tecnicas de modulacion_modulacion de amplitud

8/17/2019 Tecnicas de Modulacion_modulacion de Amplitud

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La Comunicación implica la transmisión deinformación desde un punto hasta otro punto.

Fuente deinformación

Transmisor Receptor

Canal

InformaciónUsuario


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Fuentes de Información:- Voz - Fax

-Televisión - Ordenadores personales

Canales de Comunicación:

- Canales telefónicos - Fibra óptica

- Canales móviles de comunicación - Satélite

Señales en banda base y señales paso banda:

-Banda Base: banda de frecuencias de la señal mensaje. Lasseñales en banda base pueden ser analógicas o digitales.

-Paso Banda: Mediante el proceso de modulación la señal setraslada a otra zona de frecuencias más adecuada para que pueda

ser transmitida por un canal de comunicación.


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El Proceso de Modulación:

El proceso de modulación consiste en modificar la señal

mensaje para que pueda ser transmitida por un canal. Esteproceso se realiza en el dispositivo transmisor

Una onda portadora varía alguno se sus parámetros deacuerdo con la señal mensaje.

El proceso de demodulación consiste en recuperar la señalmensaje, a partir de la señal portadora degradada despuésde su transmisión por el canal. El proceso se realiza en eldispositivo receptor.


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• Para controlar dicha señal y así facilitar lapropagación de la señal de información por cableo por el aire.

• Ordenar el espacio radioeléctrico.

• Distribuir canales a cada tipo de informacióndistinta.


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• Para disminuir las dimensiones de las antenas.

• Optimizar el ancho de banda de cada canalevitando interferencia entre canales.

• Proteger la información de las degradacionespor ruido.

•

Definir la calidad de la informacióntransmitida.


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• Para modular una señal se utilizan dispositivoselectrónicos semiconductores concaracterísticas no lineales (bulbos, diodos,

transistores), resistencias, inductores,capacitores y también combinaciones entreellos. Actualmente se utilizan circuitos

integrados para la modulación de señales.


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• La señal resultante de este proceso se la denomina señalmodulada y la misma es la señal que se transmite.

• La modulación permite aprovechar mejor el canal decomunicación ya que posibilita transmitir más informaciónen forma simultánea por un mismo canal y/o proteger lainformación de posibles interferencias y ruidos.


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ESQUEMAS DE MODULACIÓN:

ANALÓGICOS (AM, AM-DSB, AM-SSB, FM Y PM).

DIGITALES (ASK, FSK Y PSK).


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MODULACIÓN ANALÓGICA:

MODULACIÓN LINEAL.• Amplitud (AM).

• Doble Banda Lateral (DSB)

• Banda Lateral Única (SSB)

MODULACIÓN ANGULAR.

• Fase (PM)

• Frecuencia (FM)


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MODULACIÓN LINEAL

Básicamente la modulación por onda continuaconsiste en la variación lineal, entre el mensaje

que se desea transmitir, a través del canal decomunicaciones y un parámetro de la señalportadora, de ahí el nombre de modulaciónlineal. La señal portadora usualmente es una

onda sinusoidal, pero esto no necesariamentetiene que ser así.


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Es el proceso de imponer la información contenida en una señal electrónica

de baja frecuencia (Banda Base) en una de alta frecuencia.La señal de baja frecuencia se denomina Moduladora y la de alta

frecuencia Portadora.

La Demodulación es el proceso inverso (es decir, la onda modulada se

convierte nuevamente a su forma original).

La modulación se realiza en el transmisor en un circuito llamado

Modulador.

La demodulación se realiza en el receptor en un circuito llamado

Demodulador o Detector.


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Es el proceso de cambiar la amplitud de una portadora de frecuenciarelativamente alta de acuerdo con la amplitud de la señal modulante(información), tal como se muestra en la figura 1.

Figura 1. Señal modulada de AM

En AM la información se imprime sobre una portadora en forma de cambios deamplitud.

AM es una forma de modulación relativamente barata y de baja calidad detransmisión, que se utiliza en la radiodifusión de señales de audio y vídeo. Ej.:

• La banda de radiodifusión comercial AM abarca desde 540 a 1600Khz.

• La radiodifusión comercial de televisión se divide en tres bandas (dos de VHF yuna de UHF).


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Los canales de la banda baja de VHF del 2 al 6 (54 a 88MHz), los canales debanda alta de VHF entre el 7 y el 13 (174 a 216 MHz) y los canales de UHFcomprendidos desde el 14 al 83 (470 a 890 MHz).

AM también se usa para las comunicaciones de radio móvil de dos sentidostal como una radio de banda civil (CB) (26.965 a 27.405 MHz) o los avionescon los aeropuertos (118 a 136Mhz).

Un modulador de AM es un dispositivo no lineal con dos señales de entrada:a) una señal portadora de amplitud constante y de frecuencia única.

b) la señal de información que “actúa sobre” o “modula” la portadora y puedeser una forma de onda de frecuencia simple o compleja compuesta demuchas frecuencias que fueron originadas de una o más fuentes.

Debido a que la información actúa sobre la portadora, se le llama señalmodulante. La resultante se llama Onda Modulada o Señal Modulada.


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Existen varias formas o variaciones de modulación de amplitud, pero laque probablemente mas se usa es la AM de portadora de máxima potenciay doble banda lateral (AM DSBFC, por Double Side Band Frequency

Carrier). A este sistema se le llama también AM convencional osimplemente AM.

La figura 2a. muestra un diagrama simplificado de un modulador AMDSBFC donde se observa la señal Portadora [VcSin(2πfct)], la señal de

entrada (modulante) o de información [VmSin(2πfmt)] y la onda modulada[Vam(t)].

La figura 2b. muestra en el dominio de tiempo como se produce una onda AM a partir de una señal modulante de frecuencia simple. La ondamodulada de salida contiene todas las frecuencias que componen la señal AM y se utilizan para llevar la información a través del sistema, por lo tantoa la forma de la onda modulada se le llama la Envolvente.

Cuando se aplica una señal modulante, la amplitud de la onda de salidavaría de acuerdo a la señal modulante. Obsérvese que la forma de la

envolvente de AM es idéntica a la forma de la señal modulante.


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En un Modulador de AM ocurre una mezcla no lineal (producto) y la envolvente de

salida es una onda compleja compuesta por un voltaje de CC, la frecuenciaportadora y las frecuencias de suma (fc+fm) y diferencia (fc- fm) (es decir, losproductos cruzados).

La suma y la diferencia de frecuencias son desplazadas de la frecuencia portadora

por una cantidad igual a la frecuencia de la señal modulante. Por lo tanto, unaenvolvente de AM contiene componentes en frecuencia espaciados por “fm” Hzen cualquiera de los lados de la portadora.

Sin embargo, debe observarse que la onda modulada no contiene unacomponente de frecuencia que sea igual a la frecuencia de la señal modulante.

El efecto de la modulación es trasladar la señal de modulante en el dominio de lafrecuencia para reflejarse simétricamente alrededor la frecuencia de la portadora(tal como se muestra en la figura 3.).


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El grafico muestra que el espectro de AM se extiende desde [f c- f m(max)] a[f c+f m(max)] en donde f c es la frecuencia de la portadora y f m(max) es la frecuenciamáxima de la señal modulante.

La banda de frecuencias entre f c-f m(max) y fc se llama banda lateral inferior (LSB) y cualquier frecuencia dentro de esta banda se llama frecuencia lateralinferior (LSF).

La banda de frecuencias entre f c y f c+f m(max) se llama banda lateral superior (USB) y cualquier frecuencia dentro de esta banda se llama frecuencia lateral

superior (USF).

Figura 3. Espectro de frecuencias de una onda AM (DSBFC)

Figura 3. Espectro de frecuencias AM


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El ancho de banda (AB ó BW) de una onda AM DSBFC es igual a la

diferencia entre la frecuencia lateral superior más alta y la frecuencia

lateral inferior más baja o sea dos veces la frecuencia de la señalmodulante más alta es decir:

AB =2*f m(max).

Notas:

• Para la propagación de una onda radio, la portadora y todas las

frecuencias dentro de las bandas laterales superiores e inferiores debe

ser lo suficientemente altas para propagarse por la atmósfera de la

Tierra (incluida la ionosfera).

• Las señales de frecuencias altas que pueden radiarse por una antena y

propagarse por el espacio libre se llaman comúnmente radiofrecuencias

o RF.


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Ejemplo. 1Para un modulador de AM DSBFC con una frecuencia portadora fc =100KHz y unafrecuencia máxima de la señal modulante fm(max)= 5 Khz. determine:(a) Limites de frecuencia para las bandas laterales superior e inferior.(b) Ancho de banda.(c) Frecuencias laterales superior e inferior producidas cuando la señalmodulante es un tono de 3KHz de frecuencia simple.(d) Dibuje el espectro de la frecuencia de salida.

Solución

(a) La banda lateral inferior se extiende desde la frecuencia lateral inferior másbaja posible a la frecuencia portadora ó LSB = [fc - fm(max)] a fc ⇒ (100 - 5) Khza 100 Khz. ⇒ 95 a 100 Khz.

La banda lateral superior se extiende desde la frecuencia portadora a la frecuencialateral superior más alta posible ó USB = fc a [fc+ fm(max)] ⇒ 100 Khz a(100 + 5) Khz. ⇒ 100 a 105 Khz.(b) El ancho de banda es igual a la diferencia entre la máxima frecuencia lateralsuperior y la mínima frecuencia lateral inferior ó B =2*fm(max)=2 x(5 kHz)=10kHz


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(c) La frecuencia lateral superior es la suma de la portadora y la frecuenciamodulante ó Fusf = fc + fm = 100kHz + 3kHz = 103kHz

La frecuencia lateral inferior es la diferencia entre la portadora y la frecuenciamodulante Flsf = fc - fm = 100kHz - 3kHz = 97kHz

(d) El espectro de frecuencia de salida se muestra en la figura 3.


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Coefic iente de Modulación (m) y Porcentaje de Modulación (M)

El coeficiente o índice de modulación es un término utilizado para describir la

cantidad de cambio de amplitud (modulación) presente en una forma de una onda

de AM.El porcentaje de modulación es simplemente el coeficiente de modulación

establecido como un porcentaje. Más específico, el porcentaje de modulación

proporciona el cambio de porcentaje en la amplitud de la onda de salida cuando

está actuando sobre la portadora por una señal modulante. Matemáticamente, el

coeficiente de modulación es:

En donde:

m = coeficiente de modulación (sin unidad).

Vm= cambio pico en la amplitud del voltaje de la forma de onda de salida (volts).

Vc = amplitud pico del voltaje de la portadora no modulada (volts).


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Coeficiente de Modulación (m) y Porcentaje de Modulación (M)

Entonces , por lo tanto (e.c. 7)

En donde Vmax = Vc+Vm y Vmin = Vc-Vm

Figura 4 Coeficiente de modulación, Em y Ec

El cambio pico en la amplitud de la onda de salida (Vm) es la suma de los voltajes de las frecuenciaslaterales superiores e inferiores. Por lo tanto, ya queVm = Vusf + Vlsf y Vusf = Vlsf entonces:

e.c. 8)

minmax

minmax

2/1

2/1

V V

V V M

100

minmax

minmax

V V

V V M

42

2/1

2

minmaxminmax V V V V Vm

V V lsf usf


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Coefic iente de Modulación (m) y Porcentaje de Modulación (M)

Donde: Vusf = amplitud pico de la frecuencia lateral superior (volts)

Vlsf = amplitud pico de la frecuencia lateral inferior (volts)

De la ecuación 1 puede observarse que el porcentaje de modulación llega a 100% cuandoVm = Vc. Esta condición se muestra en la figura 5d. También puede observarse que enuna modulación al 100%, la mínima amplitud de la envolvente es Vmin = 0 V.

La figura 5c muestra una envolvente modulada al 50%; el cambio pico en la amplitud dela envolvente es igual a la mitad de la amplitud de la onda no modulada. El porcentajemáximo que puede imponerse sin provocar una distorsión excesiva es del 100%.

A veces el porcentaje de modulación se expresa como el cambio pico en el voltaje de la

onda modulada con respecto a la amplitud pico de la portadora no modulada (es decir,porcentaje de cambio = Vm /Vc x 100)


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Figura. 5 Porcentaje de modulación de una envolvente de AM DSBFC

(a) señal modulante; (b) portadora no modulada;

(c) onda modulada 50%; (d) onda modulada 100%.


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MODULACIÓN DE AMPLITUD.

La modulación de amplitud o amplitud modulada (AM). La

modulación en amplitud (AM) funciona mediante la variaciónde la amplitud de la señal transmitida en relación con lainformación que se envía. Es una técnica utilizada en lacomunicación electrónica, más comúnmente para latransmisión de información a través de una onda transversalde televisión.


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MODULACIÓN EN DOBLE BANDA LATERAL.

La modulación en doble banda lateral (DBL) es una

modulación lineal que consiste en modificar la amplitud de laseñal portadora en función de las variaciones de la señal deinformación o moduladora. La modulación en doble bandalateral equivale a una modulación AM, pero sin reinserción dela portadora.

La portadora no transmite ninguna de las características quedefinen el mensaje y encima consume la mayoría de laenergía de la onda modulada. El ancho de banda necesario

para la transmisión de información es el doble de lafrecuencia de la señal moduladora, causando una pérdida deancho de banda en el espectro.


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MODULACIÓN DE BANDA LATERAL ÚNICA.

Modulación de banda lateral única (BLU) es una evolución de la

AM. La banda lateral única es muy importante para la rama de laelectrónica básica ya que permite transmitir señales de radiofrecuencia que otras modulaciones no pueden transmitir.

En la transmisión en Amplitud Modulada se gasta la mitad de laenergía en transmitir una onda de frecuencia constante llamadaportadora, y sólo un cuarto en transmitir la información de laseñal moduladora (normalmente voz) en una banda defrecuencias por encima de la portadora. El otro cuarto se

consume en transmitir exactamente la misma información, peroen una banda de frecuencias por debajo de la portadora. Esevidente que ambas bandas laterales son redundantes, bastaríacon enviar una sola. Y la portadora tampoco es necesaria.


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• 1) Si todos los usuarios transmiten a la frecuencia de laseñal original o moduladora, no será posible reconocerla información inteligente contenida en dicha señal,debido a la interferencia entre las señales transmitidas

por diferentes usuarios.• 2) A altas frecuencias se tiene mayor eficiencia en la

transmisión, de acuerdo al medio que se emplee.

• 3) Se aprovecha mejor el espectro electromagnético,

ya que permite la multiplexación por frecuencias.• 4) En caso de transmisión inalámbrica, las antenas

tienen medidas más razonables.


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• Es el proceso mediante el cuál es posiblerecuperar la señal de datos de una señalmodulada.

• Un MODEM es un dispositivo de transmisiónque contiene un modulador y undemodulador.


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TALLER EN EQUIPOS 3

Para la forma de onda de AM mostrada en la siguiente figura, determine:

a.) Amplitud pico de las frecuencias laterales superior e inferior.

b) Amplitud pico de la portadora no modulada.

c) Cambio pico en l a amplitud de la envolvente.

d) Índice de modulación.

e) Porcentaje de modulación.


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TALLER INVESTIGATIVO-EXPOSITIVO EN

EQUIPOS

Investigar sobre circuitos de modulación y demodulación de

amplitud y frecuencia y preparar una exposición tipomicroclase sobre este tema. Cuatro equipos trabajaránsobre AM y otros cuatro sobre FM

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