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MODULO TECNOLOGIA DE LA
COMUNICACION
INSTITUCION EDUCATIVA POLICARPA SALAVARRIETA
TECNOLOGIA E INFORMATICA
FABIO FIDEL MENDOZA GONZALEZ
MsC. INFORMATICA EDUCATIVA
Datos Preliminares
Fecha:
Área: Tecnología e Informática.
Asignatura: Tecnología.
Intensidad Horaria: 2 horas semanales.
Grado: 8º (Octavos).
Unidad Conceptual: Las Comunicaciones.
Contenido:
La Comunicación.
¿Qué es la comunicación?
Los Sistemas de Comunicación.
Componentes de un Sistema de Comunicación.
Comunicación Alámbrica e Inalámbrica.
Competencia:
Clasificar los distintos tipos de soporte en los que puede viajar la información.
Motivación:
Explicar a los estudiantes sobre la necesidad que tienen los seres humanos de comunicarse,
de transmitir y recibir información y que esto está ligado con su desarrollo y progreso.
Síntesis Conceptual
Los sistemas de Comunicación
El conjunto de elementos que intervienen en el proceso de intercambio de información
forma un sistema de comunicación.
Componentes de un sistema de comunicación
En todo sistema de comunicación podemos distinguir los siguientes componentes:
Emisor: es el elemento que transmite la información. Receptor: es el elemento que recibe la información. Canal: es el medio a través del cual tiene lugar el trasvase de información entre el
emisor y el receptor.
El emisor y el receptor pueden encontrarse a unos pocos metros de distancia o bien estar alejados cientos e incluso miles de kilómetros, como ocurre en los sistemas de telecomunicaciones vía satélite o en los vuelos espaciales.
Comunicación alámbrica e inalámbrica
Para decidir cuándo usar uno u otro tipo de comunicación debemos valorar: Las interferencias. Los cables pueden «blindarse» para que haya pocas inter...
La información que se transmite entre el receptor y el emisor debe adaptarse al canal de transmisión. Ello implica la necesidad de disponer de un soporte adecuado a través del cual pueda viajar la información. Los sistemas de comunicaciones actuales utilizan básicamente dos tipos de soporte, lo que permite hablar de dos clases diferentes de comunicación:
Comunicación alámbrica: también llamada comunicación por cable, pues tiene lugar a través de líneas o cables (tradicionalmente de cobre) que unen al emisor y al receptor. La información se transmite mediante impulsos eléctricos.
Comunicación inalámbrica: en este caso el soporte material a través del cual tiene lugar la comunicación es el propio espacio, y concretamente en la atmósfera terrestre, el aire. La información se transmite mediante ondas de radio.
La fibra óptica permite transmitir de forma simultánea miles de señales utilizando diferentes modulaciones en cada una de ellas.
Actividades Evaluativas
1. ¿Quién comunica?
2. ¿Qué dice?
3. ¿Qué canal utiliza?
4. ¿A quién se lo comunica?
5. ¿Con qué efecto?
6. ¿Qué es la comunicación?
7. ¿Cuáles son los componentes básicos de un sistema de comunicación?
8. ¿Qué tipos de soporte para transmitir información conoce?
9. ¿En qué consiste la comunicación alámbrica?
10. ¿En qué consiste la comunicación inalámbrica?
Recursos Libro La Enciclopedia del Estudiante – Tomo IV – Tecnología e Informática. Internet. Bibliotecas del Colegio y del Banco de la República. Humanos y Económicos. Aula de Clases, Tableros, Marcadores, Vídeos, etc.
Observaciones
Durante las clases se debe apoyar el desarrollo de las mismas con carteleras, exposiciones de los estudiantes y mucha participación por parte de ellos, para generar un buen ambiente académico.
Datos Preliminares
Fecha:
Área: Tecnología e Informática.
Asignatura: Tecnología.
Intensidad Horaria: 2 horas semanales.
Grado: 8º (Octavos).
Unidad Conceptual: Las Comunicaciones.
Contenido:
Las Ondas.
Elementos Básicos de una Onda.
Transmisión de ondas de Radio.
Modulación de Ondas.
Modulación en Amplitud.
Modulación en Frecuencia.
El espectro Radioeléctrico.
Competencia:
Demostrar el funcionamiento de las señales de radio y como se transmiten.
Motivación:
Se realiza una introducción breve de las ondas y sus elementos, explicando con ejemplos
cotidianos como se producen, se usan y transmiten las señales de radio.
Las ondas
Si tensamos una cuerda por ambos extremos y le damos una pequeña sacudida, se produce una vibración que se transmite a lo largo de toda la cuerda. Veremos que la cuerda describe oscilaciones hasta que, una vez ha cesado la vibración, queda de nuevo en reposo. Este fenómeno es debido a la generación y transmisión de ondas.
Una onda es una perturbación que se propaga a través de la materia, como ocurría en el ejemplo de la cuerda o como es el caso del sonido. También existen ondas capaces de propagarse a través del vacío: son las denominadas ondas electromagnéticas, también conocidas con el nombre de ondas de radio.
Elementos de una onda
El desplazamiento máximo de la onda se denomina amplitud (A). La distancia entre dos puntos consecutivos de la onda que se encuentran en el mismo estado de vibración se llama longitud de onda (λ). En el esquema se observa que la onda es una oscilación que va pasando por máximos (crestas) y mínimos (valles); la longitud de onda corresponde a la separación existente entre dos valles o dos crestas consecutivas.
Elementos principales de una onda
El tiempo que tarda la onda en recorrer una distancia igual a la longitud de onda se denomina período (T). Si entendemos la onda como una sucesión de oscilaciones, el período es el tiempo que tarda en transcurrir una oscilación. La magnitud inversa del período recibe el nombre de frecuencia (f) y se mide en hercios (Hz).
f = 1 T
La frecuencia representa el número de ondas que se propagan en un segundo. Es una magnitud especialmente interesante, pues se utiliza habitualmente para caracterizar las ondas de radio, que se clasifican en rangos o bandas de frecuencia.
Las ondas se propagan a una velocidad v. Si consideramos que las ondas se desplazan con velocidad constante, el producto de la velocidad por el período es igual a la longitud de onda.
λ = v . T
La velocidad de las ondas electromagnéticas en el vacío es de 300.000 km/s.
Transmisión de ondas de radio
Reflexión de las ondas en la ionosfera
Las ondas electromagnéticas se propagan en línea recta. En consecuencia, si pretendemos enviar una señal de radio a larga distancia, dado que la Tierra tiene una superficie redondeada, la señal se alejará de la superficie de la Tierra y se perderá en el espacio. Sin embargo, las ondas de radio tienen la propiedad de reflejarse en las capas altas de la atmósfera, en concreto en la ionosfera.
La primera vez que se realizó una transmisión de radio a larga distancia fue en 1901. Entonces se desconocía la existencia de la ionosfera. Fue Marconi quien dispuso un transmisor y un receptor a ambos lados del Atlántico, entre Cornualles, en Inglaterra, y Terranova, en Canadá. Tras el éxito del experimento, Oliver Heavyside y A. V. Kennelly descubrieron la existencia de la ionosfera y sus propiedades como reflectante de señales de cierta banda de frecuencias.
La ionosfera es la capa de la atmósfera situada entre los 90 y los 400 km de altura. Presenta la particularidad de que en ella los átomos se ionizan y liberan electrones por efecto de la luz solar. Según la concentración de iones, la ionosfera se puede dividir en varias capas, que se comportan de diferente forma ante la reflexión de las ondas. En cierto modo, al existir una nube electrónica en la ionosfera, esta se comporta como una pantalla para las señales eléctricas. No obstante, dependiendo de dicha concentración, existirá mayor o menor «blindaje» frente a las señales.
Capa de Ionosfera
Características de la capa Rango de frecuencias que refleja
Capa D Capa apenas ionizada, únicamente refleja las frecuencias más bajas, debilitando las señales de frecuencias medias.
0-3 MHz
Capas E-F
Son dos capas de características similares, con igual comportamiento frente a las señales. Están situadas entre los 120 y 150 km, y reflejan las señales de frecuencia media. La reflexión de la señal depende de las variaciones en la concentración iónica entre el día, debido a la incidencia de la luz solar, y la noche, cuando decrece la concentración.
3-8 MHz
Capa F' Es la capa más importante por la gran concentración de iones, cubriendo un espesor de hasta los 500 km.
8-15 MHz
Las ondas reflejadas en la ionosfera que vuelven a la Tierra pueden ser de nuevo emitidas hacia el espacio y sufrir una segunda reflexión en la ionosfera. De hecho, este proceso se puede repetir sucesivas veces, de manera que las ondas podrán salvar grandes distancias gracias a las continuas reflexiones. Incluso, si se emite una señal con potencia y frecuencia adecuada, es posible que las ondas circunden la Tierra.
Por otra parte, no todas las frecuencias rebotan en la ionosfera. Las señales con frecuencias superiores a 15 MHz «escapan» a la reflexión de la atmósfera. Este es el rango de las señales de alta frecuencia (HF), de muy alta frecuencia (VHF), de ultra-alta frecuencia (UHF), así como de frecuencias superiores como las microondas. Este tipo de señales solo puede utilizarse para comunicaciones a corta distancia mediante estaciones terrestres repetidoras. Para salvar mayores distancias sería necesario recurrir al uso de satélites de comunicaciones.
Modulación de ondas
Espectro audible
Las ondas de baja frecuencia sufren una gran atenuación en el aire, de forma que recorren distancias muy pequeñas, lo que no las hace aptas para transmitir información a grandes distancias. Por el contrario, las ondas de frecuencia más alta son capaces de recorrer grandes distancias. A la hora de transmitir mensajes de audio (sonido) nos encontramos con que este da lugar a ondas de frecuencia muy baja, y lo mismo ocurre con las imágenes. Para resolver este problema se recurre a combinar la señal de baja frecuencia con otra de alta frecuencia, que sí puede propagarse a grandes distancias.
En consecuencia, para transmitir información mediante ondas es necesario utilizar dos señales combinadas: la onda moduladora y la portadora.
La onda moduladora es una señal de frecuencia baja cuyas variaciones contienen la información que se desea transmitir.
La onda portadora es una señal de frecuencia más alta que actúa como «soporte» en la transmisión.
Para transmitir la información se combina la onda portadora con la onda moduladora; este proceso recibe el nombre de modulación.
A través del proceso de modulación se modifica la onda portadora en función de las variaciones de la señal moduladora. El conjunto de ambas señales combinadas constituye una onda modulada. La modulación, según la característica que se modifica, puede ser: en amplitud y en frecuencia.
Modulación en amplitud
Emisión de información con modulación AM
Es conocida con las siglas AM. En este tipo de modulación, la amplitud de la onda portadora varía en función de las variaciones de la onda moduladora.
Onda modulada en amplitud La frecuencia de la onda modulada AM se mantiene constante mientras varía la amplitud. En consecuencia, la información está contenida en la amplitud de la onda AM.
Modulación en frecuencia
Esta modulación es conocida con las siglas FM. En este caso es la frecuencia de la onda portadora el parámetro que varía en función de las variaciones de la onda moduladora.
La modulación FM es menos sensible a ruidos e interferencias, por lo que la calidad de la transmisión es mejor. Por ello, las emisoras de música utilizan preferentemente señales moduladas FM. Sin embargo, tienen el inconveniente de que solo puede transmitirse a distancias relativamente cortas (no superiores a 40 km). Las ondas moduladas AM tienen mayor alcance, por lo que son utilizadas por muchas emisoras, en particular por las de ámbito nacional. Algunas emisoras realizan transmisiones tanto en AM como en FM con el fin de aprovechar las ventajas de ambos tipos de modulación.
El espectro radioeléctrico
Las ondas de radio se suelen clasificar en función del valor de su frecuencia y el conjunto de todas ellas recibe el nombre de espectro radioeléctrico. Este, a su vez, se divide en bandas
de frecuencia. En la tabla mostramos los rangos que abarcan las distintas bandas de frecuencia usadas en los sistemas de telecomunicaciones.
Las transmisiones AM se realizan en las bandas de frecuencia más baja, mientras que las transmisiones FM utilizan frecuencias por encima de 100 MHz. Las emisoras de radio AM emiten en la banda 530-1.600 kHz (onda media), y las emisoras FM lo hacen en la banda 88-108 MHz (onda muy corta).
Los sistemas inalámbricos de comunicaciones
Repetidor de televisión
Un sistema de comunicaciones inalámbricas terrestres está constituido, en general, por los siguientes elementos:
Emisor de radiofrecuencia. Antena emisora. Estaciones terrestres de distribución de señal. Antena receptora. Receptor de radiofrecuencia.
El emisor es el encargado de producir la información a transmitir y tratar la señal de forma adecuada para que pueda ser enviada. En la mayoría de los casos, y tal y como se ha descrito en los apartados anteriores, realiza funciones de amplificación y modulación de la
señal.
La señal modulada es transmitida mediante una antena emisora, que la difunde al espacio. La señal, en forma de ondas electromagnéticas, se transmite a través del aire, salvando la distancia que las separa de su destino gracias a las sucesivas reflexiones que se producen al rebotar en la ionosfera. No obstante, las ondas van perdiendo intensidad a medida que se propagan, por lo que la señal se va debilitando. También, en el caso de las señales de alta o muy alta frecuencia, no existirá reflexión alguna en la atmósfera.
Para evitar estos problemas se intercalan entre el emisor y el receptor una o varias estaciones repetidoras (según la distancia). Dichas estaciones reciben la señal y se encargan de adaptarla (eliminar posibles interferencias) y amplificarla, para que pueda llegar a su destino en condiciones óptimas. Suelen situarse en puntos estratégicos (edificios altos, picos de montañas, etc.).
Por último, las ondas electromagnéticas son recogidas por la antena receptora, que envía la señal al dispositivo receptor en el que se demodula y reconstruye la información transmitida.
Las antenas de radiofrecuencia
La antena es el dispositivo destinado a emitir y a recibir o captar las ondas electromagnéticas. Aunque desde un punto de vista funcional las antenas receptoras son iguales que las emisoras, en la práctica presentan algunas ligeras diferencias.
Así, una antena emisora emitirá señales de una sola frecuencia o de un ancho de banda muy reducido y a una potencia suficientemente grande para que la señal sea captada en el destino deseado, que se puede encontrar a decenas o a miles de kilómetros de distancia. Esto implica que su estructura ha de ser suficientemente grande como para permitir que circulen grandes corrientes o tensiones eléctricas.
Sin embargo, las antenas receptoras reciben señales de muchas frecuencias, por lo que su ancho de banda de recepción debe ser mucho más amplio. Además, estas señales son normalmente muy débiles, por lo que han de ser posteriormente amplificadas.
Las principales características de una antena son:
Ganancia de una antena. Es el parámetro que indica la capacidad de emisión de una antena. La antena suele emitir en todas las direcciones del espacio, aunque algunas lo hacen preferentemente en una sola dirección. Si se compara la potencia emitida en la dirección preferente con la potencia media emitida en todas las direcciones, se obtiene el valor de la ganancia en una antena. Si la antena emite igualmente en todas direcciones, se denomina antena isotrópica y su ganancia es la unidad.
Longitud de antena. Las dimensiones de la antena dependen de la longitud de onda (o, lo que es lo mismo, de la frecuencia) de la señal a emitir o recibir. Para emitir una señal electromagnética de forma eficaz, las antenas han de tener unas dimensiones, como mínimo, del orden de una décima parte de la longitud de onda de la señal.
Ancho de banda de la antena. Es el rango de frecuencias en las que la antena opera de forma satisfactoria.
Eficiencia de una antena. Es la relación entre la potencia emitida por la antena y la potencia captada por la antena receptora. Resulta un parámetro indicativo de las pérdidas que se producen en el proceso de transmisión.
Actividades Evaluativas
1. ¿Qué es la FM?
2. ¿Qué es la AM?
3. ¿Qué frecuencia utilizan los aparatos de televisión para recibir la señal?
4. ¿Enumere los cuatro tipos de antenas estudiados?
5. ¿Qué es una onda?
6. En el siguiente esquema señale los elementos básicos de una onda.
7. ¿Cuáles son los elementos básicos de un sistema inalámbrico de comunicaciones?
8. ¿Qué nombre reciben las antenas que emiten señales de radio en una sola
frecuencia o ancho de banda reducido?
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Observaciones Para ver el funcionamiento de una onda se debe realizar un ejercicio con un osciloscopio, pero como no tenemos osciloscopio en la institución se hará un ejemplo sencillo con una cuerda y un balde con agua.
Datos Preliminares
Fecha:
Área: Tecnología e Informática.
Asignatura: Tecnología.
Intensidad Horaria: 2 horas semanales.
Grado: 8º (Octavos).
Unidad Conceptual: Las Comunicaciones.
Contenido:
El Telégrafo.
El Telégrafo de Chappe.
El Telégrafo de Morse.
La Telefonía Fija.
La Telefonía Móvil.
Competencia:
Clasificar y Describir esquemáticamente los Sistemas de comunicación Alámbricos e
inalámbricos, radio, televisión y los principios básicos de su funcionamiento.
Motivación:
Se realiza unas preguntas antes de iniciar la clase, como: ¿Qué es el telégrafo?, ¿Qué es el
código Morse?, ¿Quién fue el inventor del teléfono? Y ¿Cómo tiene lugar una conversación
telefónica desde un teléfono fijo y desde un móvil?, todo con el fin de generar un pequeño
debate o sembrar semillas de inquietudes por saber más respecto a los temas.
El telégrafo
Un telégrafo es un dispositivo que permite transmitir información a distancia utilizando un
código predefinido. En los comienzos de las telecomunicaciones fueron varios los intentos
de disponer de un sistema de comunicación de este tipo, entre los que destaca el
telégrafo óptico desarrollado por el francés Chappe en 1790.
El telégrafo de Chappe
Utilizaba un sistema de brazos articulados que se
colocaban en torres, separadas entre 5 y 15 km
entre sí y situadas en zonas elevadas, de forma
que desde cada torre podía verse la anterior y la
siguiente. Las distintas posiciones de los brazos
representaban los símbolos de un código
preestablecido que finalmente correspondían a
palabras. De esta forma, se podían enviar
mensajes de una torre a otra sucesivamente.
Esta invención se llevó a cabo con la instalación
de un telégrafo óptico entre París y Tolón,
formado por 120 torres.
El telégrafo óptico de Chappe (1790)
El telégrafo de Morse
Durante el siglo XIX se realizaron los primeros
intentos de transmitir información mediante la
corriente eléctrica, impulsados por el
espectacular desarrollo del electromagnetismo.
En 1835, el estadounidense Samuel Morse fabricó
el primer telégrafo eléctrico.
La idea era sencilla: el aparato constaba de un transmisor, que consistía en un pulsador que abría y cerraba un circuito eléctrico de forma intermitente. Al cerrar el circuito, circulaba por el
mismo una corriente eléctrica. Dicha corriente activaba un electroimán, que hacía las veces de receptor. Al ser activado, el electroimán atraía a una pieza móvil que chocaba contra una cinta de papel y dejaba una señal en ella. La distancia a la que se podía transmitir información mediante el telégrafo eléctrico venía dada por la longitud del cable que unía al emisor con el receptor.
Morse inventó además un código para transmitir información por medio de su invento. Dicho código, llamado código Morse, utiliza puntos y rayas para representar las letras y los números del lenguaje escrito. Las rayas corresponden a la recepción de una señal eléctrica de larga duración, y el punto, a una señal eléctrica de corta duración. La combinación de puntos y rayas, o lo que es lo mismo, de señales eléctricas de larga y corta duración, permite transmitir cualquier tipo de mensaje escrito. El mensaje transmitido recibe el nombre de telegrama.
El invento de Morse tuvo un gran éxito, pues permitía las comunicaciones a distancia de forma rápida y eficaz. La primera línea telegráfica se estableció en EE.UU. entre Baltimore y Washington. El uso del telégrafo se extendió rápidamente al resto del mundo, y a mediados del siglo XIX se instaló la primera línea telegráfica submarina en el Atlántico.
Palabras en Código Morse Código Morse
a) Intermitencia.
.. / _. / _ / . / ._. / _ _ / .. / _ / . / _. / _._. / .. / ._
b) Transmitir.
_ / ._. / ._ / _. / ... / _ _ / .. / _. / .. / ._.
c) Telégrafo.
_ / . / ._.. / . / _ _. / ._. / ._ / .._. / _ _ _
d) Comunica.
_._. / _ _ _ / _ _ / .._ / _. / .. / _._. / ._
e) Información.
.. / _. / .._. / _ _ _ / ._. / _ _ / ._ / _._. / .. / _ _ _ / _.
f) Palabra.
._ _. / ._ / ._.. / ._ / _... / ._. / ._
La Telefonía Fija
El teléfono fijo es uno de los sistemas de comunicación más usados en el planeta. Aunque en algunos países, como España, ya hay más teléfonos móviles que fijos, la calidad en la comunicación, unida a la ubicuidad de su instalación, le hacen ser un elemento clave en las comunicaciones actuales y del cercano futuro.
El inventor del teléfono
Durante muchos años se pensó que el inventor del teléfono fue la persona que lo patentó en 1876, el estadounidense Alexander G. Bell. Sin embargo, su inventor real fue el italiano Antonio Meucci, que lo ideó en 1855 para comunicarse con sus compañeros en un teatro de Florencia. Luego lo perfeccionó para que su mujer, enferma, hablara con él desde su habitación. No tuvo dinero para patentarlo y presentó su invento a una empresa, que no le hizo caso ni le devolvió los materiales presentados. Este prototipo cayó en manos de Bell, quien lo patentó, se llevó la gloria y se hizo rico y famoso con el aparato.
En el año 2002, el Congreso de Estados Unidos reconoció que el inventor del teléfono había sido Meucci y no Bell, y se restituyó así la fama a su auténtico creador.
El teléfono consta de dos elementos imprescindibles:
Un micrófono, que transforma el sonido de nuestra voz en una señal eléctrica. Un auricular, que transforma la señal eléctrica en sonido.
La transmisión del sonido a través del teléfono
El proceso de transmisión del sonido a través del teléfono se produce del siguiente modo:
1. Al hablar emitimos ondas sonoras que inciden sobre el micrófono instalado en el teléfono.
2. Estas ondas sonoras hacen vibrar una membrana o diafragma. 3. Al producirse esta vibración, el diafragma empuja unos gránulos de carbón por
los que pasa la corriente eléctrica. 4. La compresión que ejerce el diafragma sobre los gránulos de carbón modifica la
resistencia eléctrica de estos, variando la intensidad de la corriente eléctrica que los
atraviesa. El resultado es una señal eléctrica variable, que contiene el mensaje. En los teléfonos modernos, los gránulos de carbón se han sustituido por transductores piezoeléctricos que realizan la misma función.
5. La señal eléctrica se transmite a través del cable de la línea telefónica hasta el aparato receptor, en el que vuelve a convertirse en sonido. Este proceso tiene lugar en el auricular, donde la corriente eléctrica recibida activa un electroimán, que a su vez atrae a una membrana.
Como la señal recibida es variable, el electroimán se activará y desactivará siguiendo las variaciones de la misma, haciendo vibrar la membrana.
6. Estas vibraciones reproducen el sonido original y el mensaje es recibido por la persona que se encuentra a la escucha.
Para que tenga lugar la conversación telefónica es necesario que los aparatos emisor y receptor se encuentren conectados entre sí. Dicha conexión se realiza a través de centrales telefónicas, que conectan a los distintos usuarios a través de un conjunto de líneas.
En un principio, la conexión se realizaba manualmente en las centrales telefónicas, a las que llegaban los cables que provenían de todos los aparatos de una determinada zona.
La persona encargada de ese trabajo se llamaba operadora y, al descolgar el teléfono, esta atendía la llamada y conectaba con el teléfono que se solicitaba.
Hoy en día, las conexiones se encuentran automatizadas, y las centrales se hallan conectadas a su vez con otras centrales telefónicas similares, constituyendo el conjunto una red telefónica global.
Esta red conecta prácticamente todos los puntos del planeta, de forma que es posible mantener una conversación telefónica con cualquier lugar de manera casi instantánea.
¿Cómo tiene lugar una conversación telefónica?
Al establecer una comunicación telefónica, lo primero que recibimos es una señal desde la central telefónica al descolgar el teléfono, que nos indica que nuestra línea está libre y dispuesta para realizar la llamada. A continuación marcamos el número del aparato receptor con el que queremos establecer comunicación. Este número es un código que permite a la central telefónica identificar al aparato receptor.
Una vez identificado el receptor, la central telefónica envía una señal de aviso al mismo. Esta señal alerta a la persona de que se está produciendo una llamada, de forma que el receptor descuelga el teléfono y se establece así la comunicación entre ambos interlocutores.
Si, por el contrario, la línea está ocupada y no es posible establecer la comunicación en ese momento, la central envía al emisor una señal que le informa de tal situación.
El proceso de establecimiento de la llamada telefónica tiene lugar de forma casi instantánea, puesto que las centrales telefónicas se encuentran totalmente automatizadas.
En los comienzos de la telefonía la conexión era realizada por operadores de forma manual. Más tarde se sustituyó esta labor manual por conmutadores automáticos de tipo electromagnético (relés).
En la actualidad se utilizan elementos de conmutación electrónicos capaces de realizar gran cantidad de conexiones de forma automática y simultánea.
La telefonía móvil
La telefonía móvil emplea ondas de radio, y las señales se transmiten a través del aire. Dado que los interlocutores de la llamada pueden estar en movimiento, será necesario utilizar potencias de transmisión muy elevadas para lograr grandes coberturas. De lo contrario, si los interlocutores cambian su posición, pueden salirse de la zona de cobertura y cortarse la conversación.
La telefonía celular
Para solucionar este y otros problemas, como el de elegir la
frecuencia de transmisión más adecuada, la telefonía móvil se
basa en el modelo de células, por lo que en muchas ocasiones
se la denomina también telefonía celular.
Aunque los primeros teléfonos móviles aparecieron en Japón en 1946, la primera red de telefonía celular no empezó a funcionar hasta 1979. Las redes de telefonía móvil están constituidas por un conjunto de estaciones, cada una de las cuales tiene un área de cobertura. De esta forma, el territorio se divide en células, en teoría de forma hexagonal, controlada cada una por una estación terrestre.
Cuando un usuario se encuentra en una determinada célula, será atendido por la estación correspondiente, pero si al desplazarse pasa a otra célula, entonces será otra estación la que le permita seguir manteniendo la conversación.
En las zonas limítrofes, las células se solapan, de forma que el usuario no pierda la cobertura cuando pasa de una a otra. Cada estación utiliza un rango de frecuencias específico y diferente del de las celdas adyacentes, pues en caso contrario podría producirse
interferencia entre ellas, aunque las células que no estén adyacentes pueden utilizar el mismo rango de frecuencias.
Los teléfonos móviles
Un teléfono móvil es un dispositivo portátil alimentado por una batería eléctrica, que
incorpora los siguientes elementos:
Antena: mediante la cual se reciben y emiten las señales de radiofrecuencia.
Receptor: es el circuito encargado de activarse cuando se realiza una llamada entrante.
Transmisor: es el circuito que modula la voz en señal de radiofrecuencia para ser emitida por la antena y recibida por la estación base.
Medios de voz: son el altavoz y el micrófono. Unidad de control: se trata de un microcontrolador que contiene
el teléfono móvil y que se encarga de procesar de forma digital toda la información de comunicación y servicios que presta el teléfono móvil como la configuración, el registro de llamadas, la agenda de teléfonos, etc.
Pantalla: de cristal líquido LCD, mediante la cual se pueden visualizar los menús de utilización del móvil, las llamadas entrantes y salientes, imágenes de vídeo, páginas web, etc.
Los teléfonos móviles permiten la comunicación con otros teléfonos móviles y también con la red telefónica convencional. Además, disponen de otros servicios: transmisión de mensajes, correo electrónico, chat, calculadora, agenda, etc.
Esquema de la transmisión de señales en telefonía móvil
¿Cómo se realiza una comunicación mediante un teléfono móvil?
Cuando se realiza una llamada o un envío de datos desde un teléfono móvil, en realidad se
está realizando una transmisión de radio hacia las antenas receptoras de la empresa con la
que hemos contratado el servicio de telefonía.
Las antenas están conectadas a una estación base que recoge todas las comunicaciones que reciban las antenas de la célula de cobertura en la que nos encontramos. La estación base toma los datos que emitimos desde nuestro teléfono móvil y los procesa para establecer la comunicación con el teléfono al que queremos llamar. Esta información es introducida en la Red Telefónica Conmutada o red convencional de telefonía, que procede a la conexión con las centrales digitales o analógicas asociadas al teléfono que recibe la llamada.
En el caso de que el teléfono receptor sea móvil, la red telefónica alertará a la estación base de la célula en la que se encuentre el móvil con el que queremos comunicar, procediendo a la emisión de la señal de radiofrecuencia a través de sus antenas, que captará el teléfono móvil que hemos marcado.
En el caso de que el receptor sea un teléfono fijo, la llamada es realizada directamente a través de la red telefónica convencional.
Actividades Evaluativas
1. Represente en código Morse las siguientes palabras.
Sincelejo
Educación
Tecnología
Valores
Familia
Responsabilidad
2. ¿Qué es el telégrafo?
3. Cual fue el primer telégrafo que se invento?
4. ¿Qué diferencias existen entre el telégrafo de Chappe y el telégrafo de Morse?
5. ¿Qué es el código Morse?
6. ¿Qué es el teléfono fijo?
7. ¿Quién fue el inventor del teléfono fijo?
8. ¿Cómo se transmite el sonido a través del teléfono?
9. ¿Quién permite la comunicación entre dos usuarios de telefonía fija?
10. ¿Cómo tiene lugar una conversación telefónica?
11. ¿las ondas de radio a través de qué medio se propagan?
12. ¿Qué es un teléfono Móvil?
13. ¿Por qué la telefonía Móvil recibe el nombre de telefonía celular? Explique.
14. ¿Cómo se realiza una conversación mediante un teléfono Móvil?
Recursos Libro La Enciclopedia del Estudiante – Tomo IV – Tecnología e Informática. Internet. Bibliotecas del Colegio y del Banco de la República. Humanos y Económicos. Aula de Clases, Tableros, Marcadores, Vídeos, etc.
Observaciones Se realizaran ejercicios con bombillas para simular el envío información código Morse; además cada estudiante creará un sistema gesticulado para comunicarse utilizando el código Morse.
Datos Preliminares
Fecha:
Área: Tecnología e Informática.
Asignatura: Tecnología.
Intensidad Horaria: 2 horas semanales.
Grado: 8º (Octavos).
Unidad Conceptual: Las Comunicaciones.
Contenido:
La Radio.
La Radiodifusión.
Elementos de Un Sistema de Radio.
La Televisión.
¿Cómo se encienden y apagan los Luminóforos?
Competencia:
Clasificar y Describir esquemáticamente los Sistemas de comunicación Alámbricos e
inalámbricos, radio, televisión y los principios básicos de su funcionamiento.
Motivación:
Se realiza una breve introducción de la radio explicando el proceso de transmisión de
señales de radio y de ¿cómo llega hasta nuestros hogares?, ¿Cómo se producen las
imágenes en la pantalla de los televisores?.
La radio
La radio es un medio de comunicación que permite la emisión y recepción de sonidos (voz, música) sin necesidad de cable. Para la transmisión utiliza ondas de radio, de las cuales toma su nombre. El primer aparato de radio fue construido por el italiano Guglielmo Marconi, quien llevó a cabo la primera transmisión de radio en 1894.
La radiodifusión
La invención de la radio supuso un desarrollo enorme en el terreno de las comunicaciones, y dio lugar al nacimiento de la radiodifusión, es decir, la transmisión de mensajes desde un emisor a múltiples receptores. Las primeras emisoras comerciales aparecieron a partir de 1920, y hoy en día la radio constituye, junto con la televisión y la red Internet, la principal fuente de información de los ciudadanos de todo el mundo.
Un sistema de comunicación por radio consta de dos elementos básicos: el emisor, que genera la información, y el receptor, que la recibe.
Elementos de un sistema de radio
Esquema de los elementos de un sistema de radio
El aparato emisor dispone de un micrófono que convierte el mensaje sonoro en una señal eléctrica. Esta señal, que contiene el mensaje, se amplifica y modula antes de ser enviada por medio de una antena emisora. La antena transforma la señal en ondas de radio que son emitidas a la atmósfera.
El aparato receptor dispone de una antena receptora que capta las ondas de radio y las convierte a su vez en una señal eléctrica. A continuación, la señal recibida se demodula, operación que consiste en separar la onda portadora de la onda modulada para quedarnos solo con la señal moduladora que contiene el mensaje, y después se amplifica.
Por último, la señal eléctrica es convertida de nuevo en sonido mediante un altavoz.
La televisión
La televisión es un sistema que transmite, a través de ondas electromagnéticas (en lo que no se diferencia de la radio), imágenes y sonido. En su origen, la transmisión era inalámbrica. En la actualidad, muchas emisoras de televisión también emiten por cable.
Formación de la imagen en la pantalla
Formación de la imagen en un luminóforo
Si nos acercamos mucho a la pantalla de un televisor o al monitor de un ordenador encendido, observaremos que la superficie está formada por miles de pequeños elementos. Fijándonos en una zona en la que se vea una imagen de color blanco, veremos que cada punto de luz está formado por tres puntos de colores rojo, verde y azul. El punto que forman cada uno recibe el nombre de luminóforo.
En el televisor, la pantalla está dividida en una retícula de puntos, cada uno formado por tres luminóforos de color. Si se mira desde cierta distancia, el conjunto de los tres luminóforos se ve como uno solo, y el color resultante de ese punto depende de la cantidad de iluminación de la zona roja, azul y verde. Así, un color verde puro se consigue apagando los puntos rojo y azul. Un color amarillo, encendiendo el azul y el verde. Estos colores también se pueden encender más o menos intensamente, con lo que se distinguen distintos tonos y matices. Y el sonido se transmite como una señal de radio en FM.
¿Cómo se encienden y apagan los luminóforos?
Existen tres técnicas distintas: cañón de electrones, plasma y LCD.
En el cañón de electrones, los electrones inciden sobre la pantalla y encienden los puntos de luz. Es el tubo clásico de televisión.
En los televisores de plasma hay una pequeña cantidad de gas en cada luminóforo, como si fuera un minúsculo fluorescente. Unas descargas eléctricas encienden o apagan ese fluorescente y proporcionan la luz requerida.
En las pantallas LCD, cada luminóforo está tapado por un cristal líquido que se puede volver transparente o no con una señal eléctrica, dejando pasar o filtrando la correspondiente luz roja, azul o verde.
La televisión se emite de tres formas distintas.
Televisión aérea
Televisión por satélite
Imagen:
Televisión por cable
Actividades Evaluativas
1. ¿Qué es la Radio?
2. ¿Cuál es el proceso para transmitir una onda de radio y recibirla?
3. ¿Cuáles son los elementos de un sistema de radio?
4. ¿los puntos de color en que se divide la pantalla que nombre reciben?
5. ¿Cómo se encienden y apagan los luminóforos?
6. ¿Cuáles son las formas de emisión de señales de televisión?
Recursos Libro La Enciclopedia del Estudiante – Tomo IV – Tecnología e Informática. Internet. Bibliotecas del Colegio y del Banco de la República. Humanos y Económicos. Aula de Clases, Tableros, Marcadores, Vídeos, etc.
Observaciones Se realiza una ambientación a los estudiantes sobre la radio y su importancia como medio de comunicación y su utilización en la escuela; además se les explica que para hablar en la radio se necesita hacer un guion de radio y disponer de un sistema de radiodifusión compuesto por un emisor, receptor y un canal o medio.
Datos Preliminares
Fecha:
Área: Tecnología e Informática.
Asignatura: Tecnología.
Intensidad Horaria: 2 horas semanales.
Grado: 8º (Octavos).
Unidad Conceptual: Las Comunicaciones.
Contenido:
Comunicaciones por satélite
Tipos de satélites de comunicaciones.
Antenas Parabólicas.
El Sistema GPS.
Usos del Sistema GPS.
Competencia:
Clasificar los distintos tipos de satélites teniendo en cuenta su uso y funcionamiento.
Motivación:
Se realiza una ambientación de la clase explicando los satélites naturales y luego se remite
a los satélites artificiales o de comunicaciones, se realizan preguntas problematizadoras
como: ¿Qué es un satélite?, ¿Qué función tienen los satélites de comunicaciones?, ¿Qué es
el GPS?, entre otras preguntas para que los estudiantes estén atentos a la clase.
Comunicaciones por satélite
En las comunicaciones por satélite, las ondas electromagnéticas se transmiten gracias a la presencia en el espacio de satélites artificiales situados en órbita alrededor de la Tierra.
Tipos de satélites de comunicaciones
Un satélite actúa básicamente como un repetidor situado en el espacio: recibe las señales enviadas desde la estación terrestre y las reemite a otro satélite o de vuelta a los receptores terrestres. En realidad hay dos tipos de satélites de comunicaciones:
Satélites pasivos. Se limitan a reflejar la señal recibida sin llevar a cabo ningún otro tipo de actuación sobre ella; se comportan como una especie de espejo en el que rebota la señal.
Satélites activos. Amplifican las señales que reciben antes de reemitirlas hacia la Tierra. Son los más habituales.
Un sistema de comunicaciones por satélite consta básicamente de los siguientes elementos:
Un satélite o conjunto de satélites, que constituyen el elemento principal, pues son los encargados de establecer la comunicación entre el emisor y el receptor.
El centro de control, que vigila el funcionamiento correcto de los satélites. Estaciones terrestres (emisoras y receptoras), con antenas adecuadas para emitir y
recibir las señales transmitidas.
Los satélites y sus órbitas
Los satélites son puestos en órbita mediante cohetes espaciales que los sitúan circundando
la Tierra a distancias relativamente cercanas fuera de la atmósfera. Los tipos de satélites
según sus órbitas son:
Satélites LEO (Low Earth Orbit, que significa órbitas bajas). Orbitan la Tierra a una distancia de 1.000 km y su velocidad les permite dar una vuelta al mundo en dos horas. Se usan para proporcionar datos geológicos sobre movimiento de placas terrestres y para la industria de la telefonía vía satélite. Satélites MEO (Medium Earth Orbit, órbitas medias). Son satélites que se mueven en órbitas medianamente cercanas, de unos 10.000 km. Su uso se destina a comunicaciones de telefonía y televisión, y a las mediciones de experimentos espaciales. Satélites HEO (Highly Elliptical Orbit, órbitas muy elípticas). Estos satélites no siguen una órbita circular, sino que su órbita es elíptica. Esto supone que alcanzan distancias muchos mayores en el punto de la órbita más alejada. A menudo se utilizan para cartografiar la superficie de la Tierra, ya que pueden detectar un gran ángulo de superficie terrestre. Satélites GEO. Tienen una velocidad de traslación igual a la velocidad de rotación de la Tierra, lo que supone que se encuentren suspendidos sobre un mismo punto del globo terrestre. Por eso se llaman satélites geoestacionarios. Para que la Tierra y el satélite igualen sus velocidades es necesario que este último se encuentre a una distancia fija de 35.800 km sobre el ecuador. Se destinan a emisiones de televisión y de telefonía, a la transmisión de datos a larga distancia, y a la detección y difusión de datos meteorológicos.
Antenas parabólicas
Foco primario
Las antenas utilizadas preferentemente en las comunicaciones vía satélite son las antenas parabólicas, cada vez más frecuentes en las terrazas y tejados de nuestras ciudades. Tienen forma de parábola y la particularidad de que las señales que inciden sobre su superficie se
reflejan e inciden sobre el foco de la parábola, donde se encuentra el elemento receptor. Son antenas parabólicas de foco primario. Es importante que la antena esté correctamente orientada hacia el satélite, de forma que las señales lleguen paralelas al eje de la antena. Son muy utilizadas como antenas de instalaciones colectivas.
Una variante de este tipo de antena parabólica es la antena offset: este tipo de antena tiene un tamaño más reducido, y obtiene muy buen rendimiento. La forma parabólica de la superficie reflectante hace que las señales, al reflejarse, se concentren en un punto situado por debajo del foco de la parábola. Por sus reducidas dimensiones se suelen utilizar en instalaciones individuales de recepción de señales de TV y datos vía satélite.
Otro tipo particular es la antena Cassegrain, que aumenta la eficacia y el rendimiento respecto a las anteriores al disponer de dos reflectores: el primario o parábola más grande, donde inciden los haces de señales en un primer contacto, y un reflector secundario (subreflector).
El Sistema GPS
Sistema de posicionamiento global, funciona gracias a un conjunto de satélites que envían
su señal a un receptor situado en la superficie de la Tierra.
Dentro de las grandes redes de comunicaciones se encuentra el sistema de posicionamiento global o GPS (Global Positioning System). Este es un sistema de localización y navegación por satélite, que mediante una constelación de satélites permite determinar las coordenadas de latitud, longitud y altitud de un punto cualquiera de la Tierra
El sistema GPS permite conocer
las coordenadas del lugar donde
nos encontramos en todo
momento y con gran precisión
gracias a las medidas realizadas
por una red de satélites
destinadas a tal fin.
Para realizar una operación de localización y determinación de un punto de la Tierra se requiere que al menos cuatro satélites emitan su señal de posición en el espacio.
Cada satélite transmite su posición y la hora exacta a un receptor situado en un punto de la Tierra, de forma repetitiva, miles de veces por segundo. La diferencia entre la hora de emisión enviada y la hora de recepción en el receptor, multiplicada por la velocidad de la luz, determina la distancia entre el satélite y el receptor.
Incluso estando el receptor en movimiento, el sistema de satélites seguirá ofreciendo datos de posición, que combinados permiten conocer la velocidad a la que se mueve el receptor.
El sistema GPS se utiliza en multitud de aplicaciones:
Localización de móviles en la superficie terrestre, lo que permite acceder a la posición de un vehículo accidentado o a gente perdida, por ejemplo, en la montaña.
Cartografía y topografía: los satélites GPS realizan barridos a la superficie terrestre para generar mapas de gran precisión, ofreciendo datos de longitud, latitud y altitud para cada punto de la Tierra.
Asistencia a la navegación: en los casos de navegación aérea o marítima, el sistema ofrece en todo momento la posición del receptor de a bordo. De esta forma, se puede seguir con el trayecto, en condiciones en las que los navegantes no puedan acceder a una señal de referencia o de guiado, como las estrellas o la línea de costa. También se utiliza este tipo de sistemas de navegación en los vehículos terrestres. En estos sistemas, los vehículos van dotados de un ordenador con mapas actualizados de ciudades o del entorno en el que estos se encuentren.
Patrones de tiempo y sistemas de sincronización: dado que las señales procesadas por los satélites son enviadas y recibidas en tiempo real, las bases de tiempo son generadas desde relojes atómicos dotados de enorme precisión. Estas señales sirven como medio de sincronización para otros sistemas que requieran la utilización de tiempo exacto.
Actividades Evaluativas
1. ¿Qué es un Satélite de comunicaciones?
2. ¿Qué tipos de satélites existen?
3. ¿Cuáles son satélites pasivos?
4. ¿Cuáles son satélites activos?
5. ¿Qué satélite se utiliza para estudiar el movimiento de las placas terrestres?
6. ¿A qué distancia debe estar de la tierra un satélite GEO y Por qué?
7. ¿Qué es el GPS?
8. ¿Con cuántos satélites como mínimo puede el sistema GPS dar la localización o
posicionamiento de una persona u objeto en la tierra?
9. ¿Cuáles son los usos del GPS?
Recursos Libro La Enciclopedia del Estudiante – Tomo IV – Tecnología e Informática. Internet. Bibliotecas del Colegio y del Banco de la República. Humanos y Económicos. Aula de Clases, Tableros, Marcadores, Vídeos, etc.
Observaciones Se debe realizar a los estudiantes talleres que refuercen este tema en particular, para afianzar lo aprendido. También realizar preguntas a los estudiantes durante la clase para centrar su atención en el tema y evitar distracciones.