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sistemas de comunicación A. Bruce Carlson SISTEMAS DE COMUNICACIÓN SISTEMAS DE COMUNICACIÓN A. BRUCE CARLSON Profesor Adjunto de Ingeniería de Sistemas, Rensselaer Polytechnic Institute Traductor: JOSÉ REFUGIO SALAS CONTRERAS Mayor Técnico en Transmisiones Militares, Catedrático de la Escuela Militar de Transmisiones, Ex Catedrático de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Guadalajara Revisor Técnico: FRANCISCO HERNÁNDEZ RANGEL Profesor de Comunicaciones de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional. Profesor de Teoría Electromagnética de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma McGRAW-HILL MÉXICO • BOGOTÁ • BUENOS AIRES • GUATEMALA • LISBOA • MADRID NUEVA YORK • PANAMÁ • SAN JUAN • SANTIAGO • SÃO PAULO AUCKLAND • HAMBURGO • JOHANNESBURGO • LONDRES • MONTREAL NUEVA DELHI • PARIS • SAN FRANCISCO • SINGAPUR ST. LOUIS • SIDNEY • TOKIO • TORONTO SISTEMAS DE COMUNICACIÓN Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, por cualquier medio, sin autorización escrita del editor. DERECHOS RESERVADOS © 1980, respecto a la primera edición en español por LIBROS McGRAW-HILL DE MÉXICO, S. A. de C. V. Atlacomulco 499-501, Fracc. Industrial San Andrés Atoto 53500 Naucalpan de Juárez, Edo. de México Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial, Reg. Núm. 465 ISBN 968-6046-83-6 Traducido de la segunda edición en inglés de COMMUNICATION SYSTEMS Copyright © MCMLXXV, by McGraw-Hill Book Co, U. S. A. ISBN 0-07-009957-X 3456789012 P.E-80 8012346795 Impreso en México Printed in Mexico Esta obra se terminó de imprimir en noviembre de 1985 en Impresiones Editoriales S.A. de C.V. Lago Chalco 230 Col. Anáhuac Delegación Miguel Hidalgo 11320 México, D.F. Se tiraron 1 100 ejemplares A la memoria de mi padre, ALBIN JOHN CARLSON CONTENIDO Prefacio xi 1 Introducción 1 1.1 Comunicación, mensajes y señales 2 1.2 Los elementos de un sistema de comunicación 3 1.3 Modulación 5 1.4 Limitaciones fundamentales en la comunicación eléctrica 8 1.5 Cronología de la comunicación eléctrica 11 1.6 Plan del libro 13 2 Señales, espectros y filtros 15 2.1 Señales de CA y redes 16 2.2 Señales periódicas y series de Fourier 26 2.3 Señales no periódicas y transformadas de Fourier 37 2.4 Convolución e impulsos 50 2.5 Respuesta del sistema y filtros 60 2.6 Correlación y densidad espectral 72 vii viii CONTENIDO 3 Señales aleatorias y ruido 85 3.1 Introducción a la probabilidad 86 3.2 Variables aleatorias y funciones de probabilidad 90 3.3 Promedios estadísticos 98 3.4 Modelos útiles de probabilidad 100 3.5 Señales aleatorias 108 3.6 Ruido y su filtración 118 4 Comunicación de banda base 133 4.1 Señales y ruido 134 4.2 Distorsión de la señal en la transmisión 140 4.3 Transmisión analógica 149 4.4 Transmisión de pulsos 153 4.5 Transmisión digital 159 5 Modulación lineal 176 5.1 Señales y sistemas pasabanda 177 5.2 Modulación de doblebanda lateral: AM y DSB 183 5.3 Moduladores y transmisores 190 5.4 Modulación de banda lateral suprimida: SSB y VSB 194 5.5 Conversión de frecuencia, detección y receptores 204 5.6 Multicanalización por división en frecuencia 214 6 Modulación exponencial 223 6.1 Conceptos fundamentales 224 6.2 Análisis espectral de FM 224 6.3 Anchos de banda de FM 236 6.4 Modulación en fase (PM) 243 6.5 Transmisores y receptores 246 7 El ruido en la modulación de onda continua (CW) 257 7.1 Modelos y parámetros del sistema 257 7.2 Interferencia 259 7.3 Ruido pasabanda 265 7.4 Ruido en la modulación lineal 270 7.5 Ruido en la modulación exponencial 278 7.6 Comparación de sistemas de modulación en onda continua 290 8 Muestreo y modulación de pulsos 298 8.1 Teoría y práctica del muestreo 299 8.2 Modulación analógica de pulsos: PAM, PDM y PPM 311