¿Cómo funciona la transmisión de datos múltiples (en forma de señales eléctricas)?

Es mejor ver esto en el dominio de frecuencia en lugar del dominio de tiempo.

Este es un ejemplo básico: dos señales SIG (~ 1 MHz) y SIG2 (~ 2 MHz) se combinan para formar SIG + SIG2, luego se pasan a través de filtros LC con las correspondientes frecuencias de resonancia para separarlos nuevamente:

Esquema:

Señalesenycombinadas:

Señales de salida después de los filtros:

FFTdeSIG+SIG2yFFTdespuésdecadafiltro:

Note la diferencia entre SIG + SIG2 en el dominio de la frecuencia en lugar del dominio del tiempo (forma de onda azul en la segunda gráfica): las dos frecuencias separadas son mucho más fáciles de ver.

Hay algunas formas que los ingenieros han ideado para tener múltiples "canales" en el mismo medio. Considere la conmutación de circuitos frente a la conmutación de paquetes. En una red de telecomunicaciones con conmutación de circuitos, se establece un canal de comunicaciones dedicado entre dos dispositivos. Todos los datos se transmiten continuamente mientras el canal está activo (visualice esto como "analógico"). En una red de conmutación de paquetes, los mensajes se dividen en paquetes discretos que luego se transmiten (Visualice esto como digitales, como redes de computadoras)

Circuito conmutado

Al considerar los circuitos eléctricos tenemos dos dominios en los que trabajamos, a saber, frequency- y time-domain . No voy a entrar en las matemáticas en el trabajo aquí, pero la transformada de Laplace se utiliza para transformar las señales de tiempo en señales de frecuencia y viceversa.

De estos dos dominios se pueden derivar dos métodos para la comunicación simultánea. En primer lugar, puede mantener constante la banda de frecuencia utilizada para su señal y dividir su señal de tiempo en intervalos, durante los cuales transmite partes de diferentes mensajes. Esto se conoce como multiplexación por división de tiempo (TDM). Por otro lado, puede utilizar diferentes intervalos de frecuencia y mantener la señal de tiempo fuera de la ecuación, conocida como multiplexación por división de frecuencia (FDM).

¿Me perdiste? Así es como funciona TDM:

Eltiemposedivideenintervalos,cadaintervaloseutilizaparatransmitirunbloquededatosdecadacanalqueseestáutilizando.Elbloque1sueleserunbloquedesincronización.

FDM:  Considere dos señales de mensaje con espectros de frecuencia arbitrarios 1 y 2. Al asignar a cada señal una banda separada para operar, podemos enviar las dos señales simultáneamente y luego recuperarlas utilizando filtros selectivos de frecuencia.

Entonces, para responder su pregunta, no, podemos hacerlo para que diferentes señales ocupen diferentes bandas del espectro de frecuencias. Sin embargo, es necesario que estas señales estén limitadas en banda (ancho de espectro finito).

Hay muchos otros métodos para lograr la transmisión simultánea, incluida la polarización, MIMO, y luego un montón de métodos de conmutación de paquetes (aunque se puede argumentar que la conmutación empaquetada no es simultánea).

Siempre que el medio de transmisión sea lineal, es decir, 1v + 1v = 2v, puede tener varios transmisores que envíen diferentes patrones que se agregarán linealmente al medio, pero que se pueden volver a ordenar mediante un "filtro" de recepción que parece para el patrón único del transmisor correspondiente.

En la radio convencional y en la multiplexación por división de frecuencia comparable a través de cables, el patrón utilizado es una sinusoide de una frecuencia particular. Hablando de manera simplista, el transmisor lo envía o no (hay codificaciones por supuesto más complicadas) y el receptor ve la presencia de esa frecuencia en el medio o no.

La electrónica moderna, especialmente las técnicas digitales, significa que el patrón único no está limitado a ser una sinusoide, sino que puede ser una secuencia más complicada. En lugar de una frecuencia, puede ser una "secuencia secreta", ya sea literalmente secreta, o simplemente lo suficientemente oscura como para ser diferente de lo que todos los demás están usando.

Pero si el medio no es lineal, de modo que 1v + 1v = 1.9v, entonces la información transmitida con diferentes frecuencias o patrones no permanece independiente y se puede filtrar de nuevo limpiamente, en lugar de eso, la interferencia mutua resulta. Esto no tiende a ocurrir con las ondas de radio en sí mismas, pero tiende a ocurrir en mayor o menor grado en casi todos los componentes electrónicos: cuanto más una señal (fuerte) empuja el total instantáneo de la combinación de señales hacia el territorio donde se encuentra el componente. Ya no puede operar de una manera bastante lineal, cuanto más y otras señales se reducirán ligeramente y producirán distorsión en otras frecuencias. Un caso particularmente malo es cuando un amplificador está sobrecargado hasta el punto en que las ondas sinusoidales comienzan a recortarse abruptamente a partes superiores planas, lo que produce interferencias en numerosas frecuencias, pero el problema comienza cuando el grado de aplanamiento es aún demasiado sutil para serlo. visto en un osciloscopio. Otro efecto no lineal común que genera interferencias es la rectificación, si la señal pasa a través de un diodo, ya sea uno intencional o uno no intencional formado a partir de un recubrimiento de óxido metálico en una conexión mecánica entre conductores.

No es lo mismo pero lo suficientemente cerca ...

Sostenga dos "horquillas de afinación" clásicas en una mano con las manijas de metal tocando con fuerza.

Toca los dientes de una horquilla y "sonará".

Toca el otro y también sonará.

Los dos están fuertemente unidos mecánicamente, pero están aislados para las frecuencias en las que están diseñados para oscilar.

Fije todas estas horquillas a una barra de acero sólida y aún sonarán correctamente.

Es análogo a cómo funciona la radio de difusión: solo el medio es diferente. Puede transmitir y recibir simultáneamente en múltiples canales diferentes siempre que el ancho de banda de cada canal esté adecuadamente restringido.