Código Morse y Telégrafos
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Código Morse y Telégrafos

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Questions and Answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor los efectos de las múltiples frecuencias en una señal de salida según el análisis presentado?

  • La señal de salida tendrá componentes con las mismas frecuencias pero con las mismas amplitudes.
  • Las señales de entrada no impactan en la señal de salida.
  • La señal de salida contendrá componentes de las mismas frecuencias con diferentes retrasos de fase y amplitudes variables. (correct)
  • La señal de salida será una suma directa de las señales de entrada sin modificaciones.

    • ¿Qué fenómeno es considerado como ruido en las señales de los cables subterráneos y submarinos?

  • Las señales normales de los telegrafistas durante la transmisión.
  • Las perturbaciones causadas por fluctuaciones de temperatura.
  • Las interferencias generadas por el movimiento de las moléculas de aire.
  • Las corrientes generadas por tormentas magnéticas. (correct)

    • ¿Qué efecto tienen las frecuencias más altas en las señales telegráficas según Nyquist?

  • Ayudan a aumentar la calidad de la comunicación.
  • Son innecesarias y deben ser completamente eliminadas.
  • Son imprescindibles para aumentar la velocidad de transmisión.
  • Interfieren con las señales telefónicas en el mismo cable. (correct)

    • ¿Cuál es la principal contribución de Joseph Fourier al estudio de las comunicaciones?

    <p>Demostrar que cualquier variación temporal puede describirse con oscilaciones sinusoidales.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué efecto tiene la atenuación en una señal sinusoidal transmitida a través de un cable de telégrafo?

    <p>Disminuye la amplitud de la señal resultante en comparación con la de entrada.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la relación entre la frecuencia de una onda sinusoidal y su capacidad de transmisión en circuitos?

    <p>Algunas frecuencias específicas pueden no ser transmitidas eficientemente.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo se define la intensidad de una onda sonora?

    <p>La cantidad de energía transportada por una onda de sonido en una unidad de tiempo y área.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué factor influye directamente en la cantidad de energía que se transfiere al medio por la bocina?

    <p>La amplitud de las vibraciones de la membrana de la bocina.</p> Signup and view all the answers

    ¿Por qué disminuye la intensidad de una onda sonora al aumentar la distancia desde la fuente?

    <p>Porque la onda se distribuye en un área de superficie mayor.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué relación tiene la amplitud de vibración con la velocidad de transporte de energía en una onda sonora?

    <p>A mayor amplitud, mayor es la rapidez con que se transporta la energía.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la unidad típica para expresar la intensidad de una onda sonora?

    <p>Watt por metro cuadrado.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo cambia la intensidad de un sonido si la distancia desde la fuente se duplica?

    <p>Disminuye en un factor de 4</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué intensidad corresponde a un nivel de sonido de 40 dB?

    <p>1 * 10^(−8) W/m^2</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuántas veces más intensa es una conversación normal, medida en 60 dB, comparada con el umbral de audición de 0 dB?

    <p>100 veces</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la relación entre la intensidad de un sonido y su volumen percibido por el oído humano?

    <p>El volumen puede variar, aunque la intensidad sea la misma</p> Signup and view all the answers

    Si la intensidad de un sonido es 1 * 10^(−5) W/m^2, ¿cuál es su nivel sonoro en decibeles?

    <p>70 dB</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué medida de intensidad corresponde al sonido que provoca el despegue de aviones militares?

    <p>1 * 10^(2) W/m^2</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuánto más intenso es un sonido a 30 dB en comparación con el umbral de audición?

    <p>1000 veces</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la escala de decibelios es correcta?

    <p>Cada aumento de 10 dB corresponde a un incremento de la intensidad en un factor de 10</p> Signup and view all the answers

    Si la intensidad de un sonido en la biblioteca es 40 dB, ¿cuántas veces más intensa es en comparación con el zumbido de un mosquito de 40 dB?

    <p>1 vez</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es el efecto de aumentar la distancia desde la fuente de sonido en la intensidad percibida?

    <p>Disminuye la percepción de la intensidad</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué ancho de banda se necesita para operar un canal Wi-Fi de 22 MHz?

    <p>22 MHz</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la relación matemática que define el factor de velocidad en un medio dado?

    <p>v_f = v_p / c</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es el límite teórico de transferencia de información para un canal Wi-Fi con una relación S/N de 10 dB y un ancho de banda de 22 MHz?

    <p>76 Mbps</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de los siguientes valores representa el límite real en Mbps que se puede esperar de un canal Wi-Fi de 22 MHz utilizando modulación DSSS?

    <p>11 Mbps</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la causa principal de la pérdida de energía en un conductor durante la transmisión?

    <p>Pérdida por calentamiento del conductor</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la correcta interpretación del límite de Shannon de capacidad de información?

    <p>La relación señal-ruido afecta la capacidad de información de un canal.</p> Signup and view all the answers

    En la ley de Hartley, ¿cómo se relacionan el ancho de banda y el tiempo de transmisión con la capacidad de información?

    <p>A mayor ancho de banda y tiempo de transmisión, mayor capacidad de información.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es el resultado de aplicar la fórmula del límite de Shannon con un ancho de banda de 3.0 kHz y una relación de señal a ruido de 500?

    <p>I ≈ 13.32 kbps</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué se puede deducir sobre la complejidad de una señal y su relación con el ancho de banda requerido?

    <p>Señales más complejas requieren un mayor ancho de banda para su transmisión.</p> Signup and view all the answers

    En el contexto de un canal de comunicaciones en banda de voz, ¿cuál es la implicación de que cada símbolo contenga más de un bit de información?

    <p>Permite alcanzar una mayor tasa de transmisión sin necesidad de ancho de banda adicional.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la pérdida por radiación en líneas de transmisión es correcta?

    <p>La cantidad de energía irradiada aumenta junto con la frecuencia.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué representa el efecto de superficie en conductores eléctricos?

    <p>La densidad del flujo de corriente es mayor en el centro del conductor.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo se expresa la atenuación de una onda en términos matemáticos?

    <p>Υ_a = 10 log⁡(P_1/P_2)</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué sucede con la densidad de potencia al duplicar la distancia a una fuente emisora según la Ley del Cuadrado Inverso?

    <p>La densidad de potencia disminuye en un factor de 4.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la consecuencia general del efecto corona en líneas de transmisión?

    <p>Causa la disipación de potencia y posible destrucción de la línea.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué función cumple una antena al recibir ondas electromagnéticas?

    <p>Transforma ondas electromagnéticas en señales eléctricas</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes antenas se considera la más simple en su funcionamiento práctico?

    <p>Antena de dipolo</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué se necesita para que una guía de onda funcione eficientemente?

    <p>Un tubo de un material que no absorba las microondas</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre un dipolo como antena es correcta?

    <p>Se excita externamente y puede transmitir y recibir energía RF</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo se define un dipolo eléctrico en el contexto de antenas?

    <p>Como la separación de cargas de polaridad opuesta</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el patrón de radiación de una antena dipolo de media onda es correcta?

    <p>El patrón de radiación es omnidireccional.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la función de un reflector en una antena Yagi-Uda?

    <p>Proveer la interferencia destructiva en la parte trasera de la antena.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué influye en la separación de los directores en una antena Yagi-Uda?

    <p>La frecuencia de operación y dimensiones generales de la antena.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes es una desventaja de la antena dipolo de media onda?

    <p>Su uso se limita principalmente a otros tipos de antenas en configuraciones avanzadas.</p> Signup and view all the answers

    En la configuración de una antena Yagi-Uda, ¿qué efecto tiene agregar más directores?

    <p>Aumenta la direccionalidad y la ganancia de la antena.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué característica define a una antena dipolo de media onda?

    <p>Su longitud es igual a la mitad de la longitud de onda en la frecuencia de operación.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo afecta la polarización de una antena dipolo de media onda a la recepción de señales?

    <p>La polarización debe coincidir con la polarización de la señal para una efectiva transmisión.</p> Signup and view all the answers

    En un dipolo de media onda, ¿cuál es el comportamiento de la corriente y la tensión a lo largo de su longitud?

    <p>La tensión es mínima en el centro y la corriente máxima en los extremos.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es el efecto de la longitud del dipolo en el patrón de radiación?

    <p>Un dipolo de media onda tiene un patrón de radiación característico en forma de dona.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué sucede a los electrones en una antena de dipolo de media onda cuando se aplica una señal eléctrica?

    <p>Los electrones oscilan hacia arriba y hacia abajo, creando un campo electromagnético.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la representación correcta de un número complejo en el plano cartesiano?

    <p>El eje x representa la parte real y el eje y la parte imaginaria.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué afirmación describe mejor el propósito de la transformada de Fourier?

    <p>Facilita la conversión de una señal desde el dominio del tiempo al dominio de la frecuencia.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la forma correcta de expresar una transformada de Fourier de una forma de onda $w(t)$?

    <p>W(f) = ∫[w(t)] e^(−j2πft) dt.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué información proporciona el espectro de voltaje obtenido a través de la transformada de Fourier?

    <p>Muestra el nivel relativo de cada frecuencia en comparación con las demás.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es el resultado de aplicar la transformada de Fourier inversa a un espectro $W(f)$?

    <p>Se reconstruye la forma onda $w(t)$ en el dominio del tiempo.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué se necesita para garantizar la medición precisa de una frecuencia en una señal?

    <p>Estudiar la forma de onda en un intervalo infinito de tiempo.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo se relacionan las frecuencias y una función sinc en el contexto de señales?

    <p>Representa uniformemente una serie de frecuencias en el dominio del tiempo.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué parámetro se utiliza en la fórmula de la transformada de Fourier para denotar la frecuencia?

    <p>f en Hertz (Hz).</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la expresión correcta de la transformada de Fourier para un pulso rectangular con duración $2T$?

    <p>$2T \frac{sin(2\pi fT)}{\pi f}$</p> Signup and view all the answers

    En el diagrama de fases espectrales, ¿cómo se representa la fase cuando está desfasada?

    <p>Los armónicos están desfasados entre sí.</p> Signup and view all the answers

    Al descomponer un pulso rectangular desfasado, ¿qué representa el término $e^{-j2\pi ft}$ en su transformada de Fourier?

    <p>El ajuste de fase en la componente frecuencial.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué resultado se obtiene al transformar un pulso exponencial con decaimiento en relación al tiempo?

    <p>Una función exponencial compleja.</p> Signup and view all the answers

    En la expresión $W(f) = \frac{2T \sin(2\pi fT)}{2\pi f}$, ¿qué representa $T$?

    <p>El periodo del pulso.</p> Signup and view all the answers

    Si se grafica la amplitud de las frecuencias de un pulso rectangular, ¿qué forma toma el gráfico en relación a las frecuencias?

    <p>Rectángulo uniforme.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué tipo de información proporciona el gráfico que muestra la variación del desfase con respecto a la frecuencia?

    <p>La alineación y relación temporal de las ondas.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor los filtros analógicos?

    <p>Pueden subclasificarse en pasivos y activos basados en su ganancia.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la función principal de un filtro pasa bajas?

    <p>Permitir el paso de frecuencias bajas y atenuar las altas.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué características diferencian los filtros pasivos de los filtros activos?

    <p>Los activos utilizan amplificadores, los pasivos generalmente no.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué tipo de filtro permite el paso de frecuencias de un rango determinado?

    <p>Filtro paso banda</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la principal característica de los filtros digitales en comparación con los analógicos?

    <p>Pueden ser implementados mediante programas informáticos.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la función de un filtro pasa altas?

    <p>Permitir el paso de frecuencias desde una frecuencia de corte hacia frecuencias más altas.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué componentes son generalmente utilizados en filtros pasivos?

    <p>Condensadores, resistencias y bobinas.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué componente del sistema 4f es responsable de realizar la transformada de Fourier?

    <p>Lente que realiza la transformada de Fourier</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es el efecto de insertar un filtro pasa bajas en el plano de Fourier?

    <p>Decrece la intensidad de las frecuencias altas</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué característica de la imagen se altera al manipular el plano de Fourier con filtros?

    <p>La resolución de la imagen</p> Signup and view all the answers

    En un sistema 4f, ¿qué representa la longitud focal entre las lentes?

    <p>La ubicación del plano de Fourier</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta respecto a un filtro pasa banda en el sistema 4f?

    <p>Solo permite que pasen frecuencias en un rango específico</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué aplicación de los sistemas 4f se menciona en relación a la manipulación de las imágenes?

    <p>El procesamiento de imágenes</p> Signup and view all the answers

    Al mencionar que el sistema 4f tiene 4 distancias 'f', ¿a qué se está refiriendo específicamente?

    <p>A los espacios entre las lentes y los planos de imagen</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la implicación de usar un sistema óptico coherente en un sistema 4f?

    <p>La transformada de Fourier puede ser realizada correctamente</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de los siguientes procesos forma parte de la conversión de una señal analógica a digital?

    <p>Codificación</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué efecto tiene una mayor frecuencia de muestreo en la calidad de una señal digital?

    <p>Mejora la calidad de la señal digital</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes opciones representa una desventaja de las señales digitales en comparación con las analógicas?

    <p>Se requiere un mayor ancho de banda</p> Signup and view all the answers

    En el proceso de cuantificación durante la digitalización, ¿qué representa un bit en el contexto de la resolución?

    <p>La cantidad de niveles discretos posibles</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué es la modulación por pulsos codificados (PCM) en el contexto de conversiones de señales?

    <p>Un método para representar señales analógicas en digital mediante muestreo</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor el proceso de muestreo?

    <p>Implica la toma de medidas periódicas de la amplitud de una señal</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué es lo que puede suceder si la frecuencia de muestreo es insuficiente?

    <p>Se pierde calidad en la señal digital resultante</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor la diferencia entre señales analógicas y digitales?

    <p>Las señales analógicas son funciones del tiempo con un intervalo continuo de valores.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es una ventaja significativa de la comunicación analógica en comparación con la digital?

    <p>Se adaptan mejor a la transmisión de voz y video.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué característica del voltaje de salida de un micrófono lo clasifica como una fuente de información analógica?

    <p>Produce mensajes de manera continua.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es cierta en relación a las desventajas de las señales analógicas?

    <p>Son más difíciles de procesar que las señales digitales.</p> Signup and view all the answers

    En el contexto de un sistema de comunicaciones, ¿cuál de los siguientes elementos no forma parte de las secciones principales?

    <p>Un medio de almacenamiento.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué define estrictamente a una forma de onda digital?

    <p>Una función del tiempo que tiene un conjunto discreto de valores.</p> Signup and view all the answers

    Al observar una señal analógica, ¿qué dimensión se utiliza principalmente para representarla en gráficos?

    <p>Tiempo en el eje X.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué limitación afecta a las señales analógicas en términos de interferencia y ruido?

    <p>Son más vulnerables al ruido y a las interferencias.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes características define a las señales periódicas?

    <p>Se repiten en el tiempo y espacio con regularidad</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué tipo de ondas se consideran como señales no periódicas?

    <p>Ondas que se generan aisladamente y sin un patrón predecible</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es una de las principales técnicas utilizadas para descomponer señales aperiódicas?

    <p>Transformada de Fourier</p> Signup and view all the answers

    Algunas señales periódicas pueden clasificarse en analógicas y digitales. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

    <p>Ambos tipos de señales pueden ser tanto periódicas como aperiódicas</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué ocurre con las perturbaciones sucesivas en una onda no periódica que se repite?

    <p>Presentan características diferentes en cada repetición</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de los siguientes fenómenos puede generar corrientes indeseables en cables submarinos?

    <p>Movimiento Browniano de partículas</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué efecto tiene aumentar la potencia de la señal en un cable submarino?

    <p>Incrementa el voltaje, causando posibles daños</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la principal característica de las señales transmitidas a través de cables de telégrafo?

    <p>Propagación independiente sin interferencia</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la principal aportación de Joseph Fourier al análisis de ondas?

    <p>Demostración de que las magnitudes pueden ser descritas por superposición de oscilaciones sinusoidales</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es una consecuencia de la atenuación en las señales al transmitirse a través de un cable?

    <p>Reducción en la amplitud de la señal resultante</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la característica principal del código Morse en relación a la longitud de las combinaciones de puntos y rayas con las letras del alfabeto?

    <p>Las letras más comunes tienen combinaciones más cortas.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué mejora introdujo el telégrafo cuádruplex de Thomas Edison en comparación con los sistemas de telégrafo anteriores?

    <p>Mejoró la velocidad de envío permitiendo la variación de la dirección y la intensidad de la corriente.</p> Signup and view all the answers

    En el funcionamiento del telégrafo de dos corrientes, ¿cómo se representa la ausencia de corriente?

    <p>Por la señal de espacio.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor el proceso de incrementar la tasa de transferencia en detalles de comunicación eléctrica?

    <p>El uso de corrientes positivas para puntos y negativas para líneas es más eficiente.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué método se utilizó para estimar la frecuencia de las letras en la creación del código Morse?

    <p>Contar letras en compartimentos de una imprenta.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué aspecto aumenta la velocidad de transmisión del telégrafo según la relación propuesta por Nyquist?

    <p>Incrementar el número de símbolos transmitidos</p> Signup and view all the answers

    Según el análisis de la señal de entrada y salida, ¿qué característica presenta la onda de salida B?

    <p>Es atenuada y desfasada</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué correlación se establece entre el ancho de banda y el rendimiento de un sistema de comunicación según el contenido?

    <p>El rendimiento disminuye drásticamente más allá de un ancho de banda específico</p> Signup and view all the answers

    En términos de diseño y transmisión de señales, ¿qué afirma Nyquist respecto a las señales telegráficas y telefónicas?

    <p>Las señales telegráficas pueden diseñarse para evitar interferencia con señales telefónicas</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo se define el concepto de ancho de banda esencial en el contexto de transmisión de señales?

    <p>Es el espectro de frecuencias que contiene la mayor parte de la energía transmitida</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Código Morse

    • El código Morse fue un precursor de la teoría de la comunicación.
    • Cada letra se codifica con puntos, rayas y espacios.
    • Las letras más comunes tienen las combinaciones más cortas.
    • La frecuencia de aparición de las letras se estimó por el número de letras en cada compartimento de una caja de tipos de imprenta.
    • La elección del código fue precisa, solo se podría mejorar un 15% con técnicas modernas.

    Telégrafos de una y dos corrientes

    • Una alta tasa de transferencia es esencial para enviar más mensajes en el mismo tiempo.
    • Los telégrafos de una corriente utilizan la ausencia o presencia de corriente para representar "0" y "1".
    • Los telégrafos de dos corrientes utilizan corriente positiva para puntos, negativa para rayas y ninguna para espacios.
    • Esto permite usar la misma línea de corriente de manera más eficiente.

    Telégrafo Cuádruplex

    • Inventado por Thomas Edison.
    • Varía la intensidad y la dirección de la corriente eléctrica.
    • Permite enviar dos mensajes simultáneamente utilizando cuatro estados de corriente (+3, +1, -1, -3).
    • La velocidad de transmisión se relaciona con el número de símbolos disponibles.

    Ruido

    • El ruido interfiere con las señales transmitidas.
    • Se genera por el movimiento Browniano, la agitación de las moléculas de aire, el movimiento relacionado al calor.
    • Aumentar la potencia de la señal puede contrarrestar el ruido, pero tiene límites.
    • La interferencia puede reducirse al evitar la superposición de símbolos.

    El cable trasatlántico

    • El primer cable trasatlántico falló en 1858, posiblemente debido a un exceso de corriente.
    • Los telegrafistas necesitaban entender las limitaciones de la corriente y la velocidad adecuada para enviar mensajes.
    • El análisis matemático se volvió crucial para comprender las limitaciones de la transmisión.

    Teoría de Fourier

    • Joseph Fourier demostró que cualquier variación temporal de una magnitud puede describirse como la superposición de oscilaciones sinusoidales.
    • Esta teoría se aplica a diferentes fenómenos, como ondas del mar, corrientes en cables y vibraciones.
    • Las señales se mantienen inalteradas durante su propagación y actúan de forma lineal.

    La velocidad del telegrafo

    • Harry Nyquist estudió matemáticamente la velocidad del telegrafo.
    • La velocidad de transmisión W se relaciona con el número de símbolos x por la relación W = Klog(x).
    • El diseño del telégrafo Cuádruplex de Edison duplica la velocidad del primer diseño.

    Ancho de banda

    • Nyquist demostró que las señales telegráficas se podían diseñar para evitar interferir con las señales telefónicas.
    • El ancho de banda se refiere al rango de frecuencias que se utilizan para transmitir señales.
    • Es un concepto fundamental en las telecomunicaciones, como en las comunicaciones radioeléctricas.

    Evolución de las telecomunicaciones

    • La invención del telégrafo en 1834-1838 marcó un punto de inicio.
    • El teléfono fue desarrollado y patentado en 1876 por Alexander Graham Bell.
    • Las primeras transmisiones de radio se realizaron en 1920.
    • La televisión fue inventada en 1926 y comenzó a difundirse en 1936.
    • El transistor se diseñó en 1947 y la computadora personal en 1976.
    • La fibra óptica se desarrolló en 1980 y el teléfono celular en 1972.
    • El procesamiento digital ha mejorado y diversificado las formas de comunicación desde la década de 1990.

    Intensidad del sonido

    • Las ondas sonoras viajan a través de un medio mediante la vibración de un objeto.
    • Por ejemplo, las bocinas hacen vibrar las moléculas de aire creando una perturbación de la presión.
    • La intensidad del sonido se refiere a la cantidad de energía que se transporta a través de un área del medio por unidad de tiempo.
    • La intensidad aumenta al aumentar la amplitud de las vibraciones de las partículas del medio.
    • La intensidad se mide en watts por metro cuadrado (W/m^2).
    • La intensidad del sonido disminuye con la distancia desde la fuente, siguiendo una relación cuadrática inversa.
    • Si se duplica la distancia, la intensidad disminuye en un factor de 4.
    • Si se cuadruplica la distancia, la intensidad disminuye en un factor de 16.

    Umbral de audición y escala de decibelios

    • El umbral de audición es el sonido más débil que el oído humano puede detectar.
    • El umbral de audición tiene una intensidad de 1 * 10^(−12) W/m^2 y corresponde a 0 decibelios (0 dB).
    • La escala de decibelios es una escala logarítmica que mide la intensidad del sonido.
    • Un aumento de 10 decibelios corresponde a un aumento de 10 veces en la intensidad del sonido.
    • El oído humano puede detectar sonidos con intensidades que van desde el umbral de audición hasta más de mil millones de veces más intenso.
    • El umbral del dolor está alrededor de 130 dB.

    Relación señal a ruido (SNR)

    • La SNR es una medida de la calidad de una señal de radio o cualquier otra señal.
    • Se calcula como la potencia de la señal dividida por la potencia del ruido.
    • Se expresa en decibelios (dB).
    • Un SNR más alto indica una mejor calidad de la señal, ya que la señal es más fuerte en comparación con el ruido.

    Niveles de referencia

    • El umbral de audición se usa como nivel de referencia para medir la intensidad de los sonidos.
    • La fórmula para calcular la diferencia en el nivel de sonido entre dos sonidos es: 1 dB = 10 log⁡(P_2/P_1 ).
    • P_1 es la potencia del sonido de referencia (umbral de audición) y P_2 es la potencia del segundo sonido.
    • Al trazar la relación entre dB y la potencia del sonido en una gráfica, la parte positiva del eje Y describe la intensidad de los sonidos con respecto al umbral de audición.

    Ancho de banda y capacidad de información

    • El ancho de banda de un canal de comunicaciones es la diferencia entre las frecuencias máxima y mínima que pueden pasar por el canal.
    • La ley de Hartley define la capacidad de información como proporcional al ancho de banda y al tiempo de transmisión.
    • El límite de Shannon establece la relación entre la capacidad de información, el ancho de banda y la relación señal/ruido.
    • La capacidad de información (en bits por segundo) se puede calcular con la fórmula: I=B log_2(1+S/N)=3.32B log_10(1+S/N)
    • Un canal de 2.7 kHz con una relación señal/ruido de 1000 (30dB) tiene un límite teórico de capacidad de información de aproximadamente 26.9kbps.

    Propagación de ondas electromagnéticas

    • El estándar IEEE 802.11 define tres rangos de frecuencia para redes inalámbricas: 2.4 GHz, 3.6 GHz y 5 GHz.
    • El rango de 2.4 GHz está dividido en 14 canales, separados por 5 MHz (banda de guarda).
    • Cada canal necesita 22MHz de ancho de banda, lo que genera superposición y posibles interferencias entre canales adyacentes.
    • La superposición y la interferencia pueden afectar la calidad de la conexión Wi-Fi.

    Líneas de transmisión

    • Una línea de transmisión es un sistema de conductores metálicos que transfiere energía eléctrica.
    • Consta de dos o más conductores separados por un aislante (dieléctrico).
    • Se usan para transmitir corriente directa y alterna, incluyendo señales de baja frecuencia (audio) y alta frecuencia (radiofrecuencia).
    • El comportamiento de las líneas de transmisión es más complejo a altas frecuencias.

    Propagación de ondas en líneas de transmisión

    • La velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas en las líneas de transmisión es menor que en el vacío.
    • El factor de velocidad (v_f) es la relación entre la velocidad real de propagación (v_p) y la velocidad de la luz (c).
    • La velocidad de propagación depende de la inductancia (L) y la capacitancia (C) del cable.
    • Formula para calcular la velocidad de propagación: v_p=1/√LC

    Pérdidas en líneas de transmisión

    • La pérdida en el conductor (calentamiento) es proporcional a la corriente al cuadrado multiplicada por la resistencia (I^2 * R).
    • La pérdida por calentamiento dieléctrico ocurre cuando existe una diferencia de potencial entre los conductores.
    • La pérdida por radiación ocurre si la separación entre conductores es una fracción apreciable de la longitud de onda.
    • La pérdida por acoplamiento se presenta en las conexiones mecánicas o discontinuidades.
    • El efecto corona es la ruptura del dieléctrico y puede destruir la linea de transmisión.

    Frente de onda esférico y la ley del cuadrado inverso

    • Un radiador isotrópico emite potencia de manera uniforme en todas las direcciones.
    • Crea un frente de onda esférico con una densidad de potencia que disminuye con la distancia.
    • La ley del cuadrado inverso describe cómo la densidad de potencia disminuye inversamente al cuadrado de la distancia de la fuente.

    Atenuación y absorción de ondas

    • La atenuación de la onda es la disminución de la densidad de potencia con la distancia.
    • La atenuación espacial se debe a la dispersión esférica de la onda.
    • La absorción de ondas por la atmósfera se debe a la interacción con los elementos atmosféricos, lo que resulta en una pérdida de potencia.

    Tipos de ondas de radio

    • Onda Terrestre:
      • Frecuencias inferiores a 1.5 MHz.
      • Se desplazan por encima de la superficie terrestre.
      • Se usan para comunicaciones marítimas.
      • Necesitan alta potencia y antenas grandes.
    • Onda Espacial:
      • Frecuencias muy elevadas (radio FM, microondas, satélites).
      • Más eficientes que las redes cableadas.
      • Requiere alineación y línea de vista entre antenas.
      • El horizonte de radio limita la distancia de comunicación.
    • Onda Celeste o Ionosférica:
      • Frecuencias entre 1.8 MHz y 8 MHz.
      • Se propagan por reflexión en la ionosfera.
      • Se usan para radio de onda corta (largo alcance).

    La Ionosfera y sus Capas

    • La ionosfera es una capa de la atmósfera terrestre que se caracteriza por la presencia de iones y electrones libres.
    • La ionización de la ionosfera depende principalmente de la radiación solar.
    • La ionosfera se divide en tres capas principales: capa D, capa E y capa F.

    Capa D

    • La capa D es la capa más baja de la ionosfera, ubicada entre 60 y 90 km sobre la superficie terrestre.
    • Presenta una baja ionización debido a su distancia del Sol.
    • Absorbe grandes cantidades de energía electromagnética durante el día.
    • Desaparece durante la noche.
    • Refleja ondas VLF y LF.
    • Absorbe ondas MF y HF.

    Capa E

    • La capa E se ubica entre 80 y 112 km sobre la superficie terrestre.
    • Refleja ondas de radio de baja frecuencia.
    • También se conoce como capa Kennelly-Heaviside.
    • Desaparece casi por completo durante la noche.
    • Refleja ondas HF durante el día.
    • La parte superior de la capa E se conoce como capa E esporádica, que aparece de manera impredecible.
    • La capa E esporádica se produce durante los destellos solares y la actividad de manchas solares, mejorando la radiotransmisión a grandes distancias.

    Capa F

    • La capa F está formada por dos capas: F1 y F2.
    • Durante el día, la capa F1 se encuentra entre 140 y 250 km, mientras que la capa F2 está entre 250 y 350 km en verano.
    • Durante la noche, las capas F1 y F2 se combinan para formar una sola capa.
    • La capa F1 absorbe y atenúa algunas ondas HF.
    • La mayoría de las ondas atraviesan la capa F1 pero la capa F2 las refleja hacia la Tierra.

    Pérdida por Trayectoria en el Espacio Libre

    • La pérdida por trayectoria en el espacio libre se define como la reducción de la energía de una onda electromagnética al propagarse en línea recta a través del vacío, sin absorberse o reflejarse en objetos cercanos.
    • Esta pérdida es una cantidad técnica que surge de la manipulación de las ecuaciones de presupuesto de un enlace de comunicaciones.
    • La energía no se pierde realmente, sino que se distribuye a medida que la onda se aleja de la fuente.
    • Un término más adecuado para este fenómeno es "pérdida por dispersión".
    • La pérdida por dispersión se debe a la ley del inverso cuadrado.

    Ecuación de Pérdida por Trayectoria en el Espacio Libre

    • La ecuación que define la pérdida por trayectoria en el espacio libre es:

    L_p = (4πD/λ)^2 = (4πDf/c)^2

    • Donde:

      • L_p es la pérdida por trayectoria del espacio libre (adimensional).
      • D es la distancia en kilómetros.
      • f es la frecuencia en Hertz.
      • λ es la longitud de onda en metros.
      • c es la velocidad de la luz en el espacio libre.

    • La ecuación en dB es:

    L_(p(dB)) = 20 log⁡〖((4πDf)/c)〗

    Ejemplo de Cálculo de Pérdida por Trayectoria en el Espacio Libre

    • Para una frecuencia de 6 GHz y una distancia de 50 km, la pérdida por trayectoria en el espacio libre es:

    L_p = 20×log⁡〖((4×π×6×10^9×50×10^3)/(3×10^8 ))〗 ≈ 141.9842 dB

    Introducción a las Antenas

    • Una antena es un dispositivo que convierte señales eléctricas en ondas electromagnéticas y viceversa.
    • Las antenas se utilizan para transmitir y recibir señales de radio, microondas y televisión.
    • Tipos de antenas:
      • Antenas de dipolo
      • Antenas de panel
      • Antenas parabólicas
      • Antenas de array
      • Antenas de cuadro

    Guía de Ondas

    • Es un tubo metálico que transmite energía electromagnética.
    • Se utiliza para conectar antenas a receptores.
    • Deben estar hechas de materiales que no absorban las microondas (como metales).

    Antena Dipolo

    • Un dipolo es una separación de cargas de polaridad opuesta.
    • Una antena dipolo es una varilla metálica excitada externamente.
    • La antena dipolo se alimenta en el centro.
    • Tipos de antenas dipolo:
      • Antena dipolo de media onda: Longitud igual a la mitad de la longitud de onda de la frecuencia de operación.
      • Antena dipolo de cuarto de onda: Longitud igual a un cuarto de la longitud de onda de la frecuencia de operación.
      • Antena dipolo plegada: Combinación de dos antenas dipolo de media onda en orientación paralela.
      • Antena dipolo dual: Combinación de dos dipolos.

    Funcionamiento de la Antena Dipolo de Media Onda

    • Longitud igual a la mitad de la longitud de onda de la frecuencia de operación.
    • La excitación se proporciona en el centro.
    • La corriente eléctrica oscilante crea un campo electromagnético que se propaga en todas direcciones.
    • El patrón de radiación es omnidireccional (forma de dona).
    • La polarización de la onda depende de la orientación de la antena.

    La Antena Yagi-Uda

    • Es una antena direccional que consta de múltiples elementos paralelos, principalmente dipolos de media onda hechos de varillas metálicas.
    • Los elementos de una antena Yagi-Uda:
      • Dipolo: Recibe o transmite la señal electromagnética.
      • Reflectores: Más largos que el dipolo y colocados detrás de él. Reflejan las ondas hacia adelante.
      • Directores: Más cortos que el dipolo y colocados delante de él. Enfocan la energía en la dirección deseada.
    • La separación entre los directores se calcula en función de la longitud de onda de la frecuencia de operación.

    Ventajas de la Antena Dipolo de Media Onda

    • Sensibilidad a la impedancia de entrada.
    • Longitud adecuada para las características de espacio libre.
    • Compacta.
    • Económica.
    • La impedancia de entrada coincide con la de la línea de transmisión.

    Desventajas de la Antena Dipolo de Media Onda

    • No se utiliza principalmente como antena independiente.
    • Patrón de radiación omnidireccional, limitando su directividad.

    Aplicaciones de la Antena Dipolo de Media Onda

    • Radiodifusión y receptores de televisión.
    • Se utiliza como base para otras antenas que operan a frecuencias muy altas.
    • Se utiliza como elemento activo en una antena Yagi-Uda.

    Ejemplo de Diseño de Antena Yagi-Uda

    • La fórmula para calcular la separación entre los directores de una antena Yagi-Uda es:
      • D = λ/π
      • Donde:
        • D es la separación entre los elementos en metros.
        • λ es la longitud de onda en metros.

    Números complejos

    • Un número complejo se puede expresar como la suma de dos funciones reales: z = x + yi, donde x e y son números reales e i es la unidad imaginaria (i = √-1).
    • La unidad imaginaria también se puede representar como j (i = j = √-1).
    • Los números complejos pueden ser visualizados en un plano cartesiano donde el eje x representa la parte real y el eje y la parte imaginaria.

    Transformada de Fourier

    • La transformada de Fourier es una herramienta matemática que transforma una señal del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia.
    • Permite analizar las características de una señal, como el ancho de banda y los componentes de frecuencia.
    • La Transformada de Fourier (TF) de una forma de onda w(t) se calcula usando la siguiente fórmula:
      • W(f) = F[w(t)] = ∫(-∞)^∞ [w(t)] e^(-j2πft) dt, donde f es la frecuencia en Hz.
    • La forma de onda en el dominio del tiempo se puede recuperar con la transformada de Fourier inversa: w(t) = ∫(-∞)^∞ W(f) e^(j2πft) df.

    Ejemplos de la transformada de Fourier

    • Ejemplo 1: Pulso rectangular
      • w(t) = {1, -T ≤ t ≤ T; 0, |t| > T}
      • W(f) = (2 sin(2πfT)) / 2πf = 2T sinc(2πfT)
      • La gráfica muestra la amplitud de las frecuencias que forman la onda original.
    • Ejemplo 2: Pulso rectangular desfasado
      • w(t) = {1, 1-T ≤ t ≤ 1+T; 0, t < 1-T, t > 1+T}
      • W(f) = (2 sin(ωT)) / ω e^(-ωj)
      • La gráfica muestra la amplitud de las frecuencias, así como el diagrama de fases espectrales.
    • Ejemplo 3: Pulso exponencial con decaimiento
      • w(t) = {e^(-t), t > 0; 0, t ≤ 0}
      • W(f) = 1 / (1 + j2πf)
      • La gráfica muestra la respuesta en frecuencia del pulso exponencial.

    Sistemas 4f y la Transformada de Fourier

    • Los sistemas ópticos 4f permiten realizar una Transformada de Fourier en dos dimensiones.
    • Funcionamiento:
      • La luz de la fuente S se colima.
      • La transparencia de entrada (g(x_1,y_1)) se coloca junto a la lente colimadora en el plano P1.
      • Después de una distancia focal, la lente L2 realiza la transformada de Fourier.
      • En el plano P2 se obtiene una amplitud de k_1 G(x_2⁄λf,y_2⁄λf) donde G es la transformada de Fourier de g y k1 es una constante.
      • Se puede insertar un filtro (A) en el plano P2 para manipular las frecuencias de g.

    Filtros en Sistemas 4f

    • El plano de Fourier se encuentra en el centro del sistema 4f.
    • Se pueden utilizar filtros para modificar físicamente las frecuencias de la imagen.
    • Filtro pasa bajas: bloquea las frecuencias altas, dando como resultado una imagen más borrosa.
    • Filtro pasa altas: elimina las frecuencias bajas, enfatizando los detalles finos.
    • Filtro pasa banda: bloquea las frecuencias altas y bajas, permitiendo el paso de un rango específico.

    Tipos de Filtros

    • Filtros analógicos: modifican las componentes en frecuencia de una señal analógica.

      • Filtros pasivos: atenúan la señal, usando componentes como condensadores, bobinas y resistencias.
      • Filtros activos: presentan ganancia en la señal de salida, usualmente incluyen amplificadores.

    • Subtipos de filtros analógicos basados en su respuesta:

      • Paso bajo: permite el paso de frecuencias bajas.
      • Paso alto: permite el paso de frecuencias altas.
      • Paso banda: permite el paso de un rango específico de frecuencias.

    • Filtros digitales: pueden ser implementados como programas.

    ### Comunicaciones Electrónicas

    • Las comunicaciones electrónicas utilizan circuitos electrónicos para transmitir, recibir y procesar información.
    • Un sistema de comunicaciones electrónicas tiene tres partes principales: una fuente, un destino y un medio de transmisión.
    • La información se transmite en forma de símbolos, ya sean analógicos (continuos) o digitales (discretos).
    • Las señales analógicas representan información continua como voz, video e imágenes. Ejemplos: voz humana, video, música.
    • Las señales digitales representan información discreta como números, texto y símbolos gráficos. Ejemplos: códigos binarios, códigos alfanuméricos, códigos de operación de microprocesadores, datos de bases de datos.

    ### Señales Analógicas

    • Las señales analógicas se caracterizan por tener un rango continuo de valores.
    • Se utilizan ampliamente en la transmisión de voz y video.
    • Las ventajas de las señales analógicas incluyen:
      • El uso de circuitos digitales económicos.
      • Un menor ancho de banda en comparación con las señales digitales.
    • Las desventajas incluyen:
      • Mayor sensibilidad al ruido e interferencias.
      • Mayor complejidad en la manipulación y modificación.
    • La frecuencia de muestreo (fm) en una señal analógica determina la calidad de la señal. A mayor fm, mayor calidad.

    ### Señales Digitales

    • Las señales digitales son una forma de onda que solo puede tener un conjunto discreto de valores, generalmente representados como 0 o 1.
    • Se utilizan en la transmisión de datos, texto, imágenes y video.
    • Las ventajas de las señales digitales incluyen:
      • Comprensión fácil.
      • Amplificación sin pérdida de calidad.
      • Equipos de transmisión menos costosos.
    • Las desventajas incluyen:
      • Posible pérdida de información durante el muestreo.
      • Sistemas y procesamiento más complejos que los sistemas analógicos.
      • Mayor ancho de banda requerido en comparación con la transmisión de señales analógicas.

    ### Conversión Analógico a Digital (ADC)

    • La modulación por pulsos codificados (PCM) se utiliza para convertir señales analógicas a digitales.
    • El proceso de ADC implica: - Muestreo: Toma medidas periódicas de la amplitud de la señal analógica en diferentes momentos. - Cuantificación: Asignar a cada muestra un valor discreto (usualmente usando un umbral). - Codificación: Representar cada valor cuantificado en código binario.

    ### Funcionamiento de un CD (Disco Compacto)

    • Los CDs usan la conversión analógica a digital para almacenar información.
    • El muestreo selecciona valores de la amplitud de la onda en intervalos de tiempo iguales.
    • La frecuencia de muestreo (fm) determina la calidad de la señal, cuanto mayor es la fm, mayor es la calidad.
    • La cuantificación asigna un valor discreto a cada muestra según su amplitud.
    • Cada valor discreto se representa con un código binario, formantando secuencias de bits (señal digital).

    Señales Periódicas

    • Son una serie de perturbaciones que viajan una tras otra, todas iguales y equiespaciadas.
    • Se repiten en el tiempo y el espacio con regularidad.
    • Un ejemplo son las ondas electromagnéticas.

    Señales No Periódicas

    • Su periodicidad no sigue ningún ciclo.
    • Son ondas aisladas.
    • Un pulso es un ejemplo de una onda no periódica.
    • En el caso de que se repitan, las perturbaciones sucesivas tienen características diferentes.
    • Contienen componentes de todas las frecuencias.
    • Se pueden descomponer en un número infinito de señales periódicas a través de la transformada de Fourier.

    El código Morse

    • El código Morse utiliza puntos, rayas y espacios para representar letras.
    • Las letras más comunes tienen combinaciones más cortas.
    • La frecuencia de las letras se estimó contando letras en una caja de tipos de imprenta.

    Telégrafos

    • Los telégrafos de una sola corriente utilizan dos estados: 0 (sin corriente) y 1 (corriente).
    • Los telégrafos de dos corrientes utilizan corrientes positivas para los puntos, negativas para las rayas y ninguna corriente para los espacios.
    • Thomas Edison inventó un telégrafo cuádruplex que podía variar la intensidad y dirección de la corriente.

    Ruido

    • El ruido en los cables subterráneos y submarinos puede dificultar la distinción entre señales.
    • El ruido puede ser generado por eventos como tormentas magnéticas o el movimiento browniano de partículas.
    • Aumentar la potencia de la señal puede contrarrestar el ruido, pero tiene límites.

    El cable transatlántico

    • Los telegrafistas necesitaban comprender las limitaciones de la corriente y la velocidad de transmisión para evitar interferencias.
    • William Thomson (Lord Kelvin) calculó la corriente que se recibía en un cable submarino.
    • La invención del teléfono por Alexander Graham Bell se basó en la transmisión de corrientes que fluctúan en un rango amplio de amplitudes.

    Teoría de Fourier

    • Joseph Fourier demostró que cualquier variación temporal de una magnitud puede describirse con la superposición de oscilaciones sinusoidales.
    • La teoría de Fourier se puede aplicar a diversos fenómenos, como las ondas del mar o la corriente en un cable.

    Linealidad

    • Las señales en los circuitos se mantienen inalteradas en su propagación.
    • Los cables de telégrafo son ejemplos de comportamiento lineal.
    • Señales eléctricas pueden viajar independientemente en direcciones contrarias sin interferirse.

    La velocidad del telégrafo

    • Harry Nyquist estudió la velocidad del telégrafo y la relación con el número de valores de corriente.
    • Nyquist determinó que la velocidad de transmisión es proporcional al logaritmo del número de símbolos.
    • El diseño del telégrafo cuádruplex de Edison duplicaba la velocidad del primer diseño.

    Ancho de banda

    • El ancho de banda es un rango de frecuencias que puede transmitir una señal.
    • La velocidad de transmisión de una línea depende del ancho de banda.
    • Nyquist demostró que se podían diseñar señales telegráficas que no interfirieran con las señales telefónicas.

    Evolución de las telecomunicaciones

    • La invención del telégrafo marcó el inicio de las telecomunicaciones.
    • El teléfono, la radio, la televisión, los satélites y la fibra óptica han revolucionado las comunicaciones.
    • El procesamiento digital ha permitido nuevas y mejores formas de comunicación.

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    Explora el fascinante mundo del código Morse y su importancia en la comunicación. Este cuestionario abarca los telégrafos de una y dos corrientes, así como el telégrafo cuádruplex inventado por Thomas Edison. Pon a prueba tus conocimientos sobre estas tecnologías de transmisión de mensajes.

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