la modulacion

LA MODULACION Modulaciones, tipos y caractersticas

Javier Cordones Ruano 1 STI. Tcnicas y procesos de infraestructuras de telecomunicaciones

La modulacion Javier Cordones Ruano TPIT

1 CONTENIDO

2 Fundamentos tericos ............................................................ 3

2.1 Definicin de modulacin ................................................. 3

2.2 Seales utilizadas .............................................................. 3

2.2.1 Seal portadora. .......................................................... 3

2.2.2 Seal moduladora. ....................................................... 3

2.2.3 Seal modulada ........................................................... 4

2.3 Modulacin en amplitud (AM): ......................................... 4

2.3.1 Caractersticas. ............................................................ 5

2.4 Modulacin en frecuencia (FM) ........................................ 7

2.4.1 Caractersticas. ............................................................ 7

2.5 Modulacin en fase........................................................... 7

2.6 Modulaciones Digitales. .................................................... 8

2.6.1 TRANSMISION POR DESPLAZAMIENTO DE AMPLITUD. 9

2.6.2 TRANSMISIN POR DESPLAZAMIENTO DE FRECUENCIA

(FSK) 9

2.6.3 TRANSMISIN DE DESPLAZAMIENTO DE FASE (PSK) ... 9

2.7 TRANSMISIN POR DESPLAZAMIENTO DE FASE

CUATERNARIA (QPSK) ............................................................. 10

3 Proceso prctico. .................................................................. 11

3.1 Modulacin AM .............................................................. 11

3.2 Modulacin FM ............................................................... 13


TCNICAS Y PROCESOS EN INFRAESTRUCTURAS DE

TELECOMUNICACIONES. 1 CURSO DEL C.F.S.S.T.I.

PROGRAMACIN N: 7

PROFESOR: Andrs LPEZ FERNNDEZ

TEMA: Tipos de modulacin.

TIEMPO: 2 horas.

OBJETIVOS Conocer y analizar los diferentes tipos de modulacin.

Manejar instrumentacin especfica de radio frecuencia.

CONTENIDOS.

- Modulacin en Amplitud. (AM).

- Portadora. Moduladora. Onda modulada

- Tanto por ciento de modulacin.

- Bandas laterales.

- Modulacin en Frecuencia. (FM).

- Desviacin de frecuencia.

- Modulacin en fase.

- Bandas. Ancho de banda.

- Modulaciones digitales.

ACTIVIDADES:

1.- Estudia los contenidos y haz un resumen.

2.- Conecta el generador de RF al osciloscopio y observa las diferentes seales con

AM y FM.

3.-Cambia parmetros de la seal, ancho de banda, frecuencia, tipo de modulacin,

etc. y observa el resultado.

4.- Conecta un micro o msica a la entrada del modulador y observa la onda en el

osciloscopio

5.-Conecta el analizador de espectros mete seal en la entrada desde la antena y

observa la seal de las diferentes bandas.

6.- Conecta el generador de RF a la entrada del analizador de espectros, observa la

seal.

7.- Cambia parmetros de la seal, ancho de banda, frecuencia, tipo de modulacin, etc.

y observa el resultado.

8.- Observa la seal en el analizador de espectros del generador de RF modulado con

msica o micrfono


2 FUNDAMENTOS TERICOS

2.1 DEFINICIN DE MODULACIN La modulacin es un sistema mediante el cual podemos transportar informacin sobre

una onda senoidal portadora. Estas tcnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de

comunicacin lo que posibilita transmitir ms informacin en forma simultnea adems de

mejorar la resistencia contra posibles ruidos e interferencias. Se consigue mediante la

modificacin de alguna de las caractersticas de la seal, de esta forma podemos introducir

nueva informacin en una seal senoidal.

DEFINICION

Proceso, o el resultado del proceso, de variar una caracterstica de una onda portadora de acuerdo con una seal que transporta informacin.

Bsicamente, la modulacin consiste en hacer que un parmetro de la onda portadora

cambie de valor de acuerdo con las variaciones de otra seal, que es la informacin que

queremos transmitir.

2.2 SEALES UTILIZADAS

2.2.1 Seal portadora.

Una seal portadora es una onda elctrica modificada en alguno de sus parmetros por

la seal de informacin (sonido, imagen o datos) y que se transporta por el canal de

comunicaciones. Digamos que es la seal que transporta la informacin a transmitir.

2.2.2 Seal moduladora.

Contiene la informacin a transmitir. Dependiendo de los parmetros de la seal

moduladora, la seal portadora ser modificada, de esta forma introducimos la seal

moduladora en la portadora.


2.2.3 Seal modulada

Es la seal transmitida, el resultante de la suma de la seal portadora con la seal

moduladora. Para extraer la informacin de la seal se deber seguir el mismo proceso que para

introducirla, incluido el mismo sistema de modulacin.

2.3 MODULACIN EN AMPLITUD (AM):

Modulacin de amplitud AM es el proceso de cambiar la amplitud de una portadora de

frecuencia relativamente alta de acuerdo con la amplitud de la seal moduladora.

(Correspondiente a la informacin). Con la AM, la informacin se imprime sobre la portadora en

la forma de cambios de amplitud. Las frecuencias que son lo suficientemente altas para radiarse

de manera eficiente por una antena y propagase por el espacio libre se llaman comnmente

radiofrecuencias o simplemente RF.


2.3.1 Caractersticas.

Factor de modulacin

La envolvente de una onda portadora modulada en amplitud vara de acuerdo con la forma

de onda de la seal moduladora y por esto debe existir una relacin entre los valores mximos

y mnimo de la onda modulada y la amplitud de la seal moduladora. Esta relacin se expresa

en funcin del factor de modulacin de la onda modulada.

El factor de modulacin m de una onda modulada en amplitud se define por la expresin:

M= Amplitud mx- Amplitud mn

Amplitud mx+ Amplitud Mn

Cuando se expresa como porcentaje m, se conoce como profundidad de modulacin o

porcentaje de modulacin.

Ancho de banda

La modulacin de amplitud es una forma de modulacin relativamente barata y de baja

calidad de modulacin que se utiliza en la radiodifusin de seales de audio y vdeo.

La informacin en la modulacin por amplitud hace que la informacin se repita en cada

banda lateral, la informacin se suma y se resta a la frecuencia portadora:

Se han desarrollado equipos denominados de Banda Lateral nica (BLU) o Single Side

Band (SSB), en los cuales se requiere la mitad del ancho de banda del necesario para la

transmisin en amplitud modulada.

Dependiendo de la banda lateral que se transmita se puede tener:


Modulacion Banda latera nica.

En este caso lo que se transmite es la banda lateral

superior y son suprimidas la banda lateral inferior y la seal

portadora. Su mayor caracterstica es que se necesitaran

menos cantidad de energa. Pero dificulta la extraccin de la

informacin.

Doble banda lateral

En este tipo de modulacin, se transmite

toda la informacin resultante de la modulacin

pero se elimina la seal portadora. Por ello

disminuimos la energa necesaria para la

modulacin. Y no tiene conecuencias ya que la

portadora en si, no contiene informacin valida.

Banda lateral vestigial.

Un tipo de modulacin en amplitud que consiste en filtrar parcialmente una de las dos

bandas laterales resultantes de una modulacin en doble banda lateral o de una modulacin

AM. Es un compromiso entre banda lateral nica y doble banda lateral, equilibrando la energa

necesaria con la dificultad de modular y demodular.


2.4 MODULACIN EN FRECUENCIA (FM)

Consiste en un tipo de modulacin que permite transmitir informacin a travs de una

onda portadora variando su frecuencia. En aplicaciones analgicas, la frecuencia instantnea de

la seal modulada es proporcional al valor instantneo de la

seal moduladora. Es decir la portadora varia la frecuencia

dependiendo de la informacin de la seal moduladora.

2.4.1 Caractersticas.

La cantidad de bandas laterales depende del ndice de modulacin (m ). Si m (en Hz) es igual

a cero, no hay modulacin. Si m es mayor que cero, la modulacin ocurre tanto arriba como

abajo de la frecuencia portadora P en intervalos iguales a la frecuencia moduladora M. Las

bandas laterales pueden tener una amplitud positiva o negativa, dependiendo del valor de m.

Ventajas y desventajas.

Mayor calidad de reproduccin como resultado de su casi inmunidad hacia las interferencias

elctrica. En consecuencia, es un sistema adecuado para la emisin de programas (msica) de

alta fidelidad.

Necesitan una potencia de modulacin mucho menor que las de amplitud.

Las seales moduladas en frecuencia son mucho menos afectadas por los ruidos y seales

externas

Aumento en el ancho de banda de las seales moduladas en frecuencia.

2.5 MODULACIN EN FASE.

Es una modulacin que se caracteriza porque la fase de la onda portadora vara en forma

directamente proporcional de acuerdo con la seal modulante. La modulacin de fase no suele

ser muy utilizada porque se requieren equipos de recepcin ms complejos que los de


frecuencia modulada. Adems puede presentar problemas de ambigedad para determinar si

una seal tiene una fase de 0 o 180.

2.6 MODULACIONES DIGITALES.

La transmisin digital es la transmisin de pulsos digitales, entre dos o ms puntos, de un

sistema de comunicacin. Los sistemas de transmisin digital requieren de un elemento fsico,

entre el transmisor y el receptor, como un par de cables metlicos, un cable coaxial, o un cable

de fibra ptica. En los sistemas de radio digital, el medio de transmisin es el espacio libre o la

atmsfera de la Tierra.

En un sistema de transmisin digital, la informacin de la fuente original es digital. En la

modulacin digital estas seales digitales variaran alguna de las caractersticas de la onda

portadora.

En esencia, hay tres tcnicas de modulacin digital que se suelen utilizar en sistemas de

radio digital: transmisin (modulacin) por desplazamiento de frecuencia (FSK), transmisin por

desplazamiento de fase (PSK), y modulacin de amplitud en cuadratura (QAM).


2.6.1 TRANSMISION POR DESPLAZAMIENTO DE AMPLITUD.

La modulacin por desplazamiento de amplitud,(ASK), es una forma de modulacin en la

cual se representan los datos digitales como variaciones de amplitud de la onda portadora en

funcin de los datos a enviar.

La amplitud de una seal portadora anloga vara conforme a la corriente de bit

(modulando la seal), manteniendo la frecuencia y la fase constante. El nivel de amplitud puede

ser usado para representar los valores binarios 0s y 1s. Podemos pensar en la seal portadora

como un interruptor ON/OFF. En la seal modulada, el valor lgico 0 es representado por la

ausencia de una portadora, as que da ON/OFF la operacin de pulsacin.

2.6.2 TRANSMISIN POR DESPLAZAMIENTO DE FRECUENCIA (FSK)

El FSK binario es una Forma de modulacin angular de amplitud constante, similar a la

modulacin en frecuencia convencional, excepto que la seal modulante es un flujo de pulsos

binarios que vara, entre dos niveles de voltaje discreto, en lugar de una forma de onda analgica

que cambia de manera continua. Estos pulsos son los que variaran la frecuencia de la onda

portadora.

2.6.3 TRANSMISIN DE DESPLAZAMIENTO DE FASE (PSK)

Transmitir por desplazamiento en fase (PSK) es otra forma de modulacin angular,

modulacin digital de amplitud constante. El PSK es similar a la modulacin en fase

convencional, excepto que con PSK la seal de entrada es una seal digital binaria y son posibles

un nmero limitado de fases de salida. La fase de la seal portadora variara con la seal

moduladora binaria.


.

2.7 TRANSMISIN POR DESPLAZAMIENTO DE FASE CUATERNARIA (QPSK)

La transmisin por desplazamiento de fase cuaternaria (QPSK) o, en cuadratura PSK es otra

forma de modulacin digital de modulacin angular de amplitud constante. Con QPSK son

posibles cuatro fases de salida, para una sola frecuencia de la portadora. Debido a que hay

cuatro fases de salida diferentes, tiene que haber cuatro condiciones de entrada diferentes. Ya

que la entrada digital a un modulador de QPSK es una seal binaria, para producir cuatro

condiciones diferentes de entrada, se necesita ms de un solo bit de entrada. Con 2 bits, hay

cuatro posibles condiciones: 00, 01, 10 y 11.

En consecuencia, con QPSK, los datos de entrada binarios

se combinan en grupos de 2 bits llamados smbolos. Cada

smbolo genera una de las cuatro fases de entrada posibles.


3 PROCESO PRCTICO.

3.1 MODULACIN AM

Conecta el generador de RF al osciloscopio y observa las diferentes seales con

AM y FM.

Conectamos el generador de Radiofrecuencia con una frecuencia que podamos

observar bien el osciloscopio. La portadora ser de 44 Mhz, en el caso del generador de

frecuencia usado en la prctica a realizar nicamente nos permite introducir una seal de

onda moduladora de 1 Khz o de 400 Hz. En nuestro caso aadimos una seal moduladora

de 1k.

Cuando observemos con exactitud la seal iremos modificando el factor de

modulacin para observad con exactitud el proceso de modulacin en amplitud.

La seal de salida ser unos 52 mV, siendo configurables en el generador.

La primera seal la visualizamos con un factor de modulacin de 25%.


Observamos como la diferencia entre el

valor mximo de la seal y el mnimo no

existe mucha diferencia, ser de un 25

%.

Ampliamos el factor de modulacin al 50 %,

para observar como la seal va diferenciando

an ms entre mximos y mnimos.

Aumentamos al 75 % el factor de

modulacin, y vemos como ya est cerca

del proceso de sobremodulacion.


Y por ltimo llegamos al 100 %, siendo

esta una modulacin inadecuada ya que sera

imposible reconstruir la seal siendo este el fallo

de sobremodulacion.

Cambiamos ms parmetros de la seal, esta vez observaremos una seal moduladora

de 400 Hz con una modulacin del 100%, la onda obtenida tendr menos picos de modulacin

ya que la moduladora es de frecuencia ms baja.

Vemos el cambio de la seal

nicamente variando la moduladora. En

esta fotografa se observa mucho mejor

la sobremodulacion, que elimina a la

portadora.

3.2 MODULACIN FM

A continuacin observaremos el proceso de modulacin FM, para ello cambiamos la

configuracin a modulacin FM.

Las caractersticas de la modulacin en este caso se miden como desviacin, en este caso

colocaremos una desviacin de la frecuencia medido en kHz.

En este tipo de modulacin deberemos introducir una seal portadora ms pequea para

poder observarla en el osciloscopio. En este caso es de 4 MHz.

Vamos aumentando la desviacin de la seal para ir visualizando la diferencia.


Desviacin de 25 kHz.



Desviacion de 75 kHz


Observamos como la desviacin deforma la seal portadora, cuanto mayor es la

desviacin, mayor es la deformacin de la seal.


A continuacin vamos a modular una portadora a partir de una seal exterior, producida

por un reproductor de msica, la seal ser muy difcil de ver. Ya que ser muy irregular.

Vemos cmo cambia la seal cuando introducimos la seal la seal comienza a

modularse en amplitud. Con una seal de radio de 89.30 Mhz

la modulacion

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