51
Tema B-4: Modulaciones en Amplitud Circuitos Electrónicos (Abril-05) 2º IA www.gte.us.es/~joaquin [email protected] Dpto. Ingeniería Electrónica Escuela Superior de Ingenieros Universidad de Sevilla

Modulaciones en Amplitud - iecon02.us.esiecon02.us.es/ASIGN/CE_2A/mat_docente/tema_b4.pdf · Principios de las modulaciones analógicas (AM, FM, PM) DSB-AM en detalle:!Comportamiento

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1

Tem

a B

-4:M

odul

acio

nes

en A

mpl

itud

Circ

uito

s El

ectr

ónic

os (A

bril-

05)

2ºIA

ww

w.g

te.u

s.es

/~jo

aqui

njo

aqui

n@gt

e.es

i.us.

es

Dpt

o. I

nge

nie

ría

Elec

trón

ica

Escu

ela

Supe

rior

de I

ngen

iero

sU

nive

rsid

ad d

e Se

villa

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2

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

2/51

Con

teni

do1.

Intro

ducc

ión

2.M

odul

ació

n1.

¿Por

qué

se m

odul

an la

s se

ñale

s?

2.D

efin

icio

nes

y P

rinci

pios

3.M

odul

ació

n D

SB

-AM

1.

Aná

lisis

en

el d

omin

io d

el ti

empo

y fr

ecue

ncia

2.C

arac

terís

ticas

del

esp

ectro

.3.

Sob

rem

odul

ació

n4.

Efic

ienc

ia d

e la

mod

ulac

ión

5.O

tras

mod

ulac

ione

s en

am

plitu

d4.

Circ

uito

s m

odul

ador

es y

dem

odul

ador

es1.

La tr

asla

ción

de

frecu

enci

a2.

El t

anqu

e re

sona

nte

3.M

odul

ador

es li

neal

es, b

asad

os e

n in

terr

upci

ón y

de

ley

cuad

rátic

a4.

Dem

odul

ador

esco

here

ntes

y d

etec

tore

s de

env

olve

nte

5.A

plic

ació

n típ

ica:

rece

ptor

sup

erhe

tero

dino

6.A

plic

acio

nes

aero

náut

icas

7.C

oncl

usio

nes

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3

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a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

3/51

Intro

ducc

ión

!¿Q

uésa

bem

os h

asta

aho

ra?

!R

epre

sent

ar s

eñal

es e

n el

Dom

inio

de

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recu

enci

a y

en e

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inio

del

Ti

empo

.!

Com

porta

mie

nto

de lo

s si

stem

as e

n do

min

io d

el ti

empo

(Res

pues

ta

Impu

lsiv

a) y

en

dom

inio

de

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ecue

ncia

(Res

pues

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n Fr

ecue

ncia

)!

Esqu

ema

del S

iste

ma

de C

omun

icac

ione

s

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a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

4/51

Nec

esid

ad d

e m

odul

ació

n

!¿C

ómo

es la

señ

al d

e in

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ació

n en

el D

omin

io d

e la

Fre

cuen

cia?

!C

entra

da e

n ω

=0 y

con

un

Anc

ho d

e ba

nda:

BW

s!

Eje

mpl

o: v

oz h

uman

a de

[0, 3

.3K

Hz]

!¿C

ómo

es la

Fun

ción

de

Tran

sfer

enci

a de

l can

al?

!C

entra

da e

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cy

con

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Anc

ho d

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de c

anal

BW

c!

Nec

esid

ad d

e pr

oces

ar la

señ

al d

e in

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ació

n pa

ra a

dapt

arla

a la

s co

ndic

ione

s de

l can

al "

MO

DU

LAC

IÓN

|Hc(

)|

c

BWc

?

Señ

al d

e In

form

ació

n

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@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

5/51

Nec

esid

ad d

e m

odul

ació

n (2

)!

En

com

unic

acio

nes

Rad

io la

s fre

cuen

cias

est

án a

sign

adas

por

la

s au

torid

ades

:#

Cua

dro

Nac

iona

l de

Atri

buci

ón d

e Fr

ecue

ncia

s en

Esp

aña

ww

w.s

etsi

.mcy

t.es

#U

IT (U

nión

Inte

rnac

iona

l de

Tele

com

.)

!E

jem

plos

de

asig

naci

ón d

e fre

cuen

cias

:!

Ser

vici

o m

óvil

aero

náut

ico:

Ser

vici

o m

óvil

entre

est

acio

nes

aero

náut

icas

y

esta

cion

es d

e ae

rona

ve, o

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re e

stac

ione

s de

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onav

e, e

n el

que

ta

mbi

én p

uede

n pa

rtici

par l

as e

stac

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s de

em

barc

ació

n o

disp

ositi

vo d

e sa

lvam

ento

; tam

bién

pue

den

cons

ider

arse

incl

uida

s en

est

e se

rvic

io la

s es

taci

ones

de

radi

obal

iza

de lo

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n de

sin

iest

ros

que

oper

en e

n la

s fre

cuen

cias

de

soco

rro y

de

urge

ncia

des

igna

das.

#

495K

Hz-

505K

Hz:

Móv

iles

para

soc

orro

y ll

amad

a en

toda

s la

s zo

nas

del

mun

do.

#50

0 K

Hz

frecu

enci

a in

tern

acio

nal d

e lla

mad

a y

soco

rro

en ra

dio

tele

graf

ía

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6/51

Nec

esid

ad d

e m

odul

ació

n (3

)

!M

odul

ació

n pa

ra u

tiliz

ar d

e fo

rma

efic

ient

e un

med

io d

e tra

nsm

isió

n!

Se

asig

na a

cad

a co

mun

icac

ión

una

frecu

enci

a di

fere

nte "

FDM

(Fre

quen

cyD

ivis

ion

Mul

tiple

xing

)!

Eje

mpl

o: c

anal

es d

e te

levi

sión

, rad

io F

M y

AM

, etc

.

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@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

7/51

Mod

ulac

ión:

def

inic

ione

s !

Seña

l en

Ban

da B

ase,

Señ

al d

e In

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ació

n o

Seña

l Mod

ulad

ora

!S

eñal

que

pro

porc

iona

la fu

ente

de

info

rmac

ión

#A

naló

gica

s: u

n m

icró

fono

, un

sens

or, u

na c

ámar

a, e

tc…

#D

igita

les:

…10

1010

1010

101…

.!

Cen

trada

en ω

=0 y

con

un

BW

s

!Se

ñal e

n B

anda

de

Paso

o S

eñal

Mod

ulad

a:!

Señ

al q

ue s

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opag

a po

r el c

anal

!

Cen

trada

en ω

cy

con

un B

Wm, a

dapt

ada

a la

s co

ndic

ione

s de

l can

al!

Mod

ulad

or:

!G

ener

a un

a se

ñal e

n B

anda

de

Pas

o a

parti

r de

una

seña

l de

Ban

da B

ase.

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es[A

bril-

05]

8/51

Mod

ulac

ión:

def

inic

ione

s (2

)

w=0

w=0

+wc

-wc

Señ

al e

n ba

nda

base

Señ

al m

odul

ada

Señ

al d

emod

ulad

a

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05]

9/51

Mod

ulac

ión:

prin

cipi

os

!S

e lle

va a

cab

o po

r la

varia

ción

de

algu

no(s

) de

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pará

met

ros

de u

na s

eñal

C

OS

EN

O ll

amad

aPO

RTA

DO

RA

!La

var

iaci

ón e

s co

ntro

lada

por

la s

eñal

de

info

rmac

ión

!A

MPL

ITU

D(A

c): m

odul

ació

n en

Am

plitu

d!

FREC

UEN

CIA

(ωc)

: mod

ulac

ión

en F

recu

enci

a!

FASE

(ϕc)

: mod

ulac

ión

en F

ase

!¿P

or q

uéut

ilizar

CO

SE

NO

?!

Por

sus

pro

pied

ades

en

el D

omin

o de

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recu

enci

a, q

ue p

erm

iten

el

desp

laza

mie

nto

grac

ias

a la

con

volu

ción

con δ(ω)

()

()

()

()

()

cos

fc

cc

cc

cc

st

At

ϕω

πδωω

πδωω

=+

←→

=−

++

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@gt

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i.us.

es[A

bril-

05]

10/5

1

Mod

ulac

ione

s en

AM

PLI

TUD

!C

uand

o la

señ

al d

e in

form

ació

n co

ntro

la la

am

plitu

d de

la s

eñal

po

rtado

ra.

!V

erem

os:

!C

ómo

es u

na s

eñal

AM

en

el ti

empo

y e

n la

frec

uenc

ia!

Las

dive

rsas

mod

alid

ades

de

mod

ulac

ión

!Lo

s ci

rcui

tos

que

perm

ite la

mod

ulac

ión

y la

dem

odul

ació

n

!E

n el

pró

xim

o te

ma:

MO

DU

LAC

ION

ES

EN

FR

EC

UE

NC

IA (F

M)

!A

My

FMso

n am

plia

men

te u

tiliz

adas

en

sist

emas

de

nave

gaci

ón

y ci

rcul

ació

n aé

rea

!ta

nto

para

el e

stab

leci

mie

nto

de c

omun

icac

ione

sco

mo

para

los

sist

emas

de

pos

icio

nam

ient

o.

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quin

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i.us.

es[A

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05]

11/5

1

DS

B-A

M (D

oubl

eS

ide

Ban

dA

mpl

itude

Mod

ulat

ion)

()

()

()

()

()

()

[]()

()

max

seña

lde

info

rmac

ión

seña

lpo

rtad

ora:

co

s2

1co

s

1

cc

cc

DSB

AM

cc

mt

ct

ct

At

con

f

st

Am

tt

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ωπ

ω

µω

→ →=

=

=+

!D

ef: p

roce

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or e

l cua

l la

ampl

itud

de la

señ

al p

orta

dora

c(t)

es

varia

do

linea

lmen

te c

on la

señ

al d

e in

form

ació

n m

(t)

!µ:

Fac

tor d

e M

odul

ació

n

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i.us.

es[A

bril-

05]

12/5

1

DS

B-A

M: A

nális

is e

n el

dom

inio

la fr

ecue

ncia

()

()

[]()

1co

sD

SBA

Mc

cs

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mt

wt

µ−

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()

()

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()

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()

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2

1 2

cc

cft

ww

ww

mt

Mw

xt

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Xw

Yw

ππδ

δ

π

⇔−

++

⇔∗

()

()

()

[]

()

()

[]

2cD

SBA

Mc

cc

cc

AS

wA

ww

ww

Mw

wM

ww

πδ

δµ

−=

−+

++

−+

+

() 0

2cAMπ

cAπ

cAπ

Pro

pied

ades

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i.us.

es[A

bril-

05]

13/5

1

DS

B-A

M: C

arac

terís

ticas

del

esp

ectro

1.E

xist

enci

a de

por

tado

ras

pura

s (d

elta

s) e

n ±w

cqu

e no

con

tiene

n in

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ació

n2.

Apa

rece

n do

s ré

plic

as e

xact

as d

el e

spec

tro d

e la

señ

al d

e in

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n en

±w

c.3.

Anc

ho d

e la

señ

al m

odul

ada

BW

DS

B-A

M=2

*BW

M4.

CO

ND

ICIÓ

N 1

DE

MO

DU

LAC

IÓN

wc>

>BW

M p

ara

evita

r el s

olap

amie

nto

de e

spec

tro. S

iem

pre

hay

sola

pam

ient

o ya

qu

e la

s se

ñale

s no

son

lim

itada

s en

ban

da. A

may

or fr

ecue

ncia

por

tado

ra

men

or s

olap

amie

nto.

() 0

2cAMπ

cAπ

cAπ

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. Gra

nado

.joa

quin

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e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

14/5

1

DS

B-A

M: S

obre

mod

ulac

ión

Pro

fund

idad

o F

acto

r de

la m

odul

ació

n K

a≤1

!S

e ha

de

cum

plir:

!La

Sob

rem

odul

ació

nse

pro

duce

cu

ando

:

()

()

1 11

mt

t

sim

t

µµ

≤∀

≤→

1µ>

00.

050.

10.

150.

20.

250.

30.

350.

4-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.20

0.2

0.4

0.6

0.81

00.

050.

10.

150.

20.

250.

30.

350.

4-1

.5-1

-0.50

0.51

1.5

00.

050.

10.

150.

20.

250.

30.

350.

4-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.20

0.2

0.4

0.6

0.81

00.

050.

10.

150.

20.

250.

30.

350.

4-2

.5-2

-1.5-1

-0.50

0.51

1.52

2.5

Info

rmac

ión

Por

tado

ra

Mod

ulad

a SI

Nso

brem

odul

ació

n

Mod

ulad

a C

ON

sobr

emod

ulac

ión

Mod

ulad

or

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a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

15/5

1

Cód

igo

Mat

lab

del e

jem

plo

clear

fc=1e2; % f de portadora

fm=.1e2; % f de moduladora

mu=1.5 % Factor de Mod

Ac=1;

t=[0:1e-4:.4]; %Base de tiempos

s_c=cos(2*pi*fc*t); %Portadora

s_i=cos(2*pi*fm*t); % Moduladora

a_am=Ac*(1+mu.*s_i).*s_c; % AM

plot(t,a_am,'r')

figure, plot(t,s_i,'b')

figure, plot(t,s_c,'g')C

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16

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

16/5

1

Eje

mpl

o: m

odul

ació

n D

SB

-AM

de

un to

no s

impl

e

!Sa

lida

del d

emod

ulad

or:

!6

delta

s (3

+3)

!C

orre

spon

de a

tres

tono

s pu

ros

(cos

enos

).!

La d

elta

en

wcN

O e

s in

form

ació

n. S

e tra

ta d

e un

a po

rtado

ra p

ura.

!B

W d

e la

señ

al m

odul

ada=

2wm

()

()

cos

mm

tw

t=

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trad

a al

mod

ulad

or:

!U

na s

eñal

de

una

sola

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uenc

ia

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tro c

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esto

por

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tas

en w

c

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W d

e la

señ

al e

n ba

nda

base

=wm

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17

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

17/5

1

Ana

lític

amen

te:

!m

(t)es

la s

eñal

de

info

rmac

ión

!w

mes

la fr

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ncia

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la s

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m(t)

!A

c: am

plitu

d de

l la

porta

dora

!w

ces

la fr

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ncia

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la p

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!s D

SB-A

M (t

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ñal A

M!

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ctor

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Mod

ulac

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()

cos

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tw

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[]

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cos

cos

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cos

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...

......

2

...;

2

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AM

cm

c

DSB

AM

cc

cm

c

cD

SBA

Mc

cc

mc

m

DSB

AM

cc

c

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mc

m

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m

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Aw

tw

t

st

Aw

tA

wt

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tA

wt

ww

tw

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Sw

Aw

ww

w

Aw

ww

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w

Aw

ww

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µ µ

πδ

δ

µπ

δδ

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δδ

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+

++

++

−+

Tiem

po

Frec

uenc

ia

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a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

18/5

1

()

()

()

[]

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22

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AM

cc

cm

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cc

cm

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Sw

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ww

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AA

Aw

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πδ

πδ

πδ

µµ

πδ

πδ

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++

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Mod

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ión)

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rmac

ión)

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PP

PP

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→=

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1 8c

LPA

µ=

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a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

19/5

1

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s m

odul

acio

nes

en a

mpl

itud

!D

SB-A

M (D

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)!

Muy

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illez

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rece

ptor

es!

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ient

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cia

!A

ncho

de

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a

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pres

sed

Car

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limin

a la

com

pont

e de

por

tado

ra!

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tiene

el m

ism

o an

cho

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anda

que

DS

B-A

M

!SS

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M (S

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e Si

deB

and

AM

)!

Se

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ina

tota

lmen

teun

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las

com

pone

ntes

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les

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B-A

M (V

estig

ialS

ide

Ban

da A

M)

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uprim

e un

a ba

nda

late

ral s

alvo

un

pequ

eño

inte

rval

o

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a B

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. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

20/5

1

Rec

opila

ndo…

.

!N

eces

idad

de

mod

ulac

ión

!P

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las

mod

ulac

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, FM

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B-A

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Car

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y e

ficie

ncia

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jem

plo

de m

odul

ació

n de

un

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pur

o!

Otra

s m

odul

acio

nes

en a

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alte

rnat

ivas

!¿C

ómo

se g

ener

a un

a se

ñal A

M?

!V

amos

a v

er:

!Té

cnic

as p

ara

mod

ular

en

ampl

itud

!E

mpl

eare

mos

cua

lqui

er s

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per

iódi

ca c

omo

porta

dora

.!

Circ

uito

s m

odul

ador

es y

dem

odul

ador

es

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. Gra

nado

.joa

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e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

21/5

1

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as N

o Li

neal

es!

Técn

icas

de

mod

ulac

ión

vist

as: D

SB

-AM

, DS

B-S

C-A

M, A

M-S

SB

y A

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!La

Mod

ulac

ión

impl

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nece

saria

men

te c

ambi

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e fre

cuen

cia

por l

o qu

e es

in

tríns

icam

ente

un

proc

eso

NO

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[]

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22

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wt

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tx

t=

()

()

yt

xt

α=

()

()

cos

;c

yt

wt

α=

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Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

22/5

1

Tras

laci

ón e

n fre

cuen

cia

(1)

!La

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laci

ón d

el e

spec

tro e

n la

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uenc

ia o

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cons

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en

la

mul

tiplic

ació

n de

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eñal

en

band

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se p

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na s

eñal

SEN

O o

CO

SEN

O!

Apl

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le ta

nto

en e

l tra

nsm

isor

(mod

ulad

or) c

omo

en re

cepc

ión

(dem

odul

ador

coh

eren

te)

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a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

23/5

1

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ipci

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atem

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BB

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MO

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st

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SS

SS

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ωω

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ω

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ωω

ωω

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=+

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=+

−+

+

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laci

ón e

n fre

cuen

cia

(2)

Com

pone

nte

dese

ada

Com

pone

ntes

a fi

ltrar

LPF

Page 24: Modulaciones en Amplitud - iecon02.us.esiecon02.us.es/ASIGN/CE_2A/mat_docente/tema_b4.pdf · Principios de las modulaciones analógicas (AM, FM, PM) DSB-AM en detalle:!Comportamiento

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a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

24/5

1

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n la

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ctic

a lo

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Mod

ulad

or y

Dem

odul

ador

no

empl

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seña

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seno

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taco

n m

ultip

licar

con

señ

ales

per

iódi

cas

(p.e

. cua

drad

as)

Empl

eare

mos

ϕΤ(

t) pa

ra re

aliz

ar

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ultip

licac

ión

Par

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r qué

ocur

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ompo

nem

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n

st

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ω

ϕω

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ωω

ωπ

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=∞

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→⋅

←→

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()

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fT

nn

tC

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=−∞

=∑

Tras

laci

ón e

n fre

cuen

cia

(3)

Page 25: Modulaciones en Amplitud - iecon02.us.esiecon02.us.es/ASIGN/CE_2A/mat_docente/tema_b4.pdf · Principios de las modulaciones analógicas (AM, FM, PM) DSB-AM en detalle:!Comportamiento

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a B

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. Gra

nado

.joa

quin

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e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

25/5

1

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s po

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plea

r señ

ales

per

iódi

cas

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. cua

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rmin

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icos

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nece

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elim

inar

ant

es d

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nsm

itir.

!S

e em

plea

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BP

F si

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o (c

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mis

or!

En

rece

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n el

esq

uem

a no

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ía.

TxR

xB

PF

Tras

laci

ón e

n fre

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(4)

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. Gra

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e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

26/5

1

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mpl

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e pu

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]:!

Am

plitu

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n

n

n

nn

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cn

impa

rn

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CSa

TT

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nT

nP

ara

CSa

An

par

t

en

nn

ω

δπδ

πδ

π

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πδω

δω

ωπ

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=

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=

↔Φ

+

−↔

+−

∑∑

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. Gra

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i.us.

es[A

bril-

05]

27/5

1

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12

1

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DB

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Bc

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SS

S

Sn

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ωω

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)

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MO

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or ré

plic

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el e

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n n*

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sario

sel

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¿Cóm

o?!

Em

plea

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un fi

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band

a si

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izad

o en

wc

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emos

un

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ltro

pasi

vo c

ompu

esto

por

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a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

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e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

28/5

1

Filtr

ado

BP

F: E

l Tan

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Res

onan

te (S

erie

)

!B

asad

o en

Impe

danc

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RZ

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Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

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e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

29/5

1

Tanq

ue R

eson

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danc

ia c

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la re

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.

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del

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)

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BW

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()

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ω

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0

1L

QR

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ωω

==

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30

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

30/5

1

Tanq

ue R

eson

ante

(Ser

ie):

Eje

mpl

o de

sim

ulac

ión

Frequency

3.0KHz

10KHz

30KHz

100KHz

300KHz

1.0MHz

3.0MHz

V(out)

0V

0.4V

0.8V

1.2V

(161.472K,0.9996)

(225.057K,1.0000)

Sim

ulac

ión

AC

-sw

eep

varia

ndo

el v

alor

de

C

de 1

0nF

a 40

nF

Sim

ulac

ión

AC

-sw

eep

varia

ndo

el v

alor

de

R

de 5

0 a

200

Frequency

1.0KHz

3.0KHz

10KHz

30KHz

100KHz

300KHz

1.0MHz

3.0MHz

10MHz

V(out)

0V

0.5V

1.0V

R=50

!Em

plea

ndo

Pspi

ce!

Se

ha s

imul

ado

un ta

nque

reso

nant

e se

rie q

ue s

e ha

est

udia

do.

!S

e ha

var

iado

el v

alor

de

la fr

ecue

ncia

de

reso

nanc

ia m

edia

nte

el c

ontro

l de

C!

Se

ha v

aria

do e

l anc

ho d

e ba

nda

med

iant

e el

con

trol d

e R

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31

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

31/5

1

Rec

opila

ndo…

!Lo

s m

odul

ador

es n

o so

n si

stem

as li

neal

es!

Hem

os v

isto

los

prin

cipi

os d

e fu

ncio

nam

ient

o de

los

sist

emas

que

mod

ulan

y d

emod

ulan

seña

les

en a

mpl

itud.

!La

señ

ales

que

se

utili

zan

com

o po

rtado

ra d

eben

ser

per

ióric

as!

Las

com

pone

ntes

no

dese

adas

de

la s

eñal

mul

tiplic

ada

por u

na

seña

l per

iódi

ca d

ebe

ser f

iltra

da p

or u

n B

PF.

!P

or re

gla

gene

ral e

l BP

F es

un

tanq

ue re

sona

nte.

Hem

os

estu

diad

o el

tanq

ue s

erie

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32

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

32/5

1

Circ

uito

s M

odul

ador

es y

Dem

odul

ador

esA

M!

Con

stru

idos

a p

artir

de

sem

icon

duct

ores

.!

Prin

cipa

lmen

te d

iodo

s y

trans

isto

res.

!E

n el

tran

smis

or s

iem

pre

se re

quie

re u

n ci

rcui

to q

ue p

ropo

rcio

nela

señ

al p

orta

dora

.!

Circ

uito

OS

CIL

AD

OR

(no

nece

saria

men

te c

osen

o)

!M

odul

ador

es q

ue v

erem

os:

!Li

neal

es!

Bas

ados

en

inte

rrupc

ión

!Le

y cu

adrá

tica

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33

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

33/5

1

Mod

ulad

ores

line

ales

!G

anan

cia

es u

na fu

nció

n lin

eal d

e la

señ

al e

n ba

nda

base

o d

e in

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ació

n!

Rea

lizad

os c

on tr

ansi

stor

es c

uya

gana

ncia

cam

bia

al a

ltera

r el p

unto

de

pola

rizac

ión.

Dic

ho p

unto

es

cont

rola

do p

or la

señ

al d

e in

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ació

n.

Por e

jem

plo:

el a

mpl

ifica

dor d

e la

prá

ctic

a S

-3 e

n el

que

la fu

ente

que

con

trola

la p

olar

izac

ión

(V_a

just

e) v

aría

con

la s

eñal

de

info

rmac

ión.

La

gana

ncia

del

am

plifi

cado

r var

iaría

con

la s

eñal

de

info

rmac

ión.

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34

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

34/5

1

Mod

ulad

ores

bas

ados

en

Inte

rrupc

ión

!E

l int

erru

ptor

alte

rna

entre

el p

unto

A y

B

con

la fr

ecue

ncia

de

porta

dora

:!

A: S

MO

D=0

!B

: SM

OD=S

BB(t)

!E

quiv

alen

te a

mul

tiplic

ar p

or u

n tre

n de

pu

lsos

[0,1

]!

Rea

lizad

o co

n di

odos

o tr

ansi

stor

es.

Equ

ival

ente

a

mul

tiplic

ar p

or 0

1010

1

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35

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

35/5

1

Mod

ulad

ores

bas

ados

en

Inte

rrupc

ión

(2)

!E

jem

plo

basa

do e

n di

odos

!Fu

ncio

nam

ient

o:!

ϕ(t)

>> S

BB(t)

!S

emip

erio

do p

ositi

vo d

e ϕ(

t): V

(C)>

>V(D

) "

D1,

D2,

D3,

D4

ON

y A

=B=0

#S M

OD(t)

=0!

Sem

iper

iodo

neg

ativ

o de

ϕ(t)

: V(C

)<<V

(D)

"D

1, D

2, D

3, D

4 O

FF#

S MO

D(t)

=SB

B(t)

!E

jem

plo

basa

do e

n A

mp-

Op

!P

osic

ión

A: s

MO

D(t)

=-S B

B(t)

!P

osic

ión

B: s

MO

D(t)

=+S

BB(t)

!S

imila

r a m

ultip

licar

por

{+1

-1 +

1 -1

…}

!In

terru

ptor

con

BJT

R +-R R

(t)A

B

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36

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

36/5

1

12

22

22

21

121

2

);(

cos

)(

)(

)co

s()

(2

1)

(

aam

tA

at

sa

ts

at

ts

aaA

at

vc

cBB

BBc

BBc

S

=

++

+

+

ω

Mod

ulad

ores

de

Ley

Cua

drát

ica

)(

)(

)(

22

1t

va

tv

at

ve

es

⋅+

⋅=

!B

asad

o en

:!

Ele

men

to n

o lin

eal (

apro

xim

amos

po

r Tay

lor d

e or

den

2)!

Sum

a de

por

tado

ra y

señ

al e

n ba

nda

base

:

);co

s()

()

(t

At

st

vc

cBB

+=

Com

pone

ntes

que

es

nece

sario

filtr

ar

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37

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

37/5

1

Circ

uito

s D

emod

ulad

ores

!D

istin

guim

os d

os e

sque

mas

pos

ible

s:!

Dem

odul

ador

esSí

ncro

nos

o C

oher

ente

s:#

El r

ecep

tor d

ebe

cono

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on e

xact

itud

la fr

ecue

ncia

y fa

se d

e la

por

tado

ra.

#U

n pe

queñ

o er

ror d

egra

da la

s pr

esta

cion

es.

#P

ero

los

osci

lado

res

(OL)

sie

mpr

etie

nen

un p

eque

ño e

rror

de

frecu

enci

a#

Es

nece

sario

incl

uir c

ircui

tos

recu

pere

n la

frec

uenc

ia y

fase

de

la p

orta

dora

!A

sínc

rona

o N

o C

oher

ente

:el r

ecep

tor e

xtra

e la

info

rmac

ión

sin

nece

sida

d de

con

ocer

la p

orta

dora

#S

e ba

sa e

n el

seg

uim

ient

o de

la e

nvol

vent

e de

la s

eñal

#D

etec

tor d

e en

volv

ente

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Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

38/5

1

!D

emod

ulad

or C

OH

EREN

TE:

!B

asad

o en

la m

ultip

licac

ión

por u

na p

orta

dora

de

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enci

a y

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idén

ticas

a la

em

plea

da e

n el

Tx

!U

n pe

queñ

o er

ror d

e fre

cuen

cia

(∆ω

) y/o

fase

(φe)

pr

oduc

e un

gra

n er

ror e

n la

rece

pció

n.!

Rec

epto

res

de g

ran

prec

isió

n "

alto

cos

te

()

()

()

()

()

()

()

freq

uenc

iaal

tat

ts

tt

ts

ts

BB

cc

BBD

EMO

D

+∆

=

=∆

+=

ω

ωω

ω

cos

21co

sco

s

()

()

()

()

()

()

freq

uenc

iaal

tat

s

tt

ts

ts

eBB

ec

cBB

DEM

OD

+=

=+

=

φ

φω

ω

cos

21co

sco

s

En

caso

de e

rror

en

la fr

ecue

ncia∆ω

:

Dem

odul

ador

esco

here

ntes

En

caso

de e

rror

en

la la

fase

φ e:

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39

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

39/5

1

Det

ecci

ón c

oher

ente

de

seña

les

DS

B-A

M!

Bas

ado

en la

mul

tiplic

ació

n po

r una

por

tado

ra d

e fa

se y

fre

cuen

cia

idén

ticas

a la

s ut

iliza

das

en e

l tra

nsm

isor

!Lo

s O

L(O

scila

dore

s Lo

cale

s) s

iem

pre

intro

duce

n er

rore

s de

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cuen

cia

y la

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no

es c

onoc

ida

a pr

iori

!S

oluc

ión:

PLL

(Pha

seLo

cked

Loop

): ex

trae

la p

orta

dora

con

fre

cuen

cia

y fa

se a

decu

ada

para

ser

util

izad

a en

la m

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licac

ión.

!S

ólo

es a

plic

able

a m

odul

acio

nes

que

incl

uyen

por

tado

ras

pura

s

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40

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

40/5

1

Det

ecto

r de

envo

lven

te!

No

cohe

rent

e!

Req

uier

e µ

< 10

0%!

Circ

uito

sim

ple

com

pues

to p

or:

!D

IOD

O: q

ue a

ctúa

com

o re

ctifi

cado

r de

med

ia o

nda

!Fi

ltro

RC

: que

elim

ina

las

com

pone

ntes

de

alta

frec

uenc

ia

!Fu

ncio

nam

ient

o:!

VA

M(t)

>0

el d

iodo

con

duce

y e

l co

nden

sado

r se

carg

a ha

sta

el v

alor

de

pico

de

la s

eñal

mod

ulad

a.

!V

AM(t)

<0 e

l dio

do s

e co

rta e

l y c

onde

nsad

or

se d

esca

rga

(poc

o) a

trav

és d

e la

re

sist

enci

a.

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41

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

41/5

1

Det

ecto

r de

envo

lven

te!

La d

inám

ica

de c

arga

y d

esca

rga

del c

onde

nsad

or d

ebe

gara

ntiz

ar:

!C

arga

rápi

da a

l val

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e la

env

olve

nte

(rfe

s la

R fo

rwar

dde

D)

!D

esca

rga

muy

lent

a

!E

l filt

ro R

C d

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deja

r pas

ar la

señ

al d

e in

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ació

n:

()

cs

ff

CR

r1

carg

a<<

⋅+

cL

fC

R1

desc

arga

>>⋅

info

31

BWC

R LdB

>=

ω

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42

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

42/5

1

Det

ecto

r de

envo

lven

te (2

)!

Es

nece

sario

que

la e

nvol

vent

e no

cru

ce p

or c

ero

para

gar

antiz

arla

det

ecci

ón c

orre

cta

!S

ólo

es p

osib

le s

i el Í

ndic

e de

Mod

ulac

ión

es m

enor

al 1

00%

!Im

plic

a qu

e ha

ya p

orta

dora

y p

or lo

tant

o ba

ja e

ficie

ncia

!R

ecep

tore

s se

ncill

os y

bar

atos

00.

050.

10.

150.

20.

250.

30.

350.

4-1

.5-1

-0.50

0.51

1.5

00.

050.

10.

150.

20.

250.

30.

350.

4-2

.5-2

-1.5-1

-0.50

0.51

1.52

2.5

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43

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

43/5

1

Eje

mpl

o P

spic

e

Time

1.6ms

1.8ms

2.0ms

2.2ms

2.4ms

2.6ms

2.8ms

3.0ms

1.5msV(s_AM)

V(v_info_rx)

-10V0V10V

V(v_dc:+)

2.0V

3.0V

4.0V

SEL>>

Tran

smis

or A

M id

eal

Det

ecto

r de

envo

lven

te Señ

al m

odul

ada

AM

Señ

al d

emod

ulad

apo

r el d

etec

tor

Señ

al e

n ba

nda

base

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44

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

44/5

1

Apl

icac

ión:

Rec

epto

r AM

-sup

erhe

tero

dino

!E

jem

plo

de R

ecep

tor A

M c

omer

cial

!La

ban

da A

M e

stá

com

pues

ta p

or u

n co

njun

to d

e ca

nale

s (e

mis

oras

):!

Ond

a m

edia

: 540

KHz "

1640

KH

z!

El R

xse

lecc

iona

una

de

las

emis

oras

y la

dem

odul

ará

empl

eand

o un

det

ecto

r de

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lven

te!

Prin

cipi

o de

func

iona

mie

nto:

ant

es d

e de

mod

ular

se p

rese

lecc

iona

el c

anal

de

sead

o y

se ll

eva

a un

a fre

cuen

cia

inte

rmed

ia (I

F)

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45

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

45/5

1

Apl

icac

ión:

Rec

epto

r AM

-sup

erhe

tero

dino

(2)

!A

nten

a:!

Pro

porc

iona

una

tens

ión

muy

pe

queñ

a (µ

V)

!Ti

ene

una

dete

rmin

ada

H(ω

)

!A

mpl

ifica

dor s

into

niza

do R

F!

Dej

a pa

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a ba

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or e

jem

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labl

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la

gana

ncia

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ue q

uier

o es

cuch

ar

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46

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

46/5

1

Apl

icac

ión:

Rec

epto

r AM

-sup

erhe

tero

dino

(3)

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O!

Pro

porc

iona

la fr

ecue

ncia

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a e

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que

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uenc

ia

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.!

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aju

stab

le

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47

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

47/5

1

Apl

icac

ión:

Rec

epto

r AM

-sup

erhe

tero

dino

(4)

!D

etec

tor

!D

emod

ula

de fo

rma

no

cohe

rent

e.!

En

caso

de

mod

ulac

ione

s si

n po

rtado

ra e

s ne

cesa

rio o

tro

mul

tiplic

ador

!A

mpl

ifica

dor d

e ba

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ropo

rcio

na g

anan

cia

ante

s de

l al

tavo

z

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Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

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e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

48/5

1

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se

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ir-to

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impl

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ad y

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alid

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icio

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s!

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s (R

adio

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lucr

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mod

ulan

en

muc

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en

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uenc

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VH

F (V

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hFr

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ncy)

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icad

as a

ser

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os a

eron

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os

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-137

MH

z)!

Ban

da b

aja

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cada

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s A

yuda

s!

Ban

da A

ltade

dica

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las

com

unic

acio

nes

de v

oz

VOR

: VH

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min

idire

cion

talR

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DM

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nce

Mea

surin

gE

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ent

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Inst

rum

entL

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trol T

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tion,

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l, U

NIC

OM

, Air-

to-a

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lsan

dD

epar

ture

s, C

ompa

nyO

pera

tion

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a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

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i.us.

es[A

bril-

05]

49/5

1

Alg

unos

sis

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M e

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roná

utic

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)!

VO

R (V

HF-

Om

nidi

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stre

s.!

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:!

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s le

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s de

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ión.

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l cód

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itido

en

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y, e

n oc

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nes,

ora

lmen

te. E

n am

bos

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s se

mod

ula

en A

M.(S

e pr

onun

cian

pal

abra

s en

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de

letra

s: A

lpha

-Bra

vo-

Cha

rlie,

Sie

rra-

Vict

or-Q

uebe

c)!

La e

stac

ión

VO

R ta

mbi

én tr

ansm

ite, e

n FM

, inf

orm

ació

n A

TIS

(Aum

atic

alTe

rmin

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ervi

ce):

met

eoro

logí

a, p

ista

de

serv

icio

, ope

rtaci

ónde

l ae

ropu

erto

, etc

.!

FUN

CIO

NA

MIE

NTO

:!

Las

esta

cion

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ansm

iten

2 se

ñale

s:#

Una

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nidi

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iona

ly o

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iona

l!

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l áng

ulo

que

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VO

R c

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ae

rona

ve.

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a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

50/5

1

Alg

unos

sis

tem

as A

M e

n ae

roná

utic

a (3

)S

eñal

de

fase

con

stan

te (d

e re

fere

ncia

) Tx

por u

na a

nten

a om

nidi

recc

iona

l. E

n FM

Iden

tific

ador

son

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de la

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taci

ón. M

OR

SE

Señ

al d

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se

depe

ndie

nte

de la

po

sici

ón.

Txpo

r una

ant

ena

gira

toria

Por

tado

ra

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51

Tem

a B

-4. J

. Gra

nado

.joa

quin

@gt

e.es

i.us.

es[A

bril-

05]

51/5

1

Con

clus

ione

s

!N

eces

idad

de

mod

ulac

ión

!“M

over

el e

spec

tro d

e se

ñale

s”es

muy

útil

.!

Prin

cipi

os d

e la

s m

odul

acio

nes

anal

ógic

as (A

M, F

M, P

M)

!Fu

ndam

ento

: pro

pied

ades

en

el d

omin

o de

la fr

ecue

ncia

de

las

seña

les

perió

dica

s!

DS

B-A

M e

n de

talle

:!

Com

porta

mie

nto

en la

frec

uenc

ia: c

arac

terís

ticas

de

anch

o de

ban

da y

efic

ienc

ia!

Eje

mpl

o de

mod

ulac

ión

de u

n to

no p

uro

!O

tras

mod

ulac

ione

s en

am

plitu

d al

tern

ativ

as: S

SB

,DS

B-S

C, V

SB

…!

Se

han

vist

o lo

s pr

inci

pios

de

func

iona

mie

nto

de g

ener

ació

n de

señ

ales

m

odul

adas

en

ampl

itud

(AM

)!

Circ

uito

s qu

e pe

rmite

n ge

nera

r señ

ales

AM

: mez

clad

o de

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y fi

ltros

ba

sado

s en

RLC

!E

sque

mas

de

dete

cció

n o

dem

odul

ació

n de

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ales

AM

(coh

eren

tes

y no

co

here

ntes

)!

Apl

icac

ión

típic

a: e

l rec

epto

r sup

erhe

tero

dino

!A

plic

acio

nes

aero

náut

icas

: VO

R