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MODULACIÓN DE
AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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• Modulación de amplitud• Introducción a la Modulación
• Historia
• Análisis en el dominio del tiempo y de la frecuencia.
• Índice de modulación y porcentaje de modulación.• Representaciones fasoriales.
• Distribución de voltajes y potencias en AM.
• Moduladores de AM. ey cuadrática ! conmutación.
• Demoduladores de AM" De envolvente! de producto.
CONTENIDO
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INTRODUCCIÓN A LA MODULACIÓN.
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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• a modulación es el procedimiento por el cual a una se#al se lecambian sus propiedades de amplitud! fase o frecuencia!proporcional a otra se#al de información.
• Donde A es la Amplitud! $ es la frecuencia y es la fase.
• a modificación de cada uno de estos parámetros da pie a lamodulación.
• AM
• %M • &M
INTRODUCCIÓN A LA MODULACIÓN
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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• a modulación su usa t'picamente para trasportar informacióncambiando las caracter'sticas de la se#al. ( Amplitud! %recuencia y%ase)
• &ara radio difusión se usan diversos espectros"
• AM * +,-H/ * 010-H/ (I23 Re4ión 5 Am6ricas)
• %M * 77MH/ * 0-7MH/
INTRODUCCIÓN A LA MODULACIÓN
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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INTRODUCCIÓN A LA MODULACIÓN
• 8n un sistema de modulación seinvolucran 9 se#ales primarias"
• M8:;Am(t)
• &=R2AD=RA >c(t)
• M=D3ADA >mod(t)
8l proceso de modulación se reali/at'picamente para adecuar la se#al almedio de transmisión.
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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HISTORIA
• Desarrollada en las primeras d6cadas del si4lo >> bajo lose?perimentos del radiotel6fono.
• &rimera transmisión Re4inal %essend 59 Dic 0@-- (fc 0-H/d0.+m) Maryland 3;A! usando un transmisor BsparC4apE(8ste modulador no produce ondas continuas).
• Alternador Ale?ander! es un instrumento mecánico el6ctrico Fue4enera ondas de radio de alta frecuencia. (0+9-HG)
• ;e usaron válvulas de %lemin4 (2ubos al vac'o) para larectificación de la se#al. (0@-,)
Ó
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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HISTORIA
• as primeras estaciones no contaban con amplificadores de R%!por lo tanto la modulación se deb'a acer a altas potencias.
• 8n 0@05 se descubren los amplificadores con tubos al vac'o as'como el oscilador de retroalimentación! donde se podr'a modularantes de amplificar para transmitir.
• 8n 0@0+
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AN!LISIS EN EL DOMINIO DEL TIEMO
MODULACIÓN DE AMPLITUD
Ó
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMLITUD
a modulación de amplitud es elproceso por el cual se multiplica laamplitud de la portadora! por laamplitud del mensaje.
8ste es un proceso no lineal.
Ó
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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EN"OL"ENTE AM
a envolvente AM se considera dica se#al Fue envuelve a laportadora con la forma del mensaje. 8s comKn y fácil deobservar en las modulaciones AMD;%L.
Ó
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CONDICIONES ARA LA MODULACIÓNAM
0. a amplitud de la portadora debe ser mayor a la amplitudpico de la moduladora
5. a frecuencia de la portadora debe ser muco mayor a lafrecuencia má?ima de la moduladora.
Ó
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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RERESENTACIÓN MATEM!TICA
Mensaje"
&ortadora"
Modulada"
Ó
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RERESENTACIÓN FASORIAL
MODULACIÓN DE AMPLITUD
Ó
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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RERESENTACIÓN FASORIAL
a envolvente se 4enera a partir del vector de adiciónde la las frecuencias laterales superiores e inferiores.
Jc" ector de la portadora
Jlsf " ector de la frecuencia lateral inferior Jusf " ector de la frecuencia lateral superior
Lada vector 4ira a una velocidad diferentedependiendo de su frecuencia! siendo J lsf el maslento y Jusf el mas rápido.
W lsf
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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RERESENTACIÓN FASORIAL
8l vector resultante depende la suma de los tresvectores y sus voltajes se definen como"
ma? c N lsf N usf
min c lsf usf
Ó
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#NDICE DE MODULACIÓN
MODULACIÓN DE AMPLITUD
Ó
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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#NDICE DE MODULACIÓN
ÍNDICE DE MODULACIÓN:
8l 'ndice de modulación representa el cambio de amplitud en unonda AM.
O
PORCENTAJE DE MODULACIÓN:
8l porcentaje de modulación es el 'ndice de modulación e?presado
en P. 8ste! presenta el cambio porcentual de amplitud en la se#almodulada.
Ó
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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#NDICE DE MODULACIÓN
O C Ó
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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#NDICE DE MODULACIÓN
RELACIONES DE LOS ÍNDICES
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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#NDICE DE MODULACIÓN
ÍNDICE DE MODULACIÓN PARA MULTITONOS
8l análisis del 'ndice de modulación para una se#al multitono(cualFuier se#al se puede e?presar como multitonal) se define comola media cuadrática"
;e debe tener presente Fue cualFuiera de los tonos! 4enere un
'ndice de modulación Fue sobremodule la se#al ( m Q 0--P ).
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
FCOM - Ing. Germán Castellanos
Ejemplo:Halle el porcentaje de modulación! el ma? y min de una se#almodulada! si la portadora tiene un voltaje de +v y el mensaje unvoltaje pico de 5v.
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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Ejemplo:Halle el porcentaje de modulación! el ma? y min de una se#almodulada! si la portadora tiene un voltaje de +v y el mensaje unvoltaje pico de 5v.
m 5v+v-.,
M !"#
$m%& '(
$m)* +(
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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AN!LISIS ESECTRAL
MODULACIÓN DE AMPLITUD
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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AN!LISIS ESECTRAL
Debido a Fue un modulador AM es undispositivo no lineal! la respuesta enfrecuencia del proceso de modulación esuna suma de un nivel DL! la frecuenciaportadora y las frecuencias de suma y
diferencia.
;uponiendo Fue el mensaje es tonal! elresultado de la modulación presenta tres
impulsos frecuenciales en (&roductos
cru/ados)"fc
fc N fm
fc fm
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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AN!LISIS ESECTRAL
Luando la se#al moduladora es un espectro (como el de la vo/ o elaudio) estos espectros se despla/an acia N%c y *%c! y su amplitud sedivide en 5 (una porción para cada parte del espectro)
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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AN!LISIS ESECTRAL
A:LH= D8 A:DA"
8l anco de banda de lamodulación AM se puededeterminar como"
J 5S%ma? 5S
Donde es el anco de
banda de la se#al bandabase.
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
FCOM - Ing. Germán Castellanos
AN!LISIS ESECTRAL
8
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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AN!LISIS ESECTRAL
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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AN!LISIS ESECTRAL
2ipos de modulación
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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AN!LISIS ESECTRAL
;IM3ALIU: 8: AI8J
MODULACIÓN DE AMPLITUD
http://var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/..%5CSimuladores%5Cam_simulation.exehttp://var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/..%5CSimuladores%5Cam_simulation.exehttp://var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/..%5CSimuladores%5Cam_simulation.exe
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OTENCIA
MODULACIÓN DE AMPLITUD
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
FCOM - Ing. Germán Castellanos
OTENCIA
asado en el análisis de distribución de voltajes! se puededeterminar Fue la potencia disipada es i4ual a 5R. &or ende lapotencia en antena es definida como"
as potencias de cada una de las bandas laterales están definidascomo"
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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OTENCIA
a potencia de las bandas laterales en t6rminos de la potencia deportadora se puede e?presar como"
a potencia total transmitida para un sistema AMD;%L sedefine como"
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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OTENCIA
Eje,c)c)o:&ara una se#al AMD;%L con voltaje pico de portadora de c 0-p! una resistencia de car4a R0-=m y un 'ndice de m0--P!determine"
a) &c +$! &lsb 0.5+$ y &usb 0.5+$.
b) &otencia de las bandas laterales 5.+$.c) &otencia total T.+$
d) Dibuje el espectro de potencia
e) &c +$! &lsb -.905+$ y &usb -.905+$.
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORES
MODULACIÓN DE AMPLITUD
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORES
8?isten dos tipos de moduladores"
• ajo nivel" a modulación se reali/a antes de la etapa final deltransmisor.
• Alto nivel" a modulación se reali/a en la etapa final y sonconsiderados de media y alta potencia.
&ara lo4rar altos incides de modulación la se#al modulante debe
ser baja en el de nivel bajo y alta en el nivel alto.
os de bajo nivel necesitan amplificadores lineales lue4o de lamodulación para mantener el 'ndice constante y disminuir ladistorsión.
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORES
M=D3AD=R8;
Mo$%la$ora
orta$ora
Mo$%la$a
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORES
M=D3AD=R D8 A
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORES8
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORES8
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORES
M=D3AD=R D8 A
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORES
M=D3AD=R D8 A
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORES
M=D3AD=R D8 A
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORES
8
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORES
M=D3AD=R8; D8 :I8 M8DI="
Modulador transistori/ado.
&olari/ación Llase L.
;e modula cambiando el voltaje de polari/ación
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORES
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORES;in se#al modulante
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORESLon se#al modulante
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORES
M=D3AD=R8; D8 :I8 A2="
• Modulador de Lolector y ase simultáneos.
• 8ficientes en potencia.
• &revienen ;obremodulación
• Modulador de 2ubos al ac'o
• Modulaciones sim6tricas de alta calidad.
• ReFuieren de se#ales modulantes muy 4randes.
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORES
M=D3AD=R8; D8 :I8 A2="
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORES
M=D3AD=R8; D8 LIRL3I2= I:28WRAD= (>R55-1)"
• Arre4lo sim6trico de %82Xs para reali/ar multiplicación.
• =frecen e?celente estabilidad en frecuencia! modulaciónsim6trica inmunidad a la temperatura y simplicidad en dise#o.
• ;on malos en cuanto al ran4o de frecuencias! potencia desalida y sensibilidad a las variaciones de la fuente.
• asado en modulación por cambio de polari/ación.
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORES
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORES
M=D3AD=R8; D8 LIRL3I2=I:28WRAD= (ML0,@1)"
• Modulador alanceado.
• Manejo ajustado de Wanancia.
• 8ntradas y salidas balanceadas.
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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CIRCUITOS MODULADORES
2RA:;MI;=R8; D8 A
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
FCOM - Ing. Germán Castellanos
CIRCUITOS MODULADORES
2RA:;MI;=R8; D8 A2= :I8"
F%ente$e se/almo$%lan
te
re -am0
Controla$or $e Am0
se/almo$%lante
Mo$%la$or$e
0oten23a
Controla$or $e Am0
$e0orta$ora
Am0 $e
456er
Os23la$or $e
0orta$ora
Am0l372a$or $e
0oten23al3neal
Re$ $eA2o0le
Antena
Am0l372a$or $e
0oten23al3neal
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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RECECIÓN AM
MODULACIÓN DE AMPLITUD
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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RECECIÓN AM
• &roceso inverso a la transmisión.• Devuelve la se#al a su forma ori4inal.
• Debe ser capa/ de limitar frecuencias.
;intoni/ar" imitar las frecuencias del espectro total y reducir alran4o de frecuencias deseado.
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
FCOM - Ing. Germán Castellanos
RECECIÓN AM
Dia4rama simplificado de recepción
RFMe82la$orCon'ert3$
orIF
Dete2torAM
De2o$372a239n $e F%ente
Antena
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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RECECIÓN AM
• ;ección R%" imita! sintoni/a! amplifica y detecta las se#alesde radiofrecuencia.
• Antena
• Red de acoplamiento
• %iltros de R%
• Amplificadores de R%
• ;ección de me/clador" Reduce las frecuencias de R% a unasfrecuencias intermedias (I%) mas sencillas de trabajar.
• ;ección de I%" ;u principal función es amplificar y seleccionara partir de filtros pasa bandas y amplificadores.
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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RECECIÓN AM
• Detector de AM" Demodula la forma de onda AM y recupera lainformación.
• Decodificación de %uente" Amplifica y reconstruye lainformación para Fue sea entre4ada de manera adecuada a los
elementos destino.
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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RECECIÓN AM
• &ARAM82R=; D8 R8L8&LIU:"
a) ;electividad
b) Mejora del Anco de anda
c) ;ensitividad
d) Ran4o Dinámico.
e) %idelidad
f) &erdida por inserción
4) 2emperatura eFuivalente de ruido.
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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RECECIÓN AM
a) ;electividad
Habilidad para aceptar o reca/ar una banda de frecuencia deotras. (8n AM comercial el J es de 0-H/.)
-L% selec.)()/%/ se /ef)*e como l% me/)/% /e l% e&.e*s)0* 1ue u*,ecep.o, es c%p%2 p%,% /)fe,e*c)%, e*.,% l%s se3%les /e
)*fo,m%c)0* /ese%/%s 4 l%s pe,.u,5%c)o*es o se3%les /e)*fo,m%c)0* e* o.,%s f,ecue*c)%s6 E
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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RECECIÓN AM
a) ;electividad
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RECECIÓN AM
b) Mejora del Anco de banda
a relación de reducción del ruido se lo4ra reduciendo el anco debanda. A esto se le llama Bmejora del anco de bandaE
a mejora en la fi4ura de ruido es
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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RECECIÓN AM
c) ;ensitividad
-L% se*s).)()/%/ /e u* ,ecep.o, es el *)(el m7*)mo /e l% se3%l /eR8 1ue pue/e /e.ec.%,se e* l% e*.,%/% /el ,ecep.o, 4 .o/%(7%
p,o/uc), u*% se3%l /e )*fo,m%c)0* u.)l)2%5le69
8l valor real depende del tipo de aplicación y de las frecuencias alas cuales se este operando.
;e mide en Yvolts. 8jemplo " +-Y para AM o 0Y para unradiotel6fono.
;e mejora a partir de la reducción del ruido mediante la reduccióndel anco de banda! disminución de la temperatura o mejorando la
fi4ura de ruido.
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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RECECIÓN AM
d) Ran4o Dinámico
-El R%*o /)*;m)co /e u* ,ecep.o, es l% /)fe,e*c)% e* /ec)5elese*.,e el m7*)mo *)(el /e e*.,%/% *eces%,)o p%,% /)sce,*), u*%
se3%l 4 el *)(el m;&)mo /e e*.,%/% 1ue so5,ec%,ue el ,ecep.o,69
0--d se considera como el ran4o dinámico mas alto posible.
MODULACIÓN DE AMPLITUD
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MODULACIÓN DE AMPLITUD
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RECECIÓN AM
e) %idelidad
-L% 8)/el)/%/ es l% me/)/% /e l% %5)l)/%/ /e u* s)s.em% p%,% p,o/uc), e* l% s%l)/% u*% ,epl)c% e&%c.% /e l% )*fo,m%c)0* /e l%
fue*.e o,))*%l69
8?isten 9 tipos de distorsiones Fue afectan la fidelidad.
•) Amplitud" =curre cuando no e?iste 4anancia uniforme en losamplificadores del sistema.
•)%ase" =curre en las frecuencias cercanas a la frecuenciade corte de los filtros. Afecta a las se#ales di4itales en sumayor'a. ;e recomienda colocar la frecuencia de corte a0.9 la dise#ada.
•) %recuencia" =curre cuando ay distorsión armonica o de
intermodulación particularmente de la de 9er orden..
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RECECIÓN AM
f) &6rdida por Inserción.
-L%s pe,/)/%s po, )*se,c)0* es u* p%,;me.,o %soc)%/o co* l%sf,ecue*c)%s 1ue c%e* /es/e /el p%s% 5%*/%s /e u* f)l.,o 4 /ef)*e l%
,el%c)0* /e po.e*c)% /e s%l)/% % u*% c%,% co* 4 s)* f)l.,o6 9
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4) 2emperatura eFuivalente de ruido.
-L% .empe,%.u,% e1u)(%le*.e es u* (%lo, )po.=.)co p%,% me/), 5%jos*)(eles /e ,u)/o e* ,ecep.o,es sof)s.)c%/os6 9
8ntre menor la 2e! es mejor la calidad del receptor. alores t'picos de5-Z para receptores tranFuilos y de 0---Z para receptores ruidosos.
8 8%c.o, /e Ru)/o
T Tempe,%.u,% %m5)e*.e e* >el()*
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2I&=; D8 R8L8&2=R8;"
• :o Loerentes" :o es necesario una relación de la se#al deportadora del transmisor y la del receptor.
• Loerentes (;'ncrono)" a frecuencia de portadora en elreceptor debe ser las misma Fue la del transmisor. (Misma fasey misma frecuencia)
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Detector de picos (:o coerente)"
;e conoce como el detector de envolvente porFue detecta laenvolvente a partir de los picos y el filtrado.
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Detector de picos (:o coerente)"
• A la entrada del detector la se#al debe estar filtrada en pasabanda de la se#al deseada. Dico filtrado debe acerse con unfiltro sintoni/able o un receptor supereterodino.
• Muy susceptible al ruido.
• a se#al no puede estar sobre modulada porFue esto 4enerara
distorsión. (solo funciona para D;%L)
• ;in embar4o es muy económico
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Detector de producto (Loerente)"
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Detector de producto (Loerente)"
• 8s capa/ de demodular %L;L o D;;;.
• 2ransporta la frecuencia modulada a la banda base a partir de
una modulación de producto.
• %unciona para demodulaciones de R% o de I%.
• &osee una ;:R mejor Fue el detector de envolvente.
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Detector de producto (Loerente)"
Análisis espectral
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MODULACIÓN DE AMPLITUDCIRCUITOS MODULADORES
2AR8A"
Lomo funciona un control automático de 4anancia (AWL) y cuales sonsus clases[
\ue es un receptor Heterodino y sKper Heterodino[ Luales son susdiferencias.