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BIOTELEMETRÍA
INTRODUCCIÓN:
Técnica que proporciona un enlace inalámbrico entre el paciente y los componentes procesadores.
Permite el estudio en condiciones de movilidad completa.
Es el mejor método de aislar al paciente de las líneas de alimentación.
La alimentación es con bajo voltaje con lo que se reducen los riesgos para el paciente.
BIOTELEMETRÍA
ASPECTOS GENERALES:
Variables a transmitir: presión, pH, temperatura, EMG, EEG, ECG, ventilación respiratoria, presión intracraneal, análisis de oxígeno, etc.
Existen sistemas operacionales (pocos datos críticos) o experimentales (muchos datos)
Conexión al paciente de diversos sistemas (sensores, transductores, codificadores, transmisor, etc.)
BIOTELEMETRÍA
ASPECTOS GENERALES:
Pequeño tamaño de sensores y transductores.
La eliminación del alambrado puede implicar pérdida de algunas características.
Mayor valor de la telemetría en largas
distancias o ambientes hostiles.
BIOTELEMETRÍA
MODULACIÓN: Operación no lineal en la que los datos modifican alguna característica de la portadora.
Portadora: es la señal que transporta los datos, generalmente es senoidal.
Moduladora: Son los datos a transmitir. Cuando la portadora es pulsada la modulación
es una codificación pulsada.
BIOTELEMETRÍA
MODULACIÓN PULSADA:
Se modifica una propiedad de un tren de pulsos:
Amplitud Duración Posición
BIOTELEMETRÍA
SISTEMAS TELEMÉTRICOS
SISTEMA BIOTELEMÉTRICO MONOCANAL GENERALIZADO
Amplficadores y acondicionadores
de señal
Oscilador de subportadora
VCOAmplificador de potencia
Transmisor Telemétrico
Registradores, osciloscopio o
display
Amplificador de datos
Demodulador
Amplificadores de IF y RF
Antena
Antena
Receptor Telemétrico
SISTEMAS TELEMÉTRICOS
TRANSMISOR:
Puede operar en el rango estándar de FM u otro valor más alto en frecuencia.
Algunos incorporan circuitería de protección. Típicamente funcionan de 3 a 22 días sin
cambiar baterías. Una sensibilidad típica en transmisores de FM
es de 15 KHz/mV
SISTEMAS TELEMÉTRICOS
OSCILADORES DE SUBPORTADORAS:
Sirven para poner las señales biológicas en un rango de frecuencias más alto para facilitar el proceso de transmisión.
Cuando se modula la frecuencia de la subportadora en un sistema FM, el sistema completo recibe el nombre de FM/FM.
SISTEMAS TELEMÉTRICOS
RECEPTOR Y DEMODULADOR:
Para el sistema monocanal se emplea un demodulador o discriminador para convertir la frecuencia variable en el voltaje modulador original.
Para un sistema multicanal, se requieren varios demoduladores de subportadora, siendo cada uno de ellos sensible a una sola portadora.
SISTEMAS TELEMÉTRICOS
ANTENAS:
Su longitud es generalmente de ¼ de λ. No direccionales. Cuando se ponen direccionales se pueden
obtener ganancias muy elevadas que mejoran notablemente la relación señal a ruido
BIOTELEMETRÍA
SISTEMAS MULTICANAL:
Se utiliza frecuentemente el sistema por división de tiempo y frecuencia.
Tiene alta sensibilidad de modulación. Es simple la modulación y demodulación. Minimiza los cruces de canales. Tamaño pequeño y requerimientos de potencia
bajos.
BIOTELEMETRÍA
MULTIPLEXAJE: Permite transmisión de varios canales.
Se hace por tiempo compartido o frecuencia compartida.
BIOTELEMETRÍA
MULTIPLEXAJE POR DIVISIÓN DE FRECUENCIA (FDM): Existen subportadoras que modulan la
portadora de RF. Se debe escoger bien las frecuencias de las
subportadoras para evitar solapamientos
SISTEMAS MULTICANALSISTEMA POR MULTIPLEXACIÓN EN FRECUENCIA (Tx)
Oscilador de subportadora
(w1)
Modulador
Oscilador de subportadora
(w2)
Modulador
Oscilador de subportadora
(w3)
Modulador
Modulador de portadora
Oscilador de portadora
Amplificador sumador
AmplificadorRF
AntenaEntrada 1
Entrada 2
Entrada 3
SISTEMAS MULTICANALSISTEMA POR MULTIPLEXACIÓN EN FRECUENCIA
(Rx)
Demoduladorde portadora
Filtro pasabanda
(w1)
Demoduladorde
subportadora
Demoduladorde
subportadora
Demoduladorde
subportadora
Filtro pasabanda
(w2)
Filtro pasabanda
(w3)
Antena Salida 1
Salida 2
Salida 3
Amplif deRF
BIOTELEMETRÍA
MULTIPLEXAJE POR DIVISIÓN DE TIEMPO (TDM):
Se muestrea cada canal durante un tiempo determinado.
SISTEMAS MULTICANALSISTEMA POR MULTIPLEXACIÓN EN TIEMPO (Tx)
Oscilador del
conmutador
Señal de marco de referencia
Conmutador
Modulador
Oscilador de
Portadora
AmplificadorDe
señal
AmplificadorDe
señal
AmplificadorDe
señal
AmplificadorDe RF
Antena
V1
V2
V3
V4
V1
V2
V3
V4
V1
V2
V3
V4
Entra 1
Entra 2
Entra 3
Vo
SISTEMAS MULTICANALSISTEMA POR MULTIPLEXACIÓN EN TIEMPO (Rx)
Demodulador
Detector pulso marca de ref.
Oscilador delconmutador
S/H
S/H
S/H
FPB
FPB
FPB
Antena
AmplificadorDe RF
Salida 1
Salida 2
Salida 3
Conmutador
Vo
BIOTELEMETRÍA
ALGUNOS TIPOS DE MODULACIÓN
Modulación AM Modulación angular
Modulación PM Modulación FM
Modulación digital ASM FSK PWM
TIPOS DE MODULACIÓNMODULACIÓN AM vp(t) = Vp sen(2π fp t): Portadora vm(t) = Vm sen(2π fm t): Moduladora
v(t) = ( Vp + vm(t) ) sen(2π fp t): Modulada
TIPOS DE MODULACIÓN
MODULACIÓN AMv(t) = ( Vp + Vm sen(2π fm t) ) sen(2π fp t)
Con m= Vm / Vp : índice de modulación (m<1)
v(t) = Vp( 1 + m sen(2π fm t) ) sen(2π fp t)
TIPOS DE MODULACIÓN
MODULACIÓN AM
Modulador AM
~
vm(t)
vp(t)
AM
1/Vp
TIPOS DE MODULACIÓN
MODULACIÓN AM
Demodulador AM
TIPOS DE MODULACIÓN
MODULACIÓN FM vp(t) = Vp sen(2π fp t): portadora vm(t) = Vm sen(2π fm t): moduladora
f = fp + Δf sen(2 π fm t), Δf ≈ Vm
TIPOS DE MODULACIÓN
MODULACIÓN FM
mf
mm
ppp
f
fmcon
tfsenf
ftfsenVtv
)2(2)(
Índice de modulación
vp(t) = Vp sen[2π (fp + Δf sen(2 π fm t) ) t]
TIPOS DE MODULACIÓN
MODULACIÓN FM
modulador FM
VCO
~ vp(t)
vm(t) FM
TIPOS DE MODULACIÓN
MODULACIÓN FM
Demodulador FM
DetectorDe fase FPB VCO
Señal de Realimentación
Señal deReferencia
Señal deSalida
SeñalDemodulada
VCOVCO
TIPOS DE MODULACIÓNMODULACIÓN ASK vp(t) = Vp sen(2π fp t): Portadora
Moduladora
TIPOS DE MODULACIÓN
MODULACIÓN ASK
v(t) = Vp vm(t) sen(2π fp t)
TIPOS DE MODULACIÓNMODULACIÓN ASK
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