

Como resultado de darle valores a esta función simplemente obtenemos una onda seno amortiguada, en la cual, cada amplitud pico sucesiva es màs pequeña que la anterior.

22.- Defina la suma LINEAL

Las sumas lineales ocurren cuando dos o màs señales se combinan en un nuevo dispositivo lineal, tal como una red pasiva o un amplificador de señal pequeña. Las señales se fusionan de tal manera que no producen nuevas frecuencias y la forma de onda combinada es simplemente la suma lineal de las señales individuales.

23.-Defina el mezclado no LINEAL

El mezclado no lineal ocurre cuando dos o màs señales se combinan en un dispositivo no lineal tal como un diodo o un amplificador de gran señal. Con el mezclado no lineal, las señales de entrada se combinan de una manera no lineal y producen componentes de frecuencia adicionales.

24.-Describa el ruido eléctrico

El ruido eléctrico se define como cualquier energía eléctrica no deseada presente en la pasabanda útil de un circuito de comunicaciones.

25.-¿Cuáles son las dos categorías generales del ruido eléctrico?

Correlacionado y no correlacionado26.-La frase no hay señal , no hay ruido describe ¿a quetipo de interferencia eléctrica?27.-Haga una lista de los tipos de ruido, y describa cuales se consideran ruido externo

Ruido exernoRuido atmosféricoRuido extraterrestre

Ruido causado por el hombreRuido internoRuido de disparoRuido de tiempo de trànsitoRuido térmicoEl ruido externo es el que se genera fuera del dispositivo o circuito. Hay tres clases de ruido externo: Atmosférico, extraterrestre y generados por el hombre.

28.-¿Cuál es el tipo predominante de ruido interno?

El ruido interno es la interferencia eléctrica generada dentro de un dispositivo o circuito. Hay tres clases principales de ruido generado internamente: de disparo, de tiempo de trànsito y térmico.

29.-Describa la relación entre la potencia de ruido térmico, ancho de banda y temperatura.

El ruido térmico es el movimiento aleatorio de los electrones libres dentro de un conductor causado por la agitación térmica, por lo tanto tiene relación con la temperatura; y tiene relación con el ancho de banda pues ocurre en todas las frecuencias al cual se le denomina ruido blanco.

30.-Describa lo que es el ruido blanco

Se llama asì porque el movimiento aleatorio se produce en todas las frecuencias.

31.- Mencione y describa los dos tipos de ruido correlacionado

Externo: El ruido externo es el que se genera fuera del dispositivo o circuito. Hy tres causas principales de ruido externo: atmosféricas, extraterrestres y generadas por el hombre.

32.- Describa lo que es relación de potencia de señal a ruido

Es el cociente del valor de la potencia de la señal entre el valor de la potencia de ruido. Es decir:S = PsN Pn

33.-¿Qué quieren decir los términos factor de ruido y cifra de ruido?

El factor de ruido (F) y la cifra de ruido(NF) son “cifras de mèrito” para indicar cuanto

se deteriora la relación de señal a ruido cuando una señal pasa por un circuito o una serie de circuitos.

34.- Defina la temperatura equivalente de ruido

Como el ruido producido por la agitación térmica es directamente proporcional a la temperatura, el ruido térmico se puede expresar en grados, y la temperatura equivalente de ruido es un valor hipotético que no se puede medir en forma directa.

35.- Describa lo que es una armònica y una frecuencia de producto cruzado

A los mùltiplos enteros de una frecuencia base se llaman armònicos. Los productos cruzados son las frecuencias de suma y de diferencia; son la suma y la diferencia de las dos frecuencias originales, las sumas y diferencias de sus armònicas, y las sumas y diferencias de las frecuencias originales y todas las armònicas.

Problemas capitulo 1

1.-¿cuál es la designaciòn CCIR de los siguientes intervalos de frecuencias?

a) 3 Khz a 30 KHzVLF (frecuencias muy bajas)b) 0.3 MHZ a 3 MHzMF(frecuencias intermedias)c) 3 GHz a 30 GHzSHF(frecuencias súper altas)

2.-¿ Cual es el intervalo de frecuencia para las siguientes designaciones CCIR?a) UHF300 MHz – 36 Hzb) ELF30 Hz – 300 Hzc) SHF3 GHz – 30 GHZ

3.-¿Cuál es el efecto, sobre la capacidad de informaciòn de un canal de comunicaciones, de ampliar al doble el ancho de banda asignado? ¿de triplicarlo?

Se duplica la cantidad de información que puede transportar. De triplicarla, o aumentarla màs, aumentarà la capacidad de información logarìtmicamente.

4.-¿Cuál es el efecto, sobre la acapacidad de informaciòn de un canal de

comunicaciones, de reducir a la mitad el ancho de banda y subir al doble el tiempo de transmisiòn?

Si el tiempo de transmisión disminuye, hay un cambio proporcional en la cantidad de información que el sistema puede transferir.

5.- Convierta las siguientes temperaturas en grados kelvin

a) 17 C = 290 Kb) 27 C = 300 Kc) –17 C = 256 Kd) –50 C = 223 K

6.-Convierta las siguientes potencias de ruido tèrmico en dBm:

a) 0.001W = 10 log 0.001 = -60 dBm0.001b) 1 pW = 10 log 1 X 10-12 = -90 dBm0.001

c) 2X10-15 W = 10 log 2 X 10-15 = -17 dBm0.001

d) 1.4X10-16 W = 10 log 1.4 X 10-16 = -128.2 dBm0.001

7.-Convierta en watts las siguientes potencias de ruido tèrmico:a) –150

dBm = 10 –18 Wattsb) –100 dBm = 10-13 Wattsc) –120 dBm = 10-15 Wattsd) –174 dBm = 4X10-21 Watts

8.- Calcule la potencia de ruido TÉRMICO, en watts y en dBm, para los siguientes anchos de banda y temperaturas de un amplificador:

a) B = 100 Hz, T = 17 C = N = KTB = (1.38 x 10-23) (290 K) ( 100 Hz) = 4 x 10-19 W

N(dBm) = 10 log KTB = 10 log (4 x 10 –19) = -153 dBm0.001 0.001

b) B = 100 KHz, T = 100 C = N=KTB = (1.38 x 10-23)(373 k)(100 KHz) = 5.14 x 10-16 WN(dBm) = 10 log KTB = 10 log 5.14 x 10-16 = -122 dBm

* 0.001

c) B = 1 MHz, T = 500 C = N = KBT = (1.38 x 10-23)(1 MHz) ( 773 K) = 1.06 x 10-14 W

N(dBm) = 10 log KTB = 10 log 1.06 x 10-14 = -109 dBm* 0.001

9.-Para el tren de ondas cuadradas de la figura siguiente:

8 v 1 ms

0 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

-8 v 1 ms

a) Determine las amplitudes de las primeras cinco armònicas

F = 1 = 1 = 500 HzT 2 msSegunda: fn = n x f = 2 x 500 = 1000 HzTercera: fn = n x f = 3 x 500 = 1500 HzCuarta :f n = n x f = 4 x 500 = 2000 HzQuinta: fn = n x f = 5 x 500 = 2500 Hz

b) Trace el espectro de frecuencias

105

500 1000 1500 2000 2500

c) Trace el diagrama de la señal, en el dominio del tiempo, de las componentesde frecuencia hasta la quinta armònica

9.23 v 8.83 v

0 ms 1 ms 2 ms

-9.23 v -8.83 v

10.-Para la forma de onda del pulso en la figura siguiente:

.1 ms

2V

1 ms

a) determine la componente de CD

Vo = V x = 2 v x 0.1 ms = ..2 v T 1 ms

b) determine las amplitudes màximas de las primeras cinco armònicas

Vn = 2 V = x sen ((n)/T)T (n)

Primera: 6.98 mV -- 1000 HzSegunda: 6.97 mV – 2000 HzTercera : 6.95 mV – 3000 HzCuarta : 6.94 mV -- 4000 HzQuinta: 6.93 mV -- 5000 Hz

c) trace la gràfica de la funciòn (sen x)/x

7 v 

6.8 v

1000 2000 3000 4000 5000 6000

d) trace el espectro de frecuencias

7 v

6.8 v

1 2 34 5

11.-describa el espectro que se ve a continuaciòn determiine la clase de amplificador (lineal o no lineal) y el contenido de frecuencias de la señal de entrada.

8 v

3 v1 v .5 v.1 v

1 2 3 4 5**El amplificador es no lineal, puesto que causa la generación de múltiplos o armònicos.

12.-repita el problema 11 con el siguiente espectro:

5 v5 v

3 v 3 v

1 4 5 6

**El amplificador es lineal , porque las señales se combinan de tal manera que no se producen señales nuevas.

13.-Un amplificador no lineal tiene dos frecuencias de entrada: 7 y 4 KHz.

a) determine las tres primeras armònicas presentes en la salida, para cada frecuencia.7 y 4 KHz ; 14 y 8 KHz; 21 y 12 KHzb) determine las frecuencias de producto cruzado que se producen en la salida, para valores de m y n de 1 y 2productos cruzados = m fa + n fb

M | N | Productos cruzados |1 | 1 | 7 KHz + 4 KHz = 11 KHz y 3KHz |1 | 2 | 7KHz+ 8 KHz = 15 KHz y–1KHz |2 | 1 | 14 KHz + 4 KHz = 18 KHz y 10 KHz |2 | 2 | 14 KHz + 8 KHz = 22 KHz y 6 KHz |

c) trace el espectro de salida de las frecuencias armònicas y de productos cruzados determinadas en los pasos a) y b)

-1 3 4 6 7 8 10 11 14 15 18 22

14.-determine la distorsiòn porcentual de segundo orden, tercer orden y armònica total, para el siguiente espectro de salida:

8 v - - - - - - - - -

4v - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 

4 8 12

% de segundo orden: V2 x 100% = 50 %V1

% de tercer orden: V3 x 100 % = 25 %V1

%THD = 2 + (2)2 /8 = 55.90%

15.-determine el ancho de banda necesario para producir 8 X 10-17 watts de potencia de ruido TÉRMICO a la temperatura de 17 C

N= KTB ; B = N = 8x 10-17 = 19.990 KHzKT 1.38x 10-23 (290 K)

16.-determine los voltajes de ruido termico, para componentes que funcionen en las siguientes temperaturas, anchos de banda y resistencias equivalentes:

a) T= -50 C ; B = 50 KHz y R = 50VN = = ) (1.38 x 10-23)(223 K)(50 KHz) = 175.42 V

b) T = 100 C ; B = 10 KHz y R = 100 

VN = )(1.38 x 10-23)(373 K)(10 KHz) = 143.49 V

c) T = 50 C ; B = 500 KHz y R = 72 

VN = )(1.38 x 10-23)(323 K)(500 KHz) = 801.16 V

17.- determine la segunda, quinta y decimoquinta armònica para una onda repetitiva con frecuencia fundamental de 2.5 KHz

segunda armònica = 2 X fundamental = 2 X 2.5 KHz = 5 KHzquinta armònica = 5 X 2.5 KHz = 12.5 KHzdecimoquinta armònica = 15 X 2.5 KHz = 37.5 KHz

18.-determine la distorsiòn de tercera y segunda armònica, y armònica total, para una banda repetitiva con amplitud de frecuencia fundamental de 10 Vrms, amplitud de

segunda armònica de 0.2 Vrms y de tercera armònica de 0.1 Vrms

% de segundo orden = V2 X 100 = 0.2 X 100 = 2%V1 10% de tercer orden = V3 X 100 = 0.1 X 100 = 1 %V1 10 %THD = 2 + (0.1)2/10 = 2.23 % 

19.-Para un amplificador no lineal con frecuencias de ondas senoidales en la entrada de 3 y 5 KHz, determine las tres primeras armònicas presentes en la salida, para cada frecuencia de entrada, y las frecuencias de producto cruzado que se producen con valores de m y n igual a 1 y 2.

3 KHz y 5 KHz ; 6 KHz y 10 KHz ; 9 KHz y 15 KHz

productos cruzados = mfa + nfb

m | n | Productos cruzados |1 | 1 | 3 KHz + 5 KHz = 8 KHz y –2KHz |1 | 2 | 3 KHz + 10 KHz = 13 KHz y –7 KHz |2 | 1 | 6 KHz + 5 KHz = 11 KHz y 1 KHz |2 | 2 | 6 KHz + 10 KHz = 16 KHz y –4 KHz |

20.-determine las relaciones de potencia, en dB, con las siguientes potencias de entrada y salida:a) pent= 0.001 w, psal = 1.01 w

S = 10 log Ps = 10 log 0.01 W = 10 dBN Pn 0.001 Wb) pent= 0.25 W, Psal = 0.5 W

10 log 0.5 W = 3 dB0.25 Wc) Pent = 1 W , psal= 0.5 W

10 log 0.5 W = -3 dB1 Wd) Pent = 0.001 W, Psal= 0.001 W

10 log 0.001 W = 0 dB0.001 We) Pent = 0.01 W , Psal = 0.16 W

10 log 0.16 W = 6 dB0.04 Wf) Pent = 0.002 W, Psal = 0.0002 W

10 log 0.0002 W = -10 dB

0.002 Wg) Pent = 0.01 W, Psal = 0.4 W

10 log 0.4 W = 16 dB0.01 W

21.-determine las relaciones de voltaje, en dB, para los siguientes voltajes de entrada y de salida.- Suponga valores iguales de resistencias de entrada y de salida.

a) Vent = 0.001 V, Vsal = 0.01 V

S (dB) = 20 log Vs 2 = 20 log 0.01 V 2 = 40 dBN Vn 0.001

b) Vent = 0.1 V Vsal = 2 V220 log 2 V = 52 dB0.1 V

c) Vent = 0.5 V Vsal = 0.25 V

20 log 0.25 V 2 = -12 dB0.5 V

d) Vent = 1V Vsal = 4 V

20 log 4 V 2 = 24 dB1 V

22.-determine el factor de ruido general y la cifra de ruido general para tres amplificadores en cascada, con los siguientes paràmetros:

a) A1 = 10 dBb) A2 = 10 dBc) a3 = 20 dBd) NF1 = 3 dBe) NF2 = 6 dBf) NF3 = 10 dB

FT = F1 + F2 – 1 + F3 – 1 + Fn – 1A1 A1A2 A1A2….An

FT = 3 + 6 – 1 + 10 – 1 = 3 + .5 +.09 = 3.5910 100

NFT = 10 log (3.59) = 5.55 dB

23.-determine el factor de ruido general y la cifra de ruido general para tres

amplificadores en cascada, con los siguientes paràmetros:

a) a1 =3 dBb) a2 = 13 dBc) a3 = 10 dBd) NF1 = 10 dBe) NF2 = 6 dBf) nf3 = 10 dB

Ft = 10 + 6 – 1 + 10 – 1 = 11.893 39

NFT = 10 log (11.89) = 10.75 dB

24.-si el ancho de banda de un amplificador es B = 20 KHz, y su potencia total de ruido es N = 2 X 10-17 W, calcule la potencia total de ruido si el ancho de banda aumenta a 40 KHz. calcùlela si el ancho de banda disminuye a 10 KHz

Si el ancho de banda es igual a 40 KHz, entonces la potencia total de ruido es 4 X 10-17 Watts.

Si el ancho de banda es igual a 10 KHz, entonces la potencia total de ruido es 1 X 10-17 Watts.

25.-Para un amplificador que funciona a una temperatura de 27 C, con ancho de banda de 20 KHz, determine:

a) La potencia total de ruido, en watts 

T = N ; N =T (KB) = 300 K(1.38 X 10-23)(20 KHz) = 8.28 X 10-17 wattsKBb) el voltaje rms de ruido (VN), con una resistencia interna de 50 y un resistor de carga de 50.

26.-a) determine la potencia de ruido, en watts, de un amplificador que trabaja a una temperatura de 400 C con un ancho de banda de 1 MHz.

N = T (KB) = 673 K (1.38 X 10-23)(1 MHz) = 9.28 X 10-15 watts

b) determine la DISMINUCIÓN de potencia de ruido, en watts, si la temperatura bajara a 100 C

N = 373 K (1.38 X 10-23)(1 MHz) = 5.14 X 10-15 watts

c) detrmine el aumento de potencia de ruido, en watts, si aumenta al doble el ancho de banda

N = 673 K (1.38 X 10-23)(2 MHz) = 1.85 X 10 –14 watts

27.-determine la cifra de ruido para una temperatura equivalente de ruido de 1000 K; use 290 K como temperatura de referencia.

F = 1 +Te = 1 + 1000 K = 4.44T 290

NF = 10 log (4.44) = 6.47 dB

28.-determine la temperatura equivalente de ruido para una cifra de ruido de 10 dB

Te = T(F – 1) ; F = antilog (NF/10) = 10/10 = 1Te = 290 K (9) = 2610 K

29.-determine la cifra de ruido para un amplificador con relaciòn de señal a ruido en la entrada igual a 100, y en la salida igual a 50.

NF (dB) = 10 log 100 = 3 dB50

30.-determine la cifra de ruido para un amplificador con relaciòn de señal a ruido de 30 dB en la entrada y de 24 dB en la salida

10 log 30 = .96 dB24