Amplitud Modulada

Presentación del tema: "Amplitud Modulada"— Transcripción de la presentación:

1 Ing. Andrés Sanchez el derecho a instruirlas

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

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4  La señal resultante de la suma lineal no es apta para transmisión.  Si se transmitiera, el receptor solo detectaría la señal de la portadora, ya que la señal de baja frecuencia no puede propagarse eficientemente como onda de radio.

5  La forma usada para combinar la señal inteligente con la señal de la portadora es usar un dispositivo no lineal.  La combinación de ambas señales en un dispositivo no lineal producirán: › Un nivel dc › Componentes de cada uno de las dos frecuencias originales › Componentes debidas a la suma y la diferencia de las frecuencias originales › Armónicas de las dos frecuencias originales

6  La Amplitud, por lo tanto lo que espero como resultado es: › Un cambio en su amplitud mas no en la frecuencia › Por lo que puedo tener 3 posibles casos  A AF > A RF  A AF = A RF  A AF < A RF

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8  En base a lo visto anteriormente, se puede concluir que tanto la parte superior como la parte inferior de la envoltura de una forma de onda AM es una réplica de la amplitud y de la frecuencia de la señal inteligente  Nota que hay una alteración en la fase de 180°

9  Como resultado de la combinación no lineal se obtiene lo visto en la diapositiva anterior  Las componente de frecuencia obtenidas son: › (f c – f i ) es llamada de lower-side frecuency › f c es llamada carrier frecuency (frecuencia de portadora) › (f c + f i ) es llamada de upper-side frecuency

10  La envoltura (envolvente) resulta de una combinación no lineal de la portadora con dos señales de menor nivel de amplitud y espaciados igualmente en frecuencia de ambos lados de la portadora  Lo que se muestra hasta aquí es una modulación de la portadora con una señal inteligente puramente senoidal, pero en la mayoría de los sistemas, la señal inteligente es una forma de onda más compleja que contiene múltiples componentes de frecuencias.

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12 profundidad de modulacion m  La relacion entre el valor de cresta N de AF y el valor medio de de RF ya modulada H, se denomina profundidad de modulacion m

13 Índice de modulación Porcentaje de modulación

14  Ejemplo:  Para la figura, determinar: a) Amplitud máxima de las frecuencias de lado superior e inferior b) Amplitud máxima de la portadora no modulada c) Cambio máximo de amplitud de la envolvente d) Coeficiente de modulación e) Porcentaje de modulación  Considera que en la figura E m es E i

15  La sobremodulación sucede cuando una señal inteligente excede la señal modulada lo que producirá un porcentaje de modulación mayor al 100%.

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

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18  Que pasara con las frecuencias?

19  Sin embargo, no hay una única forma de realizar modulación en amplitud, sino que existen varias técnicas, siendo las principales las que se describen a continuación:

20 AM-DSB-LC · Se transmite onda modulada más portadora no modulada. · La portadora genera un nivel DC que permite recuperar la información mediante un detector de envolvente. · Es la técnica utilizada en la radiodifusión AM comercial. AM-DSB-SC · Se deja de transmitir la portadora para obtener mayor eficiencia en el consumo de potencia del transmisor. · No es posible realizar detección de envolvente. · La detección es síncrona.

21 AM-SSB-RC · Se transmite una sola banda lateral y la portadora. · Como la portadora se atenúa al filtrar una banda, esta técnica se conoce como modulación de una sola banda con portadora residual. AM-SSB-SC · Se transmite una sola banda lateral y sin portadora. · También es conocida como modulación de banda lateral única AM-BLU

22  Por ejemplo, la voz humana tiene componentes desde 200Hz a 3kHz, si se usara esta señal para modular, se generarían una banda grande de frecuencias a los lados de la portadora  Ambas bandas que se generan reciben el nombre de banda lateral inferior y banda lateral superior.

23 Dispositivo No lineal 1 Mhz RF 200 Hz a 3 Khz Portadora 1 Mhz Bandas laterales 1,000,200 a 1,003,000 Hz 997,000 a 999,800 Hz

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

25  La banda lateral superior: › 1,400,000 Hz + 20Hz = 1,400,020 Hz › 1,400,000 Hz + 10,000 Hz = 1,410,000 Hz  La banda lateral inferior: › 1,400,000 Hz - 10,000 Hz = 1,390,000 Hz › 1,400,000 Hz - 20Hz = 1,399,980 Hz

26 Portadora 1.4 Mhz Bandas laterales 1,400,020 a 1,410,000 Hz 1,390,000 a 1,399,980 Hz

27  Aunque hay varias clases de modulación de amplitud, la que probablemente se usa con más frecuencia es la AM de portadora de máxima potencia y doble banda lateral › DSBFC (doble-sideband full carrier), también llamado AM convencional o simplemente AM

28 fcfc Portadora Frecuencia Amplitud f c - f i (max) f c + f i (max) Frecuencias del lado inferior Frecuencias del lado superior Banda lateral inferior LSB Banda lateral superior USB

29  El ancho de banda (BW) de una onda DSBFC de AM es igual a la diferencia entre la frecuencia máxima del lado superior y la mínima del lado inferior, o también, igual a doce veces la frecuencia máxima de la señal inteligente (señal modulante): › BW = 2f i(max)  Para propagación de ondas de radio, la portadora y todas las frecuencias dentro de las bandas laterales deben ser lo bastante elevadas como para poder propagarse lo suficiente a través de la atmósfera.

30  Para un modulador DSBFC de AM con frecuencia de portadora de 100 kHz y una señal inteligente con frecuencia máxima de 5 kHz determina: a) Límites de frecuencia de las bandas laterales b) Ancho de banda c) Frecuencias de lado superior e inferior, que se producen cuando la señal inteligente es un tono de frecuencia única de 3 kHz d) Trazar el espectro de frecuencias de salida

31  La Modulación AM Convencional (ó DSB) debido a su sencillez y efectividad, es un método de modulación muy ineficaz.  En una señal de AM-DSB, la portadora no tiene ninguna información. Toda la información transmitida está exclusivamente en las bandas laterales. Por ello, La portadora puede suprimirse y no transmitirse.  La señal de AM con la portadora suprimida se denomina DSB-SC.

32  La señal DSB-SC esta dada por:  m(t) tiene cero nivel DC para el caso de una portadora suprimida.  El índice de modulación resulta ser infinito debido a que no hay componente portadora.

33 La modulación en banda lateral única (BLU) o (SSB) (del inglés Single Side Band) es una evolución de la AM. En la transmisión en Amplitud Modulada se gasta la mitad de la energía en transmitir una onda de frecuencia constante llamada portadora, y sólo un cuarto en transmitir la información de la señal moduladora (normalmente voz) en una banda de frecuencias por encima de la portadora. El otro cuarto se consume en transmitir exactamente la misma información, pero en una banda de frecuencias por debajo de la portadora. Es evidente que ambas bandas laterales son redundantes, bastaría con enviar una sola. Y la portadora tampoco es necesaria. Por medio de filtros colocados en el circuito de transmisión, el transmisor SSB elimina la portadora y una de las dos bandas. El receptor, para poder reproducir la señal que recibe, genera localmente -mediante un oscilador- la portadora no transmitida, y con la banda lateral que recibe, reconstruye la información de la señal moduladora original.

34 La señal portadora es completamente independiente de la información de la señal m(t), por lo tanto transmitir la portadora significa un desperdicio de potencia. Sólo una parte de la potencia transmitida de una señal AM lleva información. Para solucionar esto, se puede suprimir la componente portadora de la señal modulada, dando lugar a una modulación doble banda lateral con portadora suprimida (DSB-SC).Entonces, suprimiendo la portadora se tiene una señal que será proporcional al producto de la portadora por la señal banda base según la ecuación. Modulación AM-DSB-SC

35 Cada banda lateral lleva la misma información referente a la señal moduladora original, por lo que sólo es necesario transmitir una de las dos bandas laterales. Si se transmite una única banda lateral sin portadora no se está perdiendo información referente a la señal moduladora. En este caso sería necesario el mismo ancho de banda de transmisión que el ocupado por la señal moduladora original, no el doble como en AM o DSB. Este tipo de modulación se denomina banda lateral única (SSB: Single Side Band). La descripción precisa en el dominio de la frecuencia depende de cuál de las dos bandas laterales se elija para su transmisión. Modulación AM-SSB

36 La modulación en banda lateral única se puede clasificar según la existencia de la portadora en la modulación: Modulación en banda lateral única con portadora, en inglés single sideband- amplitude modulation (SSB, SSB-AM) Modulación en banda lateral única con portadora suprimida, en inglés single sideband-suppressed carrier modulation (SSB-SC) También se puede clasificar según cual de las dos bandas laterales se trasmita en la modulación: Modulación en banda lateral superior, en inglés upper sideband modulation (USB) Modulación en banda lateral inferior, en inglés lower sideband modulation (LSB) Modulación AM-SSB

37 La superioridad tecnológica de la Banda Lateral Única sobre la Amplitud Modulada reside en esa necesidad de gastar sólo un cuarto de la energía para transmitir la misma información. En contrapartida, los circuitos de transmisores y receptores son más complejos y más caros. Otra ventaja de esta modulación sobre la AM estriba en que la potencia de emisión se concentra en un ancho de banda más estrecho (normalmente 2,4 kHz); por lo tanto, es muy sobria en el uso de las frecuencias, permitiendo más conversaciones simultáneas en una banda dada. Ventajas y Desventajas de SSB