UNIDAD III TECNICAS DE MODULACION ANALOGICA SISTEMAS DE COMUNICACIONES I Ing. Heddy Lu Giménez Naim Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre” Departamento de Ingeniería Electrónica Julio 2015
LAPSO ACADEMICO: 2015-01
CONTENIDO • Unidad III – Técnicas de Modulación Analógica • • • • • • • • • •
Introducción Modulacion en Amplitud Modulador Ancho de Banda Indice de Modulación Detector Asincrónico y sincrónico Modulación DSB-SC y SSB-SC Modulación FM y PM. Detector PLL. Ruido
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
Debido 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.
Modulación Ing. Heddy Lu Giménez Naim
Por qué se modula una señal Para controlar dicha señal y así facilitar la propagación de la señal de información por cable o por el aire, ordenar el espacio radioeléctrico, distribuir canales a cada tipo de información distinta. Para disminuir las dimensiones de las antenas, optimizar el ancho de banda de cada canal evitando interferencia entre canales, proteger la información de las degradaciones por ruido y definir la calidad de la información transmitida.
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Por qué es necesario modular una señal 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.
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Señal Resultante La señal resultante de este proceso se la denomina señal modulada y la misma es la señal que se transmite.
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.
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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.
Demodulación Ing. Heddy Lu Giménez Naim
El teorema de traslación en frecuencia, establece que la multiplicación de una señal f(t) por una señal Conjunto de medios técnicos y protocolos que hacen posible la sinusoidal de frecuencia c, traslada su espectro de transmisión a distancia de todo tipo deinformación frecuencia en c radianes. Consideremos el esquema de la figura f(t)
X
f(t).Cos(wct)
Cos(wct)
Traslación en Frecuencia Ing. Heddy Lu Giménez Naim
Sea F [f(t)]=F(), la transformada de Fourier de la función f(t). Si aplicamos la transformada de Fourier a la entrada portadora considerando función seno o coseno, seposible tienenlalos siguientes Conjunto de medios una técnicos y protocolos que hacen resultados: transmisión a distancia de todo tipo de información
F [cos wct ] . (w wc ) . (w wc ) Ec. 1 F [senwct ] j. . (w wc ) j. . (w wc ) Ec. 2 De acuerdo con el teorema de convolución en la frecuencia, se tiene el siguiente resultado para ecuación 1 :
1 F [ f (t ).cos wct ] F (w) *[ (w wc ) (w wc )] 2.
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Resolviendo se tiene: Conjunto de medios técnicos y protocolos que hacen posible la transmisión a distancia de todo tipo de información
1 1 F [ f (t ).cos wct ] .F(w wc ) .F(w wc ) 2 2
En forma análoga, tenemos para la ecuación 2:
1 1 F [ f (t ).senwct ] j.F(w wc ) j.F(w wc ) 2 2
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Señal Modulante
Señal Portadora
Conjunto de medios F(w) técnicos y protocolos que hacen posible|F(w)| la transmisión a distancia de todo tipo de información
-wm +w
w
-wc
+wc
w
Señal Modulada
m
F(w+wc)/2 F(w) F(w-wc)/2
-wc
+wc wc+wm
w
wc-wm
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Es el proceso de cambiar la amplitud de una señal portadora de frecuencia relativamente alta, en proporción con el valor instantáneo de la señal modulante o moduladora. Conjunto de medios técnicos y protocolos que hacen posible la transmisión a distancia de todo tipo de información
*
Los moduladores de AM son dispositivos no lineales, con dos entradas y una salida. Una entrada es una sola señal portadora de alta frecuencia y amplitud constante, y la segunda está formada por señales de información, de frecuencia relativamente baja, que puede tener una sola frecuencia, o ser una forma compleja de onda, formada a su vez por muchas frecuencias.
Modulación AM Ing. Heddy Lu Giménez Naim
Esta técnica de modulación analógica, tiene como característica que la amplitud de la portadora Ac no modulada y denotada por la ecuación: Ac cos (ct + c) se varía en proporción a la señal de banda base o señal moduladora. En estas condiciones, se mantienen constantes c y c. El espectro de frecuencia de la señal modulante se desplaza hasta el valor de c.
Modulación AM Ing. Heddy Lu Giménez Naim
Modulaci贸n AM Ing. Heddy Lu Gim茅nez Naim
X f(t)
f(t).cos(Wc.t)
cos(Wc.t)
f(t)
cos(Wc.t) f(t).cos(Wc.t)
Espectro de frecuencias de señal modulante, portadora y señal AM con portadora suprimida
Modulación DSB SC Ing. Heddy Lu Giménez Naim
Podemos obtener las siguientes observaciones: La señal f(t) se denomina MODULANTE y es la que contiene la información que se desea transmitir.
La señal Cos(ct) es la PORTADORA, la cual determina la frecuencia a la cual va a ser trasladado el espectro de frecuencia.
El espectro de f(t).cos(ct) no contiene portadora.
El espectro de la moduladora es simétrico respecto al eje “y”, es decir, la información al lado derecho es igual al del lado izquierdo. 16
Modulación AM DSB-SC Ing. Heddy Lu Giménez Naim
El espectro de f(t).cos(c t) contiene dos bandas laterales para c. La banda a la derecha de +c se denomina banda lateral superior (B.L.S.) y la de la izquierda banda lateral inferior (B.L.I.). Para la frecuencia -c el tratamiento es análogo, es decir, la banda a la derecha de -c se denomina banda lateral inferior (B.L.I.) y la de la izquierda banda lateral superior (B.L.S.). El ancho de banda de la señal modulada es el doble del ancho de banda de la señal Este tipo de modulación se moduladora. denomina Modulación de Doble Banda Lateral con Portadora Suprimida ( del inglés, DSB-SC). 17
Modulación AM DSB-SC Ing. Heddy Lu Giménez Naim
Señal Modulante
Señal Portadora
F(w)
|F(w)|
-wm +wm
w
F(w)
-wc
+wc
w
Señal Modulada
F(w+wc)/2 B=(wc+wm)-(wc-wm) B=2wm
BLS
BLI
-wc
F(w-wc)/2 BLI
BLS
+wc wc-wm
w
wc+wm
Modulación AM DSB-SC
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ASIGNACION NO. 4 Parte A ¿Qué ventajas y desventajas le encontramos a este tipo de modulación? Ancho de banda Facilidad de generación Influencia del Ruido Redundancia de la información
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Como las magnitudes relativas de la banda lateral y la porción portadora de la señal son variables, se define un factor de escala adimensional, m, para controlar la relación entre las bandas laterales y la portadora. El índice de modulación se puede determinar por la expresión siguiente:
Em m Ec
donde: Em es la amplitud de la onda modulante Ec la amplitud de la onda portadora.
Índice de Modulación Porcentaje de Modulación
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En algunos casos, cuando se tiene la forma de onda modulada y no los parámetros de modulante y portadora, se puede utilizar la expresión siguiente:
A B m A B Las variables A y B corresponden a los valores pico a pico máximo y mínimo respectivamente
Índice de Modulación Porcentaje de Modulación
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El valor de m, se puede expresar en porcentaje, llamado Porcentaje de Modulación. El porcentaje de modulación está dado por el valor de m expresado en porcentaje, es decir:
Em A B %m m *100 *100 *100 Ec A B
Índice de Modulación Porcentaje de Modulación
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Si m = 1 , se tiene modulación del 100% y la amplitud de la señal modulada es el doble de la amplitud de la portadora.
Índice de Modulación Porcentaje de Modulación
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Si m < 1 se tiene un porcentaje de modulación menor al 100%, y la amplitud de la señal modulada está entre cero y su valor máximo. Es el caso de índice más utilizado aquel cuyo valor está entre un 70% y un 90%.
Índice de Modulación Porcentaje de Modulación
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Si m > 1 se tiene una sobre modulación. En este caso la señal modulada es distorsionada y, a partir de ella, no se puede reconstruir la señal modulante, la cual contiene la información siempre y cuando se utilice detección de envolvente. Este caso debe ser evitado al máximo
Índice de Modulación Porcentaje de Modulación
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Distribuci贸n de Voltaje Ing. Heddy Lu Gim茅nez Naim
Distribuci贸n de Voltaje Ing. Heddy Lu Gim茅nez Naim
Ejercicios Ing. Heddy Lu GimĂŠnez Naim