INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA

COMUNICACIONES ANALOGICAS

PROFRA: BENITEZ CHAVEZ MARIA GUADALUPEEQUIPO N5 TRABAJO DE EXPOCISIONNOMBRE DEL EQUIPO: THE HAND POWERTEMAS: AM de Banda Lateral Residual Modulacin y Demodulacin Relacin a Ruido en AM

INTEGRANTES: LOPEZ FIGUEROA HECTOR RUIZ MARTINEZ ARTURO RUIZ MENDOZA ANGELGRUPO: 5CV8Observaciones:CALIFICACION:

24/04/13INDICE

BANDA LATERAL RESIDUAL VSB- VESTIGIAL SIDE BAND 4, 5

MODULACIN 6

MODULACION Y DESMODULACION 7, 10

ANLISIS DE RUIDO 11, 12

MOFDULACION DE SEALES 13, 19

Glosario tec. & BIBLIOGRAFIA .. 20

INTRODUCCIONEn una seal analgica pueden variar tres propiedades: la amplitud, la frecuencia y la fase. Enel trabajoanterior estudiamos lamodulacinde amplitud AM. A continuacin se tratara sobre la modulacin de frecuencia (FM) y la modulacin (PM), la modulacin de frecuencia y en fase, son ambas formas de modulacin angular.Desdichadamente, a ambas formas de modulacin angular se les llama simplemente FM cuando en realidad, existe una diferencia clara aunque sutil, entre las dos. Existen varias ventajas en utilizar la modulacin angular en vez de la modulacin de amplitud, tal como la reduccin delruido, la fidelidad mejorada delsistemay el uso ms eficiente de lapotencia. Sin embargo, FM y PM, tienen varias desventajas importantes, las cuales incluyen requerir un ancho de banda extendida ycircuitosms complejos, tanto en el transmisor, como en el receptor.La modulacin angular fue introducida en el ao 1931, como una alternativa a la modulacin en amplitud. Se sugiri que la onda con modulacin angular era menos susceptible al ruido que AM y consecuentemente, poda mejorar el rendimiento de lascomunicacionesderadio. El mayor E.H. Armstrongdesarrolloel primer sistema radio FM conxito, en 1936 (quien tambin desarrollo el receptor superheterodino) y, en julio de 1939, la primera radiodifusin desealesFM programada regularmente comenz en Alpine, New Jersey. Actualmente la modulacin angular se usa extensamente parala radiodifusin de radio comercial, transmisin desonidodetelevisin, radio mvil de dos sentidos, radio celular y lossistemasde comunicaciones pormicroondasy satlite.Elprocesode modulacin consiste en variar algunos de los parmetros de una portadora, generalmente senoidal, de acuerdo a una seal deinformacino seal moduladora. En el caso de modulacin angular, se hace variar la frecuencia o la fase de la portadora. As la modulacin angular tiene dos variantes: modulacin de frecuencia (FM) y modulacin de fase (PM). En ambos casos, la amplitud de la portadora se mantiene constante. Por esta razn a estos tipos de modulacin se les designa tambin como deenvolvente constante, en tanto que a la modulacin de amplitud se le designa como deenvolvente variable. A veces a la modulacin angular se le designa tambin comomodulacin exponencial.

BANDA LATERAL RESIDUAL

En comunicaciones analgicas, la modulacin en amplitud es el proceso de variar la amplitud de una seal portadora proporcional a las variaciones de la seal mensaje.VSB - Vestigial Side Band es un mtodo de modulacin AM que se basa en la utilizacin de una banda lateral y el vestigio o una pequea porcin de la otra. Para obtener este resultado, la seal puede ser Modulada en doble banda lateral (DSB) o en banda lateral nica (SSB) y la modulacin VSB se obtendr al ubicar un filtro con una respuesta suave, no tan abrupta, que permita el paso de una banda lateral y parte de las primeras componentes en frecuencia de la otra. El objetivo es mejorar la relacin seal a ruido (SNR) en las bajas frecuencias de la seal mensaje debido a un incremento en la potencia de la seal recibida al utilizar las primeras componentes de la banda lateral adyacente. Si se utiliza modulacin SSB, en el proceso de demodulacin se introduce una banda lateral indeseable como resultado de la diferencia de fases entre la seal recibida y el oscilador local. Esta banda lateral indeseable puede eliminarse al garantizar que las fases sean las mismas, un mtodo es el utilizar una seal piloto en la frecuencia portadora y demodulacin sncrona, pero esto implica el uso de potencia en la transmisin del mismo sobre la portadora. La modulacin VSB aprovecha esta banda lateral indeseada y proporciona el uso de un filtro con una respuesta no tan exigente como en SSB que permite el paso de una porcin de esta banda lateral indeseada, el diseo se simplifica pero el ancho de banda aumenta, una vez ms se mejora la seal en las bajas frecuencias que ahora pueden ser utilizadas para el envo de informacin adicional.MODULACIN Y DEMODULACIN DE BANDA LATERAL RESIDUAL VSB Hacerse un compromiso entre SSB y DSB. Esto es lo que se conoce como modulacin La generacin de seales SSB puede resultar difcil cuando el ancho de banda de la seal moduladora es amplio o cuando no pueden ser despreciadas las componentes de baja frecuencia. Para conservar el espacio espectral, puede de banda lateral residual VSB.En la modulacin VSB, slo se transmite una porcin de una banda lateral, de manera que el proceso de demodulacin reproduce a la seal original. La supresin parcial de una banda lateral reduce el ancho de banda con respecto, comparado con la DSB, pero no alcanza la eficiencia de espectro de SSB.La operacin de filtracin puede representarse con un filtro que deja pasar algo de la banda lateral inferior (o superior) y la mayor parte de la superior (o inferior).Si se transmite adems una gran portadora, la seal deseada puede recobrarse con un detector de envolvente. Si no se enva portadora, se puede recuperar con un detector sincrnico.Modulacin Para simular este proceso es necesario construir el siguiente sistema: Donde la seal cosenoidal es la seal de informacin y tiene amplitud 1 y frecuencia de 1rad/s. El coseno modulador tiene amplitud 1 y frecuencia de 10rad/s.La salida del modulador DSB-SC es mostrada en la siguiente figura El filtro pasa banda debe ser tal que deje pasar la banda lateral superior y parte de la banda lateral inferior (o viceversa pero en esta simulacin se trabaj con la banda lateral superior). Tmese en este caso una frecuencia de corte de 10rad/s. Bajo esta condicin, puede obtenerse a la salida del filtro una seal como la siguiente:

Para realizar la demodulacin de banda lateral residual es necesario realizar la siguiente modificacin al sistema original: El filtro pasa bajas tiene frecuencia de corte igual a la frecuencia fundamental de la seal de informacin. Entonces, la salida del sistema modulador y demodulador es como la que se muestra en la siguiente figura: Es una seal sinodal de frecuencia 1rad/s y de amplitud 0.5. Si se hace pasar esta seal a travs de una ganancia de 2, entonces, se obtiene la seal de informacin.

ModulacinModulacin engloba el conjunto de tcnicas que se usan para transportar informacin sobre una onda portadora, tpicamente una onda sinusoidal. 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. Segn la American National Standard for Telecommunications, la modulacin es el proceso, o el resultado del proceso, de variar una caracterstica de una portadora de acuerdo con una seal que transporta informacin. El propsito de la modulacin es sobreponer seales en las ondas portadoras.[1]Bsicamente, la modulacin consiste en hacer que un parmetro de la onda portadora cambie de valor de acuerdo con las variaciones de la seal moduladora, que es la informacin que queremos transmitir.Tcnicas de modulacin:Uno de los objetivos de las comunicaciones es utilizar una frecuencia portadora como frecuencia bsica de una comunicacin, pero modificndola siguiendo un proceso denominado modulacin para codificar la informacin en la onda portadora.[]Tres aspectos de la onda portadora bsica que se pueden modular son: Amplitud Frecuencia Fase o nguloLas tres tcnicas de modulacin bsica son: Modulacin de la amplitud (AM o amplitud modulada). Modulacin de la frecuencia (FM o frecuencia modulada). Modulacin de la fase (PM o fase modulada).

MODULACION Y DEMODULACION

Como a menudo no es prctico propagar seales de informacin a travs de cables metlicos o de fibra ptica, o a travs de la atmosfera terrestre, con frecuencia es necesario modular la informacin de la fuente, con una seal analgica de mayor frecuencia, llamada portadora.En esencia, la seal portadora transporta la informacin a travs del sistema. La seal de informacin modula a la portadora, cambiando su amplitud, su frecuencia o su fase. Modulacin no es ms que el proceso de cambiar una o ms propiedades de la portadora, en proporcin con la seal de informacin.Los dos tipos bsicos de comunicaciones electrnicas son analgico y digital. Un sistema analgico de comunicaciones es aquel en el cual la energa se transmite y se recibe en forma analgica: una seal de variacin continua, como por ejemplo una onda senoidal. En los sistemas analgicos de comunicaciones tanto la informacin como la portadora son seales analgicas.Sin embargo, el termino comunicaciones digitales abarca una amplia variedad de tcnicas de comunicacin, que incluyen transmisin digital y radio digital. La transmisin digital es un sistema digital verdadero. Donde los pulsos digitales (con valores discretos, como +5V y tierra) se transfieren entre dos o ms puntos en un sistema de comunicaciones. Con la transmisin digital no hay portadora analgica, y la fuente original de informacin puede tener forma digital o analgica. Si esta en forma analgica que debe convertir a pulsos digitales antes de transmitirla, y se debe reconvertir a la forma analgica en el extremo de recepcin. Los sistemas de transmisin digital requieren una instalacin fsica entre el transmisor y el receptor, como por ejemplo un conductor metlico o un cable de fibra ptica.

La radio digital es la transmisin de portadoras analgicas moduladas digitalmente, entre dos o ms puntos en un sistema de comunicaciones. En la radio digital, la seal moduladora y la seal demodulada son pulsos digitales. Estos pulsos se pueden originar en un sistema digital de transmisin, en una fuente digital como por ejemplo una portadora, o pueden ser una seal analgica codificada en binario. En los sistemas digitales de radio, el medio de transmisin puede ser una instalacin fsica o el espacio libre(es decir, la atmosfera terrestre). Los sistemas analgicos de comunicaciones fueron los primeros en ser desarrollados; sin embargo, en tiempos recientes, se han popularizado ms los sistemas digitales de comunicaciones.La ecuacin 1-1 es la descripcin general de una onda senoidal de voltaje, variable en el tiempo, como puede ser una seal portadora de alta frecuencia. Si la seal de informacin es analgica, y la amplitud (V) de la portadora es proporcional a ella, se produce la modulacin de amplitud (AM, por amplitude modulation). Si se vara la frecuencia (f) en forma proporcional a la seal de informacin, se produce la modulacin de frecuencia (FM, de frequency modulation); por ltimo, si se vara la fase () en proporcin con la seal de informacin, se produce la modulacin de fase (PM, de phase modulation).Si la seal de informacin es digital, y la amplitud (V) de la portadora se varia proporcionalmente a la seal de informacin, se produce una seal modulada digitalmente, llamada modulacin por conmutacin de amplitud (ASK, de amplitude shift keying). Si la frecuencia (f) vara en forma proporcional a la seal de informacin se produce la modulacin por conmutacin de frecuencia (FSK, de frequency shift keying), y si la fase () vara de manera proporcional a la seal de informacin, se produce la modulacion por conmutacin de fase (PSK, de phase shift keying ). Si se varian al mismo tiempo la amplitud y la fase en proporcin con la seal de informacin, resulta la modulacion de amplitud en cuadratura (QAM, de quadrature amplitude modulation). Los sistemas ASK, FSK, PSK y QAM son formas de modulacion digital.

V(t) = V sen(2ft + ) (1-1)Donde v(t)= voltaje variable senoidalmente en el tiempo V= amplitud mxima (volts) f = frecuencia (Hertz) = desplazamiento de fase (radianes)A continuacin se muestra un resumen de las diversas tcnicas de modulacin

La modulacin se hace en un transmisor mediante un circuito llamado modulador. Una portadora sobre la que ha actuado una seal de informacin se llama onda modulada o seal modulada. La demodulacin es el proceso inverso a la modulacin, y reconvierte a la portadora modulada en la informacin original (es decir, quita la informacin de la portadora). La demodulacin se hace en un receptor, con un circuito llamado demodulador.Hay dos razones por las que la modulacin es necesaria en las comunicaciones electrnicas: 1) Es en extremo difcil irradiar seales de baja frecuencia en forma de energa electromagntica, con una antena, y 2) ocasionalmente, las seales de la informacin ocupan la misma banda de frecuencias y si se transmiten al mismo tiempo las seales de dos o ms fuentes, interferirn entre s. Por ejemplo, todas las estaciones comerciales de FM emiten seales de voz y msica que ocupan la banda de audiofrecuencias, desde unos 300 Hz hasta 15 kHz. Para evitar su interferencia mutua, cada estacin convierte a su informacin a una banda o canal de frecuencia distinto. Se suele usar el trmino canal para indicar determinada banda de frecuencias asignada a determinado servicio. Un canal normal de banda de voz ocupa ms o menos 3 kHz de ancho de banda, y se usa para transmitir seales como las de la voz; los canales comerciales de emisin en AM ocupan una banda de frecuencias de 10 kHz, y en los canales de radio de microondas y va satlite se requiere un ancho de banda de 30 MHz o ms.

La figura 1-2 es el diagrama simplificado de bloques de un sistema electrnico de comunicaciones, donde se ven las relaciones entre la seal moduladora, la portadora de lata frecuencia y la onda modulada. La seal de informacin (que a veces se llama en ingles seal de inteligencia) se combina con la portadora en el modulador, y se produce la onda modulada. La informacin puede estar en forma analgica o digital, y el modulador puede efectuar modulacin analgica o digital.En el transmisor se hace una conversin elevadora de las seales de informacin, de bajas frecuencias a altas frecuencias, y se hace una conversin descendente en el receptor, de altas frecuencias a bajas frecuencias.El proceso de convertir una frecuencia, o banda de frecuencias, y pasarla al otro lugar en el espectro total de frecuencias, se llama traslacin de frecuencia. La traslacin de frecuencia es una parte intrincada de las comunicaciones electrnicas, porque se deben hacer muchas veces las conversiones elevadoras y descendentes cuando se transportan a travs del sistema llamado canal. La seal modulada se transporta hasta receptor a travs de un sistema de transmisin. En el receptor se amplifica la seal modulada, se convierte en frecuencia menor y a continuacin se demodula, para reproducir la informacin original de la fuente.

Moduladores y demoduladores de fase y de frecuenciaUn modulador de fase es un circuito en el que se hace variar la portadora de tal modo que su fase instantnea es proporcional a la seal moduladora. La portadora no modulada es una senoidal de una solo frecuencia, que se suele llamar frecuencia en reposo. Un modulador de frecuencia (que a veces se llama desviador de frecuencia) es un circuito en el que se vara la portadora de tal manera que su fase instantnea es proporcional a la integral de la seal moduladora. Por consiguiente, con un modulador de frecuencia, si la seal moduladora v(t) se deriva antes de aplicarla al modulador, la desviacin instantnea de fase es proporcional a la integral de v(t). Dicho de otra forma, un modulador de FM que esta precedido por diferenciador produce una onda de salida en la que la desviacin de fase es proporcional a la seal moduladora y equivale, en consecuencia, a un modulador de fase. Son posibles algunas equivalencias interesantes. Por ejemplo, un demodulador de frecuencia seguido de un integrador equivale a un demodulador de fase. Las cuatro equivalencias de uso comn son:1. Modulador de PM = diferenciador seguido por un modulador de FM2. Demodulador de PM = demodulador de FM seguido por un integrador.3. Modulador de FM = integrador seguido por un modulador de PM.4. Demodulador de FM = demodulador de PM seguido de un diferenciador.

Anlisis de RuidoSe define al ruido elctrico como cualquier energa elctrica indeseable que queda entre la banda de paso de la seal. Por ejemplo, en la grabacin de audio se consideran como ruido todas las seales elctricas no deseadas que estn dentro de la banda de frecuencias de audio, de 0 a 15 kHz, que interfieren con la msica. Se puede clasificar al ruido en dos categoras: correlacionado y no correlacionado. La correlacin implica una relacin entre la seal y el ruido. Por consiguiente, el ruido correlacionado solo existe cuando hay una seal. Por otra parte, el ruido no correlacionado est presente siempre, haya o no una seal.El ruido no correlacionado est presente independientemente de si haya una seal o no. Se puede seguir subdividiendo en dos categoras generales: externo e interno.

Ruido TrmicoEste ruido se asocia con el movimiento rpido y aleatorio de los electrones dentro de un conductor, producido por la agitacin trmica. Los electrones en el interior de un conductor portan una carga negativa unitaria, y la velocidad cuadrtica media de uno de ellos es proporcional a su temperatura absoluta. En consecuencia, cada paso de un electrn entre choques con molculas produce un corto pulso de corriente, que produce un voltaje pequeo a travs del componente resistivo del conductor. Como este tipo de movimientos del electrn es totalmente aleatorio y es en todas direcciones, el voltaje promedio en la sustancia debido a esos movimientos es de 0V cd. Sin embargo, ese movimiento aleatorio si produce una componente de ca.La componente de ca debida a la agitacin trmica tiene varios nombres, que incluyen al de ruido trmico, porque depende de la temperatura tambin movimiento browniano, por su descubridor, ruido de Johnson, en honor de quien relaciono el movimiento browniano de las partculas con el movimiento de los electrones y, ruido blanco, porque el movimiento aleatorio se produce en todas las frecuencias. Por consiguiente, el ruido trmico es el movimiento aleatorio de los electrones libres dentro de un conductor, causado por la agitacin trmica.Johnson demostr que la potencia del ruido trmico es proporcional al producto del ancho de banda por la temperatura. En forma matemtica, la potencia del ruido esN = KTBDondeN = potencia del ruido (watts)B = ancho de banda (hertz) K = constante de proporcionalidad de Boltzmann ( joules por grado kelvin) T = temperatura absoluta en grados kelvin (la temperatura ambiente = 17 C o 290 K)

MOFDULACION DE SEALESLamodulacines el mtodo de procesar una seal de forma que se adecue a las caractersticas de propagacin del canal de comunicacin.La modulacin consiste en variar una caracterstica (amplitud, frecuencia o fase) de una seal(portadora)en funcin de una segunda seal(moduladora o modulacin).Lamodulacin en amplitud(A.M.) y lamodulacin en frecuencia(F.M.) son los dos tipos de modulacin ms comunes.Adicionalmente a la A.M. y a la F.M., existen tambin mtodos de modulacin en fase (como PSK) y en cuadratura (como QAM).Laseal moduladoraes una seal de banda base que contiene la informacin a transmitir (voz, msica, video, datos, etc.)Laseal portadoraes un seal sinusoidal de alta frecuencia que sirve para transportar la informacin de la seal moduladora.La modulacin tiene el efecto de trasladar elespectro de frecuenciade la seal moduladora a una banda de frecuencia superior, alrededor de la frecuencia portadora fc.Al trasladarse el espectro de la seal moduladora, sta pasa de ser una seal debanda basea una sealpasabandas.La frecuencia de la seal portadora fc se conoce comofrecuencia portadora.Lafrecuencia portadoraes la que sintonizamos en los receptores para escuchar las transmisiones de un estacin de radio.

Las figuras siguientes muestran los espectros de las seales debanda base (izquierda) ypasabandas(derecha) de una seal de audio.Lafrecuencia de la portadoraes = 3 kHz.

Ventajasde la modulacin: Permitetransmisiones ms eficientesde la seal moduladora (mensaje). Consigue unareduccin del ruidoy de lainterferenciaa la que se enfrenta la seal. Posibilita la asignacin de distintasfrecuencias portadoras. Esto permite, por ejemplo, seleccionar distintos canales de televisin que se transmiten en forma simultnea a travs de una red de cable. Permite latransmisin simultneade mltiples seales en un solo canal, utilizando subportadoras con una frecuencia portadora comn.MODULACIN EN AMPLITUD Lamodulacin en amplitudconsiste en variar la amplitud de la seal portadora en proporcin directa a las variaciones de la seal moduladora.

A.M. DE BANDA VESTIGIAL Una seal deA.M. de banda vestigial(o banda residual) se utiliza en sistemas en los que se desea hacer un uso ms eficiente del ancho de banda, como en la transmisin de televisin. En la modulacin de banda vestigial no se transmiten las dos bandas laterales completas, sino slo unabanda lateralyparte de la otra.El precio que hay que pagar por el ahorro en ancho de banda es que los moduladores de banda vestigial son ms complejos y costosos que los de doble banda lateral.

MODULACIN EN FRECUENCIALamodulacin en frecuenciaconsiste en variar la frecuencia instantnea de la seal portadora en proporcin directa a las variaciones de la seal moduladora.

MULTICANALIZACIN POR DIVISIN EN FRECUENCIA La multicanalizacin por divisin en frecuencia (FDM, por sus siglas en ingls) consiste en la transmisin simultnea de varios mensajes a travs de un canal de banda ancha. Las distintas seales modulan a subportadoras, formando un seal compuesta de banda base.La seal compuesta de banda base modula a una portadora principal para generar la seal FDM que se transmitir a travs del canal de banda ancha.

F.M. ESTREO La tcnica demulticanalizacin por divisin en frecuencia(FDM) se emplea para generar la seal estereofnica de F.M. (F.M. estreo). Para generar laseal estreo, la seal de banda base se divide en una seal de canal derecho y en otra de canal izquierdo. A partir de estas seales, se genera una seal con la suma y otra con la resta de estos canales. La seal de la suma de los canales derecho e izquierdo corresponde a laseal monoaural. Con las dos seales se genera la seal compuesta de banda base que se modula en frecuencia.El espectro de laseal compuestade banda base consiste en la combinacin del espectro de la suma de los canales derecho e izquierdo (seal mono), del espectro de la resta de los canales y de una seal piloto.

Elreceptorrecupera los canales derecho e izquierdo sumando y restando las seales de la suma y de la resta.Laseal pilotosirve para que los receptores de F.M. estreo desplieguen una seal que le indique al radioescucha que la estacin que sintoniza se transmite en estreo.

Tericamente, podra utilizarsecualquier tipo de modulacinen cualquier rango de frecuencias. Por razones polticas, comerciales y de orden, los gobiernos establecen regulaciones para especificar eltipo de modulacin, elancho de banday eltipo de informacinque puede ser transmitido sobre una banda de frecuencia especfica. A nivel internacional, la Unin Internacional de Telecomunicaciones (UIT) se encarga de expedir recomendaciones sobre el uso del espectro electromagntico. Elespectro electromagnticose ha dividido en rangos o bandas de frecuencias especficas. A cada banda de frecuencia se le ha asignado un nombre, de acuerdo con sus siglas en ingls.La siguiente figura muestra ladistribucin de las bandasdel espectro electromagntico con sus siglas distintivas.

Los distintos servicios de telecomunicaciones se distribuyen enbandas determinadasdel espectro.El servicio detelevisin abiertaen Mxico se encuentra atribuido a las siguientes bandas:

GLOSARIO TECNICOVSB- VESTIGIAL SIDE BAND BANDA LATERAL RESIDUALVSB: Banda Lateral Residual o Vestigial.DSB: Doble Banda Lateral.SSB: Banda Lateral nica. SNR: Relacin Seal a Ruido.Sincrnico: Que se realiza en sincrona. ASK: Modulacin por Conmutacin de Amplitud.FSK: Modulacin por Conmutacin de Frecuencia.QAM: Modulacin de Amplitud en Cuadratura.FDM: Multicanalizacin por Divisin de Frecuencia

BIBLIOGRAFIA

1. http://personales.unican.es/perezvr/(PaginaPersonaldel Prof. Constantino Prez Vega) -Universidadde CantabriaEspaa.2. Universidad de Oviedo Sistemas de Comunicaciones Por El Prof. Alberto Martin Permia3. www.wikipedia.com4. www.monografias.com

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