Hasta el momento hemos visto como se generan y propagan las ondas de radio,

pero de nada sirve enviar una onda electromagnética si no lleva consigo el

transporte de alguna información.

Elementos de un sistema de comunicación electrónica Modulación en amplitud y frecuencia y otros tipos

CONTENIDOSMétodos de transmisión

La modulación

Este sistema, que actualmente aún se emplea, parte de dos ondas:

· Onda portadora: es la encargada de fijar la frecuencia de transmisión y es la que

alteraremos para que transporte la información que queremos.

· Onda moduladora: es la onda que queremos transmitir (voz, música, datos, etc...).

El proceso de modulación se basa alterar de una forma determinada la onda portadora en

función de la onda moduladora, obteniéndose como resultado final la onda modulada que

será radiada. Para ello nos basaremos en los dos parámetros más importantes de una onda:

· La amplitud.

· La frecuencia.

-fase

En función del parámetro empleado vamos a tener dos posibles tipos modulación:

Modulación en amplitud (AM).

· Modulación en frecuencia (FM).

- Modulación en fase (PM)

En resumen para nuestro caso particular en el mercado existen emisoras con varias

modalidades de emisión, siendo las principales la AM, FM , PCM

· AM : son aquellas que emiten en Amplitud Modulada. Apenas se utilizan hoy día para

aeromodelismo estando su uso más extendido en emisoras dedicadas al manejo de coches y

barcos de radiocontrol. Poco fiables.

· FM: suele ser la modalidad estandar de emisión de los modernos equipos de radiocontrol.

FM significa Frecuencia Modulada siendo la emisión de ondas en banda estrecha y por

tanto más inmune a las posibles interferencias, tanto a las radioeléctricas que hay en el

ambiente como a las generada por el propio avión en vuelo por su normal funcionamiento.

· PCM: es la modalidad más fiable de emisión aunque claro está, esto tiene un precio. Esta modalidad de emisión nació como respuesta a la necesidad de obtener comunicaciones más libres de interferencias de armónicos en un espacio ya de por sí saturado de frecuencias de emisión. Emisor y receptor funcionan mediante un código binario muy en la línea en el lenguaje utilizado por los ordenadores.

Los sistemas de transmisión y recepción pueden ser analógicas, digitales:

Existen básicamente dos tipos de modulación: la modulación ANALÓGICA, que se realiza a partir de señales analógicas de información, por ejemplo la voz humana, audio y video en su forma eléctrica y la modulación DIGITAL, que se lleva a cabo a partir de señales generadas por fuentes digitales, por ejemplo una computadora.

• Modulación Analógica: AM, FM, PM • Modulación Digital: ASK, FSK, PSK, QAM

Por supuesto existen más tipos de modulación, pero sólamente tienen interés para transmisión radioeléctrica dos.

Modulación en amplitud (AM)

La modulación en amplitud fué el primer método de transmisión por radio. Se basa en variar la amplitud de la onda portadora en función de la amplitud de la onda moduladora, obteniendo como resultado una onda modulada que contiene a la moduladora. Si unimos los extremos de la onda modulada obtendremos la señal moduladora y su simétrica (trazado en verde en el siguiente gráfico):

Este es un caso de modulación donde tanto las señales de transmisión como las señales de datos son analógicas.

Un modulador AM es un dispositivo con dos señales de entrada, una señal portadora de amplitud y frecuencia constante, y la señal de información o moduladora. El parámetro de la señal portadora que es modificado por la señal moduladora es la amplitud.

En otras palabras, la modulación de amplitud (AM) es un tipo de modulación lineal que consiste en hacer variar la amplitud de la onda portadora de forma que esta cambie de acuerdo con las variaciones de nivel de la señal moduladora, que es la información que se va a transmitir.

Consideremos que la expresión matemática de la señal modulada en amplitud está dada por:

De la ecuación anterior que describe a una señal modulada en amplitud, se observa que tiene tres términos. El primero de ellos corresponde a una señal cuya frecuencia es la de la portadora, mientras que el segundo corresponde a una señal cuya frecuencia es diferencia entre portadora y moduladora y el tercero a una frecuencia suma de las frecuencias de la portadora y moduladora. Todo este conjunto da lugar a un espectro de frecuencias de las siguientes características.

Debido a que en general una señal analógica moduladora no es senoidal pura, sino que tiene una forma cualquiera, a la misma la podemos desarrollar en serie de Fourier y ello da lugar a que dicha señal esté compuesta por la suma de señales de diferentes frecuencias. De acuerdo a ello, al modular no tendremos dos frecuencias laterales, sino que tendremos dos conjuntos a los que se denomina banda lateral inferior (fp-fm) y banda lateral superior (fp+fm).

Como la información está contenida en la señal moduladora, se observa que en la transmisión dicha información se encontrará contenida en las bandas laterales, ello hace que sea necesario determinado ancho de banda para la transmisión de la información.

Veamos un ejemplo:

Si consideramos que la información requiere de 10KHz de ancho de banda, se necesitaran 10KHz para cada banda lateral, lo que hace que la transmisión en amplitud modulada de dicha señal requiera un ancho de banda de 20KHz.

Como la información se repite en cada banda lateral, se han desarrollado equipos denominados de Banda Lateral Única (BLU) o Single Side Band (SSB), en los cuales se requiere la mitad del ancho de banda del necesario para la transmisión en amplitud modulada. En el ejemplo anterior una transmisión en banda lateral única requiere solo 10KHz de ancho de banda. Si consideramos la banda lateral superior, el espectro de frecuencias tiene la siguiente forma.

Dependiendo de la banda lateral que se transmita, superior o la inferior, se puede tener

Upper Side Band (USB):

En este caso lo que se transmite es la banda lateral superior y son suprimidas la banda lateral inferior y la señal portadora.

Lower Side Band (LSB):

En este caso lo que se transmite es la banda lateral inferior y son suprimidas la banda lateral superior y la señal portadora.

La principal característica de la modulación de amplitud es que , en su recepción , los desvanecimientos de señal no provocan demasiado ruido , por lo que es usado en algunos casos de comunicaciones móviles ,como ocurre en buena parte de las comunicaciones entre un avión y la torre de control , debido que la posible lejanía y el movimiento del avión puede dar lugar a desvanecimientos. Sin embargo , la modulación en amplitud tiene un inconveniente , y es la vulnerabilidad a las interferencias.

Modulación en frecuencia (FM)

La modulación en Frecuencia es la técnica de transmisión por radio más popular actualmente. La FM es tan popular porque es capaz de transmitir más información del sonido que queremos transmitir, ya que en AM si se transmiten sonidos que están a frecuencias muy altas se consume un gran ancho de banda. La modulación en frecuencia se basa en variar la frecuencia de la portadora con arreglo a la amplitud de la moduladora.

Este es un caso de modulación donde tanto las señales de transmisión como las señales de datos son analógicas y es un tipo de modulación exponencial.

En este caso la señal modulada mantendrá fija su amplitud y el parámetro de la señal portadora que variará es la frecuencia, y lo hace de acuerdo a como varíe la amplitud de la señal moduladora.

En otras palabras, la modulación por frecuencia (FM) es el proceso de codificar información, la cual puede estar tanto en forma digital como analógica, en una onda portadora mediante la variación de su frecuencia instantánea de acuerdo con la señal de entrada.

La expresión matemática de la señal modulada en frecuencia, está dada por:

La frecuencia de la portadora oscila más o menos rápidamente, según la onda moduladora, esto es , si aplicamos una moduladora de 100 Hz , la onda modulada se desplaza arriba y abajo cien veces en un segundo respecto de su frecuencia central , que es la portadora; además el grado de esta variación dependerá del volumen con que modulemos la portadora, a lo que denominamos “índice de modulación”.

Al analizar el espectro de frecuencias de una señal modulada en frecuencia, observamos que se tienen infinitas frecuencias laterales, espaciadas en fm, alrededor de la frecuencia de la señal portadora fp; sin embargo la mayor parte de las frecuencias laterales tienen poca amplitud, lo que indica que no contienen cantidades significativas de potencia.

El análisis de Fourier indica que el número de frecuencias laterales que contienen cantidades significativas de potencia, depende del índice de modulación de la señal modulada, y por lo tanto el ancho de banda efectivo también dependerá de dicho índice.

De igual forma el contenido de potencia de la señal portadora disminuye conforme aumenta mf, con lo que se logra poner la máxima potencia en donde está la información, es decir en las bandas laterales.

Como consecuencia de estas características de modulación podemos observar cómo la calidad de sonido o imagen es mayor cuando modulamos en frecuencia que cuando lo hacemos en amplitud. Además al no alterar la frecuencia de la portadora en la medida que aplicamos la información, podemos transmitir señales sonoras o información de otro tipo (datos o imágenes), que comprenden mayor abanico de frecuencias moduladoras, sin por ello abarcar mayor ancho de banda. Éste es el motivo por el que las llamadas “radiofórmulas” utilizan la frecuencia modulada, o dicho de otro modo, el nacimiento de las estaciones que a mediados de los sesenta eligieron este sistema para emitir sus programas con mayor calidad de sonido lo cual dio origen a la radiodifusión musical.

MODULACIÓN POR FASE (PM).

Este también es un caso de modulación donde las señales de transmisión como las señales de datos son analógicas y es un tipo de modulación exponencial al igual que la modulación de frecuencia.

En este caso el parámetro de la señal portadora que variará de acuerdo a señal moduladora es la fase.

La modulación de fase (PM) no es muy utilizada principalmente por que se requiere de equipos de recepción más complejos que en FM y puede presentar problemas de ambigüedad para determinar por ejemplo si una señal tiene una fase de 0º o 180º.

La forma de las señales de modulación de frecuencia y modulación de fase son muy parecidas. De hecho, es imposible diferenciarlas sin tener un conocimiento previo de la función de modulación.

Por lo tanto los espectros de frecuencias de la modulación de fase tienen las mismas características generales que los espectros de modulación de frecuencia.

Dependiendo del parámetro sobre el que se actúe, tenemos los distintos tipos de modulación: Modulación de amplitud (AM)

(Modulación de Banda lateral única (SSB), Modulación de banda lateral vestigial (VSB, ó VSB-AM), Modulación de amplitud en cuadratura (QAM)

Modulación de fase (PM),

Modulación de frecuencia (FM), Modulación por división ortogonal de frecuencia (OFDM), también conocida como 'Modulación por multitono discreto (DMT), Modulación por longitud de onda, Modulación en anillo, Cuando la OFDM se usa en conjunción con técnicas de codificación de canal, se denomina Modulación por división ortogonal de frecuencia codificada (COFDM).

Tambíen se emplean técnicas de modulación por impulsos entre ellas: Modulación por impulsos codificados (PCM), Modulación por anchura de impulsos (PWM), Modulación por amplitud de impulsos (PAM), Modulación por posición de impulsos (PPM), Cuando la señal moduladora es una indicación simple on-off a baja velocidad, como una transmisión en código Morse o radioteletipo (RTTY), la modulación se denomina manipulación, modulación por desplazamiento, asi tenemos: Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK), Modulación por desplazamiento de fase (PSK), La transmisión de radioteletipo (RTTY) puede ser considerada como una forma simple de Modulación por impulsos codificados. Cuando se usa el código Morse para conmutar on-off la onda portadora, no se usa el termino 'manipulación de amplitud', sino operación en onda contínua (CW). La modulación se usa frecuentemente en conjunción con varios métodos de acceso de canal.

Estudiaremos el sistemas de transmisión y recepción de señales de radio AM, FM, PCM, PAM en donde se utilizan ampliamente los osciladores.

La frecuencia de los sonidos que somos capaces de escuchar es muchísimo mas baja (entre

20 Hz y 20 Khz en las personas excepcionalmente finas de oido), así que, si convertimos

directamente las ondas de sonido a eléctricas estas serán de una frecuencia tan baja que solo

podrán transmitirse por cable.

La solución para transmitir sonidos por el aire sin utilizar alambres a través de grandes

distancias, la encontró Marconi consistía en enviar una señal de frecuencia lo

suficientemente alta para que pudiese irradiarse, pero modificandola de manera

proporcional a las variaciones del sonido que queremos enviar. La frecuencia alta se llama

'portadora' y la baja 'modulación'. Hablando toscamente podríamos decir que la señal de

sonido se 'monta' encima de una señal portadora, que es la que la traslada a través del

espacio.

En 1920 y 1930, la radio vino como un contacto importante entre barcos, aviones y con el

público en general. Los primeros radio receptores que alcanzaron buena calidad, utilizando

tubos de vacío, fueron desarrollados por los años 1930, época aquella que fue denominada

"la época de oro de la radio". Desde la segunda guerra mundial se han visto cambios

rápidos y una gran expansión en la aplicación de las ondas electromagnéticas (ondas de

radio), para propósitos de comunicaciones.

El uso de transistores y circuitos integrados nos ha permitido la fabricación de receptores de

radio que son pequeños, baratos y portables, y por supuesto, el crecimiento y desarrollo de

la televisión, es solamente otro alcance de la comunicación con imágenes, sin el uso de

cuerdas que se conecten. La operación esencial de la televisión es básicamente la misma de

la radio.

Actualmente, con la utilización de los satélites de comunicaciones, se podría decir que no

hay sitio de la tierra que no esté comunicado entre sí y además ya le han extendido y

utilizado las comunicaciones hasta otros planetas y sitios lejanos del universo. Todas las

comunicaciones humanas se refieren a la transmisión de sonidos, imágenes o medios escri-

tos entre dos o más sitios diferentes.

Elementos de un sistema de comunicación

La figura se muestra los elementos funcionales de un sistema completo de comunicación.

Por conveniencia, se han aislado como entidades distintas, aunque en los sistemas reales la

separación no suele ser tan obvia. También se índica que hay algunos factores no deseados

que inevitablemente forman parte de la comunicación.

mensaje de entrada señal de entrada señal transmitida señal

recibida señal de salida mensaje de salida

fuente

destino

Transductor de salida

Receptor Canal de

transmisión

Transductor de entrada

Ruido e

interferencias

Transmisor

Omitiendo los transductores, hay tres partes esenciales en un sistema de comunicación

eléctrica: el transmisor, el canal de transmisión y el receptor. Cada uno de ellos tiene su

función característica.

Transmisor

El transmisor pasa el mensaje al canal en forma de señal. Para lograr una transmisión

eficiente y efectiva, se deben desarrollar varias operaciones de procesado de la señal. La

mas común e importante de estas operaciones es la modulación. Se trata de un proceso

orientado al acoplamiento de la señal a transmitir a las propiedades del canal, por medio de

una onda portadora.

Receptor

La fundón del receptor es extraer del canal la señal deseada y entregarla al transductor de

salida. Como las señales recibidas son frecuentemente muy débiles, debido a la atenuación

que sufren en el canal, el receptor debe tener varias etapas de amplificación. En todo caso,

la operación clave que ejecuta el receptor es la demodulación (o detección, caso inverso del

proceso de modulación del transmisor) con lo cual la señal vuelve a su forma original.

Canal de Transmisión

El canal, o medio, de transmisión, es el enlace, en general electromagnético entre el emisor

y el receptor, siendo el puente de unión entre la fuente y el destino. En la transmisión de

todas las modulaciones generadas en el emisor se puede dar a través de cinco canales de

transmisión distintos.Estos son: una línea bifílar, una línea coaxial, una fibra óptica, un

enlace de radio (herziano) y un enlace óptico.

Todos los canales de transmisión se caracterizan por la atenuación que imponen a la señal,

es decir, la disminución progresiva de la potencia de la señal conforme aumenta la

distancia, siendo éste un factor importante a considerar.

Utilidad de las modulaciones

Muchas señales de entrada no pueden ser enviadas directamente hacia el canal, tal como

provienen del transductor. Para ello se modifica una onda portadora, cuyas propiedades se

adaptan mejor al medio de transmisión en cuestión, para representar el mensaje. .La

modulación es la alteración sistemática de la onda portadora de acuerdo con el mensaje

(señal moduladora) y puede ser también una codificación.

Es interesante hacer hincapié en que muchas formas de comunicación no eléctricas también

encierran un proceso de modulación, y la voz es un buen ejemplo. Cuando una persona

habla, los movimientos de la boca ocurren de una manera más bien lenta, del orden de los

10 Hz, que realmente no pueden producir ondas acústicas que se propaguen. La transmisión

de la voz se hace por medio de la generación de tonos portadores, de alta frecuencia, en las

cuerdas vocales, tonos que son modulados por los músculos y órganos de cavidad oral. Lo

que el oído capta como voz, es una onda acústica modulada, muy similar a una onda

eléctrica modulada.

El éxito de un sistema de comunicación en una misión determinada, depende en gran parte

de la modulación. Tanto es así que el tipo de modulación es una decisión alrededor de la

cual gravita el diseño del sistema y por esta razón muchas técnicas de modulación han

evolucionado y cubierto diversas tareas y requisitos de muchos sistemas. Y conforme

aparezcan nuevas exigencias, se desarrollarán nuevas técnicas.

A pesar de la multitud de variedades, es posible identificar dos tipos básicos de modulación

en relación a la clase de onda portadora: la modulación de onda continua, en la cual la

portadora es simplemente una forma de onda senoidal, y la modulación de pulsos, en la

cual la portadora es un tren periódico de pulsos.

Puesto que la modulación de onda continua es un proceso continuo, es posible adaptarla a

señales que están variando constantemente con el tiempo. Por lo general, la portadora

senoidal es de mayor frecuencia que cualquiera de las componentes de frecuencia

contenidas en la señal moduladora. El proceso de modulación se caracteriza pues por una

traslación de frecuencia, es decir, el espectro del mensaje (su contenido de frecuencia) se

corre hacia arriba a otra banda de mayor frecuencia.

La modulación de pulsos es un proceso discontinuo o discreto, en el sentido de que los

pulsos aparecen sólo en ciertos intervalos de tiempo. Por eso la modulación de pulsos se

adapta mejor a los mensajes que son discretos por naturaleza. Con la ayuda del muestreo,

las señales que varían continuamente pueden ser transmitidas sobre portadoras pulsadas.

Pero, haciendo caso omiso del tipo, la modulación debe ser un proceso reversible, de tal

manera que el mensaje pueda ser recuperado en el receptor por medio de la operación

complementaria de demodulación

Consideraciones para la modulación

La modulación se precisa para acoplar la señal con el medio de transmisión. Modulación por facilidad de radiación

Una radiación eficiente de energía electromagnética requiere de elementos radiadores

(antenas cuyas dimensiones físicas sean por lo menos de 1/10 de su longitud- Pero muchas

señales, especialmente de audio, tienen componentes de frecuencia del orden de los 100 Hz

o menores, para lo cual necesitaría antenas de unos 300 km de longitud sí se radiaran

directamente. Utilizando la propiedad de traslación de frecuencia de la modulación, estas

señales se pueden imprimir sobre una portadora de alta frecuencia, con lo que se logra una

reducción sustancial del tamaño de la antena. Por ejemplo, en la banda de radio de FM.

Donde las portadoras están en el intervalo de 83 a 108 MHz, las antenas no deben ser

mayores de un metro.

Modulación para reducir el ruido interferencia

Es imposible eliminar totalmente el ruido del sistema, y, aunque es posible eliminar la

interferencia, puede no ser practico. La disminución sin embargo, ocurre a un cierto precio,

generalmente requiere de un ancho de banda de transmisión (intervalo de frecuencia)

mucho mayor que el de la señal original.

Modulación por asignación de frecuencia

El propietario de un aparato de radio o televisión puede seleccionar una de varias

estaciones, aún cuando todas las estacionas estén transmitiendo material de programa

similar en el mismo medio de transmisión. Es posible seleccionar y separar cualquiera de

las estaciones, dado que cada una tiene asignada una frecuencia portadora diferente. Si no

fuera por la modulación, sólo operaría una estación en un área dada. Dos o más estaciones

que transmitiera; directamente en el mismo medio, sin modulación producirían una mezcla

inútil de señales interferentes.

Modulación para multicanalización

A menudo se desea transmitir muchas señales en forma simultánea entre dos puntos. Las

técnicas de multicanalización son formas intrínsecas de modulación, permitiendo la

transmisión de señales múltiples sobre un canal, de tal manera que cada señal puede ser

captada en el extremo receptor. Las aplicaciones de la multicanalización. Es muy común,

por ejemplo, tener hasta 1800 conversaciones telefónicas de ciudad a ciudad,

multicanalizadas y transmitidas sobre un cable coaxial de un diámetro menor de un

centímetro.

Modulación para superar las limitaciones del equipo

El diseño de un sistema se da de acuerdo a la disponibilidad de equipo, el cual a menudo

presenta inconvenientes en relación con las frecuencias involucradas. La modulación se

puede usar para situar una señal en la parte del espectro de frecuencia donde las

limitaciones del equipo sean mínimas o donde se encuentren más fácilmente los requisitos

de diseño. Para este propósito, los dispositivos de modulación se encuentran también en los

receptores, como ocurre con los transmisores.

Factor de modulación (m) y porcentaje de modulación (m)

Señal de audio con información o señal

de modulación (AF)

Onda portadora (RF)

Onda modulada

índicede modulación

m=BA

=V p AFV P RF

=V PPmá−V ppmí =

V PPmá+V ppmín=

V p delaseñaldeaudioo moduladoraV p delaportadora

porcentajede mod ulación

m=BA

x 100

m=V p AFV P RF

x100

m=V PPmá−V ppmí =

V PPmá+V ppmínx 100

PROBLEMAS

1. Una señal de audio de 15v modula en amplitud a una portadora de 60 v.

S1

L1+ C1

R3

D1

R2 R1

a.) dibuje la señal de audio b.) dibuje la portadora c.) constrúyase la onda modulada d.)

determinar el factor de modulación y porcentaje».

2. ¿Cuántas estaciones de difusión en AM caben en un ancho de banda de lOOKHz si la

frecuencia más alta para modular una portadora es de 5 KHz?

3. Determínese el factor y el porcentaje de modulación de la señal de las dos fig. a y b

El Modulador de Diodo

En la figura se muestra un sencillo circuito modulador en amplitud. La señal moduladora

(AF) se aplica a la resistencia R 1 , y la portadora, a la R2. La señal que aparece en el

ánodo del diodo es la suma de ambas. Supongamos, de momento, que S1 está abierto. D1

conduce cuando el ánodo es más positivo que el cátodo, con lo que circula una corriente

por R3 produciendo en ella una caída de voltaje. S1 no existe en la realidad; sólo se incluye

para la explicación. El circuito tanque LC, realmente se conecta siempre en paralelo con R3.

Si suponemos, pues, que Si está cerrado, cada vez que conduce D1, fluye un impulso de

corriente al tanque, que está sintonizado a la frecuencia de la portadora. El impulso de

corriente lo hace oscilar completando el ciclo negativo que falta.

Modulación (transmisor) en amplitud modulada (AM)

Para comprender mejor la modulación, veamos un modulador sencillo:

MIC

Los transmisores de radio, llamados "emisoras" tienen altas potencias del orden de 10, 20,

50 y más kilovatios y se fabrican con dispositivos de potencia, que son los que pueden

suministrar estas potencias. Los transmisores de bajas potencias se utilizan para

comunicaciones comerciales o de radio aficionados.

Las ondas sonoras se convierten en variaciones corriente eléctrica a su paso por el

micrófono. Esta señal tiene una amplitud de unos pocos milivoltios.

La señal obtenida se envía a un amplificador de audio donde se aumenta, resultando

entonces una onda de audio frecuencia o AF con un voltaje apreciable. Al mismo tiempo un

oscilador de radiofrecuencia o RF, llamado así porque es alta y se utiliza en los sistemas de

radio, está produciendo una corriente alterna (CA) a una frecuencia asignada a ese radio

transmisor por la entidad gubernamental encargada de regular las comunicaciones en cada

país.

Modulador

Mezclador Oscilador

de RF

Amplificador de potencia modulada

Impulsor Amplificador de audio

Estas dos señales, audio frecuencia y radio frecuencia se unen en la etapa mezcladora

dando como resultado una señal modulada en AM pero de baja amplitud o nivel. Esta señal

se debe amplificar considerablemente para entregarla a una antena que la convierte en

ondas de radio electromagnéticas que pueden viajar por el espacio en forma de ondas

electromagnéticas.

Modulación es el proceso de añadir información a una onda portadora. La portadora es una

señal de RF que se trasmite de un lugar a otro a través del espacio o mediante líneas de

transmisión. Las dos características de una onda de c.a, que usualmente se modulan por el

sonido, son la amplitud y la frecuencia. Cuando se varia la amplitud de una onda de

acuerdo con otra onda en alguna forma representa información, el procesó se llama

modulación de amplitud. La onda que se modula es la portadora (RF) y la otra es la onda o

señal moduladora (AF). La portadora consta de ondas senoidales cuyas amplitudes siguen

las variaciones de amplitudes de la onda moduladora, de tai manera que siempre está dentro

de una envolvente.

Las ondas de radio se emplean para transmitir información de distintos tipos. Las estaciones

de radio transmite información de audio. (música, noticias, otras); para evitar interferencias,

se asigna a cada emisora su propia frecuencia.

Las ondas de radio son generadas aplicando una corriente alterna de radiofrecuencia a un

antena. La antena es un conductor eléctrico de características especiales que debido a la

acción de la señal aplicada genera campos magnéticos y eléctricos variables a su alrededor,

produciendo la señal de radio en forma de ondas electromagnéticas. Estas ondas se

transmiten desde un punto central (la antena emisora) de forma radial y en todas

direcciones, pero podemos diferenciar tres formas de transmisión: · Onda de tierra: en

principio las ondas de radio se desplazan el línea recta, atravesando la mayoría de los

objetos que estén en su camino con mayor o menor atenuación. ondas no son reflejadas a

tierra y escapan al espacio.

En el proceso de modulación se producen frecuencias laterales iguales a la suma y

diferencias de las dos frecuencias originales, que aparecen arriba y abajo de la frecuencia

portadora. En el proceso de modulación se producen bandas laterales si la señal de

modulación varía en frecuencia.

Las bandas laterales se conocen como bandas laterales superior (de suma) e inferior (de

diferencia).

El ancho de banda o ancho de canal de una señal transmitida en AM se determina por la

más alta frecuencia de modulación.

Las emisoras de AM funcionan en la banda de 535 a 1620 KHz. La frecuencia a la cual transmite una emisora se llama frecuencia portadora, ya que la onda lleva la información.; el oído no puede responder a esa frecuencia, pero cabalgando sobre ella va la información de audio, el receptor de radio recobra esta información y la convierte en sonido. El proceso mediante el cual se imprime la información sobre la onda portadora se llama modulación. La portadora se produce en un oscilador ; y la señal de audio. mediante un micrófono, tocadiscos o grabadora, ambas se combinan en el modulador para obtener la onda modulada.

Ventajas la modulación en AM

Como medio para transmitir información, la modulación tiene muchas ventajas, tanto

transmisores como receptores son pocos complicados, y por lo tanto, relativamente baratos.

Inconvenientes DE la modulación en AM

Entre las principales: problemas de propagación ya que la afectan fácilmente diversos fenómenos atmosféricos, produciendo estática, desperdicio de potencia, excesiva anchura de banda, señales electrónicas con frecuencias parecidas y las interferencias ocasionadas por los aparatos eléctricos. Todos estos ruidos tienden a modular en amplitud la portadora, del mismo modo que lo hace su propia señal moduladora. Por lo tanto se convierte en parte de la señal modulada y subsisten en ella durante todo el proceso de demodulación. Después de la demodulación se manifiesta en ruido o distorsión, que es bastante fuerte.

DEMODULACIÓN

RL

+

C1

D1

C

La demodulación o detección es el proceso de obtener o recuperar información de señal de

una onda de radiofrecuencia modulada. Un detector de AM suministra una señal de salida

de -AF- que es igual a las variaciones en amplitud (modulación) de su señal de entrada RF.

La componente de cd de la salida rectificada de un diodo detector puede ser positiva o

negativa, dependiendo de las conexiones del diodo.

Los demoduladores o detectores son circuitos que extraen información (voz, música, video)

de una onda modulada de radiofrecuencia, lo que se hace convirtiendo la onda portadora

modulada de alta frecuencia a un voltaje variable que corresponda a la señal original de

modulación. Un detector de amplitud modulada (AM) produce un voltaje de salida que

corresponde a las variaciones en amplitud de su señal de entrada.

El método más común y simple para la detención de AM que se utiliza en los radios es la

detección por diodo. Ver fig. La detección se realiza en dos pasos. Primero, el diodo

rectifica la señal de radiofrecuencia de entrada y deja sólo la porción positiva o negativa.

Luego una red de filtro quita la señal de radiofrecuencia y produce un voltaje de salida de

audio que sigue la envolvente (forma) de la señal rectificada.

El diodo D conduce en cada alternación positiva de la onda de RF de entrada, y la corriente

resultante produce una caída de voltaje a través de la resistencia. Las radiofrecuencias se

pasan a tierra mediante el capacitor C, de filtro. Se escogen los valores de C y resistencia

tales que tengan una constante de tiempo relativamente grande para las señales de audio.

Luego se aplican las señales de audio a través de R como una señal de entrada a un

amplificador de audio.

Partes y funciones del radio receptor

RL

+

C1

D1

C

Consta primordialmente de antena, sintonizador, Amplificador de RF, Detector,

Amplificador de audio, Reproductor.

Antena

Captación en el espacio de la señal, o energía electromagnética en forma de ondas de

radio, que se convierten en variaciones de corriente eléctrica muy pequeñas a través de

estas que corren de arriba hacia debajo de la antena y se acoplan al circuito

sintonizador.

Sintonizador

Separa o selecciona de la señal, que queremos escuchar, sólo una estación de radio de

RF y rechaza las otras. Consiste de una bobina y un capacitor, uno de los dos ajustables.

Amplificador de RF

Se aumenta la ganancia de la señal que son recibidas por la antena.

Detector

Rectifica mediante un diodo la señal de RF que contiene la información, tal como fue

enviada por el transmisor a través del aire.

Amplificador de audio

La señal obtenida en el detector es aumentada en amplitud lo suficiente para activar un

parlante.

Reproductor

Convierte las vibraciones eléctricas con frecuencia y amplitud variable en vibraciones mecánicas que pasaran a ser ondas sonoras.

Principio heterodino

En los receptores antiguos surgía el problema de que, como había que captar diferentes estaciones, el ancho de banda de los filtros se agrandaba demasiado, por ello había que poner muchas etapas amplificadoras en serie. por otra parte, la frecuencia recibida en el receptor era muy adecuada para transmitirse por el aire, pero representaba un gran problema mantenerla por los cables del receptor, sin que irradiara, esos dos problemas fueron solucionados por el ingenioso esquema del superheterodino.

Los primeros receptores (se llamaban 'regenerativos') necesitaban un gran blindaje para que

no escapara la señal y muchas etapas amplificadoreas en serie. A alguien bastante

inteligente se le ocurrió que la solución del problema sería, Convertir cualquiera de las

frecuencias entrantes en una sola frecuencia fija ('frecuencia intermedia'). Así se podrían

diseñar filtros de banda estrecha y alta ganancia, se necesitarían menos amplificadores. Esta

frecuencia fija (o nueva portadora) debía ser los suficientemente alta para no confundirse

con la modulación, y lo suficientemente baja para que no se produjeran problemas de

irradiación, lo que evitaría las necesidades de blindaje. Para la AM se estandarizó la

frecuencia intermedia en 455 Khz, y para la FM en 10.7 Mhz

El principio de operación del receptor superheterodino se basa en convertir las frecuencias

portadoras moduladas de RF de entrada a un valor fijo menor o frecuencia intermedia (FI).

A esta frecuencia, los circuitos amplificadores operan con la máxima efectividad y

fidelidad. La frecuencia intermedia (FI) se obtiene de la mezcla (diferencia o suma más

usada) entre la frecuencia del oscilador local y la frecuencia de la estación sintonizada de

radio. La FI es siempre 455 KHz independientemente de la estación de radio a la que

hemos sintonizado. Tendrá la misma modulación que la señal de RF de la estación

sintonizada. Teniendo en cuenta este principio resulta que si se tiene por ejemplo una

frecuencia de 800 KHz de la señal de una estación radiodifusora y la FI es 455 KHz

entonces se tendrá 345 KHz o 1255 KHz. Otro ejemplo, si la portadora que deseo recibir es

una señal de 950 Khz la mezclo con otra señal de 950+455 = 1505 Khz. De esta mezcla

entre la señal recibida (modulada) y la inyectada (sin modular) se obtienen tres señales:

950Khz, 1505Khz y, la más importante 455Khz que conserva la misma modulación que la

señal original de 950Khz. Esta frecuencia intermedia se amplifica, ahora de manera

eficiente y sin irradiación y finalmente se recorta por la mitad (se 'detecta') para recuperar la

señal original

Etapas de un receptor superheterodino

1. Antena y amplificador de RF

Capta la señal de las estaciones de radiodifusión.

2. Etapa mezcladora

El en se mezclan dos señales una proveniente del amplificador de RF y la otra del

oscilador local, obteniendo una señal una señal resultante denominada frecuencia

intermedia.

3. Oscilador local

Genera una señal de RF cuyo valor es generalmente 455 KHZ.

4. Amplificador de FI

Amplifica la señal resultante obtenida en el mezclador.

5. Detector

Se demodula la señal de frecuencia intermedia se rectifica y luego se envía a tierra la

portadora de RF, quedando solo la señal de audio.

6. Amplificador de audio

La señal obtenida en el detector es aumentada para ser convertidas en señales audibles

en el altavoz.

Modulación en frecuencia

La modulación en frecuencia se desarrollo originalmente para combatir el ruido molesto

asociado con la señal deseada al emplearse la modulación en amplitud. Mucho del ruido

apareció como una modulación en amplitud adicional en la señal.

Cuando se modula en frecuencia a una portadora la información se sitúa sobre ella variando

su frecuencia y manteniendo fija su amplitud. Durante la recepción se elimina las

variaciones en amplitud antes de la demodulación sin afectar al contenido de información

que va en las variaciones de frecuencia, eliminándose así cualquier ruido que pudiera

aparecer como una modulación en amplitud de la portadora

Proceso de modulación

En modulación de frecuencia, así como en la RF varia según una señal moduladora. Sin

embargo, en AM cambia la amplitud de la portadora, en tanto que en FM varia la frecuen-

cia de la portadora. Cuando la portadora está modulada en frecuencia su amplitud no

cambia, pero su frecuencia aumenta o disminuye de acuerdo con las variaciones de

amplitud de la señal moduladora. La frecuencia que tenia la portadora antes de la

modulación se llama frecuencia central, la portadora modulada fluctúa arriba y abajo de la

frecuencia central.

La frecuencia de una portadora de frecuencia modulada es igual a la frecuencia central,

cuando la señal moduladora tiene amplitud cero. Al aumentar la amplitud de la señal

moduladora en la dirección positiva, la frecuencia de la portadora también aumenta; llega a

un máximo cuando la amplitud de la señal de modulación alcanza su valor máximo

positivo. Luego la señal moduladora disminuye en amplitud, la frecuencia de la portadora

disminuye también y regresa a su frecuencia central, cuando la citada señal nuevamente

llega a la amplitud cero.

De la misma manera, las variaciones de frecuencia de la portadora siguen las variaciones de

amplitud negativa de la señal moduladora, excepto que la frecuencia de la portadora

disminuye al hacerse más negativa la señal de modulación; luego aumenta, para alcanzar de

nuevo su frecuencia central cuando la señal moduladora termina su medio ciclo negativo y

regresa a cero.

Ventajas de FM

En la modulación en FM las variaciones de amplitud no intervienen en el contenido de la

información, ya que en este tipo de modulación esta proporcionado por las variaciones de

frecuencia, y la relativa libertad que tiene la FM con respecto a la información sin

interferencia.

Desviación de frecuencia

Op = 2 f

Frecuencia mayor = fH = fc + f

Frecuencia menor = fL = fc - f

f es el cambio máximo en frecuencia que la onda experimenta y es conocido como

desviación de frecuencia. Así para una señal moduladora que tiene picos positivos y

negativos tal como una senoidal pura, la oscilación de la portadora es igual a dos veces la

desviación de frecuencia.

Índice de modulación

mf=Δff a

La FCC comisión Federal de comunicaciones de los estados Unidos especifica que debe

emplearse la modulación en frecuencia como la técnica de la modulación en la banda de

frecuencia entre los 88 y 108 MHz. o banda para radiodifusión en FM de 200 KHz por

estación. y para la porción de audio de la banda de difusión de TV. Estipula una desviación

máxima de frecuencia de 75 KHz para estaciones de radio, en FM. en la porción de sonido

para difusión de TV se permite un máximo de desviación de frecuencia de 25 KHz y un

máximo de frecuencia de la señal de audio limitado a 15 KHz (famáx.)

Porcentaje de modulación

M f=ΔfΔf a

x100

Se refiere a la razón de la desviación de frecuencia efectiva con la desviación de frecuencia

máxima permitida. Así una modulación de 100% corresponde a los 75 KHz para la banda

de difusión de FM comercial y 25 KHz para TV.

Razón de desviación

Rd=Δf efectiva

Δf amáx

ejemplo para la banda de 108 – 108 MHz

Rd radio =

75 KHz15 KHz

=5

Rd TV = 25 KHz15 Khz

=1 . 67