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Conceptos de modulación
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POR : MECL
Modulación
Modulación
Se denomina modulación al proceso de colocar la información contenida en una señal, generalmente de baja frecuencia, sobre una señal de alta frecuencia.
Debido a este proceso la señal de alta frecuencia denominada portadora, sufrirá la modificación de alguna de sus parámetros, siendo dicha modificación proporcional a la amplitud de la señal de baja frecuencia denominada moduladora.
Señal Resultante
la señal resultante de este proceso se la denomina señal modulada y la misma es la señal que se transmite.
la modulación permite aprovechar mejor el canal de comunicación ya que posibilita transmitir más información en forma simultánea por un mismo canal y/o proteger la información de posibles interferencias y ruidos.
Es necesario modular las señales por diferentes razones:
1) Si todos los usuarios transmiten a la frecuencia de la señal original o moduladora, no será posible reconocer la información inteligente contenida en dicha señal, debido a la interferencia entre las señales transmitidas por diferentes usuarios.
2) A altas frecuencias se tiene mayor eficiencia en la transmisión, de acuerdo al medio que se emplee.
3) Se aprovecha mejor el espectro electromagnético, ya que permite la multiplexación por frecuencias.
4) En caso de transmisión inalámbrica, las antenas tienen medidas más razonables.
Demodulación
Es el proceso mediante el cuál es posible recuperar la señal de datos de una señal modulada.
Un MODEM es un dispositivo de transmisión que contiene un modulador y un demodulador.
Señales de transmisión y señales de datos
Las señales de transmisión corresponden a la portadora, mientras que las señales de datos correspondes a la moduladora.
De acuerdo al sistema de transmisión, se pueden tener los siguientes casos
Señal de transmisión Señal de DatosAnalógica AnalógicaAnalógica Digital
Digital AnalógicaDigital Digital
Señales Analógicas
Conceptos básicos de las Señales
Las tres características mas importantes de una señal periódica son: Amplitud: es el valor instantáneo de una señal en
cualquier momento. En transmisión de datos se mide en Voltios.
Frecuencia: es el inverso del periodo (1/T), representa el número de repeticiones de un período por segundo y se expresa en ciclos por segundo ó Hertz (Hz)
Fase: es una medida de la posición relativa en el tiempo del período de una señal
Fase
Modulación de Amplitud - AM
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.
Modulación de Amplitud
AM
La modulación de amplitud es utilizada para transmitir información de audio (voz, música…), en la onda portadora de RF
AM es una mezcla de señales de AF y RF, de manera que las variaciones de amplitud de la señal de AF (modulación) alteran la amplitud de la señal de RF (portadora)
Modulación de Frecuencia FM
Es el proceso de combinar una señal de AF (Audio Frecuencia), con otra de RF (Radio Frecuencia), en el rango de frecuencias de 88 MHz y 108 MHz, tal que la amplitud de frecuencia del AF varíe la del RF
FM
La modulación en frecuencia consiste en variar la frecuencia de la portadora proporcionalmente a la frecuencia de la onda moduladora (información), permaneciendo constante su amplitud.
A diferencia de la AM, la modulación en frecuencia crea un conjunto de complejas bandas laterales cuya profundidad (extensión) dependerá de la amplitud de la onda moduladora.
Como consecuencia del incremento de las bandas laterales, la anchura del canal de la FM será más grande que el tradicional de la onda media, siendo también mayor la anchura de banda de sintonización de los aparatos receptores (especie de “ puerta electrónica “ de los aparatos receptores que permite que pase a la etapa de demodulación una determinada anchura de señal)..
• La principal consecuencia de la modulación en frecuencia es una mayor calidad de reproducción como resultado de su casi inmunidad hacia las interferencias eléctricas.
• Es un sistema adecuado para la emisión de programas (música) de alta fidelidad
CARACTERISTICAS DE FM
El primer sistema operativo de comunicación radiofónica fue descrito por el inventor norteamericano Edwin H. Armstrong en 1936.
La frecuencia modulada posee varias ventajas sobre el sistema de modulación de amplitud (AM) utilizado alternativamente en radiodifusión. La más importante es que al sistema FM apenas le afectan las interferencias y descargas estáticas.
Algunas perturbaciones eléctricas, como las originadas por tormentas o sistemas de encendido de los automóviles, producen señales de radio de amplitud modulada que se captan como ruido en los receptores AM.
AM vs FM
Los dos tipos de modulación llegan exactamente igual y al mismo lugar
Modulación de Fase PM
En este caso el parámetro de la señal portadora que variará de acuerdo a la señal moduladora es la fase.
Es un tipo de modulación exponencial al igual que la modulación de frecuencia.
Se caracteriza porque la fase de la onda portadora varía directamente de acuerdo con la señal modulante, resultando una señal de modulación en fase
Modulación de Fase (PM)
PM
La modulación en Fase no suele ser muy utilizada porque se requieren equipos de recepción más complejos que los de frecuencia modulada.
Suele presentar problemas de ambigüedad para determinar, por ejemplo si una señal tiene una fase de 0° o 180°
Comparación de AM, FM y PM
Señales de Transmisión y Señales de Datos
Señales de transmisión analógicas y señales de datos analógicas
Señales de transmisión analógicas y señales de datos digitales
Señales de transmisión digitales y señales de datos analógicas
Señales de transmisión digitales y señales de datos digitales
Señales de transmisión analógicas y señales de datos analógicas
Dentro de este grupo tenemos los siguientes casos Modulación de amplitudModulación exponencial
Dentro de este caso existen dos posibilidades
Modulación de frecuenciaModulación de fase
Señales de transmisión analógicas y señales de datos digitales
Dentro de este caso la situación más conocida es la transmisión de datos digitales a través de la red telefónica.
Esta red se diseño originalmente para recibir, conmutar y transmitir señales analógicas en el rango de frecuencias de vos (300 a 3400Hz). Por lo tanto esta red no era del todo adecuada para la transmisión de señales digitales.
No obstante se pueden conectar dispositivos digitales mediante el uso de módems (modulador-demodulador), los cuales convierten los datos digitales en señales analógicas y viceversa.
Señales de transmisión analógicas y señales de datos digitales
Los módems telefónicos, se utilizan en la red telefónica para producir señales en el rango de frecuencias de voz, los módems de banda ancha, por ejemplo los módems ADSL y los módems de cable o cablemodems, utilizan las mismas técnicas pero a frecuencias más altas que las de la voz humana.
Dentro del grupo de transmisiones con señales de transmisión analógicas y datos digitales tenemos los siguientes casos de técnicas de modulación o codificación dependiendo del parámetro de la señal portadora que es afectado.
Desplazamiento de amplitud – ASK (Amplitudes-shift keying)Desplazamiento de frecuencia – FSK (Frequency-shift keying)Desplazamiento de fase – PSK (Phase-shift keying)
Señales de transmisión digitales y señales de datos analógicas
Modulaciones de pulsos Consiste en tomar muestras de la señal
moduladora de datos a intervalos regulares, de modo que el receptor a través de dichas muestras pueda reconstruir la señal de datos original.
En modulación de pulsos la información no está contenida en toda la señal moduladora, sino que la información está codificada en forma digital mediante un muestreo adecuado.
En la demodulación, en general es suficiente con detectar la existencia o no de un pulso.
Señales de transmisión digitales y señales de datos analógicas
En la modulación de pulsos algún parámetro de pulso varía de acuerdo a un valor muestra de la información.
Los pulsos representativos de la señal moduladora son de muy corta duración en comparación al tiempo entre ellos. Debido a esta circunstancia, la potencia transmitida se puede concentrar en ráfagas cortas, en lugar de ser enviada en forma continuada.
La modulación de pulsos es más un técnica de procesamiento de información que una modulación, puesto que no hay traslación de fase.
Muestreo
Una aproximación simple del muestreo, se consigue por medio de la operación de conmutación.
El conmutador contacta periódicamente entre 1 y 2 con una frecuencia fs = 1/Ts, y permanece en contacto con el Terminal 1 de la señal de entrada un tiempo T, para luego estar contactado a masa el resto del tiempo Ts, A fs se la denomina frecuencia de muestreo, siendo Xs (t) la señal modulada (muestreada).
Si llamamos S(t) a la función de conmutación (forma de variación de la conmutación), siendo al misma una secuencia periódica de pulsos de muestreo de amplitud unitaria, podemos considerar a la modulación como el producto de la señal moduladora de datos por la función S(t).
XS(t) = X(t) S(t) (1)
Señales de transmisión digitales y señales de datos digitales
En este caso tanto la señal de datos como la señal de transmisión son digitales y se utilizan las mismas codificaciones que en la transmisión en banda base.
La transmisión digital consiste en el envío de información a través de medios de comunicaciones físicos en forma de señales digitales.
Sin embargo, como la información digital no puede ser enviada en forma de 0 y 1, debe ser codificada en la forma de una señal con dos estados, por ejemplo:
dos niveles de voltaje con respecto a la conexión a tierrala diferencia de voltaje entre dos cablesla presencia/ausencia de corriente en un cablela presencia/ausencia de luz
SISTEMA, SEÑAL Y DATO DIGITAL
Sistema Digital: Un sistema digital es cualquier conjunto de dispositivo destinado y diseñados para la generación, transmisión, procesamiento o almacenamiento de señales digitales.
La palabra digital y digito tienen una misma raíz, su significa en el latín es “dedo” o sea, contar con los dedos, y los dedos vienen a ser valores discretos.
Una señal digital es aquella que tiene magnitudes físicas limitadas, porque únicamente toma dos valores que son 0 (que comúnmente se le da los valores de apagando o fuera) y 1(que cotidianamente toma los valores de encendido o dentro), aunque estos valores no son absolutos para cada valor.
Los pc´s digitales utilizan la lógica de dos estados: hay o no corriente por los dispositivos eléctricos. Para analizar y sintetizar los sistemas digitales binarios es utilizada el Álgebra de Boole, la cual está formada por compuertas lógicas que ejecutan las funcione booleanas (AND, OR, NOT).
digitales se caracterizan porque si la señal se ve es muy clara, sin perturbaciones pero si las hay entonces simplemente la señal se pierde.
SEÑALES DIGITALES.
Las señales digitales es caracterizada por poseer un número limitado y discreto de estados. Para la transmisión de datos se utilizan las señales digitales binarias (de dos estados 0 y 1) pero cuando estas señales son moduladas pueden tomas más de dos estados y se les nombra señales digitales multinivel.
Además de los niveles, en una señal digital están las transiciones de alto a bajo o de bajo a alto, denominadas flanco de subida o de bajada, respectivamente. En la siguiente figura se muestra una señal digital donde se identifican los niveles y los flancos.
Las señales digitales se clasifican en:
• UNIPOLARES.- Cuando uno de los valores se representa con un voltaje 0 o neutro y el otro valor con voltaje positivo si es una señal unipolar positiva o voltaje negativo si es una señal unipolar negativa.
POLARES.- Sus valores siempre tiene una misma polaridad ya sea negativa o positiva.
BIPOLAR.- Uno de sus valores tiene una polaridad intercalada y el otro tiene siempre un voltaje de cero o neutro.
DATO DIGITAL.
Dato que toma sus valores en un intervalo discreto de valores.
La gran ventaja de las señales digitales es que no son afectados gravemente por las perturbaciones debido a que únicamente utilizan dos valores, que mediante un regenerador de señal se "reavivan". Por ejemplo las señales de televisión
