clase2 modulacion lineal
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Clase dicataca por el Almirante Capitan de Fragata de la 5 divicion de la Marina de Guerra del Perú: Ing. Narvaja, en la FIEE-UNI Perú.TRANSCRIPT
Telecomunicaciones I
Modulación Lineal
Transmisión de una Señal por un Canal
TRANSMISOR RECEPTORCANAL
DE
TRANSMISIÓN
TRANSMISOR RECEPTORRECEPTORCANAL
DE
TRANSMISIÓN
ruido, atenuación, retardo
Las características propias del canal de transmisión: ruido, atenuación y retardo, dentro de un cierto ancho de banda, implican que no cualquier señal de información pueda viajar a través de él.
En ocasiones se requiere transferir la información de la señal original a otra cuyas características son apropiadas para ser transmitida por el canal.
f(t) f(t)
Banda-Base: Sin modulación. El espectro no esta desplazado.
Con portadora: Las señales modulan una portadora.•Adecuación al rango de frecuencias del canal.•Multiplexado en frecuencia.•Intercambio SNR-B (ej. FM).
Portadora: Es una señal senoidal:•Variación de amplitud: AM.•Variación del Angulo: FM y PM.
Las modulaciones de pulsos (PAM, PWM, PPM, PCM, DM) no son estrictamente señales moduladas en el sentido anterior, ya que no se desplaza la banda de frecuencias de la señal.
Comunicaciones en Banda - Base y con Portadora
Modulación
La modulación es el proceso por medio del cual la información contenida en una señal f(t), denominada como señal moduladora, es transferida a otra señal, señal portadora sp(t), cuya transmisión es más apropiada para el canal de transmisión a utilizar. La señal resultante de la modulación se denomina señal modulada, sMOD(t).
tf
)(tsp
)(tsMODMODULADOR
Condiciones para la Modulación
• Limitaciones del canal de comunicación. La respuesta en frecuencia del canal no incluye las frecuencias de la señal de información o sus características de atenuación y/o retardo son muy severas para las frecuencias de la señal original.
• Existencia de ruidos e interferencias. Se presentan ruidos e interferencias distribuidos en ciertas frecuencias, mientras que en otras estos efectos son menores. • Transmisión Simultánea de Varias Señales. Se transmiten varias señales por el mismo canal, de manera simultánea, tratando de ocupar cada una distintos rangos de frecuencia.
• Facilidad para la Radiación y Propagación. El tamaño de las antenas está en función inversamente proporcional a la frecuencia de transmisión. La propagación de las ondas electromagnéticas sufre de diversos efectos dependiendo de su frecuencia.
La modulación se obtiene haciendo variar alguno de los parámetros de la señal portadora en función de la señal de información. Usualmente la señal portadora es una señal con el menor contenido de información posible, por lo cual cualquier señal senoidal es adecuada: ppp tApts cos)(
t
Ap
ppf
1
p pp f 2
)(tsp
siendo su amplitud Ap, su frecuencia p y su fase p los parámetros propensos a ser variados.
Proceso de Modulación
t
t
t
t
f(t)
sp(t)
sMOD(t)AM
sMOD(t)FM
Señal de Información
Señal Portadora
Señal modulada variando la amplitud de
la señal portadora
Señal modulada variando la frecuencia de
la señal de información
Ejemplos de Modulación
tf
tpcos
X ttf pcos
Esquema para la generación de la señal modulada
ttftS pAM PSDBLcos)(
Esquema de Generación de la Modulación DBL-PS
)(Ftf F
ttf pcos
tpcos
t
tf
pppt 11cosF
ppp FFttf 21
21cos)(F
t
t
pp
mm
pp
A
pp
2p
Modulación en Amplitud de Doble Banda Lateral Sin Portadora
ppp FFttf 21
21cos)(F
m2AB
ppmp mp mp mp
m2
2A
)(Ftf F
Modulación en Amplitud de Doble Banda Lateral Sin Portadora
tf
tpcos
X
pcm
Modulación
DBL-PS
ó
DBL-PT
Esquema para la Demodulación
t pp
ttftg pcos)( ppp FFttfG 21
21cos)()( F
ttg pcos)(
La demodulación, traslado de la señal de información a su rango de frecuencias original, puede obtenerse trasladando a su vez a la señal modulada g(t), es decir, volviendo a modular:
Demodulación en Amplitud
t pp
ttftg pcos)( ppp FFttfG 21
21cos)()( F
tpcos pppt 11cosF
t pp
ppp2 p2
ppp GGttg 21
21cos)(F
pp FFF 21
21
t
ttg pcos)(
Demodulación en Amplitud
t
tf )(Ftf F
mm
A
ppp2 p2
pppp FFFtttf 21
21coscos)(F
pppp FFFtttf 21
21coscos)(F
Los componentes adicionales producidos por la nueva modulación pueden eliminarse empleando un filtro pasa-bajas:
Demodulación en Amplitud
La modulación en amplitud sin portadora exige para su demodulación que en el demodulador exista una señal portadora de la misma frecuencia y fase (sincronizada) que la señal portadora, lo cual no es siempre posible o económico de realizar. Por esta razón se encuentra conveniente añadirle a la modulación sin portadora la señal portadora, de manera que esta pueda emplearse en la demodulación para realizarla de una manera más sencilla.
pp pp
Modulación en Amplitud Sin Portadora Modulación en Amplitud Con Portadora
tttf pp coskcos 0 ttf pcos
Modulación en Amplitud con Portadora
+X
tpcos 0k
tf
ttf pcosk0 + X
0k tpcos
tf
tttf pp coskcos 0
Esquemas para la generación de la señal modulada
ttf pcosk0 tttfS ppAM PTDBL coskcos 0
Generación de la Modulación DBL-PT
)(Ftf F
ttf pcosk0
tpcos
t
tf
pppt 11cosF
ppp FFttf 21
21cos)(F
t
t
k0
0ktf )(F
pp
mm
pp
A
pp
2p
Modulación en Amplitud de Doble Banda Lateral Con Portadora
ttf pcosk0 tttf pp coskcos 0
m2AB
ppp FFttf 21
21
0 cosk)(F pp 00 kk
ppmp mp mp mp
m2
2A
0k
Modulación en Amplitud de Doble Banda Lateral Con Portadora
tAtf mm cos)( p
m
AAm
)(tsAM
mm 100% tAttfts pppAM coscos)( pA
tfm max)(
t
pA mAmp AA
Índice de Modulación
pm AA
pm AA
pm AA
t
t
t
)(1
tsAM
)(2
tsAM
)(3
tsAM
%100% m
%100% m
%100% m
Índice de Modulación
• Multiplicando nuevamente por la señal portadora
tf
tpcos
Xpcm
tttf pp coskcos 0
tfDETECTORDE
ENVOLVENTE
tttf pp coskcos 0
tfRECTIFICADOR
pcm
tttf pp coskcos 0
• Eliminando picos negativos de señal modulada (rectificando) y obteniendo su valor promedio (filtando). (No se requiere señal portadora en el demodulador)
• Detectando la envolvente de la señal modulada: amplitud máxima de los picos. (No se requiere señal portadora en el demodulador)
Esquemas de Demodulación de la Modulación DBL-PT
t
tf )(Ftf F
mm
A
ttf pcos
t
ttf pcosk0
t
ppmp mp mp mp
m2
2A
ppmp mp mp mp
m2
2A0k
Comparación de Modulación en Amplitud Sin y Con Portadora
ppmp mp mp mp
m2
tpcos
X
pc
tf
)(Ftf F
mm
A
ppmp mp mp mp
tSBLU
La modulación en banda lateral única puede ser superior o inferior, dependiendo de la banda lateral que se desee obtener.
Ventaja: Menor ancho de banda.
Banda Lateral Única Inferior
El filtro debe dejar pasar solamente la banda lateral deseada (superior o inferior) y tener una respuesta en frecuencia muy selectiva para eliminar completamente la banda lateral no deseada.
Modulación en Amplitud con Banda Lateral Única
)(F
mm
ppmp mp mp mp
ppmp mp mp mp
p2p2
característica real del filtro
Espectro de frecuencias de señal original
Espectro de frecuencias de señal modulada en doble banda lateral y característica del filtro empleado para eliminar (reducir) una banda.
Espectro de frecuencias de señal modulada con banda lateral residual (BLU completa y BLI residual – ambas porciones deben ser complementarias)
Espectro de frecuencias de la demodulación de la banda lateral residual. En el origen se compensan las porciones atenuadas y las porciones residuales al ser complementarias.
magnitud resultante del traslape de las bandas en el origen
Forma en que se traslapan las bandas laterales en el origen
porción atenuada de la banda lateral superior
porción residual de la banda lateral inferior
Modulación en Amplitud con Banda Lateral Residual