Telecomunicaciones I

Telecomunicaciones I

1Universidad de MontemorelosIng. Jorge Manrique © 2007

TelecomunicacionesTransmisión en Amplitud Modulada

Unidad II



Contenido de la Unidad

• Introducción• Fundamentos de amplitud modulada• Porcentaje de la modulación• Análisis AM• Circuitos para generar AM• Sistemas de transmisión AM• Medidas de transmisión



Unidad II

Introducción



¿Qué es modulación?

• La modulación puede ser definida como el proceso de introducir una señal inteligente de baja frecuencia en una señal portadora de alta frecuencia.

• La señal portadora podrá ser referida mejor como señal de radio frecuencia (RF)



Fundamentos de amplitud modulada

• Si combinamos, de forma lineal, dos ondas senoidales de diferentes frecuencias, como si fuesen una señal inteligente y una portadora, el resultado sería apenas una suma algebraica de sus amplitudes como se muestra a seguir.



Adición lineal de dos ondas senoidales



Consideraciones

• La señal resultante de la suma lineal no es apta para transmisión.

• Si se transmitiera, el receptor solo detectaría la señal de la portadora, ya que la señal de baja frecuencia no puede propagarse eficientemente como onda de radio.



El método

• La forma usada para combinar la señal inteligente con la señal de la portadora es usar un dispositivo no lineal.

• La combinación de ambas señales en un dispositivo no lineal producirán:– Un nivel dc– Componentes de cada uno de las dos frecuencias

originales– Componentes debidas a la suma y la diferencia de las

frecuencias originales– Armónicas de las dos frecuencias originales



Combinación no lineal



Resultado

• Como resultado de la combinación no lineal se obtiene lo visto en la diapositiva anterior

• Las componente de frecuencia obtenidas son:– (fc – fi) es llamada de lower-side frecuency– fc es llamada carrier frecuency (frecuencia de

portadora)– (fc + fi) es llamada de upper-side frecuency



Modulación AM

• En base a lo visto anteriormente, se puede concluir que tanto la parte superior como la parte inferior de la envoltura de una forma de onda AM es una réplica de la amplitud y de la frecuencia de la señal inteligente

• Nota que hay una alteración en la fase de 180°



Ecuación AM

• La ecuación para la forma de onda AM (envoltura) será:

• El producto de la forma de onda de la portadora y de la señal inteligente producirá la suma y la diferencia de las dos frecuencias

ttEEe ciic sin)sin(



Consideraciones

• La envoltura (envolvente) resulta de una combinación no lineal de la portadora con dos señales de menor nivel de amplitud y espaciados igualmente en frecuencia de ambos lados de la portadora

• Lo que se muestra hasta aquí es una modulación de la portadora con una señal inteligente puramente senoidal, pero en la mayoría de los sistemas, la señal inteligente es una forma de onda más compleja que contiene múltiples componentes de frecuencias.



Modulación por una banda de frecuencias inteligentes

• Por ejemplo, la voz humana tiene componentes desde 200Hz a 3kHz, si se usara esta señal para modular, se generarían una banda grande de frecuencias a los lados de la portadora

• Ambas bandas que se generan reciben el nombre de banda lateral inferior y banda lateral superior.



Ejemplo

• Una portadora de 1.4 MHz es modulada por una señal de música cuyas componentes de frecuencia van de los 20Hz a los 10kHz. Determina el rango de frecuencias generadas por la banda lateral inferior y superior



Solución

• La banda lateral superior:– 1,400,000 Hz + 20Hz = 1,400,020 Hz– 1,400,000 Hz + 10,000 Hz = 1,410,000 Hz

• La banda lateral inferior:– 1,400,000 Hz - 10,000 Hz = 1,390,000 Hz– 1,400,000 Hz - 20Hz = 1,399,980 Hz



AM - DSBFC

• Aunque hay varias clases de modulación de amplitud, la que probablemente se usa con más frecuencia es la AM de portadora de máxima potencia y doble banda lateral– DSBFC (doble-sideband full carrier), también

llamado AM convencional o simplemente AM



Espectro de frecuencias de una onda AM (DSBFC)

fc

Portadora

Frecuencia

Am

plitu

d

fc - fi (max) fc + fi (max)

Frecuencias del lado inferior

Frecuencias del lado superior

Banda lateral inferiorLSB

Banda lateral superiorUSB



Ancho de banda para AM - DSBFC

• El ancho de banda (BW) de una onda DSBFC de AM es igual a la diferencia entre la frecuencia máxima del lado superior y la mínima del lado inferior, o también, igual a doce veces la frecuencia máxima de la señal inteligente (señal modulante):– BW = 2fi(max)

• Para propagación de ondas de radio, la portadora y todas las frecuencias dentro de las bandas laterales deben ser lo bastante elevadas como para poder propagarse lo suficiente a través de la atmósfera.



Ejemplo

• Para un modulador DSBFC de AM con frecuencia de portadora de 100 kHz y una señal inteligente con frecuencia máxima de 5 kHz determina:a) Límites de frecuencia de las bandas lateralesb) Ancho de bandac) Frecuencias de lado superior e inferior, que se

producen cuando la señal inteligente es un tono de frecuencia única de 3 kHz

d) Trazar el espectro de frecuencias de salida



Representación fasorial de una onda AM• Con una señal inteligente de frecuencia única, la

envolvente de AM se obtiene de la suma vectorial de la portadora y de las frecuencias del lado superior e inferior.

• Las dos frecuencias laterales se combinan y producen una resultante que se combina con el vector de la portadora.

• El concento de suma de fasores ayuda en la compresión de cómo la portadora y las bandas laterales se combinan para forma la onda AM y servirá de ayuda para entender otros conceptos en comunicaciones



Representación fasorial de una onda AM



Unidad II

Coeficiente de modulación y porcentaje de modulación



Coeficiente y porcentaje

• Un término que describe la cantidad de cambio de amplitud (modulación) que hay en una forma de onda AM es el coeficiente de modulación (m).

• El porcentaje de modulación, es simplemente el coeficiente de modulación expresado como porcentaje.

• La definición matemática del coeficiente es:

c

i

EEm %100%

c

i

EEm



Otra forma para obtener m

• El mismo resultado puede ser obtenido si se utiliza el valor pico a pico máximo de la onda AM (B), señalado en el punto w y el valor mínimo pico a pico (A) , señalado con el punto x, que resulta en la siguiente ecuación:

• Este método es más conveniente cuando se usa para soluciones gráficas, como las que presenta el osciloscopio.

%100%

ABABm



Consideraciones• Si la señal moduladora es una onda

senoidal pura de una sola frecuencia, y el proceso de modulación es simétrico (es decir, las diferencias positiva y negativa de amplitud de la envolvente son iguales), entonces se puede deducir los siguiente:

ic

ic

c

i

EEVEEV

VVE

VVE

min

max

minmax

minmax

Donde,

)(21

)(21



Amplitudes máxima de las frecuencia superior e inferior

• De las ecuaciones anteriores podemos deducir las amplitudes de las frecuencias superior e inferior

)(41

2

)(21

2 minmaxminmax VV

VVEEE ilsbusb



• Ejemplo:• Para la figura, determinar:

a) Amplitud máxima de las frecuencias de lado superior e inferior

b) Amplitud máxima de la portadora no modulada

c) Cambio máximo de amplitud de la envolvente

d) Coeficiente de modulacióne) Porcentaje de modulación

• Considera que en la figura Em es Ei



Sobremodulación• La sobremodulación sucede cuando una señal inteligente

excede la señal modulada lo que producirá un porcentaje de modulación mayor al 100%.



Efectos de la sobremodulación

• La brecha producida por la sobremodulación se denomina sideband splatter, este efecto resulta en la transmisión de frecuencias fuera del ancho de banda normal separado para esa radio (ancho de banda excesivo), esta es una condición inaceptable y cusa interferencias severas en otras estaciones.



Unidad II

Análisis de AM



Valor instantáneo de la onda AM

• La ecuación para la amplitud de la onda AM puede ser escrita como la amplitud pico de la portadora más la señal inteligente, así:

ic eEE

Telecomunicaciones I

Documents

Transcript of Telecomunicaciones I