Curso de Doctorad0

1
PROPAGACIÓN DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
2
Propagación de las ondas electromagnéticas
Altura del emisor
Altura del receptor
ht
hr
dt
dr
d
R radio terrestre (6.400 Km)
3
Propagación de las ondas electromagnéticas
Característica eléctricas de mar y tierra
Las ondas de superficie siguen la curvatura de la
tierra. Su alcance depende de la naturaleza del
suelo, de la frecuencia y de la potencia de
emisión. Parte de la energía es absorbida por el
suelo (provoca corrientes inducidas). La
absorción es mayor con polarización horizontal
(mejor usar polarización vertical).
Emisor
Tierra
Dato para el mar La conductividad de la
superficie es un factor muy importante (a mayor
conductividad mayor alcance)
Conductividad de un terreno boscoso 8. 10-3
S/m Conductividad de un suelo urbano 1. 10-3
S/m Conductividad del agua salada 5 S/m
S Siemens ?-1
4
Propagación de las ondas electromagnéticas
Características eléctricas en el espacio
En principio el aire es un medio transparente a
las oem Determinados fenómenos pueden producir
la ionización del aire y hacer que se comporte
como un medio opaco a las oem
IONOSFERA Capa ionizada de la atmósfera, capaz
de reflejar oem (se encuentra a 60 - 400 Km) de
altitud
Ionosfera
E
R
E
R
Reflexión simple
Reflexión doble
5
Propagación de las ondas electromagnéticas
Capas de la ionosfera
Capa D (69-90 Km) Su ionización varia en función
del ángulo cenital del sol. Solo existe durante
el día. Refleja frecuencias bajas. Atenúa las
frecuencias medias y altas
Capa E (90-130 Km) Es muy regular en su
comportamiento y formación. Permite la
propagación de ondas HF a distancias de hasta
1600 Km durante el día y superiores durante la
noche.
Capa F (150 - 450 Km) Se subdivide en dos.
Capa F1 (150 - 250 Km) existe principalmente
durante el día. A veces puede reflejar ondas HF.
Lo mas habitual es que las ondas que penetran en
la capa E, atraviesen también la F1 (atenuación
por absorción) y se reflejen en la F2.
Capa F2 (300 - 450 Km) Es la principal capa
reflectora para comunicaciones HF de larga
distancia. Conserva su ionización durante la
noche. Durante la noche las capas F1 y F2 se
funden en una sola capa a unos 300 -400 Km de
altura.
6
Propagación de las ondas electromagnéticas
Capas de la ionosfera
Km
Km
Km
500
500
500
CAPA F2
400
400
400
CAPA F
300
300
300
CAPA F2
CAPA F1
CAPA F1
200
200
200
CAPA E
CAPA E
CAPA E
100
100
100
CAPA D
CAPA D
Invierno (día)
Invierno y verano (noche)
Verano (día)
7
Trayectorias de las ondas electromagnéticas
Onda de escape
Onda ionosférica
Onda de superficie Se propaga paralelamente al
suelo Onda reflejada Se refleja en la superficie
terrestre Onda directa Camino directo Onda
ionosférica Se refleja en la ionosfera Onda de
escape Se pierde en el espacio. Nota. Alguna
veces se usa el "rebote lunar". A partir de una
frecuencia crítica (aprox. 30 MHz) la onda es
capaz de atravesar la ionsfera. Depende del
ángulo de incidencia (ángulo crítico para cada
frecuencia).
Ondas de tierra Onda directa Onda reflejada Onda
de superficie
E
R
R
8
Trayectorias de las ondas electromagnéticas
En las zonas de silencio no llegan ni las ondas
de superficie ni las ionosféricas.
Zonas de silencio
9
Trayectorias de las ondas electromagnéticas
Desvanecimiento o "Fading" (entre una onda de
superficie y otra reflejada)
Desvanecimiento o "Fading" Debido a que las
ondas pueden seguir distintos caminos y pueden
llegar desfasadas (p.e. una positiva y otra
negativa) la señal puede desaparecer en
determinados puntos de teórica cobertura. Puede
producirse entre dos ondas reflejadas o entre una
onda de superficie y otra reflejada.
E
Desvanecimiento o "Fading" (entre dos ondas
reflejadas)
10
Sistemas de Comunicaciones Sin portadora
Se transmite la propia señal de información. Un
ejemplo es el circuito telegráfico para código
Morse
EMISOR
RECEPTOR
La comunicación sin portadora (se dice Banda
base) no es eficiente y limita el medio de
transmisión y la cantidad de información que
estamos transmitiendo por este medio
11
TELEGRAFÍA ( CW ) La telegrafía, conocida
ordinariamente entre los radioaficionados como CW
(Continuous Wave), es el sistema de transmisión
que podemos considerar digital mas antiguo
existente, tanto en la transmisión por hilo como
por radio. La telegrafía constituye el primer
sistema de transmisión de informaciones mediante
técnicas modernas, fui creada hacia la segunda
mitad del siglo XIX por el norteamericano Samuel
Morse, usándose como medio de transmisión una
línea de conductores eléctricos (línea
telegráfica). Mediante la telegrafía ya era
posible transmitir y recibir caracteres
alfanuméricos, mediante el envío de impulsos
eléctricos por la línea, siguiendo un código
determinado. El transmisor, llamado
manipulador, no es mas que una palanca dotada de
un contacto eléctrico que cuando es pulsada
manualmente, cierra el contacto y da lugar al
envío de una corriente eléctrica (de una batería)
sobre los hilos de línea. En la estación
receptora, un electroimán se activaba cada vez
que recibía un impulso de corriente, y daba lugar
a la presión de una plumilla con tinta sobre una
tira de papel que se movía lentamente gracias a
un mecanismo de relojería Con esto, los impulsos
de corriente enviados por el manipulador del
transmisor son reflejados en forma de trazos en
la tira de papel de la estación receptora. En
una misma estación se podían combinar transmisor
y receptor, dotando al manipulador de un segundo
contacto, de reposo, a través del cual la línea
acceda al equipo receptor (razón por la cual
algunos manipuladores actuales aún disponen de
dos contactos, uno de reposo y otro de
transmisión).
12
Sistemas de Comunicaciones Modulación
Objetivo de la modulación Introducir la
información en una onda portadora apta para ser
transmitida y que actúa como vehículo de la
información
f
Entrada 1 300 - 3 KHz
11600 Hz 9900 Hz
Entrada 1
Entrada 2 300 - 3 KHz
?
9400 Hz 6700 Hz
Entrada 2
Entrada 3 300 - 3 KHz
3000 Hz 300 Hz
Entrada 3 (Banda base)
Voz Humana Para que la voz humana sea compresible
es necesario la presencia de armónicos entre 300
Hz y 3KHz.
Objetivos - Cambiar la banda de frecuencia en
la que se transmite la información (permitir
emisión radioeléctrica) - Aprovechar el medio de
transmisión (envíos simultáneos)
13
Sistemas de Comunicaciones Modulación
14
Sistemas de Comunicaciones Modulación
La secuencia de comunicación es la siguiente 1.
Producir la información 2.- Codificarla
convirtiéndola en un mensaje 3.- Modularla y
emitirla 4.- propagación (cable, línea de
transmisión, radiación, etc) 5.- Recibirla 6.-
Decodificarla 7. Amplificarla y regenerarla
15
Métodos básicos de modulación
Modulación de amplitud (AM) Modulación
angular Modificamos frecuencia (FM) Modificamos
fase (PM)
La información viaja en la portadora con algunos
de sus parámetros
16
Métodos básicos de modulación
17
Métodos de modulación AM
Ingles Carrier
Portadora (2000 KHz)
Moduladora (Voz)
Moduladora (Voz)
1999.7 KHz
VE
2000.3 KHz
1997 KHz
300
3000
2003 KHz
f
3K
t
3K
3K
Señal AM
Portadora 2000 Khz
Espectro de la señal modulada en AM
Colocamos la información en el entorno de la
frecuencia portadora. Aparece en dos bandas
banda latera superior y banda lateral
inferior LSB banda lateral inferior (Fportadora
- Fmoduladora) USB banda lateral superior
(Fportadora Fmoduladora)
Conclusiones 1.- El ancho de banda de una señal
modulada en AM es básicamente 2 fm 2.- La
información está contenida en cada una de las
bandas laterales
18
Métodos de modulación SSB
De lo anterior de deduce 1.- Puede no
transmitirse la portadora sin perder información
(DSB, double side band ó VSB vestigial side
band) 2.- Puede suprimirse la portadora y una de
las bandas laterales (SSB, single side band en
español BLU)) 3.- Puede transmitirse información
diferente en cada una de las bandas laterales
(ISB, independent side band)
Lo usual en marina
Portadora
Portadora
f
3K
3K
Portadora
Portadora
DSB
Mensaje 1
Mensaje 2
f
f
f
3K
3K
3K
3K
3K
SSB
AM
ISB
Portadora
f
3K
3K
VSB
19
Métodos de modulación SSB
Ejemplo representación temporal y espectro con 1
tono de audio
1 Tono modulado en AM
VE
VE
VE
t
t
t
Portadora
Portadora
Portadora
f
f
f
DSB
SSB
AM
20
Métodos de modulación SSB
Antena
Circuito transmisor de AM
MIC
Amplificador de Radiofrecuencia
Amplificador de Potencia de radiofrecuencia
Modulador
Oscilador de Portadora
Antena
Receptor AM (Superheterodino)
Frecuencia intermedia
535-1605 KHz AM
Amplificador de RF
455 KHz
Amplificador de Frecuencia intermedia
Amplificador de Audio
Mezclador
Demodulador
Oscilador Local
Altavoz
990-2060 KHz
21
Métodos de modulación SSB
Antena
Circuito transmisor de SSB
MIC
Amplificador de RF
Amplificador de Potencia de radiofrecuencia
Filtro a cuarzo
Modulador equilibrado
Oscilador de Portadora
Mezclador
Oscilador Variable
- 6 dB
Ejemplo Filtro de cuarzo en escalera
-40 dB
2.7 MHz
22
Métodos de modulación SSB
Receptor SSB (Superheterodino)
Antena
Amplificador de RF
Amplificador de Frecuencia intermedia
Detector del producto
Amplificador de Audio
Mezclador
Oscilador Local
Altavoz
Oscilador de Portadora
Puesto que la portadora no ha sido transmitida es
necesario generarla (oscilador de portadora)
23
Métodos de modulación ASK
Utilizando modulación de amplitud se puede
transmitir información digital.
1 0 1 1 0 1 0
Amplitude-Shift-Keying (ASK)
Señal modulada en ASK
t
1 0 1 1 0 1 0
Dos tipos básicos m 100 (transmisión
A1A) m lt 100 (transmisión A2A)
Información
t
1 0 1 1 0 1 0
1 0 1 1 0 1 0
t
t
m 100 (Transmisión A1A)
m lt 100 (Transmisión A2A)
24
Métodos de modulación ASK
Los canales de llamada selectiva digital (DSC)
("Digital Selective Calling") transmiten
información digital. (Por ejemplo 2187.5 KHz DSC
en MF)
MF/HF DSC 2187.5 KHz, 4207.5 KHz, 6312.0 KHz,
8414.5 KHz, 12577.0 KHz 16804.5 KHz
Las comunicaciones radiotelegráficas, que
transmiten código Morse vía radio emplean también
estos métodos de modulación. Se emplean para
este caso frecuencias de 400 Hz y de 1020 Hz que
posteriormente se modulan en SSB. (Esto se
conoce como AFSK "Audio Frequency Shift Keying".
Tipo de transmisión J2B). Al final el espectro
de AFSK es parecido al de FSK.
El Radio teletipo (RTTY) similar al transmisor
telegráfico, asigna a cada carácter un código
binario (p.e. ASCII en 7 bits). Se emplea mucho
una codificación restringida a 5 bits (32
caracteres).
25
Métodos de modulación SSB
Los márgenes de frecuencia naval en SSB caen en
la banda de HF (3 - 30 MHz) y en MF (300 KHz - 3
MHz). En MF la onda terrestre esta muy atenuada.
En tierra alcanza 100 - 300 K y en el mar 600
Km. En HF la onda de superficie está fuertemente
atenuada. La onda ionosférica se refleja en las
capas superiores. Hay zonas de silencio muy
definidas. Los márgenes de frecuencia naval en
SSB son 1.6 - 4.2 MHz 6, 8, 12, 16, 22 y 25 MHz
26
Métodos de modulación SSB
Tipo de transmisión J3E (SSB) H3E (AM)
27
(No Transcript)
28
(No Transcript)
29
(No Transcript)
30
(No Transcript)
31
(No Transcript)
32
(No Transcript)
33
(No Transcript)
34
(No Transcript)
35
(No Transcript)
36
(No Transcript)
37
(No Transcript)
38
(No Transcript)
39
(No Transcript)
40
(No Transcript)
41
(No Transcript)
42
Modulación en Frecuencia (FM)
La frecuencia de la señal portadora varia de
acuerdo con el valor instantáneo de la señal
moduladora
SEÑAL MODULADA EN FM
MODULADORA
PORTADORA
43
Métodos de modulación FM
Ingles Carrier
Moduladora (Voz)
Portadora (2000 KHz)
Moduladora (Voz)
Portadora 2000 KHz
VE
300
3000
f
t
Señal FM
Espectro de la señal modulada en FM
El espectro de una señal modulada en FM tiene
infinitas componentes. (Las amplitudes de las
distintas componentes se llaman funciones de
Bessel)
El ancho de banda depende del índice de
modulación (n) y de la frecuencia moduladora. El
espectro es simétrico respecto a la
portadora. Si el índice de modulación (n) es
mayor de 0.3 tenemos una modulación con banda
ancha (WBFM). Si el índice de modulación es
pequeño tenemos una Modulación de banda estrecha
(NBFM).
44
Métodos de modulación FM
La FCC ha asignado a cada emisora de
radiofrecuencia FM estándar un ancho de banda de
200 KHz. Desviación máxima de la portadora ? 75
KHz Banda de Seguridad 25 KHz
25 KHz
150 KHz
25 KHz
Portadora
Bandas de seguridad
200 KHz
Aspecto del espectro de FM para varios índices de
modulación (n)
n 0.25
n 1
n 2
n 5
45
Métodos de modulación FM
Matemáticamente
Portadora
Señal modulada en FM
Moduladora (p.e. senoidal)
Índice de modulación
46
Métodos de modulación FM
No se usan
Un ejemplo de un canal marino
dB
156.80MHz
f
25 KHz
Canal 16 (Socorro)
Canales marinos 55 28 iniciales (del 1 al 28) 27
posteriores (del 60 hasta el 88 intercalados)
47
Métodos de modulación FM
Utilizando este sistema se puede enviar
información digital. Se utilizan solo dos
frecuencias una para el "0" y otra para el "1"
La modulación digital utilizando modulación de
frecuencia se llama FSK ("Frequency Shift
Keying"). Método de transmisión F1B.
VE
1 0 1 0 0
t
Señal FSK
Los canales que transmiten información digital en
VHF emplean este método. Ejemplos DSC en canal
70 AIS en canales 87B y 88B
48
Métodos de modulación FM
Transmisor FM
Receptor FM
49
Un pequeño curso de FM
50
Métodos de modulación FM
La modulación en FM se utiliza en náutica en la
banda de VHF (30-300 MHz). Los enlaces de
realizan por medio de la onda directa y la onda
reflejada en tierra. La onda de superficie está
totalmente amortiguada a poca distancia del
emisor. La ionosfera es transparente a este
margen de frecuencias. El alcance VHF es corto
(30 a 50 millas).
Altura del emisor
Altura del receptor
ht
hr
dt
dr
d
R radio terrestre (6.400 Km)
51
Métodos de modulación FM
VHF MARINO Dentro de la banda de VHF el rango de
frecuencia de 156 hasta 162 MHz está dedicado al
uso marítimo. Está dividida en 55 canales
separados 25 KHz. Inicialmente existían 28
canales separados 50 KHz (desde el 1 hasta el
28). En el año 1972 se añadieron de forma
intercalada los nuevos canales numerados del 60
hasta el 88. (Nota los canales 29 al 59 ya
estaban asignados. Uso Privado).
52
Métodos de modulación FM
Canales VHF
Ampliación (1972)
Iniciales
53
Métodos de modulación FM
Canales VHF
54
Métodos de modulación FM
Canales VHF Comentarios
Nota Algunas veces a las frecuencias VHF se les
pone una letra (A ó B) para diferenciar la
frecuencia de barco y la de costa. Canal 87A
157.375 MHz Canal 87B 161.925 MHz
Los canales que tienen una sola frecuencia son
"Simplex" se usa el mismo canal para emitir y
para recibir. Los otros son canales "Duplex"
55
Métodos de modulación FM
Canales VHF
canales marinos mas significativos
Canal 16 156.800 MHz Socorro y
Seguridad Canal 70 156.525(barco) - 161.125
(costa) Llamada selectiva digital (DSC)

"Digital Selective
Calling" Canal 87 157.375 (barco) - 161.925
(Costa) AIS ("Automatic identification
System") Canal 88 157.425 (barco) - 162.025
(Costa) AIS ("Automatic identification
System") Canal 15 156.750 Radiobalizas clase
C (VHF EPIRB clase C). En desuso desde 1999
56
Métodos de modulación FM
57
(No Transcript)
58
(No Transcript)
59
Métodos de modulación PM
Modulación de fase. Se mantiene amplitud y
frecuencia y se cambia la fase de la señal
VA
Señal adelantada (? 10º)
t
El desfase de la señal portadora se va cambiando
al ritmo de la señal portadora
VE
Señal en fase (? 0)
90º
t
VR
Señal retrasada (? -10º)
?
t
180º
0º
-90º
60
Métodos de modulación PM
Se puede también transmitir información digital,
asignando una fase al "1" otra fase al "0". Por
ejemplo 0º y 180º
La modulación digital de fase se conoce con la
siglas PSK ("Phase Shift Keying")
VE
1 0 0
t
0º
180º
1
0
61
Métodos de modulación PM
Matemáticamente
Portadora
Señal modulada en PM
Moduladora (p.e. senoidal)
Índice de modulación
El espectro de una señal PM se obtiene como el de
FM con las funciones de Bessel. La distribución
espectral depende de la moduladora. Si n lt 0.3
se tiene modulación de banda estrecha (NBPM,
Narrow Band Phase Modulation)
62
Resumen de métodos de modulación digital
"se envían 3 bits de cada vez"
63
La señal moduladora en las comunicaciones de
radio es la voz humana
Voz Humana Para que la voz humana sea
compresible es necesario la presencia de
armónicos entre 300 Hz y 3000 Hz. Realmente el
timbre de la voz humana presenta contenidos de
hasta 35 armónicos diferentes.
3.5 KHz
300 Hz
f
Música Televisión etc
64
Sumario de aplicaciones náuticas en las distintas
bandas de frecuencia
Banda VLF (3 - 30 KHz)
Tamaño de antenas (inconveniente) El margen de
frecuencias 10 - 14 KHz presenta una onda de
superficie muy poco atenuada en el mar (puede
alcanzar hasta 10.000 millas)
Ejemplos náuticos Sistema OMEGA ya en desuso
Banda LF (30 - 300 KHz)
La onda de superficie no presenta una atenuación
demasiado elevada (se alcanzan 600
millas) Durante la noche la onda ionosférica
produce desvanecimiento ("Fading")
Ejemplos náuticos 1.- Navegación
Radiogoniómétrica. Radiofaros en la costa en el
margen 190 - 420 KHz (NDB Non Directional
Beacon) 2.- Navegación hiperbólica (CONSOL (300
KHz), DECCA (70.38, 85, 113.3, 127.5 KHz)
LORAN-C (90 - 110 KHz) 3.- Difusión
metereológica. Suele incluir también información
horaria.
65
Banda MF (300 - 3000 KHz)
La onda terrestre está fuertemente atenuada
(alcance 100-300 Km en tierra y 600 Km en mar)
Ejemplos náuticos 1.- Radiogoniometría 2.-
Navegación Hiperbólica Antiguo LORAN A (2000
KHz) 3.- Socorro y Seguridad (500 - 2182 KHz en
Europa) 4.- Información metereológica
66
Banda HF (3 - 30 MHz)
Margen empleado para comunicaciones en alta
mar. Onda de superficie fuertemente atenuada. La
onda ionosférica se refleja en las capas
superiores. Hay zonas de silencio muy definidas
Ejemplos náuticos 1.- Comunicaciones en BLU (en
ingles SSB) 2.- Comunicaciones en AM 3.-
Radiogoniometría 4.- Banda ciudadana (CB Civil
Band). Se usa en embarcaciones de recreo. No es
una banda marina. Es útil dado el gran número de
radioaficionados. 25 - 29,75 MHz 5.- Telex
(RTTY, radioteletipo) Envío de señales
codificadas en binario donde cada código
corresponde a un caracter de una máquina de
escribir. 45-150 baudios. Suelen emplearse 5 bits
(32 caracteres). 6.- FAX.- Imágenes y cartas
metereológicas. 3-6 MHz. 6-1 MHz. 12-24 MHz.
67
Banda ciudadana (CB Civil Band). 27 MHz (11 m)
Separación entre canales
10 KHz Portadora en el centro del
canal Emisiones fijas y móviles ( P lt 4 W)
Portátiles (P lt 2 W) Modulación en FM y PM con
?1.5 KHz AM con P lt 100 mW Si P lt 100
mW no se requieren licencias
Canales CB
Seguridad y control de tráfico (canales C) 16
(27.155 MHz) 19 (27.185 MHz)
Servicios de empresas industriales y
comerciales 3 (26.985 MHz) 18 (27.175 MHz)
Auxilio para actividad deportiva 20 (27.205
MHz) 21 (27.215 MHz)
Otras comunicaciones a corta distancia 4 (27.005
MHz) 5 (27,015 MHz) 6 (27,025 MHz) 7 (27,035
MHz) 8 (27.055 MHz) 9 (27,065 MHz) 10 (27,075
MHz) 11 (27,085 MHz) 12 (27,105 MHz) 13 (27,115
MHz) 14 (27,125 MHz) 15 (27.13 MHz)
Seguridad en el mar en caso de emergencia 1
(26.965 MHz) 2 (26.975 MHz) 3 (26.985 MHz)
Buscapersonas con señales acústicas 17 (27.205
MHz) 22A (27,235 MHz) 24 (27.275 MHz)
Telemandos 3A (26.995 MHz) 7A (27.045 MHz) 11A
(27,095 MHz) 15A (27,145 MHz) 19A (27,195 MHz) 22
(27,225 MHz) 23 27, 255 MHz)
Canal de socorro en todo el territorio
nacional 9 (27.065 MHz)
Auxilio en actividad sanitaria 22B (27.245
MHz) 23A (27.265 MHz)
68
Banda VHF (30 - 300 MHz)
Enlaces por medio de onda directa y onda
reflejada en tierra. Onda de superficie
totalmente atenuada. La ionosfera es transparente.
Ejemplos náuticos 1.- VHF marino 2.-
Radiogoniometría (120 - 180 MHz) 3.- Navegación
por satélite. Antiguo sistema TRANSIT (usaba
entre otras 150 MHz)
Transmisor
Receptor
Onda directa
Onda reflejada
69
Banda UHF (300 - 3000 MHz) y SHF (3 - 30 GHz)
- La atmósfera es muy selectiva en esta banda de
altas frecuencias. Se producen fuerte
absorciones debidas principalmente al oxigeno a
al vapor de agua. - Los márgenes de frecuencia
donde las atenuaciones son reducidas se denominan
ventanas.
Ejemplos náuticos 1.- Radar (Radio Detection
and Ranging). Será objeto de tema específico 2.-
Comunicaciones a muy corta distancia. 450 - 470
MHz. Comunicaciones móviles a bordo y en carga y
descarga. 3.- Navegación por satélite (antiguo
TRANSIT y actual NAVSTAR) 4.- Televisión 5.-
Comunicaciones espaciales (vía satélite). Por
ejemplo MARISAT (transmisión 1626.5 - 1645 MHz y
recepción en 1535 - 1543.5 MHz)
70
Banda UHF (300 - 3000 MHz) y SHF (3 - 30 GHz)
Oxigeno (O2)
Agua (H2O)
10
RADAR MARINO Banda X 5.2 - 10.9 GHz Banda S
1.65 - 5.2 GHz
Atenuación Ondas Electromagnéticas dB/Km
1
H2O Estela infrarroja
0.1
Frecuencia GHz
10 15 20 30 40 50 60 80 100
150 200 300
EHF
SHF
71
(No Transcript)
72
Denominación de las emisiones
Clasificación de emisiones establecida por la ITU
(International Telecommunication Union)
Otras características A SSB con portadora
reducida H SSB con portadora no reducida J SSB
con portadora suprimida B dos bandas laterales
independientes C VSB (Una banda lateral está
parcialmente suprimida D Modulación de amplitud
de impulso E Modulación por anchura de
impulso F Modulación de posición a impulsos G
Modulación a código de impulsos
Tipo de modulación A modulación de amplitud F
modulación de frecuencia o de fase P modulación
de impulsos
Tipo de transmisión 0 Ausencia de modulación 1
Telegrafía sin empleo de frecuencias moduladoras
de audio 2 Telegrafía con empleo de frecuencias
moduladoras de audio o señales moduladas 3
Telefonía 4 Facsímile 5 Televisión 6
Telegrafía en 4 frecuencias 7 Telegrafía a
frecuencia vocal multicanal 9 otras transmisiones
73
Denominación de las emisiones
Algunos ejemplos
A1A Telegrafía Morse (CW) sin modulación por
audiofrecuencia (manipulación por interrupción de
portadora) A1B Telegrafía para recepción
automática sin modulación por audiofrecuencia A2A
Telegrafía Morse con modulación por
interrupción de la sub-portadora moduladora A2B
Telegrafía para recepción automática con
manipulación por interrupción de la
sub-portadora A3E Telefonía de doble banda
lateral completa J3E Telefonía de banda
lateral única (SSB). Portadora suprimida J2B
?????(AFSK) R3E Telefonía de banda lateral
única (VSB). Portadora reducida A3C Facsímile
con modulación de la portadora, directamente por
la información o por medio de una sub-portadora
modulada en frecuencia F1A Telegrafía Morse
con manipulación por desviación de frecuencia,
sin modulación por una audiofrecuencia se emite
siempre una de las dos frecuencias F1B
????(FSK)
F1D Transmisión de datos con manipulación por
desviación de frecuencia, sin modulación por una
audiofrecuencia. F2D Transmisión de datos con
manipulación por interrupción de una
audiofrecuencia moduladora de frecuencia F3E
(G3E) Telefonía, modulación de frecuencia (FM)
o de fase (PM) F3C Facsímile con modulación de
frecuencia de la portadora K1A Telegrafía con
manipulación por interrupción de una portadora
transmitida por impulsos, sin modulación por
audiofrecuencia. K2A Telegrafía con
manipulación por interrupción de una o mas
audiofrecuencias de modulación o con manipulación
por interrupción de una portadora de impulsos
modulados, audiofrecuencia o audiofrecuencias. L2
A Telegrafía con manipulación por interrupción de
una o mas audiofrecuencias de modulación o con
manipulación de una portadora de impulsos
modulados audiofrecuencia o audiofrecuencias
modulando la anchura (o la duración) de los
impulsos K3E Telefonía, modulación por impulsos
en amplitud L3E Telefonía, modulación por
impulsos en anchura ( o también duración) M3E
Telefonía, modulación por impulsos en fase (o
posición) C3F Televisión, modulación de banda
lateral residual F3F Televisión, modulación de
frecuencia H3E ???? (AM)
74
TELEGRAFÍA ( CW ) La telegrafía, conocida
ordinariamente entre los radioaficionados como CW
(Continuous Wave), es el sistema de transmisión
que podemos considerar digital mas antiguo
existente, tanto en la transmisión por hilo como
por radio. La telegrafía constituye el primer
sistema de transmisión de informaciones mediante
técnicas modernas, fui creada hacia la segunda
mitad del siglo XIX por el norteamericano Samuel
Morse, usándose como medio de transmisión una
línea de conductores eléctricos (línea
telegráfica). Mediante la telegrafía ya era
posible transmitir y recibir caracteres alfa-
numéricos, mediante el envío de impulsos
eléctricos por la línea, siguiendo un código
determinado. El transmisor, llamado manipulador,
no es mas que una palanca dotada de un contacto
eléctrico que cuando es pulsada manualmente,
cierra el contacto y da lugar al envío de una
corriente eléctrica (de una batería) sobre los
hilos de línea. En la estación receptora, un
electroimán se activaba cada vez que recibía un
impulso de corriente, y daba lugar a la presión
de una plumilla con tinta sobre una tira de papel
que se movía lentamente gracias a un mecanismo de
relojería Con esto, los impulsos de corriente
enviados por el manipulador del transmisor son
reflejados en forma de trazos en la tira de papel
de la estación receptora. En una misma estación
se podían combinar transmisor y receptor, dotando
al manipulador de un segundo contacto, de reposo,
a través del cual la línea acceda al equipo
receptor (razón por la cual algunos manipuladores
actuales aún disponen de dos contactos, uno de
reposo y otro de transmisión).
75
El código de transmisión de caracteres
universalmente mas usado es el código Morse, el
cual se basa en la transmisión de impulsos de
corriente por la línea telegráfica de dos tipos
según su duración cortos y largos, que se
denominaron respectivamente puntos ("dots) y
rayas ("dash"), debido a cómo quedaban reflejados
en las tiras de papel de las estaciones
receptoras (trazos puntuales y trazos alargados).
Mediante este código cada carácter transmitido
consta de uno o varios impulsos, tanto puntos
como rayas, separados por pequeños espacios de
silencio. Los caracteres sucesivos que se envían
en un texto transmitido esta n codificados en
cortas secuencias de puntos y rayas, raramente se
usan secuencias largas. La letra E es por
ejemplo un único punto o dot (.), la letra T es
una única raya o dash (-) y la letra Q es
dash-dash-dot-dash (--.-). Cualquier carácter,
salvo el de "error" tendrá como máximo 6
impulsos, tanto puntos como rayas. Hay caracteres
de un sólo impulso (letras E y T), de dos
impulsos (A,M,I,N), etc... A nivel digital, estos
puntos y rayas pueden ser ya considerados como
auténticos elementos de información, aunque sean
de dos tipos. Podemos incluso denominar bit 0
al punto y bit 1 a la raya o podemos denominar
bit 0 a línea abierta y bit 1 a la línea cerrada,
y entonces el punto tendría el código binario
010, y la raya el código binario 01110, por
ejemplo. Para una mejor diferenciación de los
impulsos que componen un carácter, así como para
diferenciar los impulsos de dos caracteres
sucesivos, y pensando en los sistemas automáticos
de transmisión/recepción telegráfica, se han
adoptado los siguientes convenios La "raya" o
"dash", es mas largo que el "punto" o "do", y su
duración teórica es la correspondiente a la de
tres puntos. Los puntos y rayas que constituyen
un carácter están separados por un intervalo de
silencio de duración igual a de un punto. La
separación entre dos caracteres de una misma
palabra es un intervalo de tiempo de duración
igual a una raya (3 puntos). Se recomienda que
la separación entre dos caracteres de distintas
palabras sea un intervalo de silencio de duración
equivalente a 7 puntos.
76
La radiotelegrafia La radiotelegrafia fue lo
primero que se aplicó en las transmisiones
radioeléctricas, en lo que se conocía como TSH
(telegrafía sin hilos) en los últimos años del
siglo XIX y principios del siglo XX. En
radiotelegrafia, los puntos y las rayas se pueden
emitir de dos maneras Los puntos y rayas dan
lugar al envío de impulsos de portadora
únicamente, al ritmo de los puntos y las rayas.
Es la autentica CW El manipu- lador telegráfico
gobierna la emisión o no de portadora por el
equipo transmisor (p.ej, cerrando y abriendo el
circuito de alimentación del oscilador del
transmisor). Los puntos y rayas se traducen en
envíos de tonos cortos y largos respectivamente,
de la misma frecuencia, que modulan una portadora
en AM o FM. En este caso, el manipulador
telegráfico gobierna bloqueando y desbloqueando
un oscilador de tono, cuya señal modular al
transmisor. No obstante, si este procedimiento
se aplica a un equipo de banda lateral única, el
resultado es el mismo que en el caso anterior
emisión de impulsos de portadora. El segundo modo
de operación es poco usado por ser menos efectivo
que el anterior, sobre todo a largas
distancias. En efecto las transmisiones en SSB
(Banda lateral única) y en CW son siempre mas
efectivas que las de AM y FM, al aprovechar mejor
la energía emitida (el 100 de esta es
información útil, cosa que no pasa en AM y FM), y
además requieren menor ancho de banda para la
transmisión, por lo que se pueden usar filtros
mas estrechos que para forma, mejorando ello la
relación señal/ruido Una señal de CW o SSB se
recibir mejor en un ambiente ruidoso, o si son
señales muy débiles, que para el mismo caso para
modulaciones AM o FM. Pero además, la CW
requiere realmente un ancho de banda muy
estrecho, de sólo unos pocos cientos de hertzios
(250 a 500 Hz de ancho de banda son suficientes),
y esto mejora tanto la relación señal/ruido, que
una señal de CW muy débil puede hacerse
perceptible sobre el ruido de fondo (en estas
condiciones una señal de SSB se podría percibir,
pero no entender). Y para un oído bien entrenado
de un buen radiotelegrafista, podría descifrar
los tonos telegráficos que esta recibiendo de
fondo, mezclado con el ruido. Esto hace de la CW
el medio de transmisión mas efectivo, aunque
técnicamente esta ya anticuado y sea obsoleto, y
que sea todo un arte la operación manual (en
transmisión y recepción) de la CW. De hecho, las
transmisiones telegráficas ordinarias (por
interrupción de portadora) deben de sintonizarse
con un receptor dotado de SSB o CW. En ambos
modos se escucharan los impulsos de portadora
como pitidos cuya frecuencia depende de la
posición del oscilador de batido del receptor
(del "clarificador"). De existir ambas posiciones
en el receptor (CW y SSB), la diferencia entre
ambas suele ser el ancho de banda de los filtros
de recepción en cada caso, mas estrechos para CW
que para SSB. Pero además el trabajo en CW se
puede realizar con equipos de radio muy
sencillos Como transmisor puede usarse un simple
emisor no modulado, donde la alimentación del
oscilador o del primer amplificador de RF es
gobernada por el manipulador telegráfico,
mientras que como receptor puede incluso usarse
un receptor de conversión directa (de concepción
bastante simple). La velocidad de transmisión en
CW no se mide en baudios ni en bps debido a que
es difícil de medir al existir dos tipos de
señales de distinta durac- ción (puntos y rayas)
y distintos espaciados entre ellas, y para ello
la velocidad de transmisión se mide en "palabras
por minuto" (WPM, words per minute), mientras se
envía repetidamente la palabra "PARIS".
77
Uso de ordenadores para CW La CW es de
operación tanto manual como automática, se usa en
los servicios marítimos (aunque cada vez menos) y
por los radioaficionados en onda corta, y en su
operación manual, parámetros como la velocidad de
transmisión, duracción de los puntos, rayas y
separaciones pueden ser un tanto irregulares,
aunque ello no es problema para un buen operador
de CW, que tiene el oído bien entrenado. Sin
embargo estas irregularidades de una transmisión
manual puede presentar problemas de
decodificación de las señales recibidas cuando se
esta usando un ordenador con un programa adecuado
para decodificar las señales morse recibidas.
Estos problemas no se dan con transmisiones
automáticas de CW, donde un ordenador es el que
genera las señales, de acuerdo con el patrón de
tiempos mencionado anteriormente. En transmisión,
el programa da lugar a la conversión de la tecla
pulsada en el teclado en la señal morse
correspondiente, la cual puede ser entregada, a
la velocidad de transmisión seleccionada, de
varias maneras - Mediante tonos en el altavoz
del ordenador. - Mediante trenes de impulsos de
frecuencia elevada en alguna de las líneas de
alguno de los puertos del ordenador, que una vez
filtrados (con un interface), serán los tonos a
transmitir. - Como impulsos de continua en
alguna de las líneas de alguno de los puertos del
ordenador, capaces de activar un relé, cuyo
contacto realizar las funciones del manipulador
morse. Los programas decodificadores pueden
analizar la señal morse que entrega al ordenador
el receptor, en unos casos a nivel de tono (el
receptor entrega los tonos recibidos), en otros
casos ya a nivel de señales de contínua (el
receptor entrega los tonos ya detectados, en
forma de señales de corriente continua), y suele
ser necesario indicarles cual es la velocidad de
la transmisión para que el ordenador decodifique
adecuadamente las señales recibidas (muchas veces
hay que probar varios valores hasta dar con el
correcto). Entonces, asigna a los puntos, a las
rayas y a los intervalos de silencio un
determinado intervalo de tiempo de duración para
cada caso. El ordenador muestrea periódicamente y
a gran velocidad la entrada donde tiene conectada
la salida de señales del receptor, verificando si
hay o no señal presente. Cuando hay señal, por
muestreo sucesivo de esta puede determinar su
duración, y compara la duración de la señal
recibida con los intervalos de tiempo que tiene
prefijados, y valida la señal si su duración
coincide con uno de estos intervalos,
determinando as! si es un punto o una raya.
78
Lo mismo ocurre con los intervalos de silencio
entre señales, pues con ello va a determinar si
la siguiente señal recibida pertenece al mismo
carácter o al siguiente carácter recibido. Una
vez determinado el final de cada carácter
recibido, se busca en la tabla del código morse
qué carácter es y se presenta en pantalla. De
esto se deduce que una transmisión de CW operada
manualmente puede dar problemas de decodificación
a un ordenador que esta funcionando con un
programa decodificador de CW, pues ningún
operador de CW puede generar señales morse
exactamente regulares en tiempo como las
generaría un ordenador, y además dependiendo del
estado de cansancio y aburrimiento del operador,
las relaciones de tiempos para las distintas
señales e intervalos de silencio pueden variar
continuamente durante la transmisión, al punto de
que el programa decodificador puede cometer
muchos errores de decodificación (aunque el
cerebro humano es mucho mas flexible y las
interpretaría correctamente). Los programas de
CW buenos suelen usar relaciones de tiempos
promedios, que van ajustando automáticamente a
medida que van notando cambios en las velocidades
de transmisión, con lo cual los errores de
decodificación de las señales de CW procedentes
de una transmisión manual se reducen
considerablemente. Tampoco asignan a la
duración de los puntos, rayas e intervalos de
silencio valores rígidos de duración (de acuerdo
a la velocidad de transmisión elegida), sino que
les asigna un valor concreto a cada caso, y de un
margen de desviación a este valor concreto para
que la señal sea validada (si esta desviación
fuera del 30 , si un punto tiene asignada una
duración de 0.1 seg, una señal de duración
comprendida entre 0.07 y 0.13 seg seria
reconocida automáticamente como punto. según este
ejemplo, las rayas tendrían una duración asignada
de 0.3 seg., pero serían reconocidas como rayas
cualquier señal de duración entre 0.21 y 0.39
seg.). Mientras que las señales de RTTY y
cualquier otro tipo que funcione mediante
modulación FSK basan su decodificación en la
recepción de dos tonos, que codifican los estados
alto y bajo lógicos (lo cual permite identificar
un bit transmitido), en CW, donde se recibe un
único tono, esto no es una excepción para algunos
programas que usan el ordenador también como
detector de tonos, como el Hamcomm Los dos
estados de la señal son dados por el tono de esta
y por el propio ruido de fondo en ausencia de la
señal. Estos programas entonces necesitan
entonces, pues, una cierta cantidad de ruido de
fondo para detectar que el tono ha terminado.
Ello obliga a no usar filtros demasiado estrechos
en la etapa de recepción.
79
Tipos de manipuladores telegráficos Dado que
la CW es principalmente de operación manual, esta
supeditada al esfuerzo manual y a la coordinación
muscular del operador telegrafista, y aunque este
esfuerzo en principio es mínimo, sí puede
sobrevenir una cierta fatiga con el tiempo, en
especial si la transmisión es prolongada y/o la
velocidad de transmisión es alta. En el diseño
de los manipuladores telegráficos, además de la
presentación, lo que se busca es una mejor
comodidad de manejo y que reduzca la fatiga del
operador. Por ello se han diseñado varios tipos
de manipuladores. Todos básicamente constan de
una barra metálica tipo palanca, dotada de una
empuñadura en un extremo (para manipularla), y
que es capaz de abrir y c rrar un contacto cuando
es operada la barra. La barra metálica suele
estar conectada a uno de los dos hilos de línea,
y el contacto que activa al otro hilo de línea.
Dispone además de algún tipo de muelle o resorte
antagonista que mantiene a la barra en posición
de reposo cuando no es actuado el manipulador.
Mediante unos tornillos se pueden ajustar la
tensión del muelle y el recorrido de la barra al
ser actuada para cerrar el contacto de trabajo,
de manera que el radiotelegrafista puede ajustar
el funcionamiento mecánico del manipulador para
su mayor comodidad de uso. El manipulador
clásico de telegrafía (manipulador "recto" de los
ingleses) es de movimiento vertical La
empuñadura esta en un extremo de la barra, el
contacto en el otro extremo, y el punto de
basculamiento, y el muelle antagonista, entre
ambos extremos. La empuñadura se maneja
desplazándola verticalmente, oscilando la barra
en sentido vertical. En el otro extremo, cuando
es accionada a mano o pulsada la empuñadura, el
contacto de trabajo del manipulador se actúa.
80
Algunos modelos aun disponen de un contacto con
el que cierra la barra en la posición de reposo,
no tiene prácticamente ninguna aplicación
actualmente, pero antiguamente a través de este
contacto se conectaba el receptor telegráfico a
la línea telegráfica. Los manipuladores de
movimiento lateral son posteriores, y son
manipuladores donde la barra se actúa
lateralmente. El punto de basculamiento suele
ser un extremo de la barra, la empuñadura esta en
el otro extremo, y el contacto esta entre ambos
puntos. La empuñadura, mas que tal, es una paleta
plana vertical, fácilmente manejable si se coge
entre los dedos pulgar e índice. Estos
manipuladores se conocen también con el nombre de
"Maniplex", y los Maniplex auténticos disponen de
dos contactos laterales, uno a cada lado de la
barra, que se cierran, uno u otro, al actuar
sobre la pala hacia un lado o hacia el otro.
Ambos contactos esta n en paralelo. Una variante
de los Maniplex son los manipuladores
"semiautomáticos", también conocidos como
"Vibroplex" (nombre de una de las marcas que los
fabrica, y que finalmente quedó como nombre
genérico para este tipo de manipulador lateral).
Los Vibroplex disponían de un mecanismo
constituido por un péndulo horizontal y unos
muelles, que permitía que si la pala era
desplazada hacia uno de los lados, mientras se
mantenía actuada, se generara una serie de
impulsos "punto" regularmente espaciados. Si se
empuja la pala en sentido opuesto, se generan las
rayas, una por pulsación. Los modelos posteriores
de Vibroplex, más avanzados, consiguen también
generar rayas sucesivas por procedimientos
puramente mecánicos al actuar la pala hacia la
posición de las rayas. Y más modernamente, los
vibroplex son sencillos manipuladores en los que
la generación automática de secuencias de puntos
y rayas se hace mediante la incorporación de un
circuito electronico, que es actuado por los dos
contactos del manipulador. Finalmente, existe
una variante de los manipuladores laterales de
palas, que se denominan "Iambicos", dotados de un
diseño particular. En estos manipuladores, la
barra del manipulador esta dividida en dos ramas,
recordando la forma de una horquilla o de un
tirachinas, y cada una, que es flexible, es capaz
de actuar sobre un contacto asociado cuando es
torsio- nada Cada rama tiene en su extremo una
paleta vertical para su manipulación, por lo que
estos manipuladores son de doble pala. Las dos
paletas se disponen físicamente muy prismas, para
poder ser manipuladas cómodamente con los dedos
!índice y pulgar de la misma mano.
81
Código Morse internacional A .- B -...
C -.-. D -.. E . F ..-.
G --. H .... I .. J .--- K
-.- L .-.. M -- N -. O
--- P .--. Q --.- R .-. S ...
T . U ..- V ...- W .--
X -..- Y -.-- Z --.. CH ---- 1
.---- 2 ..--- 3 ...-- 4 ....-
5 ..... 6 -.... 7 --... 8 ---.. 9
----. 0 ----- , --..-- ! --..-- ?
..--.. . .- .- .- -.-.-.
---... " .-..-. ( -.--. ) -.--.-
-....- Error ........ Espera .-...
Fin mensaje .-.-. Separación -...-
Llamada -.-.- Apóstrofe .----. Subrayado
..--.- Comprendido ...-. Recepción final
.-..-..-. Párrafo aparte .-.-..
Raya quebrado ------
Invitación a transmitir -.- Fin
de transmisión ...-.-
82
Modulación por impulsos
Cualquier problema en los circuitos generadores
y/o receptores de las modulaciones vistas provoca
la aparición de armónicos de otras frecuencias
que falsean la información que llaga al
receptor. Esto puede solucionarse con la
Modulación por impulsos en donde la señal es una
sucesión de impulsos en los que alguno de sus
parámetros ha variado proporcionalmente a la
señal a transmitir. No se transmite la señal
integra, sino solo valores a intervalos regulares
de tiempo (muestreo)
Periodo de muestreo (Ts) p.e. 100 MS/S
Señal base
Señal muestreada
Estos métodos permiten la múltiplexación de
información por división de tiempo (TDD ó TDM)
83
Modulación por impulsos
PAM (Pulse Amplitude Modulation) Modulación por
amplitud de impulsos
Cambia la amplitud
84
Modulación por impulsos
PWM (Pulse Width Modulation) Modulación por
ancho de impulsos
Cambia el ancho
85
Modulación por impulsos
PPM (Pulse Position Modulation) Modulación por
posición de impulsos
Cambia la posición
86
Modulación por impulsos
PCM (Pulse Code Modulation) Modulación
codificación de impulsos
Cada valor se digitaliza (p.e. en
Binario) 10001000
Al final se emplea un método de transmisión
digital como los vistos anteriormente (ASK, FSK,
PSK, AFSK)