Modulación Analógica

ModulaciónModulación engloba  el  conjunto  de  técnicas  que  se usan  para  transportar  información  sobre  una onda portadora, típicamente una onda sinusoidal. 

Estas  técnicas  permiten  un  mejor  aprovechamiento del canal de comunicación lo que posibilita transmitir más  información  en  forma  simultánea  además  de mejorar  la  resistencia  contra  posibles  ruidos  e interferencias.

Modulación Se denomina modulación al proceso  de  colocar  la información  contenida en  una  señal, generalmente  de  baja frecuencia,  sobre  una señal de alta frecuencia.

Señal PortadoraDebido  a  este  proceso  la  señal  de  alta  frecuencia denominada  portadora,  sufrirá  la  modificación  de alguna  de  sus  parámetros,  siendo  dicha modificación proporcional a  la amplitud de  la señal de baja frecuencia denominada moduladora.

A la señal resultante de este proceso se la denomina señal  modulada  y  la  misma  es  la  señal  que  se transmite.

1) Si todos los usuarios transmiten a la frecuencia de la señal original o moduladora, no será posible reconocer la 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.

Razones por las qué Modular Señales:

Resumiendo…

La modulación permite aprovechar mejor el canal de comunicación  ya  que  posibilita  transmitir  más información  en  forma  simultánea  por  un  mismo canal  y/o  proteger  la  información  de  posibles interferencias y ruidos.

Demodulación

Es  el  proceso  mediante  el cuál es posible recuperar la señal de datos de una señal modulada.

Un MODEM es  un dispositivo  de  transmisión que  contiene un modulador  y  un demodulador.

Señales de transmisión y señales de datos

Las  señales  de  transmisión corresponden  a  la portadora,  mientras  que las  señales  de  datos correspondes  a  la moduladora.

De  acuerdo  al  sistema  de transmisión,  se  pueden tener los siguientes casos.

Modulación por frecuencia

(FM)

Definición:

Es una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia (contrastando esta con la amplitud modulada o modulación de amplitud (AM), en donde la  amplitud de  la  onda es  variada mientras  que  su  frecuencia  se mantiene  constante).  En  aplicaciones  analógicas,  la  frecuencia instantánea  de  la  señal  modulada  es  proporcional  al  valor instantáneo  de  la  señal  moduladora.  Datos  digitales  pueden  ser enviados por el desplazamiento de la onda de frecuencia entre un conjunto  de  valores  discretos,  una  modulación  conocida  como FSK.

Aplicaciones Radiofrecuencias.

El sonido de la televisión analógica.

Vídeo analógico.

Micrófonos inalámbricos.

Ayudas a la navegación aérea.

Ancho de Banda

Se  concentra  en  la  frecuencia  portadora  y  dos bandas laterales.

Se  extiende  indefinidamente  teniendo  como  una amplitud estándar.

Ventajas:

Apenas  le  afectan  las  interferencias  y  descargas estáticas.

Costo relativamente bajo en los equipos.

Modulador FMLos moduladores de FM de diodo varactor, son extremadamente populares, porque son fáciles de usar, confiables y tienen la estabilidad de un oscilador de cristal. Sin embargo, debido a que se usa un cristal, la desviación de frecuencia pico se limita a valores relativamente pequeños. Consecuentemente, se usan principalmente para las aplicaciones de banda angosta (índice bajo) por ejemplo en un radio móvil.

Demodulador FM usando PLL

PLL(Enganche de fase,loop locked phase), se ha convertido en un principal bloque de construcción tecnológico, se encuentra disponibles como CI. Uno de los más populares es el NE565, que contiene un comparador de fase, amplificador y VCO. Generalmente el diagrama de un PLL, consiste en un comparador de fase, LPF y un VCO, en el cual el VCO se encuentra generando frecuencias, distintas de la entrada. Estas frecuencias son realimentadas hacia el comparador. La oscilación del VCO, culmina cuando la frecuencia de salida es igual a la frecuencia de entrada. Este proceso se denomina “Enganche de Fase”.

Demodulador FM usando NE-SE 565 IC

El 565, unidad de PLL muy popular, que contiene un comparador de fase PC, amplificador, y VCO, se muestra en la figura. PC, amplificador y VCO son sólo parcialmente conectadas internamente. Una resistencia externa R 1 y el condensador C 1  son para el ajuste en marcha libre o centro de frecuencia de VCO y otro condensador C2 EXTERNO se utiliza para configurar la banda de paso del filtro paso bajo. De salida del VCO está conectado de nuevo como la entrada a la PC con el fin de cerrar el bucle PLL. Las fuentes de energía utilizadas son dos (V + y V-).

Modulación de Fase (PM)

Modulación por Fase

Modulación que se caracteriza porque  la  fase de  la onda portadora varía directamente de acuerdo con la  señal  modulante,  resultando  una  señal  de modulación en fase.

Es una forma de modulación que representa la información como las variaciones en la instantánea de fase de una onda portadora.

MODULADOR DE FASE CON VARICAPEsquema de modulador de fase con transistor bipolar y reactancia variable (varicap).El modulador de fase cambia ésta proporcionalmente al mensaje, pero la frecuencia no cambia. Se puede hacer con un circuito resonante.

Figura: modulador de fase con circuito resonante. L2 corta la RF y deja pasar Vm (moduladora).

Figura: equivalente de pequeña señal. Ve es el fasor de la portadora (análisis a una frecuencia).

Se define la frecuencia de resonancia del circuito como . Multiplicando y dividiendo por , se tiene:

La frecuencia del generador de entrada está estabilizada por un cristal y es muy precisa ( ).

El factor calidad de un circuito paralelo es

Se define la desviación en frecuencia con respecto a la frecuencia de resonancia ∆ω = ωp − ω0. El circuito resonante está centrado a la frecuencia del cristal ωp ≃ ω0. Por lo que ωp + ω0 ≃ 2ωp. Por tanto,

Se define la desviación relativa de frecuencia como , por lo que:

por lo que:

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