INTRODUCCIÓN A LAS COMUNICACIONES POR...

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INTRODUCCIÓN A LAS COMUNICACIONES POR

RADIOFRECUENCIA

Centro CFP/ES

CAMPOS EN ELECTRÓNICA

ELECTRÓNICA DE POTENCIA

Manipular la energía eléctrica

V

t

1 10 11 01 11 1

V

t

Tensiones de alimentación± 12 V, +5 V, +3.3 V

ELECTRÓNICA ANALÓGICA

Información analógica

ELECTRÓNICA DIGITAL

Información digital

INSTRUMENTACIÓN ELECTRÓNICA:

MICROELECTRÓNICA

Circuitos IntegradosFabricación y diseño CI

DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS

PROGRAMABLES

Microprocesadores, Microcontroladores

SISTEMAS ELECTRÓNICOS PARA

ILUMINACIÓN

Lámparas, balastos

Temasespecíficos

COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Formación básicaAnálisis de circuitos electrónicos

Base formativa

COMUNICACIONESSISTEMAS ELECTRÓNICOS DE AYUDA A

LA NAVEGACIÓN

ACCIONAMIENTOS DE MOTORES ELÉCTRICOS

Tracción eléctrica

SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN ELECTRÓNICOS

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CONCEPTOS BÁSICOS

La comunicación es un concepto amplio que engloba a cualquier sistema de transferencia deinformación entre dos puntos.

En nuestro caso la información está contenida en alguno de los parámetros (amplitud, frecuencia,desfase) de una señal eléctrica (tensión o corriente).

Medios habituales de comunicación son:Cables eléctricos (par trenzado, cable coaxial, etc)Ondas electromagnéticas (Radio, enlaces de microondas)Señales ópticas (Infrarrojos)

Información

Transmisor

Información

ReceptorMediofísico

Transmisión de la información a distancia

TRANSMISIÓN RADIOELÉCTRICA

Información

Transmisor

Información

Receptor

Línea de transmisión

Antena

Línea de transmisión

Antena

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TRANSMISIÓN SIMPLEX

Información

Transmisor

Antena

Información

Receptor

Antena

Ejemplo: Mando a distancia de garaje

Información

TRANSMISIÓN SEMIDUPLEX

InformaciónAntena

Transmisor

Receptor

Conmutador

InformaciónAntena

Transmisor

Receptor

Conmutador

Información

InformaciónAntena

Transmisor

Receptor

Conmutador

InformaciónAntena

Transmisor

Receptor

ConmutadorInformación

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TRANSMISIÓN SEMIDUPLEX

Ejemplo: radioteléfono

Información Antena InformaciónAntena

Transmisor

Receptor

Transmisor

Receptor

Conmutador Conmutador

Información

TRANSMISIÓN DUPLEX

Ejemplo: teléfono inalámbrico

Información

Antena

Transmisor f1 + Filtro

Receptor f2+ Filtro

Información

Antena

Transmisor f2 + Filtro

Receptor f1 + Filtro

Información

Información

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TRANSMISIÓN DUPLEX

Opciones para enviar y recibir de forma simultanea:

Multiplexación en frecuencia (FDD). Cada mensaje va en un canal (banda de frecuencias)

Multiplexación en el tiempo (TDD). Solo se utiliza una frecuencia y se reparten el tiempo de transmisión

ONDA ELECTROMAGNÉTICA

En el entorno de un conductor por el que circula una corriente aparecen dos campos de fuerzaperpendiculares entre si: Uno eléctrico y otro magnético. El conjunto se denomina campoelectromagnético que se propaga a la velocidad de la luz (c = 3. 108 m/s) en direcciónperpendicular a los dos campos.

H

I

Campo magnético

I+ -

E

Campo eléctricoE

H

Sentido depropagación

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PARÁMETROS ONDA ELECTROMAGNÉTICA

x t

T

= C. T

T = 1/fC = . f

= longitud de onda

T = periodo

f = frecuencia

c = velocidad ( 3.108 m7s)

La longitud de onda () es la distancia entre dos frentes de onda.

POLARIZACIÓN ONDA ELECTROMAGNÉTICA

E

H

Dirección de propagación

-

+

ANTENA VERTICAL

- +

E

H

Dirección de propagación

ANTENA HORIZONTAL

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POLARIZACIÓN ONDA ELECTROMAGNÉTICA

Se componen de dos campos (E, H) perpendiculares entre si y quea su vez son perpendiculares a la dirección de propagación

Velocidad de propagación C=λ·Frec (C=3·108 m/s)

ESPECTRO ONDA ELECTROMAGNÉTICA

Aplicaciones

Experimental

ExperimentalNavegación

Satélite a satéliteRepetidor de microondas

Tierra a satéliteRadar

UHF TVMoviles, aeronáutica

VHF TV y FMRadio MóvilNegocios

Radio aficionadosinternacionalBanda Civil

Radiodifusión AMAeronáutica

Cable submarinoNavegación

Radio transoceánica

TeléfonoTelégrafo

10-6 m

1 cm

10 cm

1 m

10 m

100 m

1 Km

10 Km

100 Km

Ultravioleta

visible

Infrarrojo

Ondas milimétricas

Frecuencias super altas (SHF)

Frecuencias ultra altas (UHF)

Frecuencias muy altas (VHF)

Frecuencias Altas (HF)

Frecuencias Medias (MF)

Frecuencias Bajas (LF)

Frecuencias muy bajas (VLF)

Audio

1015 Hz

1014 Hz

100 GHz

10 GHz

1 GHz

100 MHz

10 MHz

100 KHz

10 KHz

1 KHz

10 MHz

Medios

Rayos láser

radio en microondas

Radio en onda corta

radio en onda larga

Fibra óptica

Guías de onda

Cable coaxial

Par de alambres

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ESPECTRO ONDA ELECTROMAGNÉTICA

Espectro electromagnético

Todos los cuerpos emiten radiación y el tipode radiación que emiten depende de laenergía que posee cada cuerpo: el sol emitecon una energía diferente a la que puedaemitir una lámpara, aunque sean de lamisma naturaleza.

La luz es una onda electromagnética asícomo las ondas de radio. Todas las diferentesondas se encuentran agrupadas en unespectro que contiene todo el rango deradiación desde la luz visible a la no visiblecomo: infrarrojos, ultravioletas, o rayos tanenergético y peligrosos como los rayogamma, los rayos X o las microondas.

En sistemas de comunicación, navegación oemisión de televisión se trabaja confrecuencias comprendidas entre 300 MHz y3000 Mhz, que expresado en longitud deonda es de 1 m a 0,1 m.

LONGITUD DE ONDA

El término longitud de onda se utiliza cuando se habla de ondas que se transmiten por el aire, como por

ejemplo las ondas de radio o televisión y que tienen una frecuencia

muy elevada.

Resulta más fácil entonces definirlas por su longitud que es la distancia

(expresada generalmente en metros) que recorre un ciclo completo de la

onda en el espacio. Por ejemplo: una longitud de onda de 1 metro significa que la onda recorre en el espacio un

metro de una cresta a otra, lo cual da una idea de su velocidad o frecuencia.

Cuanto mayor es la frecuencia, menor será la longitud de onda.

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ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

f

DC 50 300 20K

VozAudio

103

2M 4M

RadioHectométricas

BLU

Socorro = 2182 KHz

22M

DecamétricasBLU

1G 10G 100G

109 1011

Infrarrojo

VisibleUV

1012 1013 1014

RayosCósmicos

1015 1016

RadarMicroondas

156M 162M

FM(VHF)

25 KHz

156.80MHz

Canal 16(Socorro)

f

C15 C16 C17

156.76M 156.80M 156.85M

25 KHz

f

dB

RADAR MARINO

Banda X: 5.2 - 10.9 GHz

Banda S: 1.65 - 5.2 GHz

1010

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

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ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO: NOMENCLATURA

ANTENAS

Una antena es un dispositivo capaz de emitir o recibir ondas de radio.

Está constituida por un conjunto de conductores diseñados para radiar (transmitir) un campo electromagnético cuando se le aplica una fuerza electromotriz alterna.

De manera inversa, en recepción, si una antena se coloca en un campo electromagnético, genera como respuesta a éste una fuerza electromotriz alterna.

El tamaño de las antenas está relacionado con la longitud de onda de la señal de radiofrecuencia transmitida o recibida, debiendo ser, en general, un múltiplo o submúltiplo exacto de esta longitud de onda.

Por eso, a medida que se van utilizando frecuencias mayores, las antenas disminuyen su tamaño.

Asimismo, dependiendo de su forma y orientación, pueden captar diferentes frecuencias, así como niveles de intensidad.

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nl

Su longitud es un múltiplo entero de la semi-longitud de onda.

n = 1,2,3,....

c

f Como y c = 3. 108 m/s

metrosenMHzf

nl)(

150 A mayor frecuencia

menor es el tamaño de la antena

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ANTENAS

La corriente eléctrica en un conductor abierto origina una radiación de energía electromagnética al espacio.

Antena Vertical

RC

I

IR

C

Antena Horizontal

ANTENAS

Antena isotrópica: Radia con igual intensidad en todas la direcciones (Concepto ideal)

Antena directiva: Radia con mas intensidad en determinadas direcciones

Antena Omnidireccional: Es una aproximación al concepto de antena isotrópica. La proyección acimutal de su diagrama de radiación es una circunferencia.

Diagrama de radiación de una antena vertical

Proyección cenital

Proyección acimutal

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ANTENAS

Antenaomnidireccional

Antena bidireccional

Antena Unidireccional

Lóbulo principalLóbulo secundario

Angulo de abertura d la antena

Diagrama de radiación de una antena real

PROPAGACIÓN ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

hthr

dt dr

d

Altura del emisorAltura del receptor

RhrRhtdrdtd 22

R = radio terrestre (6.400 Km)

)(9267.1 hrhtd

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TRAYECTORIA ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS


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SISTEMAS DE COMUNICACIONES: SIN PORTADORA

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SISTEMAS DE COMUNICACIONES: MODULACIÓN

SISTEMAS DE COMUNICACIONES: MODULACIÓN

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SISTEMAS DE COMUNICACIONES: MÉTODOS BÁSICOS MODULACIÓN

SISTEMAS DE COMUNICACIONES: MÉTODOS BÁSICOS MODULACIÓN

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SISTEMAS DE COMUNICACIONES: MODULACIÓN AM

SISTEMAS DE COMUNICACIONES: MODULACIÓN AM

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SISTEMAS DE COMUNICACIONES: MODULACIÓN FM


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SISTEMAS DE COMUNICACIONES: MODULACIÓN DE FASE PM

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SISTEMAS DE COMUNICACIONES: MODULACIÓN DIGITAL: ASK

SISTEMAS DE COMUNICACIONES: MODULACIÓN DIGITAL: FSK

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SISTEMAS DE COMUNICACIONES: MODULACIÓN DIGITAL: PSK

SISTEMAS DE COMUNICACIONES: RESUMEN MODULACIÓN DIGITAL

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COMUNICACIÓN DE RADIO:VOZ HUMANA

COMUNICACIÓN DE RADIO:BANDAS DE FRECUENCIA

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COMUNICACIÓN DE RADIO:DENOMINACIÓN DE EMISIONES

MODULACIÓN POR IMPULSOS

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MODULACIÓN POR IMPULSOS

MODULACIÓN POR ANCHO DE PULSO (PWM)

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MODULACIÓN POR POSICIÓN DE PULSO (PPM)

MODULACIÓN POR PULSOS CODIFICADOS(PCM)

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PRÁCTICA 1: COMPROBACIÓN MÓDULOS RF

El Objetivo de esta práctica es comprobar el funcionamiento de los módulos de RF WIZ-SML-IA.

Características:

1. Son transceptores para la transferencia de datos punto a punto en el modo half-duplex, vía radio frecuencia (RF).

2. Es necesario disponer de un interface RS2323. Alimentación 5V4. Transceptor de 100Kbps y uC que administra

protocolo5. Antena construida sobre el propio circuito impreso6. 2 leds de señalización (alimentación y transferencia

de datos).

PRÁCTICA 1: COMPROBACIÓN MÓDULOS RF

A continuación se expone el conector del módulo WIZ-SML-IA.

También dispone de unos switch de configuración

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PRÁCTICA 1:Funcionamiento del Módulo RF

A continuación se expone el conector del módulo WIZ-SML-IA.

La comunicación serie RS232 entre el módulo y el PC (o similar) se realiza con 1 bit de inicio, 8 bits de datos, 1 bit de stop y sin paridad.

Los datos no pueden exceder los 96 bytes

El tiempo T de transmisión por RF entre un paquete y el siguiente se calcula según la siguiente fórmula:

T=3.6mS + [(Nº de bytes+2) * 0.156]

Ejemplo 1: tamaño de la cadena 1 byte

Tiempo de transmisión T=4.1mS; (T=3.6+[(1+2)*0.156])

Ejemplo 2: tamaño de la cadena 32 bytes

Tiempo de transmisión T=8.9mS; (T=3.6+[(32+2)*0.156])

PRÁCTICA 1:Software de funcionamiento

Módulo RF

Para su gestión y control se puede emplear cualquier software de comunicaciones como puede ser el Hiperterminal que se incluye en Windows. A pesar de ello el fabricante dispone de un software libre que lo podéis bajar desde el siguiente link:

https://docs.google.com/file/d/0B6UWkqxoeNcNNmE5Y2ZhZjMtOGE4Yi00NWMwLWE3ZDktNTdkZjYwNDliZDhj/edit?hl=es

Una vez instalado el software deberemos seguir los siguientes pasos:

1. Montar el siguiente circuito utilizando la placa Trainer PIC:

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Módulo RF

2. Montar otro igual para conectar al segundo ordenador

3. Conectar el puerto serie a cada una de las placas.


Módulo RF

4. Ejecutar el programa en cada ordenador y configurarlo para 9600 baudios

5.- Escribir texto en el modo chat. También se pueden enviar ficheros de texto

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PRÁCTICA 2:Aplicación control de cargas

mediante Módulos RF

La práctica en cuestión deberá hacer lo siguiente:

Imaginemos que, desde un terminal, se desea comandar el movimiento de una estructura móvil, según la siguiente tabla:

TECLA MOVIMIENTO----- ----------Q AdelanteA AtrasO IzquierdaP DerechaB Parada de emergencia

La pulsación de cualquiera de ellas hace bascular el estado de las salidas RB3-RB0 que controlan los elementos motrices de la siguiente forma:

SALIDA MOVIENTO------ --------RB0 AdelanteRB1 AtrasRB2 IzquierdaRB3 Derecha

Finalmente, el PIC devuelve al terminal el tipo de movimiento que está realizando.


mediante Módulos RF

El Montaje en placas sería el siguiente:

1.- Montaje desde ordenador:

Utilizar Hyperterminal y designar puerto COM1 a 9600 baudios, N, 8, 1.

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mediante Módulos RF2.- Montaje de la placa microcontrolador tal y como se refleja en la figura3.- Enviar desde PC comandos y ver mensaje enviado por PIC

PIC

Conexiones módulo RF

VccGND RX

TX

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