TEMA 24 LA ELECTRNICA CONCEPTO DE COMPONENTES ELECTRONICOS SOLO FALTA LO QUE ESTA EN VERDELa palabra electrnica proviene de electrn que como ya sabemos es una partcula elemental del tomo, que se encuentra en su corteza. La conduccin elctrica se efecta, en gran medida, por traslado de electrones, por lo que todo este tipo de fenmenos podra comprender la electrnica. Sin embargo se entiende por tal, la definicin normalizada realizada por Standard on Electron Tubes: Definitions of Term, 1950:

Es aquel campo de la Fsica que trata de los dispositivos electrnicos y de su utilizacin, entendindose por dispositivo electrnico aqul en el que tiene lugar la conduccin de electrones, bien sea a travs del vaco, de un gas o de un medio semiconductor. Otra definicin muy aceptada de electrnica es aquella que la define como la rama de la Fsica y fundamentalmente una especializacin de la Ingeniera, que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conduccin y el control del flujo microscpico de los electrones u otras partculas cargadas elctricamente.

La Real Academia de la Lengua la define como, estudio y aplicacin del comportamiento de los electrones en diversos medios, como el vaco, los gases y los semiconductores, sometidos a la accin de campos elctricos y magnticos.

Comenz su desarrollo a principios de siglo, al observarse fenmenos enojosos para los fsicos, tales como la perforacin de dielctricos, el llamado efecto corona de los conductores, el ennegrecimiento de las bombillas, etc., si bien en la actualidad su empleo es tan generalizado que prcticamente no hay un solo sector de la actividad humana en que no intervenga: medicina, electrodomsticos, vehculos, transporte, manufacturas, etc.; pero es la ciberntica, el mundo de los ordenadores, la que ha experimentado un mayor desarrollo con las innovaciones y perfeccionamientos surgidos en la fabricacin de componentes electrnicos.

Haciendo un breve repaso a lo que es la conduccin elctrica, se sabe que sta se produce por desplazamiento de electrones, cuando se aplica una fuerza electromotriz. Estos desplazamientos se realizan con mayor o menor dificultad debido al choque continuo con otros tomos del conductor, efecto que determina la resistencia del mismo, que es una de las causas de su calentamiento. Tambin vimos cmo esta conduccin se realizaba, no slo en los conductores slidos, sino en determinados lquidos, por desplazamiento de iones

. A los iones con carga negativa se les llama aniones porque se dirigen al electrodo positivo o nodo, y a los iones con carga positiva cationes, porque se dirigen al ctodo o electrodo negativo. Por ltimo, tambin hay circulacin de cargas en los gases o en el vaco. Ello se debe a la liberacin de electrones de sus respectivos tomos. El comienzo de la electrnica est unido a los descubrimientos de la vlvula de vaco, que dio paso al estudio de la conduccin de electrones en este medio y no tan slo en el tradicional de conductor o lquido. Fsicos tales como Edison, Fleming, Hertz, etc., investigaron sobre este campo de la ciencia.

La carga elctrica Los tomos contienen protones (de carga positiva) y neutrones (sin carga elctrica), estrechamente unidos formando el ncleo del tomo y, girando alrededor de l, los electrones de carga negativa. Al ser la carga elctrica de un electrn igual a la de un protn, pero con signo contrario, los tomos son elctricamente neutros. La mnima carga existente es la de un electrn.

La unidad de medida de la carga elctrica es el Culombio. Los iones Los tomos o las molculas (dos o ms tomos unidos) son elctricamente neutros al tener el mismo nmero de electrones que de protones. Los electrones se mueven con facilidad de un tomo a otro, no as los protones que estn unidos por fuerzas muy elevadas dentro del ncleo. Cuando un tomo o a una molcula tiene ms electrones que protones se convierte en un ion negativo o anin (son iones atrados por el nodo o electrodo positivo de un circuito elctrico) y cuando tiene menos electrones que protones se convierte en un ion positivo o catin (son iones atrados por el ctodo o electrodo negativo de un circuito elctrico).

La corriente elctrica Es el movimiento de cargas a travs de un conductor. Existen dos tipos de corriente elctrica: La corriente continua, en la que los electrones se mueven en un solo sentido, La circulacin de la corriente continua, realmente consiste en electrones que van siempre del polo negativo de un generador y regresan al polo positivo de ste, aunque convencionalmente se considera que la corriente elctrica va del polo de ms potencial o positivo al de menos potencial o negativo. El aparato de medida es el voltmetro, que se conecta en paralelo entre los dos puntos a medir. Su unidad de medida es el Voltio (V). En corriente alterna se denomina Baja Tensin a todos aquellos circuitos cuya tensin elctrica no sobrepasa los 1000 Voltios, considerndose Alta Tensin la que sobrepasa esa tensin. La intensidad de la corriente Es la cantidad de carga elctrica que circula por un conductor por unidad de tiempo. Se mide con un ampermetro que se conecta en serie. Su unidad es el Amperio (A). Su expresin matemtica es I = Q / t (Q es la carga y t el tiempo) As, un amperio es la intensidad de corriente de un culombio, por segundo. La resistencia elctrica Es la mayor o menor dificultad que ofrece un conductor al paso de la corriente elctrica. Su unidad de medida es el Ohmio (O).

La resistencia de un conductor depende de su longitud, de su seccin y de un coeficiente propio de cada conductor. (R = K (L/S). En corriente alterna, a la resistencia real de un conductor se le agrega la oposicin al cambio en el valor de la corriente que se produce por motivos de autoinduccin, o inductancia, llamndose a ambos valores, reactancia, que se mide igualmente en ohmios. La Ley de Ohm Relaciona las tres unidades bsicas de la electricidad: La tensin es igual a la Resistencia por la Intensidad (V = R I).

La potencia elctrica Se define como la energa por unidad de tiempo. Elctricamente la potencia es el producto de la Tensin por la Intensidad (P = V . I). Se mide en vatios (W). El efecto Joule Al circular la corriente elctrica por un circuito consume energa que se convierte en calor. Esta energa es el resultado del producto de la tensin por la intensidad y por el tiempo que est circulando la corriente, en segundos (E = V . I . t).

Circuito Elctrico Es el conjunto de elementos elctricos, unidos entre s por los conductores elctricos. Para que circule la corriente debe existir, al menos, una fuente de alimentacin y una resistencia, pues, si sta no existiera, se producira un cortocircuito. Si los elementos del circuito estn conectados uno tras otro, se habla de conexin en serie y si se ofrecen varias vas para el paso de la corriente, circuito paralelo

La conexin de componentes elctricos Conexin serie. Los componentes elctricos van conectados unos a otros de forma que el comienzo de uno va unido al final del anterior y as sucesivamente. En el caso de resistencias, la equivalente a varias en serie es la suma de todas ellas; en el caso de generadores conectados en serie, la diferencia de potencial entre el primero y el ltimo sera la suma de las de cada uno. La intensidad que circula por todos ellos es la misma.

Conexin paralelo. Cada uno de los terminales de los componentes se conectan entre s respectivamente. En el caso de que sean resistencias, el inverso de la resistencia equivalente sera la suma de los inversos de cada una de las resistencias. La conexin en paralelo de generadores obliga a que todos ellos tengan la misma fuerza electromotriz (diferencia de potencial), consiguindose que la intensidad resultante sea la suma de la de cada uno de los generadores conectados de esta forma.Los generadores elctricos Son los elementos que proporcionan la energa suficiente para desplazar a los electrones por el circuito. Sin ellos no podran circular los electrones. Sealamos, entre otros, los de uso ms frecuente: La pila. Es un generador electroqumico, es decir que convierte la energa qumica en electricidad, que no es recargable y proporciona corriente continua. El acumulador. Es un generador electroqumico recargable que proporciona corriente continua. El ms conocido es la batera. La dinamo. Es un generador electromagntico, es decir un dispositivo que convierte la energa mecnica en elctrica, formado por un circuito inductor, otro inducido y un colector de delgas, que proporciona corriente continua. El alternador. Es un generador electromagntico formado por un circuito inductor, otro inducido y un colector de anillos rozantes. El motor de corriente alterna sera lo inverso del alternador, es decir, convierte energa elctrica en mecnica. ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN 8 POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA La Fuente de alimentacin Todo circuito electrnico debe tener una fuente de alimentacin que proporcione la energa suficiente para que los electrones puedan circular por l. Dado que en estos circuitos estn alimentados con corriente continua y con unas diferencias de potencial de pocos voltios (4,5 V, 9 V, 12 V, o 24 V), cualquiera de los generadores elctricos de corriente continua puede ser apto para alimentarlos: pilas, acumuladores e incluso dinamos que proporcionen bajo voltaje. Pero es sabido que la alimentacin elctrica comercial se realiza sobre la base de corriente alterna, que en el caso del suministro domstico y en Espaa se facilita a una tensin de 220 V. Se entiende como fuente de alimentacin al dispositivo que convierte la corriente alterna de suministro domstico (220 V) en corriente contina a unas tensiones muy bajas (generalmente menos de 20 V). Esto se consigue bsicamente con la combinacin de dos dispositivos: El transformador: Dispositivo elctrico-magntico compuesto en su forma ms bsica por dos circuitos elctricos (primario y secundario) dispuestos sobre un nico circuito magntico de hierro. Se base su funcionamiento son los fenmenos de induccin electromagntica. El circuito elctrico llamado primario consta de una bobina de un gran nmero de espiras y que se alimenta de corriente alterna de una elevada tensin (220 V, por ejemplo). Las variaciones en los valores de esta tensin inducen diferencias de potencial en otra bobina formada en este caso por un pequeo nmero de espiras, llamado secundario, por donde se puede recoger corriente alterna a una tensin ms baja (12 V, por ejemplo). El transformador funciona de forma reversible. Un puente de diodos. Un diodo, como se estudiar ms adelante, es un dispositivo electrnico activo que permite el paso de la corriente elctrica en un solo sentido, de tal manera que si es alimentado con corriente alterna, slo permitir el paso de la corriente que coincida con el sentido en que est polarizado, evitando el paso de corriente en sentido contrario. Una combinacin adecuada de cuatro dio Derechos de edicin reservados a favor de EDITORIAL MAD, S.L. Prohibida la reproduccin total o parcial sin permiso escrito del editor. www.mad.es ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA 9 dos, dispuesta en lo que se conoce como puente de diodos de Gratz, aprovechar ntegramente todos los semiperiodos alternos, convirtiendo la corriente en continua pulsante. Con filtros adecuados (condensadores en paralelo) esta corriente continua as obtenida puede aplanarse hasta hacerla prcticamente de valor constante. A todo este proceso es a lo que se conoce como rectificacin de corriente.

2. CONCEPTO DE COMPONENTES ELECTRNICOS

La evolucin de la electrnica ha experimentado pasos espectaculares unidos a la evolucin de los elementos que conforman estos circuitos. Bsicamente son dos estos componentes: las vlvulas de paso de electrones y los reguladores de paso, es decir, los diodos y los triodos, estos ltimos llamados en la actualidad transistores. Los primeros componentes electrnicos fueron las lmparas o vlvulas de vaco: diodos, triodos, etc., cuyo principal problema en cuanto a su uso era el de su tamao y fragilidad. Pero con el descubrimiento de los semiconductores, se consiguieron efectos mejorados en circuitos mucho ms pequeos. Se podra decir que con este descubrimiento, la electrnica sufri su primera revolucin. En la actualidad, desde la aparicin de los circuitos integrados se ha conseguido reducir hasta lmites microscpicos los componentes electrnicos individuales, lo que ha favorecido su utilizacin en prcticamente todas las actividades del hombre. Estamos ante la segunda gran revolucin electrnica. 2.1. VlVulas eleCtrniCas Edison, observando una bombilla de su invencin, vio que el cristal estaba ennegrecido. Pensando que probablemente se debiese al desprendimiento de partculas procedentes del filamento, coloc frente a ste, una placa metlica, y comprob que entre el filamento y la placa haba circulacin elctrica, salvando la separacin de vaco entre ambos electrodos. Es el efecto de emisin termoinica ya mencionado. Aunque no se trata de ninguna emisin de electrones, se comprob tambin que, determinados gases, en presencia de corriente elctrica se descomponan en iones, que iban al nodo y al ctodo segn sus cargas, y que establecan una diferencia de potencial entre ellos. Al filamento, que emite electrones se le llama ctodo y a la placa que los recibe, nodo. Posteriormente se descubri el efecto emisor de determinados materiales en presencia de la luz, emisin que se denomina fotoinica. Dependiendo del tipo de ctodo empleado, as se determinan los tipos de vlvulas, siendo estas, bien vlvulas termoinicas o bien vlvulas fotoinicas. Tambin existen las vlvulas de ctodo fro, que aprovechan el efecto mencionado de emisin de campo, para producir una circulacin de electrones de ctodo a nodo.

la vlvula diodo La palabra diodo significa dos electrodos: ctodo o filamento, que emite electrones y nodo o placa, que los capta. La vlvula diodo termoinico fue desarrollada por John Ambrose Fleming. Ambos electrodos se encuentran en el interior de una cpsula de cristal, a la que se le ha realizado el vaco. La conexin al circuito exterior se realiza mediante espigas contenidas en un zcalo base, estando el nmero de stas estandarizado, de forma que, algunas de ellas, no se utilizan. El ctodo emite electrones al calentarse (efecto termoinico), por lo que hay dos variedades de diodos segn el ctodo que se utilice: Los de calefaccin directa, es decir, que es el propio ctodo el que, por efecto de la resistencia al paso de la corriente conectada directamente a l, se calienta. Suele fabricarse de tungsteno recubierto con otra capa de xido. Los de calefaccin indirecta, que no son atravesados por corriente de calentamiento, por lo que se emplea un filamento calefactor independiente. La placa es un cilindro metlico dispuesto alrededor del ctodo y cuya misin es captar los electrones. Se realizan con materiales tales como el tntalo o el molibdeno, que disipan gran cantidad de calor, ya que aqulla se calienta en exceso, por la energa cintica del choque de los electrones. La aplicacin ms usual del diodo es la rectificacin de corriente. Consiste en la conversin de corriente alterna a corriente continua. Se lleva a efecto con un diodo intercalado en serie en el circuito, consiguindose de esta forma la llamada rectificacin de media onda, es decir, de media alternancia de la onda senoidal alterna; con dos o cuatro diodos (puente de diodos), se consigue la rectificacin de la onda completa. la vlvula triodo Su denominacin proviene de la existencia de tres electrodos. Bsicamente es un diodo al que se le ha interpuesto entre el ctodo y el nodo, una rejilla, que es un hilo metlico conectado independiente de ambos electrodos, con una tensin que normalmente es negativa con respecto al ctodo. Esta vlvula fue ideada por el ingeniero estadounidense Lee de Forest en 190 . Los electrones emitidos por el ctodo, al pasar por la rejilla con tensin negativa, son, en parte, rechazados, por la repulsin de cargas de igual signo; otros la atraviesan, atrados por la placa con potencial positivo. Con valor de polarizacin de rejilla adecuado, la corriente ctodo-nodo se puede incluso llegar a anular. En ningn momento hay circulacin de corriente por la rejilla por lo que, con esta disposicin, se consigue una llave reguladora sin coste alguno. Por la caracterstica explicada, el triodo tiene aplicacin en circuitos de modulacin y oscilacin, aunque su utilidad principal est en la amplificacin de seales elctricas. 2.2. los semiConduCtores El descubrimiento de la utilidad de los llamados semiconductores ha hecho que, en la actualidad, raro es el circuito electrnico que posea un elemento de los estudiados en apartados anteriores ya que han sido sustituidos por unos nuevos elementos slidos, ms baratos, reducidos en tamao y fiables en su funcionamiento, y cuya base la constituyen los semiconductores, con sus especiales caractersticas de conduccin elctrica. Los materiales utilizados como semiconductores intrnsecos o puros, son el germanio y el silicio, con caractersticas de funcionamiento muy similares. Si se les introducen lo que se llama impurezas, que no son sino materiales con exceso de electrones (con carga negativa), o defecto de electrones (con carga positiva), se convierten en semiconductores extrnsecos o dopados, que pueden ser de dos tipos: Tipo N: Al semiconductor se le ha aadido una impureza, tal como arsnico, con exceso de electrones. Tipo P: Formado al aadir a un semiconductor una impureza con defecto de electrones. Esta impureza puede ser el galio o el indio.

Estos materiales, a baja temperatura (inferior a 0 C) son aislantes perfectos y a temperatura normal son ligeramente conductores. Este comportamiento se explica por la Teora de las Bandas de Energa: La Banda de valencia es la energa que tienen los electrones ms corticales de un tomo y que son los que tericamente van a permitir la conduccin elctrica. La Banda de conduccin es la energa necesaria que deben tener los electrones para poder circular por un circuito. La Banda Prohibida es la separacin de ambos niveles de energa. En un material aislante la Banda Prohibida es muy grande, de forma que a los electrones de valencia debe suministrrsele una gran energa para que puedan salvar la banda prohibida y llegar a niveles de energa de la banda de conduccin, por lo que no conducen. En un material conductor la banda de valencia est junto a la banda de conduccin, es decir, no existe banda prohibida, por lo que conducen la corriente elctrica. En un material semiconductor existe una pequea banda prohibida que puede salvarse por los electrones aportndole energa calorfica. Esta es la explicacin de que estos materiales sean conductores a temperatura normal y aislantes a bajas temperaturas. 2.2.1. diodo semiconductor Si unimos un semiconductor tipo N y un semiconductor tipo P, obtenemos un Diodo semiconductor. Cuando describimos estos fenmenos, hablamos siempre de la conduccin de electrones, que, como se sabe, tienen carga negativa, y que siempre se realiza de un emisor o ctodo con carga negativa por exceso de electrones, hacia un receptor o nodo que es el electrodo ms positivo, es decir el conectado al borne positivo de la fuente de alimentacin. Pero la corriente elctrica, convencionalmente, va en sentido contrario a la circulacin de electrones pues, desde un principio dijimos que va de la parte con ms potencial, es decir el borne positivo, al de menos potencial o negativo; pero se insiste, es slo una convencin, ya que la verdadera corriente elctrica es el fluido de electrones. La base de su funcionamiento es algo compleja pues se fundamenta en el desplazamiento de las cargas negativas (electrones) y positivas (huecos) hacia una zona intermedia entre las dos piezas, formando una barrera que impide la circulacin de electrones y que solamente puede ser desbloqueada polarizando el diodo adecuadamente, es decir, aplicando tensin positiva a la parte P y negativa a la parte N. Una polarizacin inversa impide el paso de corriente, por lo que su aplicacin es similar a la de la vlvula diodo, siendo su utilidad bsica la rectificacin de corriente. Derechos de edicin reservados a favor de EDITORIAL MAD, S.L. Prohibida la reproduccin total o parcial sin permiso escrito del editor. www.mad.es ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA 13 Otros tipos de diodos semiconductores son los siguientes: Fotodiodos: Basado, no en el efecto termoinico, sino en el fotofnico (emisin de electrones cuando incide sobre ellos la luz. El fotodiodo es un generador de corriente cuando recibe luz. Se utiliza en paneles solares y en circuitos de regulacin y mando. Diodos LED: Al recibir corriente elctrica emiten luz. Tienen mucha utilidad en circuitos electrnicos, por ejemplo como generador de seales en las comunicaciones por fibra ptica. En combinacin con un fotodiodo regulan el funcionamiento de circuitos sobre la base de la luz (mando de las puertas de un ascensor). Diodo ZENER, utilizado en alta potencia. Diodos Schottky, de unin, de conmutacin rpida o normal, de capacidad variable, etc. 2.2.2. el transistor Sin detenernos en el fundamento terico del transistor, diremos que consiste en la unin de tres partes semiconductoras de distintos tipos, lo que da lugar a la variedad de transistores en dos formas de disposicin: Transistores NPN: Formados por la unin de un semiconductor tipo P al que se la ha adosado dos partes de semiconductores tipo N en cada una de sus caras. Transistores PNP: Con disposicin contraria al anterior. Consta pues el transistor de tres partes con sus correspondientes conexiones: La base, el emisor y el colector. Su funcionamiento tiene similitud con la vlvula triodo ya que, con ligeras tensiones suministradas a la base, se consigue regular la conduccin, de tensiones ms elevadas, entre emisor y colector. Por ello, su utilidad bsica est en la fabricacin de circuitos amplificadores. Otros transistores son: Transistor FET o de efecto de campo. Transistor MOSFET, variedad del anterior. Fototransistor: de utilidad parecida al fotodiodo. ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN 14 POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA 2.2.3. el tiristor Es un tipo de transistor formado por cuatro elementos semiconductores PNPN. Posee tres entradas: nodo, Ctodo y Puerta, esta ltima encargada de controlar el paso de corriente entre ctodo y nodo. Funciona bsicamente como un diodo semiconductor controlado, en el que, mientras no se aplique tensin a la puerta no se iniciar la corriente entre el ctodo y el nodo. Es en definitiva un interruptor electrnico utilizado en circuitos de gran potencia. Variedades del tiristor son: SCR o rectificador controlado de silicio. TRIAC: Es la combinacin de dos tiristores conectados en paralelo y de forma opuesta, para su utilidad en circuitos de corriente alterna. Una aplicacin muy comn es el atenuador luminoso de lmparas incandescentes. 2.3. el tubo de rayos CatdiCos Tambin se puede considerar como vlvula termoinica de varios electrodos al tubo de rayos catdicos. Bsicamente consiste en un tubo de vaco al que, por mtodos termoinicos, se consigue lanzar electrones procedentes de un ctodo llamado can electrnico, los cuales se proyectan contra una pantalla de material fluorescente de forma tal que, cuando un chorro de electrones impactan, se ilumina las partculas afectadas, determinando la visin de esa seal. Al tener varios electrodos, cuya misin es conseguir que el chorro de electrones se desplace vertical y horizontalmente (placas deflectoras), y as formar la figura relacionada con la seal, es por lo que se le puede encuadrar dentro de las vlvulas multielectrodos, conocindose como tales aquellas combinaciones de varios elementos en una misma lmpara. Su utilidad es variada, disponiendo de este dispositivo aparatos tales como la televisin, el radar, el sonar y otros aparatos de medida de precisin electrnica. 2.4. otros Componentes elCtriCos o eleCtrniCos 2.4.1. Componentes pasivos Adems de los componentes electrnicos citados anteriormente y que podemos calificar como activos, ya que modifican el comportamiento de la corriente elctrica, existen otros componentes no menos importantes que podemos clasificar como pasivos, tales como: El Condensador. Es un componente formado por dos placas muy cerca una de otra y separadas por un material dielctrico (aislante), que tiene como misin acu Derechos de edicin reservados a favor de EDITORIAL MAD, S.L. Prohibida la reproduccin total o parcial sin permiso escrito del editor. www.mad.es ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA 15 mular carga elctrica para descargarla posteriormente. La capacidad de carga de un condensador se mide en Faradios (un submltiplo muy utilizado es el picofaradio (F). Los condensadores pueden conectarse: * En serie, siendo la capacidad del condensador equivalente el inverso de la suma de los inversos de las capacidades de cada uno de los condensadores conectados de esta forma: 1/Ctotal = 1/ C1 + 1/ C2 + 1/ C3 * En paralelo, siendo la capacidad del condensador equivalente la suma de las capacidades de cada condensador: Ctotal = C1 + C2 + C3 La Bobina. O inductor es un arrollamiento de espiras de conductor aislado que tiene la propiedad de almacenar energa en forma de campo magntico. Tiene la propiedad de que dicho campo magntico crea un campo elctrico que se opone a los cambios bruscos de la corriente elctrica que circula por ella, por lo que su efecto es retardar el paso de la corriente elctrica. Es lo que se llama inductancia, cuya medida es en Henrios (H). Las bobinas pueden conectarse: * En serie, siendo la capacidad del condensador equivalente el inverso de la suma de los inversos de las capacidades de cada uno de los condensadores conectados de esta forma: Ltotal = L1 + L2 + L3 * En paralelo, siendo la capacidad del condensador equivalente la suma de las capacidades de cada condensador: 1/Ltotal = 1/ L1 + 1/ L2 + 1/ L3 La Resistencia: Como se dijo al principio del tema, la resistencia es la oposicin que ofrecen los componentes elctricos al paso de la corriente elctrica y cuya unidad de medida es el ohmio. El concepto de reactancia es utilizado en corriente alterna donde la oposicin al paso de la corriente no slo se debe al efecto fsico debido al material conductor, sino a una resistencia ficticia producida por efectos de autoinduccin. La reactancia tambin se mide en ohmios. Existen resistencias fijas y variables y entre estas ltimas: * Potencimetros: Resistencias variables conectadas en paralelo. * Restato: Resistencia variable conectada en serie. * Resistencia LDR o fotorresistencia, cuyo valor depende de la luz que reciba. * Termistores o resistencias que varan con la temperatura. 2.4.2. los circuitos integrados En la actualidad la gran mayora de las aplicaciones electrnicas tienen integrantes que no estn realizados con los componentes estudiados, instalados de forma individualizada. Tal vez el ejemplo ms notable de esta evolucin sea la informtica, donde la electrnica digital aplica circuitos sobre la base del funcionamiento de los elementos ya estudiados, pero combinados entre s y realizados microscpicamente sobre un mismo trozo de semiconductor, formando lo que se conoce como chips. ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN 1 POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA Los circuitos integrados pueden ser analgicos, pudindose integrar amplificadores, osciladores, etc. y digitales. La estructura de estos ltimos se fundamenta en las llamadas puertas lgicas, que a su vez se conforman teniendo en cuenta las combinaciones del lgebra de Boole. Segn el nmero de puertas que contenga cada chip, los circuitos integrados se pueden clasificar: SSI (small scale integration): Con menos de 12 puertas lgicas. MSI (medium scale integration): Entre 12 y 100 puertas lgicas. LSI (large scale integration): Mayor de 100 puertas lgicas. VSLI (very large scale integration): Con ms de 500 puertas lgicas. 3. transmisionEs: Las ondas ELEctromagnticas 3.1. ConCepto y elementos de las transmisiones Se entiende por transmisin la comunicacin de un mensaje desde un elemento que lo emite, hasta otro, receptor, o que lo recibe, empleando una serie de seales o cdigos y a travs de un medio de propagacin. En toda comunicacin, pues, deben existir los siguientes elementos: Mensaje, bien directo, empleando el lenguaje habitual, encriptado, empleando claves de traduccin, o bien por cdigos, Morse, por ejemplo. Emisor, fuente de donde parte el mensaje. Medio de propagacin, tal como cables conductores de electricidad, fibra pticas, el aire, etc. Receptor, que recibe el mensaje. 3.2. breVe estudio de las ondas Diversos tipos de energa trasladan sus efectos por medio de ondas. As, la energa electromagntica, calorfica, luminosa, sonora, transmite sus efectos a distancia por este fenmeno fsico. (Ya vimos la transmisin del calor por radiacin). Una onda es cualquier perturbacin que traslada sus efectos en forma de energa a travs de un medio. Ejemplo clsico de movimiento ondulatorio son las olas u ondulaciones que se producen en un estanque de aguas quietas, al arrojar una piedra. Esa energa se traslada a todo el estanque por ondas circulares concntricas. Segn el movimiento de este fenmeno las ondas se dividen en: Ondas longitudinales en las que el movimiento de las ondas es de la misma direccin y sentido que la propagacin del fenmeno. Ejemplo de ellas es el sonido. Ondas transversales en las que el movimiento de las ondas es perpendicular a la propagacin del fenmeno. Tal pueden ser las olas del mar. Derechos de edicin reservados a favor de EDITORIAL MAD, S.L. Prohibida la reproduccin total o parcial sin permiso escrito del editor. www.mad.es ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA 1 Segn su naturaleza existen: Ondas Mecnicas, que necesitan de un medio para propagarse. En este tipo de ondas las partculas que componen el medio (slido, lquido o gaseoso) en su vibracin trasladan la energa, aunque no haya traslado de materia. Ejemplo de estas ondas son el sonido. Ondas Electromagnticas. Estas ondas se trasladan en el vaco ya que no necesitan materia para desplazarse. Si pudisemos observar las aguas a travs de un cristal situado verticalmente sobre ellas, veramos que esos crculos concntricos, en corte transversal, forman una lnea ondulada con senos y crestas. El movimiento ondulatorio es pues, el efecto vibratorio de las partculas. Una onda es una forma de propagacin de energa sin que vaya acompaada de transporte de materia. Las velocidades de propagacin de estas ondas son variables segn de las que se trate; as las electromagnticas se transmiten a 300.000 km por segundo, mientras que las sonoras se transmiten a velocidad mucho ms inferior, del orden de 300 metros por segundo (esta es la explicacin de porqu en el rayo, el relmpago la luz nos llega instantneamente y el trueno el sonido nos llega con retraso). La velocidad de propagacin de una onda slo depende de las condiciones del medio a travs del cual se propaga, siendo independiente de cualquier caracterstica de la onda, tal como su amplitud o longitud. Todo movimiento ondulatorio es simtrico con respecto a un eje que venimos a denominar lnea cero o de tiempos. 3.3. CaraCterstiCas de una onda Como datos a conocer en una onda tenemos: Longitud de onda (L): Es la distancia, medida en el eje de tiempo, de un recorrido completo de onda. ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN 18 POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA Amplitud de onda (A): Es el valor mximo que alcanza la onda, es decir la distancia entre la cresta y el eje horizontal. Ciclo: Es el recorrido completo de una onda, desde su valor 0 hasta comenzar de nuevo con valor 0. Perodo (T): Es el tiempo que tarda en recorrer un ciclo completo. Frecuencia (F): Son los ciclos que realiza en 1 segundo (c/s). Al ser muy altas las frecuencias empleadas en radiocomunicaciones, son ms empleadas las unidades mltiplos: kilociclos por segundo, Kc/s, 1000 c/s. y Megaciclos por segundo, Mc/s, 1000000 c/s. Velocidad (V): Es el espacio recorrido por la onda en la unidad de tiempo. La velocidad es el producto de la frecuencia por la longitud de onda. V = s / t = F . Ll = L/T Ejemplo. Una onda electromagntica de frecuencia 3 megaciclos por segundo, al ser su velocidad de 300.000 km/s = 300.000000 m/s, tiene una longitud de onda: v = f . l ; l = v / f = 300000000/3000000 = 100 m 3.4. Fenmenos ondulatorios Reflexin. Es el cambio de direccin y sentido que experimenta un tren de ondas al incidir sobre una superficie. El ngulo de incidencia (el que forma la direccin de la onda con la perpendicular a la superficie) es igual al ngulo de reflexin. Refraccin. Es el cambio de direccin que experimenta una onda al cambiar de medio. Este cambio de direccin va acompaado de un cambio de velocidad, lo que hace que, segn la propia naturaleza del fenmeno fsico que se transmite, cambie su longitud de onda, ya que su frecuencia no cambia al depender, no del medio, sino del emisor (v = f . l). Derechos de edicin reservados a favor de EDITORIAL MAD, S.L. Prohibida la reproduccin total o parcial sin permiso escrito del editor. www.mad.es ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA 19 Difraccin. Al incidir una onda sobre dos obstculos separados por una pequea rendija, la onda atraviesa este espacio y se propaga en todas direcciones. Si la rendija es mayor que la longitud de onda, la onda sigue la direccin que tena y no hay propagacin circular. Este efecto se produce igualmente al chocar una onda con un obstculo puntiagudo; de esta manera se puede considerar la difraccin como la capacidad que tienen las ondas para bordear los obstculos, expandindose o curvndose. As una onda electromagntica, al incidir con el pico de una montaa, se difracta en su trayectoria recta, cubriendo el espacio terico de zona en sombra. Atenuacin o amortiguacin, es la prdida de intensidad de una onda (amplitud), en el transcurso del tiempo, llegando a anularse completamente. Todo tipo de onda, de cualquier naturaleza (sonora, electromagntica, etc.) cuando sale del foco tiene una energa mxima que va disminuyendo por rozamientos, calor, etc., sufriendo una amortiguacin, tambin llamada atenuacin. Interferencia. Es la unin de dos o ms ondas en el espacio. Su consecuencia es la produccin de un nuevo tren de ondas resultado de la adicin (interferencia constructiva) o sustraccin (interferencia destructiva) de cada una de ellas. El Efecto Doppler. Consiste en el aparente cambio de frecuencia de una fuente emisora de ondas (sonido o luz), cuando se aproxima o se aleja del observador. Una ambulancia suena ms aguda a medida que se va acercando, y ms grave si se aleja. En este efecto se basan multitud de aplicaciones, tales como el radar para detectar la velocidad de los vehculos. En este caso, al incidir un haz de ondas procedentes del radar sobre un vehculo en movimiento, se reflejar cambiando su frecuencia, ms o menos, segn la velocidad que lleve. Al captar el radar la seal reflejada podr comprobar la diferencia de frecuencia de sta respecto a la que emiti, estableciendo as la velocidad que lleva el vehculo. Polarizacin. En las ondas transversales se dicen que estn polarizadas si todas las partculas vibran en la misma direccin. La luz polarizada se consigue filtrndola de tal manera que slo traspase el filtro la luz que vibre en un solo sentido. 3.5. las ondas eleCtromagntiCas 3.5.1. Conceptos fundamentales Un campo elctrico variable induce un campo magntico y, a su vez, la variacin de un campo magntico, crea un campo elctrico. Son los fenmenos elctrico y magntico dos resultados de un mismo hecho. Tras mltiples teoras sobre la naturaleza de ambos, sus similitudes y diferencias, fue Maxwell el que sintetiz estos estudios, denominndolos fenmenos electromagnticos. Aunque tradicionalmente consideramos la corriente elctrica como flujos de carga a travs de un conductor, no es menos cierto que la perturbacin de cargas elctricas en movimiento y su correspondiente campo magntico se trasladan en el espacio circundante en formas de ondas, a las que llamamos ondas electromagnticas. ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN 20 POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA En ellas, los campos mencionados son perpendiculares entre s, y se trasladan a una velocidad aproximada de 300.000 km/s en el vaco (velocidad de la luz), aunque sufren reducciones al circular por otros medios como el aire, agua, conductores elctricos, etc. expandindose en esferas crecientes que parten del foco productor (por ejemplo, de una antena). Su trayectoria o camino del rayo de energa, es siempre en lnea recta y, a grandes distancias del foco productor, estas esferas de energa aparecen como planos perpendiculares a la lnea de trayectoria. El sentido de desplazamiento, a su vez, es perpendicular al de ambos campos; cuando el campo elctrico es vertical, se dice que la onda est polarizada verticalmente y si ste fuese horizontal, estara polarizada horizontalmente. Cabe tambin la polarizacin circular, correspondiente a hlices a izquierda y derecha. La herramienta bsica para el estudio de las ondas electromagnticas son las ecuaciones de Maxwell, que representan el intercambio de energa entre los campos elctrico y magntico. La naturaleza de las radiaciones electromagnticas es doble. A niveles cunticos las ondas electromagnticas poseen propiedades correspondientes al movimiento ondulatorio y a cuerpos con masa. Esta dualidad onda-corpsculo fue determinada por Albert Einstein al introducir el concepto de fotn, considerando que una radiacin electromagntica traslada su energa como si se tratase de un chorro de fotones, cada uno de los cuales posee una energa proporcional a la frecuencia de vibracin de la onda electromagntica. Su expresin es: E = h . f, o bien E = h . c/L E es la energa del fotn, h es un valor constante (la constante de Planck), f es la frecuencia de la onda electromagntica, c es la velocidad de la luz y L la longitud de onda. 3.5.2. el espectro electromagntico Se denomina espectro de las ondas electromagnticas al conjunto de todos los fenmenos que transmiten su energa por este medio. Podemos dividir este espectro en distintos bloques o Bandas de frecuencias, cada uno de los cuales pertenece a un fenmenos fsico diferente. El espectro electromagntico completo sera el siguiente: FRECUENCIA LONGITUD DE ONDA FENMENO De 1000 Hz a 1000000000 Hz De 10.000 m a 0,1 m Ondas de radio De 1000000000 Hz a 1011 Hz De 0,1 m a 0,001 m Microondas De 1011 Hz a 1014 Hz De 0,001 m a 0,000001 m Rayos infrarrojos De 1014 Hz a 1015 Hz De 0,000001 m a 0,0000001 m Luz visible De 1015 Hz a 101 Hz De 0,0000001 m a 0,000000001 m Rayos ultravioleta De ms de 101 Hz De menos de 0,000000001 m Rayos X, Gamma, csmicos En este espectro se puede observar que, en un mismo medio, a mayor frecuencia menor longitud de onda, es decir, que a medida que la onda vibra ms el recorrido de su ciclo es ms corto. Igualmente, y teniendo en cuenta la expresin de Einstein antes comentada E = h . f, los fotones de una onda de rayos X, al tener ms frecuencia que los de una onda de radio, trasladan mayor energa.

3.6. modos de transmisin

En un sistema de transmisiones, para que todos los equipos a l conectados puedan establecer comunicacin, lo han de hacer emitiendo a la misma frecuencia y recibiendo ondas de radio de la misma frecuencia. Existen tres modos de transmisin: a) Transmisin smplex o unidireccional, es la que ocurre en una sola direccin. Ejemplo de ella es la TV o las emisoras de radio comercial. b) Transmisin semidplex o half-dplex , permite transmitir en ambas direcciones. El transmisor y el receptor comparten una misma frecuencia. Ejemplo de este modo de transmisin es el radio de banda civil (CB), las comunicaciones policiales, los walkie-talkies, donde el operador puede transmitir o recibir, no pero puede realizar ambas funciones simultneamente por el mismo canal. Cuando el operador ha completado la transmisin, la otra parte debe ser avisada que puede empezar a transmitir. c) La transmisin dplex o full-dplex permite transmitir en ambas direccin, pero simultneamente por el mismo canal. Existen dos frecuencias una para transmitir y otra para recibir. Ejemplos de sta es la telefona, donde el transmisor y el receptor se comunican simultneamente utilizando el mismo canal, pero dos frecuencias.

4. modULacin Y transmisin 4.1. el transmisor Podra definirse como un aparato de radiocomunicacin que convierte los sonidos en sus correspondientes ondas electromagnticas y las transmite a otros receptores que se encargan de convertirlas de nuevo en sonidos. Gran aplicacin tienen los transmisores en el mbito policial, pues gracias a ellos, cualquier dotacin puede estar comunicada con las restantes o con la central emisorareceptora. Sus componentes bsicos son: el emisor y el receptor. ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN 22 POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA 4.1.1. el emisor Un emisor, bsicamente, es un aparato que convierte los sonidos en ondas electromagnticas, mezcla estas seales con otra de alta frecuencia o portadora, proceso que se llama modulacin y lanza al espacio la onda resultante. Est formado por los siguientes bloques: a) Un micrfono que convierte los sonidos en seales electromagnticas. b) Un oscilador que es un generador de ondas de Alta frecuencia (portadora). c) Un modulador, componente que mezcla ambas seales. d) Un amplificador, que tiene la misin de amplificar la seal antes de emitirla. A veces se amplifican previamente ambas seales. e) Una antena, que emite las ondas al espacio. 4.1.2. el receptor Tiene como misin captar las ondas electromagnticas, ampliarlas, seleccionarlas, separar sus dos componentes y emitirlas en forma de sonidos. Por tanto, los bloques de que consta un receptor son: a) Una antena, por donde recibe las ondas procedentes de otros aparatos emisores. b) Un selector o sintonizador de canales, con el cual filtra, exclusivamente la onda de frecuencia que interese. (en un aparato de radio sera la funcin del dial.) Es decir, para poder captar una emisora se ha de poner el receptor a igual frecuencia Derechos de edicin reservados a favor de EDITORIAL MAD, S.L. Prohibidala reproduccin total o parcial sin permiso escrito del editor. www.mad.es ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA 23 que la de emisin, es decir, en sintona. Ello se consigue al entrar en resonancia el circuito receptor con la onda que se recibe. Por medio de un filtro variable se cambia la frecuencia de recepcin y cuando sta coincide con la de la onda de radio, la impedancia del circuito es mxima y permite la entrada exclusivamente de esta onda al interior del receptor. c) Un amplificador de alta frecuencia, pues la seal que se recibe llega con su potencia disminuida. d) Un demodulador que se encarga de separar la portadora de la onda correspondiente al sonido. e) Un amplificador de baja frecuencia, para amplificar esta ltima. f) Un altavoz, que convierte las ondas electromagnticas en sonidos. 4.2. modulaCin 4.2.1. aspectos generales Para poder transmitir sonidos a largas distancias, se ha de convertir previamente en ondas electromagnticas; pero stas ltimas siguen siendo de baja frecuencia al igual que las ondas sonoras correspondientes. ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN 24 POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA Para conseguir que estas ondas electromagnticas puedan transmitirse sin que sufran gran deterioro ni prdida de potencia, la seal de baja frecuencia conseguida, se mezcla con otra seal proveniente de un aparato al efecto, seal que es de alta frecuencia y que se denomina onda portadora, tambin electromagntica. Una onda portadora es de forma senoidal, de frecuencia mucho ms alta que la seal que se quiere transmitir, emplendose este mtodo porque para que estas ondas electromagnticas se transmitan a grandes distancias debe ser de gran frecuencia. La unin de la onda electromagntica de baja frecuencia, con la portadora, es a lo que llamamos ondas de radio, cuyos dos componentes son: la portadora o de radiofrecuencia, llamada tambin onda de radiofrecuencia y la de la seal a transmitir llamada moduladora o de audiofrecuencia. El espectro de frecuencias de las ondas de radio abarca desde las ondas kilomtricas correspondientes a la Banda denominada Onda Larga, hasta las ondas decimtricas correspondientes a la banda de VHF. Esta mezcla o unin entre la portadora y la seal de baja frecuencia correspondiente al sonido es lo que se conoce como modulacin. El proceso inverso, es decir, la obtencin de la seal transmitida, eliminando la portadora, se conoce como Demodulacin. Basndose en los estudios sobre las propiedades de las microondas del cientfico alemn Heinrich Hertz, Gillermo Marconi aplic esta forma sencilla de modulacin a un emisor de ondas de radio para crear el telgrafo sin hilos y, por tanto, las comunicaciones de larga distancia propiamente dichas. El progreso en el mundo de las telecomunicaciones discurre ntimamente ligado a la cantidad de informacin que podemos transmitir en un determinado intervalo de tiempo. A ms capacidad de transmisin se pueden ofrecer al usuario una mayor cantidad de servicios y una mejor calidad en los mismos. 4.2.2. tipos de modulacin Los problemas de atenuacin e interferencia de las ondas de radio, la interaccin de stas con los factores ambientales y el tipo de informacin que se quera transmitir propiciaron la aparicin de los dos tipos ms usuales de modulacin: Modulacin en amplitud AM Reginald Fessenden desarroll un sistema que hiciera posible la transmisin de la voz mediante ondas de radio. Debido a las peculiaridades de las ondas sonoras, para conseguirlo modul la amplitud de una onda portadora de alta frecuencia (idnea para ser transmitida mediante radiofrecuencias) con la onda de baja frecuencia procedente de un micrfono. Nace as la A.M. (Amplitud Modulada). Derechos de edicin reservados a favor de EDITORIAL MAD, S.L. Prohibida la reproduccin total o parcial sin permiso escrito del editor. www.mad.es ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA 25 Este sistema tiene la caracterstica de tener una frecuencia constante. Adems posee la ventaja de que la seal puede ser modulada y demodulada con sistemas electrnicos muy simples, transmitirse a largas distancias y requerir poco ancho de banda. Por el contrario tiene el inconveniente de que el receptor es muy sensible a las interferencias generadas por la atmsfera y por otras ondas. Modulacin de frecuencia o FM La modulacin de frecuencia es el proceso por el cual una seal de audio, tanto digital como analgica, se mezcla con la seal portadora, mediante la variacin de frecuencia instantnea. En este tipo de modulacin la amplitud permanece constante. Conocemos este sistema con el nombre de FM (Frecuencia Modulada). La FM requiere un ancho de banda mayor que la modulacin en amplitud para una seal de audiofrecuencia equivalente, pero la seal modulada resiste mejor las interferencias, y es ms fuerte a la prdida de amplitud de la seal, razn por la cual la FM ha sido elegida como norma de modulacin en transmisiones radiofnicas de calidad. Para la transmisin de seales estereofnicas se utiliza este ltimo tipo de modulacin mediante la multiplexacin o combinacin de dos o ms canales de informacin en un solo medio transmisor. El proceso inverso es la desmultiplexacin. 4.3. medios de transmisin El medio de transmisin es el soporte fsico mediante el que el emisor y el receptor pueden comunicarse en un sistema de transmisin de datos. Segn que esta transmisin se ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN 2 POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA gue o no, podemos dividirlos en medios guiados (cable elctrico y fibra ptica) y medios no guiados (el aire y el vaco por medio de las ondas de radio). En el caso de los medios guiados el propio medio limita la capacidad de transmisin: su velocidad, ancho de banda y distancia entre repetidores. 4.3.1. el cable elctrico Est fabricado con cobre o aluminio y rodeado de un material aislante. Su estructura depende de la seal que se transmite por l, siendo comn el uso de un apantallamiento que evita interferencias electromagnticas de otros dispositivos o las propias de fenmenos atmosfricos. Entre los distintos tipos de cable elctrico destacamos: Dos hilos paralelos: Es el sistema ms simple pero su uso queda limitado a distancias cortas e menos de 50 metros. Par trenzado: Son dos alambres de cobre aislados, entrelazados de forma helicoidal, con lo que se reduce la interferencia elctrica de otros cables cercanos. A su vez pueden estar apantallados o no. Se utiliza en transmisin analgica y digital. Cable coaxial: El cable coaxial es un conductor de cobre duro llamado vivo en su parte central, cubierto de material aislante, rodeado a su vez de una malla metlica o pantalla que permite un gran ancho de banda y una excelente inmunidad al ruido. Los cables coaxiales se emplean en redes de rea local y para transmisiones de largas distancia del sistema telefnico. 4.3.2. la fibra ptica Un cable de fibra ptica consta de tres secciones concntricas: Una interna o ncleo, que consiste en una o ms hebras o fibras de cristal o plstico, cada una de las cuales est revestida de una funda de cristal o plstico con propiedades pticas distintas a las del ncleo. La capa ms externa debe ser de un material opaco. Este tipo de hilo es muy resistente a los esfuerzos y a la fatiga y prcticamente no se ve alterado por el uso o los factores ambientales. Adems no genera interferencias y tampoco es sensible a ellas. El Derechos de edicin reservados a favor de EDITORIAL MAD, S.L. Prohibida la reproduccin total o parcial sin permiso escrito del editor. www.mad.es ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA 2 conductor se caracteriza por tener una reflexin interna total y as la luz que viaja por el ncleo cuando incide sobre la superficie externa lo hace con un ngulo mayor que el crtico y es reflejada miles de veces, cubriendo grandes distancia y permitiendo que se pueda curvar la trayectoria del haz. La seal no sufre dispersin y muy poca atenuacin. A diferencia del cable conductor de electricidad, en la fibra ptica la informacin a transmitir son impulsos luminosos y no elctricos. Un sistema de transmisin por fibra ptica est formado por una fuente luminosa monocromtica (generalmente un lser o un LED), la fibra encargada de transmitir la seal luminosa y un fotodiodo que reconstruye la seal elctrica. Posee un gran ancho de banda y admite velocidades de transmisin de miles de Mbbs. 4.3.3. transmisin inalmbrica a travs del aire o del espacio Para la transmisin por medio de ondas electromagnticas se utiliza un emisor que por medio de una antena emite los impulsos elctricos ya mezclados en la modulacin y convertidos en impulsos electromagnticos. Un receptor realiza el proceso inverso, captando la seal electromagntica por medio de una antena. Por la forma de propagacin, las ondas electromagnticas pueden ser: Ondas terrestres, se propagan paralelas a la superficie de la Tierra, siguiendo su curvatura. Sufren gran atenuacin, tanto mayor cuanto menor sea la conductividad del suelo y menor la frecuencia utilizada. Ondas areas, se propagan por la atmsfera, sin llegar a la ionosfera, sin necesidad de repetidores, es decir, reflectndose y reflejndose: onda directa y onda reflejada. Ondas espaciales: Son dirigidas ms all de la atmsfera, reflejndose, segn sus frecuencias, en las distintas capas que rodean la Tierra: Ondas troposfricas, ondas ionosfricas. ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN 28 POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA Segn el sistema utilizado y el tipo de onda electromagntica, la transmisin puede ser direccional, de una antena emisora a una receptora, o bien omnidireccional, de una antena emisora a mltiples receptoras. Las frecuencias de las ondas magnticas utilizadas determinan la forma de transmisin que se puede realizar con ellas, de tal modo existe una relacin directa entre la frecuencia y la direccionalidad de una onda. Por la naturaleza de las ondas electromagnticas empleadas y de menor a mayor frecuencia de stas, estudiamos las siguientes: a) Ondas de radio Abarcan las ondas electromagnticas de frecuencias comprendidas entre el rango de 10 MHz a 1 GHz. Son ondas que se transmiten en todas las direcciones y poco sensibles a la atenuacin producida por la lluvia. Existe una gama muy amplia de este tipo de ondas, que determina las distintas bandas de emisin y sus utilidades: Banda larga, de frecuencias muy baja, utilizadas por radioaficionados y de alcance terrestre total, en las que se puede aprovechar los fenmenos de reflexin y refraccin con la ionosfera para conseguir alcances mayores. Banda media y corta con un alcance inferior. Se utiliza en emisiones de radio comercial de alcance nacional. Banda VHF y UHF: Estas bandas cubren aproximadamente desde 55 a 550 Mhz. Son tambin omnidireccionales, pero a diferencia de las anteriores la ionosfera es transparente a ellas. Su alcance mximo es de un centenar de kilmetros, y las velocidades que permite del orden de los 9 00 bps. Su aplicacin suele estar relacionada con radioaficionados, equipos de comunicacin militares, tambin la televisin y los aviones. b) Microondas Con este trmino nos referimos a las radiaciones electromagnticas de un rango de frecuencias entre 1 Ghz y 300 Ghz, si bien las aplicaciones ms comunes se realizan en el rango entre 1 Ghz y 40 Ghz. Las microondas nos permiten transmisiones tanto terrestres como con satlites. Son ondas muy direccionales por lo que, para una buena transmisin, el emisor y el receptor deben estar visibles. Los enlaces de microondas permiten grandes velocidades de transmisin, del orden de 10 Mbps. Entre las utilidades de estas radiaciones se encuentran las siguientes: En cocina, los electrodomsticos denominados de igual forma utilizan frecuencias de 2,45 GHz para calentar alimentos al hacer vibrar las molculas de agua que los componen. En radiodifusin, ya que estas ondas atraviesan fcilmente la atmsfera, prcticamente sin interferencias. En televisin se utilizan generalmente para transmitir seales desde un equipo porttil, tal como una furgoneta, hasta la central emisora, va satlite. Derechos de edicin reservados a favor de EDITORIAL MAD, S.L. Prohibida la reproduccin total o parcial sin permiso escrito del editor. www.mad.es ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA 29 Algunos tipos de radares que controlan la velocidad de los vehculos utilizan tambin estas radiaciones. En sistemas de localizacin GPS. En protocolos inalmbricos de redes LAN, tales como los sistemas Bluetooth, y las especificaciones IEEE 802.11a, b y g, en distintos rangos de frecuencias (Fidelidad Inalmbrica WI-FI). En estas cortas distancias se aprovechan este tipo de ondas y sus reflexiones. Su alcance es relativamente corto, pero los dispositivos conectados no tiene que estar visibles unos de otros. Redes de telefona celular utilizan microondas de baja frecuencia. El Mser es un dispositivo similar al Lser pero que utiliza este tipo de radiaciones en lugar de luz. c) Los infrarrojos Producidos por lser o LED es un tipo de radiacin electromagntica de menor frecuencia que la luz visible (mayor longitud de onda) pero mayor que la de las microondas. Existen distintos tipos de infrarrojos en atencin a las diferentes gamas de longitudes de onda utilizadas (infrarrojos de onda corta, media y larga) y se utilizan para la transmisin a distancias muy cortas, siendo su direccionalidad muy alta. No atraviesan las paredes y no interfieren con otras radiaciones electromagnticas. Al contrario de las microondas utilizadas en WI-FI y Bluetooth, en las transmisiones de seales con infrarrojos el emisor y el receptor necesitan estar visibles, interrumpindose la transmisin si entre ellos se interpone algn obstculo slido. Es por esto por lo que no se utilizan en transmisiones a gran escala. Se utilizan, entre otras aplicaciones, en: Equipos de emisin nocturna. Para comunicar los ordenadores con sus perifricos cercanos. La transmisin por fibra ptica utiliza generalmente este tipo de emisin. En aplicaciones industriales, generalmente en equipos de control y proteccin de mquinas o para el secado o calentamiento. Para comunicar los mandos a distancia con sus receptores. Para la transmisin de datos entre PDAs y mviles. d) Transmisin por ondas de luz Tambin se pueden utilizar las radiaciones electromagnticas de la luz visible, de frecuencias ms elevadas que los infrarrojos, para conectar dos LAN de edificios cercanos, utilizando la tcnica lser. La gran ventaja de estas transmisiones es su gran ancho de banda y su bajo coste, no requirindose licencia gubernamental. Su desventaja es que estas radiaciones no penetran en la lluvia y las corrientes de conveccin cercanas a los edificios distorsionan la seal. ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN 30 POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA 4.4. utilizaCin bsiCa de un sistema de ComuniCaCiones Cuando empleamos el concepto de red de radiocomunicaciones, nos estamos refiriendo al dispositivo de telecomunicacin basado en las vas de radio, que tiene como finalidad asegurar el contacto entre una central de operaciones y los distintos servicios que ha de coordinar, optimizando los recursos empleados, tanto humanos como materiales y asegurando la eficacia del servicio. Toda red de comunicaciones posee una central o centro de coordinacin, en la que confluyen las distintas comunicaciones de los servicios a cubrir, por lo que su estructura es radial, terminando en los bloques o grupos de diferentes usuarios de la red, en atencin a los mltiples servicios que puede coordinar. La red de comunicaciones est, por tanto formada por los distintos grupos independientes entre s, pero conectados todos ellos a una misma central de trabajo. A estos grupos se les llaman mallas. Podemos hablar de la red de radiocomunicacin del Cuerpo Nacional de Polica, de la Guardia Civil, de las Policas Locales, de Proteccin Civil, de Diputacin, etc. Entendemos por malla los grupos individualizados de usuarios, en atencin a su especialidad, que pueden establecer contacto entre s y con la central de la red. El concepto de malla alude al entramado de lneas que forman las ondas de radio entre los usuarios de equipos interconectados en un grupo de trabajo y que utilizan para su comunicacin unos mismos canales, cada uno de los cuales dispone de frecuencias especficas para emitir y para recibir mensajes de radio. La malla, pues, la conforman todos los usuarios de equipos de radiotransmisin que trabajen en un mismo canal de trabajo, de forma que reciban exclusivamente, los mensajes que se transmitan entre ellos o los que la central emita, dirigidos a esas mallas y no los que vayan dirigidos a otra distinta. Se entiende por canal de trabajo, la frecuencia o frecuencias utilizadas exclusivamente por los usuarios de una malla y la central de la red con esa malla. Derechos de edicin reservados a favor de EDITORIAL MAD, S.L. Prohibida la reproduccin total o parcial sin permiso escrito del editor. www.mad.es ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA 31 De esta forma, utilizando distintos canales de trabajo para las distintas mallas, no pueden interferirse las comunicaciones que se establezcan entre servicios distintos de una misma red. Los equipos de radiotransmisin poseen un conmutador de canales que facilita su manejo, de forma que, si estamos trabajando en un canal determinado y necesitamos ponernos en contacto con otra malla, con slo permutar el conmutador a otro canal, automticamente el equipo cambia a las frecuencias de emisin y recepcin que utiliza la nueva malla. Por ejemplo, pensemos que una red de radiotransmisiones la conforman tres mallas diferentes; cada una de ellas debe disponer, al menos, de un canal de trabajo (a veces se tiene un canal activo y otro de reserva). Cada canal, a su vez, dispone de dos frecuencias: una para emitir y otra para recibir. As: Malla 1: Radio-patrullas * Canal 1: Tx- 4.01 MHz Rx- 84.01 MHz * Canal 2: Tx- 4.02 MHz Rx- 84.02 MHz Malla 2: Investigacin * Canal 3: Tx- 4.03 MHz Rx- 84.03 MHz * Canal 4: Tx- 4.04 MHz Rx- 84.04 MHz Malla 3: Equipos Tcnicos * Canal 5: Tx- 4.05 MHz Rx- 84.05 MHz 4.5. ConCepto de sistema trunking 4.5.1. aspectos generales En el sistema explicado en el apartado anterior se distribuyen las comunicaciones en grupos de usuarios formando lo que llamamos mallas, cada una de las cuales posee uno o ms canales de trabajo. Cada canal de trabajo est formado por dos frecuencias: una para emitir y otra para recibir. De esta forma los equipos que dispongan de esas frecuencias podrn comunicarse entre s y no podrn hacerlo con otros equipos pertenecientes a otras mallas, salvo que cambiasen de canal de trabajo, es decir, de malla. Cuando uno de los equipos de una malla pulsa el PTT (botn del equipo para abrir una comunicacin) inutiliza al resto de equipos para comunicarse entre s. El sistema Trunking evita estos inconvenientes mejorando el rendimiento de la utilizacin de los canales asignados al sistema. Se puede definir a este sistema como la distribucin automtica y dinmica de una serie de canales de radio limitados para ser utilizados por una colectividad considerable de usuarios. ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN 32 POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA El sistema de Comunicaciones Trunking est basado en un principio: varios usuarios comparten pocos canales de comunicaciones; el usuario que termina de usar un canal lo libera para que pueda usarlo un nuevo usuario. De esta forma, en los equipos radio-trunking no existe la posibilidad que ocurre en los equipos de radio convencional, de permutar el canal de trabajo (frecuencias propias de una malla o grupo de trabajo), ya que no es necesario, al efectuarse estos cambios de canal de forma automtica por medio de un sistema informtico. Cuando en este sistema un equipo desea hablar, el equipo controlador le asigna un canal que est libre, permitiendo que ese usuario pueda comunicarse con el equipo al que llama. Su funcionamiento se basa en dos principios fundamentales: 1. El usuario emplea el canal de comunicaciones por cortos perodos de tiempo y 2. Es muy baja la probabilidad que todos los usuarios requieran usar los canales de comunicaciones al mismo tiempo. Con la incorporacin del microprocesador a las comunicaciones porttiles, ha sido posible que una central inteligente ejerza el control permanente de varias redes de comunicaciones, permitiendo que unas pocas frecuencias puedan atender a varios grupos de trabajo con la misma, o mejor eficiencia, que el antiguo sistema, el cual consideraba para cada grupo unas frecuencias asignada de forma fijas (canales de trabajo). El sistema Trunking permite que cada grupo de trabajo sea reconocido por claves del propio equipo, teniendo todos los grupos acceso a todas las frecuencias. Esta caracterstica, desde el punto de vista de seguridad, permite cierto grado de proteccin al enlace, ya que cada mensaje usa una frecuencia distinta dentro de las asignadas al sistema general. Adems, el sistema Trunking ofrece proteccin a la informacin con sus mensajes encriptados. 4.5.2. Forma de trabajo del sistema trunking El Canal de Control es el que utiliza la base de mando para enviar mensajes de control del sistema y sealizacin de establecimiento de llamada a los terminales mviles. Tambin se utiliza para transmitir mensajes de datos del usuario. De esta forma, por medio del Canal de Control se establecen las llamadas, se controlan los terminales, se realizan transferencias de mensajes y datos y se emite informacin a todos los terminales. Cuando un equipo mvil desea establecer una llamada su usuario debe pulsar el PTT. Por medio del canal de control se enva esta peticin y el equipo de control le asigna un canal que est libre para efectuarla, ponindolo en contacto con el equipo con el que quiere contactar. Todo ello se realiza por un sistema de seales digitales que son manipuladas por medios informticos que regula todas las transmisiones. Entre las posibilidades de comunicaciones con este sistema se encuentran: Llamada de Grupo: Consiste en establecer la comunicacin dentro de un grupo predeterminado de usuarios en el que las llamadas son escuchadas por todos los miembros del mismo. Derechos de edicin reservados a favor de EDITORIAL MAD, S.L. Prohibida la reproduccin total o parcial sin permiso escrito del editor. www.mad.es ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA 33 Llamada Privada: Consiste en establecer comunicacin de radio a radio; es decir, comunicacin privada para dos usuarios del sistema, sin que el resto del grupo escuche. Alerta de Llamada: Consiste en establecer comunicacin con un usuario aun cuando ste no est en condiciones de contestar, a travs de un mensaje con el identificador del usuario remitente. Llamada de Emergencia: Consiste en generar una seal de emergencia desde un botn del radio hacia el operador del sistema.

5. transmisionEs digitaLEs Y transmisionEs anaLgicas 5.1. seal analgiCa y digital Se entiende por seal analgica aquella en que la magnitud se representa mediante variables continuas, es decir, anlogas a las magnitudes origen de ellas. La variacin de un sonido admite un nmero infinito de valores cuya plasmacin en seal elctrica es lo que se conoce como seal analgica. La amplitud y la frecuencia de una seal analgica toman infinidad de valores dentro de unos lmites superiores e inferiores. La seal digital, sin embargo, representa una magnitud mediante valores enteros, en lugar de variables continuas. Esta seal digital, a su vez, puede ser discreta, si los valores son ms de dos: 0, 1, 2, 3, 4 o binaria, si slo admite como valores 0 y 1. Ejemplo de esta ltima lo tenemos en un interruptor de la luz, que slo admite dos posiciones: conectado o desconectado. En la electrnica digital sus circuitos pueden adoptar slo dos estados: O hay tensin, o no la hay, verdadero o falso, que en la lgica representativa se expresan por un 1 y un 0, respectivamente, y que corresponden a un rango de voltaje en cada caso. Esta particularidad permite el uso del lgebra de Boole y un sistema de representacin binario para realizar operaciones complejas sobre las seales de entrada, lo que se hace muy costoso por mtodos analgicos. La tendencia actual es a procesar y tratar seales digitales, y dado que los fenmenos fsicos son analgicos, se hace necesaria una conversin previa de la seal analgica en digital. Las ventajas ms importantes de las seales digitales son las siguientes: Dado el alcance que ha tomado la electrnica digital, hoy se hace ms fcil y econmico el procesamiento de seales digitales que las analgicas. Las seales digitales admiten la compresin, con lo que su transmisin se acorta y su almacenamiento se reduce. ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN 34 POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA La seal digital es ms inmune al ruido que la analgica, por lo que la transmisin digital goza de mayor fidelidad que la analgica. Las seales digitales, en caso de prdida de informacin, pueden ser ms fcilmente reconstruidas y permiten la correccin de errores, cosa prcticamente imposible en el tratamiento analgico. Frente a estas ventajas, la utilizacin de seales digitales presentan los siguientes inconvenientes: Se hace necesaria una conversin analgico-digital, con lo que esto supone de prdida de fidelidad de la seal original. Igualmente, para reproducir la seal, se hace necesaria otra conversin digital-analgica. La transmisin de seales digitales requiere una sincronizacin perfecta entre emisor y receptor.

5.2. transmisiones digitales y transmisiones analgicas El carcter de las magnitudes discretas las hace ideales para su transmisin y tratamiento mediante transmisiones digitales ya que, de esta forma, la informacin permanece fiel a la original y se ahorra ancho de banda. Igualmente los avances en electrnica digital han conseguido tambin un eficiente tratamiento de valores continuos, si bien es cierto que en determinadas aplicaciones los circuitos y transmisiones analgicas son hoy en da insustituibles. En la transmisin, y en general en el tratamiento de seales analgicas, se usan componentes electrnicos en el sentido tradicional de la palabra, tales como vlvulas electrnicas, resistores, condensadores y capacitores. Por el contrario, para el tratamiento de seales digitales, se hacen necesarios los semiconductores, diodos y transistores, distribuidos en grupos que forman las llamadas puertas lgicas, cuya funcin es realizar determinadas funciones del lgebra de Boole. 5.2.1. la conversin analgico-digital Tambin llamada digitalizacin, se conoce con las siglas ADC (Analogic to Digital Conversin). Consiste en la toma peridica de medidas de la amplitud de una seal analgica, para darle posteriormente un valor fijo. En el conversor analgico digital existen cuatro partes diferenciadas: Frecuencia de muestreo: Es el nmero de muestras por segundo obtenidas de la seal analgica. Retencin: En un circuito electrnico se mantienen el tiempo suficiente para valorar su nivel. Derechos de edicin reservados a favor de EDITORIAL MAD, S.L. Prohibida la reproduccin total o parcial sin permiso escrito del editor. www.mad.es ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA 35 Cuantificacin: Es las valoracin aludida anteriormente. Es decir, obtenido el valor en ese instante de la seal, se le ha de asignar un valor fijo prefijado de antemano. Codificacin: Se traducen los valores obtenidos a cdigo binario. Es fundamental la correcta adecuacin de ambos parmetros a la seal a muestrear, puesto que un valor insuficiente generara una seal de salida poco fiel a la original. Este es el origen del fenmeno conocido como Aliasing, por el cual dos seales diferentes pueden llegar a tener la misma representacin digital. Como se aprecia en la figura, a pesar de que ambas seales son diferentes, la insuficiente frecuencia de muestreo hace que su representacin digital sea idntica. Por el contrario, un exceso en cualquiera de ambos valores significara un aumento innecesario de la cantidad de informacin digital a transmitir. Una frecuencia de muestreo adecuada es un punto sumamente importante en la conversin analgico-digital. La Ley Nyquist determina que la frecuencia de muestreo mnima debe ser dos veces la frecuencia mxima de la seal analgica. En la conversin de seales de vdeo, aliasing hace referencia al pixelado que se puede observar en una imagen digitalizada. 5.2.2. Formas de transmisin de seales Son varias las formas en que se puede proceder a la transmisin de seales: Transmisin Sncrona: En este tipo de transmisin, ante de comenzar a enviar datos, se envan seales para la identificacin de lo que se va a enviar. Es ms eficiente que la asncrona, pero se hace necesario el empleo de una lnea de transmisin especiales. Transmisin Asncrona: A cada seal a transmitir se aaden dos bit, uno de comienzo y otro de final de cada carcter emitido. En el dispositivo receptor al recibir la seal de inicio comienza la secuencia de temporizacin, que acaba cuando recibe la seal de terminacin. Transmisin Serie: Los bits a transmitir se trasladan uno detrs de otro sobre la misma lnea. Se utiliza cuando los datos a transmitir han de recorrer una gran distancia. Una transmisin puede ser en serie sncrona o asncrona. Transmisin paralelo: en este tipo de transmisin se envan simultneamente un grupo de bit (8, 1 , etc.) por sendas lneas de transmisin, lo que hace que sta sea ms veloz, aunque ms costosa. Se utiliza con cableado especial para distancias cortas de envo. ELECTRNICA. TRANSMISIONES Y SISTEMAS DE COMUNICACIN 3 POLICA NACIONAL. ESCALA BSICA 5.2.3. la conversin digital-analgico DAC (Digital to Analogic Conversin), es el proceso inverso que se ha de realizar al objeto de poder reproducir las seales transmitidas. Para conseguirlo utilizan una red de reostatos a los que llega la seal digital en grupos de bits. Es muy comn la presencia de este tipo de circuito formando parte de los modernos aparatos de audio y vdeo, donde la seal se encuentra grabada digitalmente en un disco y precisa ser convertida en analgica para poder ser interpretada por altavoces y tubos de imagen. En la actualidad las transmisiones digitales se estn imponiendo a las analgicas debido al mayor aprovechamiento del ancho de banda existente, al abaratamiento de los semiconductores y a la versatilidad y robustez de los circuitos integrados que se usan para tratarlas. Podemos constatar este proceso en las medidas de los gobiernos orientadas a la consecucin del llamado apagn analgico, que se plasman en implantacin de la TDT o Televisin Digital Terrestre y la RDT o Radio Digital Terrestre.

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