miércoles, 10 de octubre de 2012

Lo que verán a continuación es un resumen de una parte del capítulo 2 (Los inicios de las comunicaciones eléctricas), del libro SEÑALES, La Ciencia de las Telecomunicaciones, escrito por los autores John R. Pierce y A. Michael Noll. 

 Samuel F.B. Morse: 
Morse fue el primero en tener la idea de un telégrafo que operara a través de un circuito electrónico para establecer una comunicación mediante un código.
El telégrafo de Morse fue el más idóneo. Sentó la pauta de la transmisión codificada por un circuito único, pauta que se sigue hoy día al enviar textos y datos letra a letra (o símbolo a símbolo).
Telegrafía:                                
Morse buscaba la manera de hacer efectivas las comunicaciones eléctricas y concibió la idea de su telégrafo, imaginó varios y complicados esquemas para enviar un texto por un cable mediante una combinación de puntos y rayas (puntos y guiones). Utilizó el código de puntos y rayas para transmitir el texto letra a letra, creando el famoso código Morse.
El telégrafo Morse nunca atentó contra la universidad del teléfono por una razón muy sencilla: hay que aprender el código para usarlo. Para obviar este obstáculo los inventores diseñaron telégrafos impresores que podían utilizarse mediante teclados; sin embargo, el método era excesivamente complicado para resultar popular. Ni siquiera los ordenadores personales que hoy en día son muchos más cómodos que los teleimpresores, y que pueden usarse para mandar y recibir el llamado correo electrónico, han atentado contra la universidad del teléfono.
Si bien el teléfono cumple con su objetivo independientemente del tipo de lenguaje, inglés o japonés o chino…, no podemos decir lo mismo de los teclados telegráficos.

Facsímil:
La dificultad de transmitir un texto en chino o japonés puede evitarse transmitiendo un facsímil en blanco y negro de algo impreso o manuscrito. Efectivamente, la estandarización y el rápido crecimiento de los telefax, esto es, la transmisión de facsímiles a través del sistema telefónico, se inició en Japón y de allí se extendió a todo el mundo. Este tipo de transmisión de textos es idéntica a la transmisión de imágenes fotográficas.
Aunque los textos enviados por telefax se lean con la vista, cometeríamos un grave error si consideráramos que la transmisión del texto se realiza mediante la codificación de las letras y símbolos , como ocurre en transmisión de datos, correo electrónico, etc.., o como en una comunicación visual u óptica (semáforos).
La escritura manuscrito o impresa, así como los diferentes tipos de tamaños de letras, se ven diferentes, pero nosotros las leemos e interpretamos independientemente de su aspecto. En la transmisión alfabética de textos, nos conformamos con transmitir un código que identifique la letra y que provoque la creación de un grafismo que sea leíble.
Formas, logotipos y firmas presentan una problemática de transmisión que no podemos resolver mediante la codificación de caracteres. El hecho de que sean legibles no es suficiente. Por ejemplo, en transacciones reales, las ofertas deben estar bien presentadas y deben ir firmadas. El telefax lo hace posible al enviar documentos, o una imagen de ellos, de manera más rápida y eficaz que por correo. También se pueden enviar borradores, propuestas, copias definitivas, un sinfín de posibilidades que el correo electrónico no puede (o casi) realizar.
El hecho de enviar una fotografía implica la transmisión de una gran cantidad de información, muchas más que el envío del código que representa un carácter alfanumérico. La necesidad inevitable de enviar toda esa información suplementaria puso seriamente en desventaja a la transmisión de facsímiles. La red telefónica ha demostrado su capacidad para manejar dicha información a un bajo coste. Circuitos integrados cada vez más potentes y más baratos han permitido disminuir los costes de la transmisión y han propiciado que el telefax haya sido posible. Los terminales del telefax dan hoy en día una respuesta fiable, aunque, son más complicados y costosos que un aparato de teléfono. Las ventajas del telefax son tan evidentes que su uso se ha extendido más allá de las oficinas y han empezado a aparecer en los hogares.
La rápida implantación y crecimiento del uso del telefax recuerda algo a los primeros años de competición entre el telégrafo y el teléfono. Los equipos telefónicos realizaron una función más compleja, aunque más cómoda para el usuario, que los instrumentos telegráficos. En consecuencia, fueron usados y mejorados porque la telefonía era “mejor”, más adaptable y con más posibilidades de uso que la telegrafía.

Electricidad:  
Bell no fue un electricista sino en docente que se convirtió en electricista para conseguir la meta que se propuso.
El concepto de carga eléctrica es fundamental. Este concepto apareció pronto en la investigación de la electricidad, cuando se descubrió que una barrita de ámbar o de cristal frotada con un trozo de piel o un tejido de seda atraía objetos ligeros. Esta atracción es una manifestación de la carga eléctrica. Sabemos que los objetos son susceptibles de cargarse positiva o negativamente, y que las cargas del mismo signo se repelen y las de signo contrario se atraen.
Los átomos de todos los elementos consisten en un núcleo central con cargas positivas, rodeado de elementos (cargas negativas) que orbitan alrededor de dicho núcleo. Existen distintas formas de añadir algunos electrones a un objeto material o de sustraerlo de él y, en consecuencia, darle una carga negativa o positiva. La unidad usada para medir la cantidad de carga es el Coulomb. La carga eléctrica medida en coulomb se designa comúnmente con la letra Q.
En comunicaciones no estamos tan interesados en las cargas eléctricas, sino en los flujos de éstas a través de cables de metal y otros conductores de la electricidad. La cantidad de carga que fluye por un conductor en una unidad de tiempo es la corriente (o intensidad) eléctrica, que se representa por la letra I y se mide en Ampere. Cuando por un conductor circula una corriente de un Ampere, la carga fluye a razón de un Coulomb por segundo. La corriente eléctrica puede medirse con un instrumento llamado amperímetro.

Ondas Sonoras:   
En los primeros tiempos de la telefonía, la voz humana se transmitía por medio de una corriente eléctrica a través de unos circuitos que eran físicamente un poco más complicado que el manipulador y el zumbador telegráficos.la calidad de la voz transmitida era mala y el sonido débil. Sin embargo, los usuarios estaban maravillados de poder oír lo que se decía, aunque fuera con dificultad. La idea del teléfono era simple; los primeros aparatos eran muy imperfectos, pero, para el usuario, funcionaban.
De hecho, la telefonía se inicia con la generación de una onda sonora producida en el aire por el acto de hablar.
  La transmisión de mensajes telefónicos se iniciaba con la onda sonora producida cuando una persona que habla ante el transmisor (micrófono). Un transductor acústico-eléctrico convierte las fluctuaciones de presión de la onda sonora en una señal eléctrica cuya tensión se corresponde con la presión que la ha originado. Un transductor eléctrico-acústico en el receptor telefónico (altavoz) reconvierte la señal eléctrica en señal sonora.
Defectos de la transmisión telefónica:
La respuesta del oído humano al sonido varía con la frecuencia y la potencia o intensidad del sonido. En el gráfico siguiente, cada curva representa un sonido de igual sensación sonora (volumen del sonido). El oído humano es más sensible a sonidos con una frecuencia de alrededor de 3500Hz. Sonido de frecuencias superiores o inferiores a 3500Hs son más difíciles de oír, a menos potencia sea claramente mayor. La gráfica muestra que para el oído humano una señal de 3500Hs y una potencia relativa de 2dB tiene la misma sensación sonora que una señal de 100Hz y una potencia relativa de 44dB: el oído no es tan sensible a 100Hz como a 3500Hz.
Los primeros transmisores de Bell destacaban ciertas frecuencias y atenuaban otras. Resultaba muy difícil comprender la voz reproducida, no solo porque era débil, sino también porque se perdían frecuencias importantes.
Un tercer factor que afecta a la calidad de la transmisión telefónica es el ruido. En llamadas de larga distancia a veces se oye un zumbido de fondo, incluso cuando no se dice nada. Este sonido lo producen las perturbaciones eléctricas útiles cuando éstas se envían por circuitos eléctricos. El ruido está siempre presente, tanto si resulta audible como si no.
En las transmisiones de larga distancia de hoy en día, el uso de señales digitales y de soportes de transmisión como las fibras ópticas permite evitar que el ruido se acumule de forma aditiva con la distancia. La relación señal a ruido es “un parámetro de diseño”, por decirlo de alguna manera, y la determinar el número de dígitos binarios en que se codifiquen las nuestras.

Patrones de calidad del habla:
Alcanzar un nivel satisfactorio de calidad de transmisión telefónica de la voz humana no resultó fácil. Ello dependió de la capacidad para desarrollar buenos transductores para transmitir y recibir señales y amplificadores para aumentar la potencia de las señales. También fue importante que los ingenieros averiguasen qué nivel de calidad de señal hacía fácilmente inteligible el mensaje a los usuarios. Transductores y transmisores fueron adaptados patrones (estándares) basados en la inteligibilidad de las señales telefónicas.
Cuando llegue por primera vez a los Laboratorios Bell, visité un laboratorio donde algunas mujeres pronunciaban extrañas frases en un teléfono y unos oyentes escribían lo que entendían. ¿Qué pasaba? Pues si el volumen era demasiado bajo o la gama de frecuencias (transmitidas) demasiado estrecha, el oyente podía escribir “fiesta” en lugar de “siesta”.
Los técnicos estaban realizando ensayos de articulación de sonidos para determinar la calidad mínima requerida para la transmisión de sonido en telefonía. Estaban trabajando bajo la dirección de Harvey Fletcher, conocido estudioso del habla y de la audición.
El sofisticado trabajo de Fletcher y sus colaboradores estableció unos patrones razonables para la calidad de la transmisión telefónica. Es muy costoso transmitir un gran ancho de banda o reducir muchísimo el nivel de ruido añadido a la transmisión.
Fletcher fue capaz de realizar sus cruciales experimentos gracias a que se pudieron desarrollar refinados aparatos de precisión que podían convertir de forma fiel señales acústicas en señales eléctricas de nuevo en señales acústicas.
Transmisores y receptores: 
En telefonía, el transductor que se encuentra en el terminar transmisor debe generar una corriente ondulatoria que varía rápidamente (no la simple presencia o ausencia de corriente) y el transductor del terminal receptor debe responder a dichas variaciones de corrientes y producir una onda de presión sonora de variación suave. En sus primeros teléfonos, Bell usó el mismo dispositivo permanente, un núcleo y un diagrama de hierro.
El receptor y el transmisor telefónico de Bell fue un dispositivo de este tipo. Su funcionamiento se basaba en dos de los principios de la electricidad y del magnetismo: el primero dice que una variación del flujo de campo magnético que atraviesa una bobina conductora induce una tención (fuerza electromotriz inducida) en sus extremos; el segundo reside en el hecho de que la corriente que circula por una bobina determina la intensidad del campo magnético y, por lo tanto, la atracción qué éste ejerce sobre los cuerpos ferromagnéticos.