modulacion de amplitud juan bastori
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República Bolivariana De Venezuela
Ministerio De Educación Superior
Instituto Universitario Politécnico
“Santiago Mariño”
“TRABAJO DE
MODULACION”
Prof (): Autor:
Bastori Juan
C.I.18.173.311
Maturín Febrero De 2017.
INTRODUCCION
La modulación de un transmisor genera una señal de radiofrecuencia que es
emitida a través de una antena y captada por un receptor, pero si solo se envía así
podría resultar solo un ruido sin sentido. Comúnmente hablamos de modulación
am y FM, o simplemente de la transmisión am y FM que se da cuando
escuchamos la radio, por ser esta la más común Para entender la modulación es
necesario ver lo representaciones de como transitan las bandas de señal original y
de cómo y porque cambia con la modulación, también de ser necesario tener
varios aparatos para modularla y ver qué pasa con su amplitud y frecuencia.
El presente trabajo es un resumen básico de definiciones relacionadas con la
modulación para sistemas de comunicaciones, y es un requisito importante para
introducirse en este maravilloso y fascinante mundo.
.
CONTENIDO
1. Modulación
2. Tipos De Modulación
3. Modulación De Amplitud (Am)
4. Modulación De Fase (Pm)
5. Modulación De Frecuencia (Fm)
6. Modulación Banda Lateral Única (Ssb, Ó Blu)
7. Modulación De Banda Lateral Vestigial (Vsb, Vsb-Am, Ó Blv)
8. Moduladores Vsb
9. Demoduladores Vsb
10.La Modulación De Amplitud En Cuadratura
11.La Modulación Por División Ortogonal De Frecuencia
12.Modulación De Espectro Ensanchado Por Secuencia Directa (Dsss)
13.Modulación Por Longitud De Onda
14.Modulación En Anillo
15.Definir La Técnica De Am De Banda Lateral Única Con Portadora Completa
Am (Ssbfc)
16.Métodos Por Discriminación En Frecuencia:
MODULACION
Se denomina modulación al proceso de colocar la información contenida en una
señal, generalmente de baja frecuencia, sobre una señal de alta frecuencia. La
modulación de una señal consiste en cambiar o alterar algunos parámetros de
dicha señal. Esta señal llamada portadora, por ser a la vez conductora de señales
más débiles como el sonido y el video
la modulación son aquellas técnicas que se aplican en el transporte de datos
sobre ondas portadoras. Gracias a estas técnicas, es posible aprovechar el canal
comunicativo de la mejor manera para transmitir un mayor caudal de datos de
manera simultánea. La modulación contribuye a proteger la señal de interferencias
y ruidos.
El proceso de modulación consiste en variar un parámetro que está en la onda
portadora en función de las alteraciones de la señal moduladora. Puede hablarse
de modulación de frecuencia, modulación de amplitud, modulación de base y
modulación por longitud de onda, entre otros tipos.
Existen varias razones para modular, entre ellas:
• Facilita la propagación de la señal de información por cable o por el aire.
• Ordena el radioespectro, distribuyendo canales a cada información distinta.
• Disminuye dimensiones de antenas.
• Optimiza el ancho de banda de cada canal.
• Evita interferencia entre canales.
• Protege a la información de las degradaciones por ruido.
• Define la calidad de la información trasmitida.
Modulación para facilidad de radiación:
Una radiación eficiente de energía electromagnética requiere de elementos
radiadores (antenas) cuyas dimensiones físicas serán por lo menos de 1/10 de su
longitud. de onda. Pero muchas señales, especialmente de audio, tienen
componentes de frecuencia del orden de los 100 Hz o menores, para lo cual
necesitarían antenas de unos 300 km de longitud si se radiaran directamente.
Utilizando la propiedad de traslación de frecuencias de la modulación, estas
señales se pueden sobreponer sobre una portadora de alta frecuencia, con lo que
se logra una reducción sustancial del tamaño de la antena. Por ejemplo, en la
banda de radio de FM, donde las portadoras están en el intervalo de 88 a 108
MHz, las antenas no deben ser mayores de un metro.
Modulación para reducir el ruido y la interferencia:
Se ha dicho que es imposible eliminar totalmente el ruido del sistema. Y aunque
es posible eliminar la interferencia, puede no ser práctico. Por fortuna, ciertos tipos
de modulación tiene la útil propiedad de suprimir tanto el ruido como la
interferencia. La supresión, sin embargo, ocurre a un cierto precio; generalmente
requiere de un ancho de banda de transmisión mucho mayor que el de la señal
original; de ahí la designación del ruido de banda ancha. Este convenio de ancho
de banda para la reducción del ruido es uno de los intereses y a veces
desventajosos aspectos del diseño de un sistema de comunicación.
Modulación por asignación de frecuencia:
El propietario de un aparato de radio o televisión puede seleccionar una de varias
estaciones, aun cuando todas las estaciones estén transmitiendo material de un
programa similar en el mismo medio de transmisión. Es posible seleccionar y
separar cualquiera de las estaciones, dado que cada una tiene asignada una
frecuencia portadora diferente. Si no fuera por la modulación, solo operaría una
estación en un área dada. Dos o más estaciones que transmitan directamente en
el mismo medio, sin modulación, producirán una mezcla inútil de señales
interferentes.
Modulación para multicanalización:
A menudo se desea transmitir muchas señales en forma simultánea entre dos
puntos. Las técnicas de multicanalización son formas intrínsecas de modulación,
permiten la transmisión de múltiples señales sobre un canal, de tal manera que
cada señal puede ser captada en el extremo receptor. Las aplicaciones de la
multicanalización comprenden telemetría de datos, emisión de FM estereofónica y
telefonía de larga distancia. Es muy común, por ejemplo, tener hasta 1,800
conversaciones telefónicas de ciudad a ciudad, multicanalizadas y transmitidas
sobre un cable coaxial de un diámetro menor de un centímetro.
Modulación para superar las limitaciones del equipo:
El diseño de un sistema queda generalmente a la disponibilidad de equipo, el cual
a menudo presenta inconvenientes en relación con las frecuencias involucradas.
La modulación se puede usar para situar una señal en la parte del espectro de
frecuencia donde las limitaciones del equipo sean mínimas o donde se encuentren
más fácilmente los requisitos de diseño. Para este propósito, los dispositivos de
modulación se encuentran también en los receptores, como ocurre en los
transmisores.
TIPOS DE MODULACION
Dependiendo del parámetro sobre el que se actúe, tenemos los distintos tipos de
modulación:
Modulación en doble banda lateral (DSB)
Modulación de amplitud (AM)
MODULACION DE AMPLITUD (AM)
La modulación de amplitud o amplitud modulada (AM) es una técnica utilizada
en la comunicación electrónica, más comúnmente para la transmisión de
información a través de una onda transversal de televisión. La modulación en
amplitud (AM) funciona mediante la variación de la amplitud de la señal transmitida
en relación con la información que se envía. Contrastando esta con la modulación
de frecuencia, en la que se varía la frecuencia, y la modulación de fase, en la que
se varía la fase. A mediados de la década de 1870, una forma de modulación de
amplitud, inicialmente llamada "corrientes ondulatorias", fue el primer método para
enviar con éxito audio a través de líneas telefónicas con una calidad aceptable.
Como su nombre lo indica, consiste en variar la amplitud de una sinusoide de
acuerdo al mensaje que se desea transmitir. A la sinusoide se le llama portadora
debido a que llevará la información sobre sí. Este tipo de modulación se usa en
radiodifusión comercial y en algunas bandas de transmisión de banda ciudadana.
Sea x(t) un mensaje que cumple las condiciones indicadas en la introducción; sea
xc(t) = AcCoswct la portadora. La señal modulada en amplitud (AM) se expresará
como:
xAM(t) = Ac ( 1 + mx(t)) Coswct
m es el índice de modulación que se encuentra entre 0 y 1.
La Figura Nº 3.1 muestra la señal xAM(t) para un mensaje x(t) sinusoidal. La
envolvente de la señal modulada tiene la forma del mensaje. Sin embargo si m
superase la unidad, se presentaría un cambio de fase que haría perder el parecido
entre la envolvente y el mensaje.
Figura Nº3.1.-Modulación AM de mensaje sinusoidal
Si se sabe que el mensaje toma valores extremos +1 y -1 en algún instante de
tiempo, el índice de modulación puede determinarse observando los máximos y
mínimos de la señal modulada:
xAM (t) máx = Ac ( 1 + m)
XAM (t) mín = Ac ( 1 - m)
XAM (t) máx + xAM(t) mín = 2Ac
xAM (t) máx - xAM(t) mín = 2mAc
En ese caso:
MODULACIÓN DE FASE (PM)
a modulación de fase es un medio indirecto para obtener una señal de FM que
tenga una frecuencia central alta y estable. El principio en que se basa la
modulación de fase es que todo cambio en la fase de una onda sinusoidal
automáticamente causa un cambio en la frecuencia de la onda.
En la modulación de fase, la fase instantánea de la portadora se desvía del estado
de reposo en una cantidad que es proporcional a la amplitud de la señal
moduladora. La máxima desviación de fase, al igual que la máxima desviación de
frecuencia de la FM, está determinada por las máximas amplitudes positivas y
negativas de la señal moduladora. Cada vez que la señal moduladora produce una
desviación de fase en la portadora, también varía la frecuencia de la misma. Estas
variaciones de frecuencia constituyen una señal de FM equivalente que se una en
el receptor para recuperar la información de la señal.
La diferencia entre la PM y la FM es el efecto de la señal moduladora sobre la
frecuencia portadora. En FM, la desviación de la frecuencia portadora depende
sólo de la amplitud de la señal moduladora, y no de su frecuencia.
En la PM, la desviación de la frecuencia portadora depende tanto de la amplitud
como de la frecuencia de la señal moduladora. Las frecuencias altas producen
desviaciones proporcionalmente mayores, lo cual significa que la desviación
producida por una moduladora de 10Kc será hasta diez veces mayor que la
obtenida con la moduladora de 1Kc.
La modulación de fase produce señales del mismo tipo que las producidas por la
modulación de frecuencia directa. Por lo tanto, las señales de PM se pueden
transmitir y recibir con equipo convencional FM
MODULACIÓN DE FRECUENCIA (FM)
Este es un caso de modulación donde tanto las señales de transmisión como las
señales de datos son analógicas y es un tipo de modulación exponencial.
En este caso la señal modulada mantendrá fija su amplitud y el parámetro de la
señal portadora que variará es la frecuencia, y lo hace de acuerdo a como varíe la
amplitud de la señal moduladora.
Señal Moduladora (Datos)
Señal Portadora
Señal Modulada
La expresión matemática de la señal portadora, está dada por:
(1) vp(t) = Vp sen(2π fp t)
Donde Vp es el valor pico de la señal portadora y fp es la frecuencia de la señal
portadora.
Mientras que la expresión matemática de la señal moduladora está dada por:
(2) vm(t) = Vm sen(2π fm t)
Siendo Vm el valor pico de la señal moduladora y fm su frecuencia.
De acuerdo a lo dicho anteriormente, la frecuencia f de la señal modulada variará
alrededor de la frecuencia de la señal portadora de acuerdo a la siguiente
expresión
f = fp + Δf sen(2 π fm t)
Por lo tanto la expresión matemática de la señal modulada resulta
vp(t) = Vp sen[2π (fp + Δf sen(2 π fm t) ) t]
Δf se denomina desviación de frecuencia y es el máximo cambio de frecuencia
que puede experimentar la frecuencia de la señal portadora. A la variación total de
frecuencia desde la más baja hasta la más alta, se la conoce como oscilación de
portadora.
De esta forma, una señal moduladora que tiene picos positivos y negativos, tal
como una señal sinodal pura, provocara una oscilación de portadora igual a 2
veces la desviación de frecuencia.
Una señal modulada en frecuencia puede expresarse mediante la siguiente
expresión
Se denomina índice de modulación a Se denomina porcentaje de
modulación a la razón entre la desviación de frecuencia efectiva
respecto de la desviación de frecuencia máxima permisible.
Al analizar el espectro de frecuencias de una señal modulada en frecuencia,
observamos que se tienen infinitas frecuencias laterales, espaciadas en fm,
alrededor de la frecuencia de la señal portadora fp; sin embargo la mayor parte de
las frecuencias laterales tienen poca amplitud, lo que indica que no contienen
cantidades significativas de potencia.
El análisis de Fourier indica que el número de frecuencias laterales que contienen
cantidades significativas de potencia, depende del índice de modulación de la
señal modulada, y por lo tanto el ancho de banda efectivo también dependerá de
dicho índice.
Schwartz desarrollo la siguiente gráfica para determinar el ancho de banda
necesario para transmitir una señal de frecuencia modulada cuando se conoce el
índice de modulación.
En la construcción de la gráfica se ha empleado el criterio práctico que establece
que una señal de cualquier frecuencia componente, con una magnitud (tensión)
menor de 1% del valor de la magnitud de la portadora sin modular, se considera
demasiado pequeña como para ser significativa.
MODULACIÓN DE BANDA LATERAL VESTIGIAL (VSB, VSB-AM, Ó BLV)
Cuando se quiere ahorrar ancho de banda, la modulación SSB parece
la más adecuada. Sin embargo, dado que es imposible eliminar exactamente
la banda indeseada, este esquema de modulación produce una mala
reproducción de las bajas frecuencias; además es bastante complicado
generarla y detectarla. Aparece entonces un esquema de modulación que
mejora estos dos últimos problemas a cambio de un ligero aumento del ancho
de banda. Esto produce VSB o banda lateral vestigial, que deja pasar casi
completamente una banda y un vestigio de la otra tal y como se muestra a
continuación. La aplicación más difundida de VSB es en TV comercial. La
señal VSB puede ser vista como una señal DSB filtrada de manera muy
particular. Las características de dicho filtro se deducen imponiendo como
condición que el mensaje se pueda recuperar con un detector síncrono como
en todos los otros métodos de modulación lineal. Veamos este análisis:
TRANSMISOR:
La señal DSB tiene un espectro de la siguiente forma
XDSB(f)= Ac/2 [ X(f-fc) + X(f+fc) ]
Al pasarla por el filtro VSB:
XVSB (f)= Ac/2 [X(f-fc) + X(f+fc) ] H(f)
RECEPTOR: Si se quiere recuperar el mensaje con un detector
síncrono, el cual lo primero que hace es multiplicar la señal VSB por un tono
de frecuencia fc, se tendría lo siguiente:
A /2 [ XVSB (f-fc) + XVSB (f+fc) ]=
=
Al pasar por el filtro pasabajo del detector síncrono, solo queda:
Para esto, [H (f+fc) + H (f-fc) ] = constante para |f| £ W. Esto sería
posible si H(f) fuese por ejemplo cualquiera de las dos respuestas siguientes:
Es decir, debe existir cierta simetría en el filtro alrededor de la
frecuencia de la portadora. Dependiendo del filtro elegido, se tendría LVSB o
UVSB. De este análisis se deduce que:
- El ancho de banda de la señal VSB = W + DW, donde DW es el
ancho del vestigio de la banda que no pasa.
- La potencia de la señal VSB será:
Representación en tiempo de una señal VSB.
Si llamamos h(t) a la respuesta impulsiva del filtro VSB, tendremos que:
xVSB ( t) = Ac x(t)Coswct * h(t)
Pero:
lo que en frecuencia sería X(f) [ H(f+fc) + H(f-fc) ] /2 = X(f)/2 debido a la
simetría del filtro vestigial y suponiendo H( fc) = H( -fc) = 0.5
Por otra parte:
y en frecuencia esto sería X(f) [ H(f-fc) - H(f+fc) ] /2j = X(f) HQ(f) /2
Finalmente entonces:
xVSB ( t) = 0.5Ac x(t)Coswct + 0.5Ac xQ (t)Senwct
Donde xQ(t) es la señal x(t) filtrada a través del filtro HQ(f).
Observe el parecido en la expresión temporal de la señal VSB con la de la
señal SSB.
MODULADORES VSB
Se puede obtener una señal VSB con cualquiera de dos esquemas
circuitales: uno basado en la expresión temporal, y el otro basado en el análisis
frecuencial.
-Esquema Nº 1:
Se genera VSB con dos ondas DSB moduladas con dos portadoras en
cuadratura (Sen y Cos).
Esquema Nº 2
Para la aplicación de TV comercial, no se envía estrictamente la señal
VSB que hemos analizado, sino que en el transmisor se filtra la señal en forma
simple eliminando la banda indeseada sin un control estricto, y es en el
receptor cuando se termina de conformar la característica VSB. Esto se hace
así, ya que es más fácil darle la forma adecuada al espectro en el receptor
porque con niveles de potencia más bajos se alcanza una menor distorsión.
DEMODULADORES VSB
De la expresión temporal de la señal VSB se observa que el mensaje
se puede rescatar con un detector síncrono; sin embargo como la principal
aplicación de VSB es la transmisión de señales de televisión, en donde se
tienen muchos receptores, el sistema de demodulación empleado es el basado
en un detector de envolvente. Para esto es necesario agregar a la señal VSB
la portadora.
Suponga:
Para que el término encerrado en la raíz tienda a 1, tiene que cumplirse
que:
a) A>> Ac y b) xq(t) sea pequeña.
Como x(t) es pasada por un filtro cuya magnitud es más o menos de la
siguiente forma:
Si Df es grande, pasa menos señal (la banda de rechazo es más
grande).
En TV se utiliza un vestigio de 0.75 MHz el cual es aproximadamente
1/6 del ancho de banda total; de esta forma no es necesario un valor de A muy
grande.
Modulación de amplitud en cuadratura (QAM)
LA MODULACIÓN DE AMPLITUD EN CUADRATURA
En inglés Cuadratura Amplitude Modulation (QAM), es una modulación digital
avanzada que transporta datos cambiando la amplitud de dos ondas portadoras.
Estas dos ondas, generalmente sinusoidales, están desfasadas entre si 90° en la
cual una onda es la portadora y la otra es la señal de datos.
Se utiliza para la transmisión de datos a alta velocidad por canales con ancho de
banda restringido.Se asocian gran cantidad de aplicaciones a ella:
Modems superiores a 2400 bps.
Multitud de sistemas de transmisión de televisión, microondas, satélite, etc.
En la modulación TCM.
Modems ADSL
FUNCIONAMIENTO DE LA MODULACIÓN EN AMPLITUD EN CUADRATURA QAM
La modulación QAM consiste en modular en amplitud (ASK) de forma
independiente, dos portadores que tienen la misma frecuencia pero que están
desfasadas entre si 90º.
La señal modulada QAM es el resultado de sumar ambas señales ASK.
Estas pueden operar por el mismo canal sin interferencia mutua porque sus
portadoras están en cuadratura.
La fórmula matemática de una señal modulada en QAM es:
Las amplitudes de las dos señales moduladas en ASK (a y b), toman de forma
independiente los valores discretos an y bn correspondientes al total de los “N”
estados de la señal moduladora codificada en banda base multinivel N= n x m.
Una modulación QAM se puede reducir a la modulación simultanea de
amplitud ASKn,m y fase PSKn,m de una única portadora, pero solo cuando los
estados de amplitud An,m y de fase Hn,m que esta dispone, mantienen con las
amplitudes de las portadoras originales an y bn
QAM –> An(coswt) + Bm(senwt) = An,m(coswt − Hn,m)
Donde An(coswt) y Bm(senwt) están moduladas en ASK, An,m esta modulada en
ASK y (coswt − Hn,m) es una expresión modulada en PSK
An,m=
An =An,m cos Hn,m
Hn,m =arctg Bm / An
Bm=An,m sen Hn,m
Estas expresiones se deducen fácilmente a partir de las siguientes:
QAM –> Acos(wt –h) = A coswt x cos h + Asenwt x sen h
QAM –> Acos(wt –h) = (A cos h) x cos wt + (A sen h) x sen wt
QAM –> Acos(wt –h) = A coswt + b senwt; por lo tanto: a=A cos h; b=a sen h
La inmunidad que tiene la señal modulada en cuanto a las perturbaciones y al
ruido de la línea, es mayor cuanto más separados estén los puntos del diagrama
de estados.
Se trata pues de buscar una constelación de puntos con unas coordenadas de
amplitud y fase que hagan máxima la separación entre ellos.
EJEMPLOS DE MODULACIÓN EN AMPLITUD EN CUADRATURA
16-QAM Modulación de amplitud en cuadratura de 16 estados
Cada flujo de datos se divide en gupos de cuatro bits, y a su vez en subgrupos de
2 bits, codificando cada bit en 4 estados o niveles de amplitud de las portadoras.
N-QAM
Cada bit se codifica en 2n estados o niveles de amplitud de las portadoras.
Modulación por división ortogonal de frecuencia (OFDM), también conocida como
'Modulación por multitono discreto' (DMT)
LA MODULACIÓN POR DIVISIÓN ORTOGONAL DE FRECUENCIA,
En inglés Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), también
llamada modulación por multitono discreto, en inglés Discreet Multitone
Modulation (DMT), es una modulación que consiste en enviar la información
modulando en QAM o en PSK un conjunto de portadoras de diferente
frecuencia.
Normalmente se realiza la modulación OFDM tras pasar la señal por
un codificador de canal con el objetivo de corregir los errores producidos en la
transmisión, entonces esta modulación se denomina COFDM, del
inglés Coded OFDM.
Debido al problema técnico que supone la generación y la detección en tiempo
continuo de los cientos, o incluso miles, de portadoras equiespaciadas que
forman una modulación OFDM, los procesos de modulación y demodulación
se realizan en tiempo discreto mediante la IDFT y la DFT respectivamente.
Características de la modulación OFDM
La modulación OFDM es muy robusta frente al multitrayecto, que es muy
habitual en los canales de radiodifusión, frente a los desvanecimientos
selectivos en frecuencia y frente a las interferencias de RF.
Debido a las características de esta modulación, las distintas señales con
distintos retardos y amplitudes que llegan al receptor contribuyen
positivamente a la recepción, por lo que existe la posibilidad de crear redes de
radiodifusión de frecuencia única sin que existan problemas de interferencia.
Sistemas que utilizan la modulación OFDM
Entre los sistemas que usan la modulación OFDM destacan:
La televisión digital terrestre DVB-T, también conocida como TDT
La radio digital DAB
La radio digital de baja frecuencia DRM
El protocolo de enlace ADSL
El protocolo de red de área local IEEE 802.11a/g, también conocido como
Wireless LAN
El sistema de transmisión inalámbrica de datos WiMAX
MODULACIÓN DE ESPECTRO ENSANCHADO POR SECUENCIA DIRECTA (DSSS)
l espectro ensanchado por secuencia directa (direct sequence spread
spectrum o DSSS), también conocido en comunicaciones móviles como DS-
CDMA (acceso múltiple por división de código en secuencia directa), es uno de
los métodos de codificación de canal (previa a la modulación) en espectro
ensanchado para transmisión de señales digitales sobre ondas radiofónicas
que más se utilizan. Tanto DSSS como FHSS están definidos por la IEEE en el
estándar 802.11 para redes de área local inalámbricas WLAN. Este esquema
de transmisión se emplea, con alguna variación, en sistemas CDMA
asíncronos.
El espectro ensanchado por secuencia directa es una técnica de codificación
que utiliza un código de pseudorruido para "modular" digitalmente una
portadora, de tal forma que aumente el ancho de banda de la transmisión y
reduzca la densidad de potencia espectral (es decir, el nivel de potencia en
cualquier frecuencia dada). La señal resultante tiene un espectro muy parecido
al del ruido, de tal forma que a todos los radiorreceptores les parecerá ruido
menos al que va dirigida la señal.
Debido a la semejanza de este mecanismo de codificación con la modulación
ordinaria (una "modulación digital", análoga a la que se realiza sobre una onda
sinusoidal), en ocasiones se utiliza el término modulación como sinónimo de
codificación, de manera impropia si nos atenemos al verdadero concepto de
modulación en telecomunicación. En esta técnica se genera un patrón de bits
redundante para cada uno de los bits que componen la señal. Cuanto mayor
sea este patrón de bits, mayor será la resistencia de la señal a las
interferencias. El estándar IEEE 802.11 recomienda un tamaño de 11 bits, pero
el óptimo es de 100. En recepción es necesario realizar el proceso inverso
para obtener la información original.
La secuencia de bits utilizada para modular los bits se conoce como secuencia
de Barker (también llamado código de dispersión o pseudorruido). Es una
secuencia rápida diseñada para que aparezca aproximadamente la misma
cantidad de 1 que de 0. Un ejemplo de esta secuencia es el siguiente. +1-
1+1+1-1+1+1+1-1-1-1-1 Solo los receptores a los que el emisor haya enviado
previamente la secuencia podrán recomponer la señal original. Además, al
sustituir cada bit de datos a transmitir, por una secuencia de 11 bits
equivalente, aunque parte de la señal de transmisión se vea afectada por
interferencias, el receptor aún puede reconstruir fácilmente la información a
partir de la señal recibida.
MODULACIÓN POR LONGITUD DE ONDA
Modulación por longitud de onda en tiempo real es un sistema
de modulación de longitud de onda, utilizado en algunas aplicaciones
de espectrometría atómica y molecular. Mide la amplitud del espectro de picos,
(cresta a cresta o valle a valle de la onda) que se superponen a
la interferencia y la inestabilidad de la radiación de fondo. La modulación por
longitud de onda utiliza un sistema modulador de longitud de onda que varía la
longitud de onda de observación en forma periódica. Puede consistir por
ejemplo, de una oscilación de voltaje aplicado a un láser de diodo sintonizable,
fuente de luz o una placa de refractor oscilante instalada en la ruta de la luz en
el interior de una ranura de entrada de un monocromador. Cuando el intervalo
de modulación se coloca en un pico espectral, un componente de AC de la
photo-señal es generado y es proporcional a el pico de la intensidad. El
espectro de fondo, por otra parte, normalmente cambia poco sobre el intervalo
de modulación y, por tanto produce poco o no componente de AC. Un
amplificador cerradura es utilizado habitualmente para medir la amplitud de un
componente de AC de una photo-señal. La señal de referencia para el
amplificador cerradura se deriva del oscilador que maneja la longitud de onda
del modulador. (En las modernas computadoras basadas en sistemas, las
funciones del amplificador cerradura podrán ser sustituidas por el software de
adquisición de datos).
MODULACIÓN EN ANILLO
Cuando la OFDM se usa en conjunción con técnicas de codificación de canal, se
denomina Modulación por división ortogonal de frecuencia codificada (COFDM).
También se emplean técnicas de modulación por impulsos, pudiendo citar entre
ellas:
Modulación por impulsos codificados (PCM)
Modulación por anchura de pulsos (PWM)
Modulación por duración de pulsos (PDM)
Modulación por amplitud de pulsos (PAM)
Modulación por posición de pulsos (PPM)
Cuando la señal es una indicación simple on-off a baja velocidad, como una
transmisión en código Morse o radioteletipo (RTTY), la modulación se
denomina manipulación, modulación por desplazamiento, así tenemos:
Modulación por desplazamiento de amplitud (ASK)
Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK)
Modulación por desplazamiento de fase (PSK)
Modulación por desplazamiento de amplitud y fase (APSK o APK)
La transmisión de radioteletipo (RTTY) puede ser considerada como una forma
simple de Modulación por impulsos codificados
Cuando se usa el código Morse para conmutar on-off la onda portadora, no se usa
el término 'manipulación de amplitud', sino operación en onda continua (CW).
La modulación se usa frecuentemente en conjunción con varios métodos de
acceso de canal. Otras formas de modulación más complejas son (PSK),(QAM),
(I/Q),(QFSK),etc.
DEFINIR LA TÉCNICA DE AM DE BANDA LATERAL ÚNICA CON PORTADORA COMPLETA AM (SSBFC)
Modulación En Banda Lateral Única (Ssb)
El sistema de modulación AM se modificó para aumentar la eficiencia al no tener
que llevar la portadora. Esto produjo modulación DSB. Sin embargo, analizando el
espectro de una señal DSB, se encuentra que aún hay redundancia ya que las dos
bandas alrededor de fc son simétricas. Por lo tanto bastaría enviar una sola de las
dos: la superior o la inferior. Por ejemplo si el mensaje x(t) tiene el siguiente
espectro:
Se puede tener USSB (Upper Single Side Band o Banda Lateral Superior) o LSSB
(Lower Single Side Band o Banda Lateral Inferior)
En AM la potencia resultó igual a Pc + 2 PSB. Ahora, en cualquiera de los
dos tipos de SSB , la potencia será PSB, es decir:
PUSSB=PLSSB=Ac2 Sx / 4
Por otra parte el ancho de banda de transmisión es W, la mitad que para AM y
DSB.
Como se ha visto hasta ahora, el análisis de SSB en el dominio de la frecuencia es
simple, no así en el dominio del tiempo. Antes de intentarlo veremos una
herramienta matemática indispensable: la transformada de Hilbert.
Transformada de Hilbert
Si se tiene una señal x(t) cuya transformada de Fourier es X(f), a la transformada
de Hilbert de x(t) se le llamará
y su transformada de Fourier será:
Es decir, un transformador de Hilbert lo que hace es desfasar -90º todas las
componentes de frecuencia de la señal sin alterar su amplitud. Esto en el dominio
del tiempo se traduciría en lo siguiente:
Para encontrar la antitransformada de -jsgn(f), aplicaremos dualidad:
Así:
Propiedades de la transformada de Hilbert:
1) Si y(t)= x(t). w(t) donde x(t) es una señal pasabajos y w(t) una señal pasaaltos
(esto es X(f) = 0 para |f| > fc y W(f) = 0 para |f| < fc ), entonces la transformada de
Hilbert de y(t) será igual al producto de x(t) por la transformada de Hilbert de w(t).
Es decir:
De aquí se deducen algunos pares transformados de interés:( Considere siempre
que x(t) es una señal pasabajo)
2) Una señal cualquiera tiene el mismo espectro de energía o de potencia que el
de su transformada de Hilbert.
3) Por la misma razón anterior, la autocorrelación de una señal y la de su
transformada de Hilbert, coinciden.
4) Una señal y su transformada de Hilbert son ortogonales.
5) La transformada de Hilbert de la transformada de Hilbert de una señal x(t)
produce -x(t)
Análisis temporal y frecuencial de una señal SSB
Supongamos que la expresión de la señal SSB es la siguiente:
Donde x(t) está limitada en banda. Hagamos el análisis en frecuencia:
Si se suman estas dos señales, se tendría:
Si se restan:
En conclusión: El método de modulación SSB reduce ancho de banda y potencia.
Por supuesto la desventaja está en la complicación del modulador
Moduladores SSB
Existen dos métodos básicos para generar señales SSB: por discriminación de
frecuencia y por discriminación de fase.
MÉTODOS POR DISCRIMINACIÓN EN FRECUENCIA:
Se genera una señal DSB y luego se le elimina una de las bandas con un filtro
apropiado.
Si la señal tiene componentes de baja frecuencia, el filtro tiene que ser ideal y esto
no es realizable físicamente. Por lo tanto este modulador se puede usar cuando el
contenido de baja frecuencia del mensaje sea significativo a partir de una
f=fmín distinta de cero. El ancho de la pendiente de rechazo del filtro, debe ser
menor a 2 fmín y esto puede obligar a usar filtros con Q muy alto ( Si fc es grande,
Q=fc/BW >> 1). Una forma de solucionar este problema es utilizar una doble
modulación. Es decir se multiplica primero por un tono de frecuencia f1 pequeña y
se usa un filtro de alto Q (relativamente, ya que Q1=f1/BW es pequeño). A
continuación se eleva el espectro a la frecuencia definitiva y se filtra esta vez con
un filtro menos exigente.
Esta es una de las razones por la que en TV no se puede usar SSB, ya que la
frecuencia a partir de la cual es importante la información es de 25 Hz. En cambio
en telefonía si se presta, ya que fmín = 300 Hz.
MODULACIÓN POR DISCRIMINACIÓN DE FASE:
Se basa en la expresión temporal de la señal SSB, y se logra con el siguiente
sistema:
Es difícil lograr un desfasador de 90º de banda infinita; lo que se puede lograr es
una banda de trabajo específica o a lo sumo utilizar dos desfasadores cuya
diferencia sea siempre de 90º.
Con este tipo de modulador es fácil pasar de USSB a LSSB. Además, como no
requiere filtraje, se puede hacer en una sola etapa. Sin embargo el grado de
supresión de la banda indeseada depende de:
- La precisión de los mezcladores
- La precisión de la cuadratura de las dos portadoras
- La precisión del desfasador de banda ancha.
En la práctica se logra que la supresión alcance 20 dB, se puede lograr 30 dB y es
difícil encontrar 40 dB.
2.4.4.- Demodulación de ondas SSB
2.4.4.1.- Detección síncrona:
Al multiplicar la señal SSB por Coswct
El filtro pasabajo solo dejaría pasar el primer término, que es precisamente el
mensaje. Los efectos que tendría un error de fase o frecuencia de la portadora se
analizan posteriormente.
DETECCIÓN DE SSB CON UN DETECTOR DE ENVOLVENTE (COMPATIBLE SINGLE SIDE BAND).
Supongamos que se envía un tono piloto y al llegar lo amplificamos y sumamos a
la señal de entrada.
La envolvente de esta señal es R(t)
Si A>> Ac, los dos últimos términos serán despreciables, y el detector de
envolvente produciría:
DEFINIR LA TÉCNICA DE AM DE BANDA LATERAL ÚNICA CON PORTADORA REDUCIDA AM (SSBRC)
La AM de banda lateral única con portadora reducida (SSBRC) es una forma
de modulación en amplitud en donde una banda lateral se quita totalmente y el
voltaje de la portadora se reduce aproximadamente 10% de su amplitud no
modulada. Por lo tanto, el 96% de la potencia transmitida está en la banda lateral
no suprimida. Para producir una componente de portadora reducida, la portadora
está totalmente suprimida durante la modulación y luego reinsertada con una
amplitud reducida. Por lo tanto a la SSBRC se le llama a veces una banda lateral
única de portadora reinsertada.
La portadora reinsertada suele llamarse portadora piloto y se reinserta por razones
de demodulación.
La potencia de la banda lateral constituye casi el 100% de la potencia transmitida
BIBLIOGRAFIA
1. http://prof.usb.ve/tperez/docencia/2422/Capi/cap2/cap24/cap24.htm
2. https://es.wikipedia.org/wiki/Modulación_de_banda_lateral_única
3. arantxa.ii.uam.es/~tco/Documentacion/
Tema_III_2_Modulaciones_Lineales_ver0.pdf
4. www.analfatecnicos.net/archivos/15.SistemasModulacionWikipedia.pdf
epositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/handle/11059/4681/62138C719.pdf?
5. investigaciondsss.blogspot.com/