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Introducción

En las comunicaciones, las líneas de transmisión llevan señales telefónicas, datos de computadoras en LAN, señales de televisión en sistemas de Televisión por cable y señales de un transmisor a una antena o de una antena a un receptor. Las líneas de transmisión son enlaces importantes en cualquier sistema. Son más que tramos de alambre o cable. Sus características eléctricas son sobresalientes, y se deben igualar a las del equipo para obtener comunicaciones adecuadas.

Las líneas de transmisión también son circuitos. En frecuencias muy altas donde las longitudes de onda son cortas, las líneas de transmisión actúan como circuitos resonantes y aun como componentes reactivos en VHF y UHF, y frecuencias de microondas, la mayor parte de los circuitos sintonizados y filtros se utilizan con líneas de transmisión.

TIPOS DE LÍNEAS TELEFÓNICAS Y TELEGRÁFICAS.

Existen diversos modos de enlazar dos puntos entre los que se quieren transmitir datos mediante línea telefónica, así como el modo de transmitirlos. Estas líneas o redes telefónicas las podemos clasificar en: red telefónica básica (RTP), líneas dedicadas punto a punto (PP) y Red Digital de Sistemas Integrados (RDSI).

Red Telefónica Básica (RTB):

Conjunto de medios de transmisión que une dos abonados y sus respectivas centrales. Este tipo de línea se diseñó para conversaciones telefónicas mediante teléfonos o centralitas, aunque también es un hábito muy extendido la transmisión de datos de baja velocidad a través de módems.

Se trata de la red telefónica clásica, en la que los terminales telefónicos (teléfonos) se comunican con una central de conmutación a través de un solo canal compartido por la señal del micrófono y del auricular. En el caso de transmisión de datos hay una sola señal en el cable en un momento dado compuesta por la de subida más la de bajada, por lo que se hacen necesarios supresores de eco.

La voz va en banda base, es decir sin modulación (la señal producida por el micrófono se pone directamente en el cable). Las señales de control (descolgar, marcar y colgar) se realizaban, desde los principios de la telefonía automática, mediante aperturas y cierre del bucle de abonado. En la actualidad, las operaciones de marcado ya no se realizan por apertura y cierre del bucle, sino mediante tonos que se envían por el terminal telefónico a la central a través del mismo par de cable que la conversación.

Líneas dedicadas punto a punto (PP):

Son líneas exclusivamente para la transmisión de datos, donde dos equipos terminales están conectados permanentemente. Los dos equipos terminales están conectados mediante módem especializados, consiguiendo una gran calidad de transmisión. El producto “Línea dedicada” es un enlace de comunicación de datos permanente y dedicado en exclusiva a un cliente para comunicar diferentes ubicaciones.

Este enlace dedicado permite conectar dispositivos o redes de comunicaciones que necesitan de intercambio de información con un flujo de transmisión constante y garantizada.

Utilizando este servicio, las empresas pueden construir sus propias redes dedicadas, transparentes a los protocolos que quieran utilizar y beneficiándose de una seguridad total en sus comunicaciones y con la certeza de que siempre se dispone de una capacidad garantizada. Este tipo de enlaces permite el transporte multiservicio (voz, datos e video).

Red Digital de Sistemas Integrados (RDSI):

Son líneas para la transmisión de voz y datos mediante procedimientos de transmisión digital, consiguiendo altas velocidades y calidad de transmisión. Los equipos finales conectados a ellas son centralitas, módems, o equipos combinados que realizan las dos funciones.

Es una red que procede por evolución de la Red Telefónica Básica (RTB) o Red Telefónica Conmutada (RTC) convencional, que facilita conexiones digitales extremo a extremo entre los terminales conectados a ella (teléfono, fax,

ordenador, etc.) para proporcionar una amplia gama de servicios, tanto de voz como de datos, a la que los usuarios acceden a través de un conjunto de interfaces normalizadas definidas por el ITU-T. Esta red coexiste con las redes convencionales de telefonía y datos e incorpora elementos de interfuncionamiento para su interconexión con dichas redes, convirtiéndose en una única y universal red de telecomunicaciones.

FRECUENCIAS

USADAS

EN

COMUNICACIONES

TELEFÓNICAS

Y

TELEGRÁFICAS.

El canal telefónico se concibió inicialmente para comunicaciones verbales, dada la gran infraestructura existente, era el medio más práctico disponible para la comunicación de datos, a pesar de no estar diseñado ni ser adecuado para ello.

Los sonidos desde el punto de vista de la frecuencia, se encuentran entre los 20 y 20.000 Hz. para las frecuencias audibles por el hombre. Para que un canal que transmita sonido fuera de alta fidelidad, debería tener un ancho (denominado ancho de banda) que permitiera transmitir todas las frecuencias sin recortarlas. Pero el canal telefónico sólo permite frecuencias entre 300 y 3.400 Hz.

Por esto quedan recortadas todas frecuencias inferiores a los 300 Hz. y superiores a los 3.400 Hz., con lo cual queda un ancho de banda aproximadamente de 3.000 Hz.

En los sistemas del telégrafo la frecuencia de trabajo esta en la banda VLF y esta va desde los 3 KHz a los 33 KHz.

EL CIRCUITO FANTASMA.

Una terminación es un dispositivo de un puerto con una impedancia que coincida con la impedancia característica de un determinado línea de transmisión. Se conectado a un terminal determinado o puerto de un dispositivo para absorber la energía transmitida a ese terminal o para establecer una impedancia de referencia a ese terminal. Los parámetros importantes de una terminación es su ROE y el poder capacidad de manipulación. En un receptor, las terminaciones se colocan generalmente en varios puertos desconectados de los componentes, tales como híbridos y divisores de potencia para mantener la VSWR de la ruta de señal baja. Es extremadamente importante que el puerto aislado en una direccional acoplador y el extremo libre de un divisor de potencia (es decir, sólo tres puertos de un divisor de potencia de cuatro direcciones se utilizan) ser correctamente terminado. Todas las consideraciones de diseño de acopladores direccionales y divisores de potencia se basan en el hecho de que todos los puertos están terminados con cargas coincidentes. Si un puerto no utilizado no está terminado correctamente, entonces el aislamiento entre los puertos de salida se reducirá la cual puede afectar seriamente el funcionamiento del receptor. Una terminación es la terminología utilizada para referirse a una baja potencia, dispositivo de terminal único destinado a terminar una línea de transmisión. Dispositivos similares diseñados para dar cabida a alta potencia se denomina generalmente cargas ficticias.

Las terminaciones se emplean para resolver los puertos de los dispositivos no conectados cuando las mediciones se llevan a cabo. Son útiles como antenas simuladas y como cargas de terminales para las mediciones de impedancia de los dispositivos de transmisión, como filtros y atenuadores.

Los elementos resistivos en la mayoría de las terminaciones son especialmente fabricados para uso en frecuencias de microondas. Dos tipos se emplean comúnmente: (1) los elementos de película resistiva, y (2) transiciones resistivas

moldeados. La película resistiva es muy delgada en comparación con la profundidad de la piel y relativa normalmente muy corto a longitud de onda a la frecuencia de funcionamiento más alta. El moldeado conicidad consta de un material

disipativo

uniformemente

dispersado

en

un

medio

dieléctrico

adecuadamente curada. Ambas formas de resistivo elementos proporcionan terminaciones compactas y resistentes apropiadas para las condiciones ambientales más severas con laboratorio la estabilidad y la precisión.

AMPLIFICADORES TELEFÓNICOS Y REPETIDORES.

Un repetidor es un dispositivo electrónico que recibe una señal débil o de bajo nivel y la retransmite a una potencia o nivel más alto, de tal modo que se puedan cubrir distancias más largas sin degradación o con una degradación tolerable.

En telecomunicación el término repetidor tiene los siguientes significados normalizados: 

Un

dispositivo

analógico

que

amplifica

una

señal

de

entrada,

independientemente de su naturaleza (analógica o digital). 

Un dispositivo digital que amplifica, conforma, retemporiza o lleva a cabo una combinación de cualquiera de estas funciones sobre una señal digital de entrada para su retransmisión.

En el modelo de referencia OSI el repetidor opera en el nivel físico. En el caso de señales digitales el repetidor se suele denominar regenerador ya que, de hecho, la señal de salida es una señal regenerada a partir de la de entrada. Los repetidores se utilizan a menudo en los cables transcontinentales y transoceánicos ya que la atenuación (pérdida de señal) en tales distancias sería completamente inaceptable sin ellos. Los repetidores se utilizan tanto en cables de cobre portadores de señales eléctricas como en cables de fibra óptica portadores de luz.

Los repetidores se utilizan también en los servicios de radiocomunicación. Un subgrupo de estos son los repetidores usados por los radioaficionados. Asimismo, se utilizan repetidores en los enlaces de telecomunicación punto a punto mediante radioenlaces que funcionan en el rango de las microondas, como los utilizados para distribuir las señales de televisión entre los centros de producción y los distintos emisores o los utilizados en redes de telecomunicación para la transmisión de telefonía.

En comunicaciones ópticas el término repetidor se utiliza para describir un elemento del equipo que recibe una señal óptica, la convierte en eléctrica, la regenera y la retransmite de nuevo como señal óptica. Dado que estos dispositivos convierten la señal óptica en eléctrica y nuevamente en óptica, estos dispositivos se conocen a menudo como repetidores electroópticos.

Los repetidores telefónicos consistentes en un receptor (auricular) acoplado mecánicamente a un micrófono de carbón fueron utilizados antes de la invención de los amplificadores electrónicos dotados de tubos de vacío.

RUIDO Y DIAFONÍA.

El ruido es una señal formada por una mezcla aleatoria de longitudes de onda. En sistemas de comunicaciones el término ruido designa una señal que no contiene información. El ruido blanco está formado por todas las frecuencias audibles, igual que la luz blanca está formada por todas las frecuencias visibles. Cualquier voltaje o corriente “no deseada” que eventualmente aparece en un receptor de comunicaciones es considerado como ruido. El ruido es aditivo, afecta directamente a la señal transmitida. Generalmente el ruido es una señal muy pequeña (µV), sin embargo es un problema debido a que el receptor es un equipo

sensitivo que amplifica la señal recibida para así procesarla, por tanto también amplifica el ruido.

El ruido en el canal de comunicación es aditivo, lo que implica que la señal transmitida tendrá una variación en su amplitud lo que generará error en la decisión. Esto podría eliminarse simplemente limitando la amplitud de la señal, pero en realidad el ruido es una señal aleatoria con cualquier fase en cualquier momento lo que implica que tanto la amplitud como la fase de la señal que se transmite es aleatoria. En general el ruido se lo representa como un vector que se suma a la señal con cualquier fase lo que genera que la portadora resultante tiene amplitud y fase variable. Esto dificulta las decisiones puesto que la información se transmite en la amplitud, la frecuencia o en la fase de la portadora.

La diafonía, aparece en las líneas de transmisión de alambre abierto y de par trenzado. La diafonía se debe a un acoplamiento eléctrico no deseado entre líneas adyacentes. Este acoplamiento provoca que una señal transmitida por una línea sea captada por las líneas adyacentes en forma de una señal (de ruido) pequeña pero finita. Un ejemplo de diafonía es el de las conversaciones que a veces se escuchan en el fondo cuando se habla por teléfono; incluso cuando uno no está hablando, hay una señal presente en la línea.

Hay varios tipos de diafonía, pero en casi todos los casos existe el de la diafonía de extremo cercano o NEXT. A ésta también se le llama autodiafonía porque su causa es la fuerte señal de salida producida por un circuito transmisor que se acopla con (y por tanto interfiere) la señal mucho más débil en la entrada del circuito receptor local. En la actualidad se están empleando circuitos integrados especiales llamados canceladores de NEXT adaptativos para resolver este tipo de ruido

LÍNEAS

DE

CONDUCTORES

RADIOFRECUENCIAS, Y

DE

LOS

CARACTERÍSTICAS

DIELÉCTRICOS;

LÍNEAS

DE

LOS

ABIERTAS

Y

COAXIALES; GUÍAS DE ONDAS.

El propósito de las líneas se radio frecuencia es transportar la energía de RF desde un lugar hacia el otro de la forma más eficiente posible. Del lado del receptor, la antena es responsable de captar las señales de radio desde el aire y pasarlas al receptor con la mínima cantidad de distorsión, para que el radio pueda decodificar la señal. Por estas razones el cable de RF tiene un rol muy importante en los sistemas de radio: debe mantener la integridad de las señales en ambas direcciones.

Las líneas coaxiales tienen un conductor central recubierto por un material no conductor denominado dieléctrico, o simplemente aislante. El dieléctrico se recubre con una pantalla conductora envolvente a menudo en forma de malla. El material dieléctrico evita una conexión eléctrica entre el conductor central y la pantalla.

El conductor interior transporta la señal de RF, y la pantalla evita que la señal de RF sea radiada a la atmósfera, así como impide que posibles señales externas interfieran con la que está siendo transmitida por el cable. Otro hecho interesante es que las señales eléctricas de alta frecuencia siempre viajan a lo largo de la capa exterior del conductor central: cuanto más grande el conductor central, mejor va a ser el flujo de la señal. Esto se denomina “efecto pelicular”

A pesar de que la construcción del cable coaxial es muy buena para contener la señal en el cable, presenta algo de resistencia al flujo eléctrico: a medida que la señal viaja a través del cable disminuye su intensidad. Este debilitamiento es conocido como atenuación, y para las líneas de transmisión se mide en decibeles por metro (dB/m). El coeficiente de atenuación es una función de la frecuencia de la señal y la construcción física del cable. Si se incrementa la frecuencia de la

señal, también lo hace su atenuación. Obviamente se necesita minimizar la atenuación del cable cuanto más nos sea posible, lo que puede hacerse mediante la utilización de cables muy cortos y/o de buena calidad.

Por encima de los 2 GHz, la longitud de onda es lo suficientemente corta como para permitir una transferencia de energía práctica y eficiente por diferentes medios. Una guía de onda es un tubo conductor a través del cual se transmite la energía en la forma de ondas electromagnéticas. El tubo actúa como un contenedor que confina las ondas en un espacio cerrado. El efecto de Faraday atrapa cualquier campo electromagnético fuera de la guía. Los campos electromagnéticos son propagados a través de la guía de onda por medio de reflexiones en sus paredes internas, que son consideradas perfectamente conductoras. La intensidad de los campos es máxima en el centro a lo largo de la dimensión X, y debe disminuir a cero al llegar a las paredes, porque la existencia de cualquier campo paralelo a las mismas en su superficie causaría una corriente infinita en un conductor perfecto. Las guías de ondas, por supuesto, no pueden transportar la RF de esta forma.

Hay un infinito número de formas en las cuales los campos eléctricos y magnéticos pueden organizarse en una guía de onda a frecuencias por encima de la frecuencia de corte. Cada una de esas configuraciones del campo se denomina modo. Los modos pueden separarse en dos grupos generales.

Uno de ellos es el Transversal Magnético (TM por su sigla en inglés), donde el campo magnético es siempre transversal a la dirección de propagación, pero existe un componente del campo eléctrico en la dirección de propagación. El otro es el Transversal Eléctrico (TE por su sigla en inglés), en el que el campo eléctrico es siempre transversal, pero existe un componente del campo magnético en la dirección de propagación.

La energía puede introducirse o extraerse de una guía de onda por medio de un campo eléctrico o magnético. Generalmente la transferencia de energía se da a través de una línea coaxial. Dos métodos posibles para acoplar una línea coaxial son utilizar el conductor interno de la línea, o a través de una espira. Se puede introducir una sonda, constituida por una pequeña extensión del conductor interno de la línea coaxial, orientada paralelamente a las líneas de campo eléctrico. También se puede colocar un lazo o espira que encierre algunas de las líneas de campo magnético. El punto en el cual obtenemos el acoplamiento máximo depende del modo de propagación en la guía o en la cavidad. El acoplamiento es máximo cuando el dispositivo de acoplamiento está en el campo más intenso.

OTRAS APLICACIONES DE LA CARTA DE SMITH. (EJEMPLOS)

LÍNEAS DE TRANSMISIÓN RESONANTES.

Una línea de transmisión resonante es aquella que presenta ondas estacionarias de tensión y de corriente. La línea es de longitud finita y forma una onda estacionaria originada por las reflexiones que resultan por tener una impedancia terminal diferente a su impedancia característica. Una línea resonante se comporta como un circuito sintonizado para determinada frecuencia, y presenta a su fuente una impedancia resistiva elevada o baja, a distancias enteras de múltiplos de λ/4. El hecho de que en estos puntos la impedancia sea elevada o baja depende de que la línea sea de extremo abierto o cerrado a la salida. En puntos que no son múltiplos exactos de λ/4, la línea actúa como capacitor o como un inductor.

Una línea resonante puede tener muchas de las características de un circuito resonante compuesto de resistencia, inductancia y capacidad. Los efectos más

importantes que produce esta línea de transmisión, en común con los circuitos sintonizados con capacidad e inductancia, son los siguientes:

Resonancia en serie: Aumento resonante del potencial sobre los elementos reactivos del circuito y baja impedancia sobre el círculo resonante. Resonancia en paralelo: Aumento resonante de la corriente sobre los elementos reactivos del circuito y elevada impedancia sobre el circuito resonante.

TDR

El reflectómetro de dominio del tiempo (TDR) es un instrumento electrónico usado para caracterizar y localizar los defectos en cables metálicos (por ejemplo, los pares trenzados de alambre, cables coaxiales) y, en otro tipo de OTDR, fibras ópticas.

Un TDR emite un pulso muy corto en el tiempo. Si el conductor es de una impedancia uniforme y está apropiadamente terminado, el pulso transmitido se absorberá en la terminación final y no se reflejará ninguna señal de vuelta hacia el TDR. En cambio, si existen discontinuidades de impedancia, cada discontinuidad creará un eco que se reflejará hacia el TDR (de ahí su nombre). Los aumentos en la impedancia crean un eco que refuerza el pulso original, mientras que las disminuciones en la impedancia crean un eco que se opone al pulso original. El resultado del pulso medido en la salida/entrada al TDR se representa o muestra como una función del tiempo y, dado que la velocidad de la propagación de la señal es relativamente constante para una impedancia dada, puede ser leído como una función de la longitud de cable. Esto es semejante en su funcionamiento al del radar.

 

Carta de Smith líneas con perdida (ejemplos)

NUEVAS TECNOLOGÍAS EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN.

Líneas de transmisión para nanoconcentrar luz infrarroja

Un trabajo de colaboración entre tres grupos de investigación de CIC nanoGUNE (San Sebastián, España) ha dado como resultado un innovador método para concentrar luz infrarroja mediante líneas de transmisión con el extremo en forma de cono en dimensiones nanométricas. Este dispositivo podría impulsar el desarrollo de nuevas herramientas de detección químicas y biológicas, como espectrómetros de infrarrojos o biosensores con lab-on-a-chip (laboratorio en un chip) integrados.

En los instrumentos de óptica convencionales, como consecuencia de los efectos de difracción la luz no puede ser concentrada en puntos menores que la mitad de su longitud de onda. Un enfoque importante para superar el límite de difracción está basado en las antenas ópticas, cuyo nombre hace alusión a su homólogo en radiofrecuencia. Tienen la capacidad de concentrar la luz en puntos diminutos, varios órdenes de magnitud más pequeños de lo que las lentes convencionales pueden conseguir. Pequeños objetos como moléculas o nanopartículas semiconductoras dispuestas en estos puntos de las antenas llamados “puntos calientes" (hot spots) pueden interactuar eficientemente con la luz. Así, las antenas ópticas mejoran la espectroscopia de una sola molécula o la sensibilidad de los detectores ópticos. Sin embargo, el punto caliente está unido a la estructura de la antena, lo cual limita la flexibilidad a la hora de diseñar circuitos nanoópticos . Los experimentos llevados a cabo en nanoGUNE muestran que la luz infrarroja puede ser transportada y nanoconcentrada mediante líneas de transmisión diminutas, que consisten en dos nanocables dispuestos a corta distancia entre sí. Mientras las lentes y los espejos manipulan la luz en forma de ondas que se

propagan libremente en el espacio, las líneas de transmisión guían la luz infrarroja en forma de onda de superficie fuertemente agarrada.

Bibliografía http://www.datoanuncios.org/images/telefonia.pdf http://www.subtel.gob.cl/prontus_procesostarifarios/site/artic/20070121/asocfile/20 070121234735/anexo_vi_1_diseno_tecnico.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Reflect%C3%B3metro_de_dominio_de_tiempo

http://www.iberbanda.es/6-Linea-dedicada http://www.vazart.net/presentaciones/red_telefonica_conmutada.pdf http://www.ramonmillan.com/tutoriales/rdsi.php http://www.slideshare.net/gbermeo/ruido-en-sistemas-de-comunicaciones-presentation http://wndw.net/pdf/wndw-es/chapter4-es.pdf http://programoweb.com/262/tipos-de-diafonia/

http://www.itlalaguna.edu.mx/academico/carreras/electronica/COMUNICACION%2 0DE%20DATOS/Unidad%20I/UNIDAD%20I-9.pdf