principios de modulaciÓn analÓgica en amplitud. conceptos y fundamentos de la modulación de...
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PRINCIPIOS DE MODULACIÓN ANALÓGICA EN AMPLITUD
Conceptos y Fundamentos de la Modulación de Amplitud
• Modulación es el proceso de modificar la característica de una señal de acuerdo con la característica de otra señal. La señal de información (voz, video, datos binarios u otro tipo de información se utiliza para modificar una señal con una frecuencia más alta llamada portadora. La señal de información se denomina señal moduladora y la señal con una frecuencia más alta se llama onda portadora o modulada
Modulación de AM y de FM
Conceptos y Fundamentos de la Modulación de Amplitud
Representación Matemática de la Modulación de
Amplitud
• Las señales senoidales de corriente alterna (AC) pueden representarse en forma matemática mediante funciones trigonométricas. Por ejemplo, la onda portadora senoidal puede expresarse mediante la siguiente ecuación:
tfsenVv pPP 2
Representación Matemática de la Modulación de
Amplitud
• = valor instantáneo del voltaje de la onda senoidal de la portadora en un tiempo específico dentro del ciclo
• = valor máximo de la portadora senoidal no modulada medido entre cero y la amplitud máxima de las alternancias positivo y negativo
• = es la frecuencia de la onda senoidal de la portadora;
• t = un punto particular en el tiempo durante el ciclo de la portadora.
Pv
PV
pf
Representación Matemática de la Modulación de
Amplitud
• De la misma forma una señal moduladora de onda senoidal puede expresarse de una fórmula similar
tfsenVv mmm 2
Representación Matemática de la Modulación de
Amplitud
• vm = valor instantáneo de la señal de información
• Vm = amplitud máxima de la señal de información
• fm = frecuencia de la señal moduladora
Índice y Porcentaje de Modulación
• El índice de modulación sólo es el cuociente del voltaje máximo de señal moduladora y el voltaje de la portadora.
p
m
V
Vm
• Cuando el índice de modulación se multiplica por 100 , el grado de modulación queda expresado en porcentaje.
• Es más común expresar la magnitud de la modulación de amplitud en porcentaje que como valor fraccionario.
• En la práctica es deseable operar una modulación tan próxima a 100% como sea posible.
Espectro de Frecuencias de una Señal en
Amplitud • Siempre que una señal de información modula una
portadora, como parte del proceso se generan señales con
diferentes frecuencias. Estas nuevas frecuencias se llaman
frecuencias laterales o bandas laterales y ocurren en el
especto de frecuencias situado inmediatamente arriba y
debajo de la frecuencia portadora.
535KHz540KHz 550KHz 560KHz
1 2 3
10 KHz canal
1590KHz
106
1600KHz
107
1605KHz
Espectro de frecuencias de la banda de radiodifusión de AM
Bandas Laterales
• Las bandas laterales se presentan en frecuencias y son la suma y diferencia entre las frecuencias de la portadora y de la moduladora. Cuando se trata de señales formadas por más de una frecuencia, es mejor mostrar la señal de AM en el dominio de la frecuencia en vez del dominio del tiempo.
mpm
mpm
ppAM fftsenV
fftsenV
tfsenVv 22
22
2
Portadora Banda Lateral InferiorBLI
Banda Lateral SuperiorBLS
Bandas Laterales
• La onda AM es la suma algebraica de las ondas seno de la portadora y de las bandas laterales.
a) moduladora
b) banda lateral inferior
c) portadora;
d) banda lateral superior;
e) onda compuesta AM
c ic lo
estas am plitudesinstan táneas se
sum an para producir laresu ltan te
a)
b)
c)
d)
e)
Bandas Laterales
f p
frecuencia
bandasla tera lesin feriores
bandasla tera les
superiores
f + 3 K H zpf -3 K H zp
3KH z 3KH z
300H z
300H z
Bandas laterales superior e inferior de una señal
de voz moduladora de AM
Representación de una Señal AM en el Dominio
de la Frecuencia • Otro método para mostrar las señales de las bandas
laterales es trazar las amplitudes de la portadora y de las bandas laterales con respecto a la frecuencia.
• El eje horizontal representa frecuencia y el eje vertical las amplitudes de las señales.
• Las señales pueden ser voltaje, corriente o magnitudes de la potencia y pueden expresar en valores máximos o RMS.
• El trazado de la amplitud de una señal versus la frecuencia se denomina representación en el dominio de la frecuencia.
• El instrumento conocido como analizador de espectros se emplea para presentar una señal en el dominio de la frecuencia.
Representación de una Señal AM en el Dominio
de la Frecuencia
Ancho de banda• El ancho total de la banda es sólo la diferencia entre las frecuencias
superior e inferior de las bandas laterales.
Distribución de Potencias en una Señal Modulada
en Amplitud para un Sistema DBLCP
• Para comunicarse por radio, la señal AM es amplificada con un circuito amplificador de potencia y se envía a una antena que tiene impedancia característica R.
• La potencia total transmitida se divide entre la portadora y las bandas laterales superior e inferior.
• La potencia total transmitida, PT, solo es la suma de la potencia PC de la portadora y la potencia de las bandas laterales PBLS y PBLI.
T C BLI BLSP P P P
Potencias de Bandas Laterales
• Depende del valor del índice de modulación.
• Cuanto mayor sea el índice de modulación, tanto más alta será la potencia de la banda lateral.
• La potencia PS en cada banda lateral esta determinada por la expresión
2
4c
S BLI BLS
P mP P P
Doble Banda Lateral y Banda Lateral Única Sin Portadora
• Como dos tercios de la potencia transmitida aparecen en la portadora, que no transmite información alguna, y la verdadera información está en las bandas laterales se puede suprimir la portadora.
• Al suprimir la portadora, la señal resultante se reduce a las bandas laterales superior e inferior.
• Esta señal se llama señal de portadora suprimida y doble banda lateral (DSSC o DBL).
Doble Banda Lateral y Banda Lateral Única Sin Portadora
• La modulación de amplitud genera dos conjuntos de bandas laterales, cada una de las cuales contiene la misma información.
• Siendo que la información de la señal AM o DBL es redundante, la información puede transmitirse en una sola banda lateral,
• Al eliminar una banda lateral se produce una señal de banda lateral única (BLU)
• Suprimiendo la portadora y una banda lateral se produce una señal AM más eficiente.
Doble Banda Lateral Sin Portadora
• Durante el proceso de modulación la portadora se suprime, se conserva las dos señales de la banda lateral.
• Aún cuando la portadora se ha eliminado las señal DBL de dominio de tiempo es una onda senoidal en que la amplitud de la frecuencia portadora varía.
BLIBLS
fcfc - fm fc + fm Frecuencia
PortadoraSuprimida
BLU en Dominio de la Frecuencia
BLIBLS
Portadora
fcfc - fm fc + fm
Suprimidas
Frecuencia
Banda Lateral Única• Sistema de banda lateral
única:
a) AM convencional de DSBFC
b) banda lateral única con portadora completa
c) banda lateral única con portadora suprimida
d) banda lateral única con portadora reducida
e) banda lateral independiente
f) banda lateral vestigial
bf m
señalm odulante
ampl
itud
U S B
P = V /Rp p
2
P = 0LSB
P = P +m P /4T p2
p
P = m P /4USB p2
pf
f m
señalm odulante
ampl
itud
L S B U S B
P = V /Rp p
2
P = m P /4LSB p2
P = P +m P /2T p2
p
P = m P /4USB p2
pf
a
f m
señalm odulante
ampl
itud
U S B
P = 0p
P = 0LSB P = m P /4=PUSB p2
T
pf (su p rim id a )
c
f m
señalm odulante
ampl
itud
U S B
P = (0.1V ) /Rp p2
P = 0LSB P = m P /4USB p2
pf
P = 0.01P +m P /4T p2
p
d
f m
señalm odulante
ampl
itud
c h A c h B
P = m P /4LSB p2
P = m P /4USB p2
pf
P = (0.1V ) /Rp p2
P = 0.01P +m P /2T p2
p
e
f m
señalm odulante
ampl
itud
U S B
P = V /Rp p
2
P = < PLSB USB P = m P /4USB p2
pf
P = P +m P /4+PT p2
p LSB
L S B
f
AM de Banda Lateral Vestigial
• La AM de banda lateral vestigial (VSB=Vestigial Side Band) es una forma de modulación de amplitud en donde la portadora y una banda lateral completa se transmiten, pero sólo se transmite parte de la segunda banda lateral. La portadora se transmite a toda potencia. En la VSB, las frecuencias inferiores de la señal modulantes se transmiten en doble banda lateral y las frecuencias superiores de la señal modulante se transmiten en banda lateral única. En consecuencia, las frecuencias inferiores pueden apreciar el beneficio de la modulación al 100%, mientras que las frecuencias superiores no pueden lograr más que el efecto del 50% de modulación. Por consiguiente, se enfatizan las señales modulantes de frecuencia superiores.
L1 L2
Q1
C3
L3
C4
Entrada Portadora
de RF
Entrada Señal
Moduladora
T2
C5
+Vcc
T1
Salida AM
L2
C1
Q1
T1
Entrada Señal
Moduladora
+Vcc
C4
L3
C3
L1
Entrada Portadora
de RF
C2R1
L4
C5 C6