2 - Modulación en amplitud.pptx

8/17/2019 2 - Modulación en amplitud.pptx

1/80

MODULACIÓN DE

AMPLITUD


2/80

MODULACIÓN DE AMPLITUD

FCOM - Ing. Germán Castellanos

• Modulación de amplitud• Introducción a la Modulación

• Historia

• Análisis en el dominio del tiempo y de la frecuencia.

• Índice de modulación y porcentaje de modulación.• Representaciones fasoriales.

• Distribución de voltajes y potencias en AM.

• Moduladores de AM. ey cuadrática ! conmutación.

• Demoduladores de AM" De envolvente! de producto.

CONTENIDO


3/80


INTRODUCCIÓN A LA MODULACIÓN.



4/80



• a modulación es el procedimiento por el cual a una se#al se lecambian sus propiedades de amplitud! fase o frecuencia!proporcional a otra se#al de información.

• Donde A es la Amplitud! $ es la frecuencia y es la fase.

• a modificación de cada uno de estos parámetros da pie a lamodulación.

• AM

• %M • &M

INTRODUCCIÓN A LA MODULACIÓN


5/80



• a modulación su usa t'picamente para trasportar informacióncambiando las caracter'sticas de la se#al. ( Amplitud! %recuencia y%ase)

• &ara radio difusión se usan diversos espectros"

• AM * +,-H/ * 010-H/ (I23 Re4ión 5 Am6ricas)

• %M * 77MH/ * 0-7MH/



6/80




• 8n un sistema de modulación seinvolucran 9 se#ales primarias"

• M8:;Am(t)

• &=R2AD=RA >c(t)

• M=D3ADA >mod(t)

8l proceso de modulación se reali/at'picamente para adecuar la se#al almedio de transmisión.


7/80


8/80



HISTORIA

• Desarrollada en las primeras d6cadas del si4lo >> bajo lose?perimentos del radiotel6fono.

• &rimera transmisión Re4inal %essend 59 Dic 0@-- (fc 0-H/d0.+m) Maryland 3;A! usando un transmisor BsparC4apE(8ste modulador no produce ondas continuas).

• Alternador Ale?ander! es un instrumento mecánico el6ctrico Fue4enera ondas de radio de alta frecuencia. (0+9-HG)

• ;e usaron válvulas de %lemin4 (2ubos al vac'o) para larectificación de la se#al. (0@-,)

Ó


9/80



HISTORIA

• as primeras estaciones no contaban con amplificadores de R%!por lo tanto la modulación se deb'a acer a altas potencias.

• 8n 0@05 se descubren los amplificadores con tubos al vac'o as'como el oscilador de retroalimentación! donde se podr'a modularantes de amplificar para transmitir.

• 8n 0@0+


10/80


AN!LISIS EN EL DOMINIO DEL TIEMO


Ó


11/80



MODULACIÓN DE AMLITUD

a modulación de amplitud es elproceso por el cual se multiplica laamplitud de la portadora! por laamplitud del mensaje.

8ste es un proceso no lineal.

Ó


12/80



EN"OL"ENTE AM

a envolvente AM se considera dica se#al Fue envuelve a laportadora con la forma del mensaje. 8s comKn y fácil deobservar en las modulaciones AMD;%L.

Ó


13/80



CONDICIONES ARA LA MODULACIÓNAM

0. a amplitud de la portadora debe ser mayor a la amplitudpico de la moduladora

5. a frecuencia de la portadora debe ser muco mayor a lafrecuencia má?ima de la moduladora.

Ó


14/80



RERESENTACIÓN MATEM!TICA

Mensaje"

&ortadora"

Modulada"

Ó


15/80


RERESENTACIÓN FASORIAL


Ó


16/80




a envolvente se 4enera a partir del vector de adiciónde la las frecuencias laterales superiores e inferiores.

Jc" ector de la portadora

Jlsf " ector de la frecuencia lateral inferior Jusf " ector de la frecuencia lateral superior

Lada vector 4ira a una velocidad diferentedependiendo de su frecuencia! siendo J lsf el maslento y Jusf el mas rápido.

W lsf


17/80




8l vector resultante depende la suma de los tresvectores y sus voltajes se definen como"

ma? c N lsf N usf

min c lsf usf

Ó


18/80


#NDICE DE MODULACIÓN


Ó


19/80




ÍNDICE DE MODULACIÓN:

8l 'ndice de modulación representa el cambio de amplitud en unonda AM.

O

PORCENTAJE DE MODULACIÓN:

8l porcentaje de modulación es el 'ndice de modulación e?presado

en P. 8ste! presenta el cambio porcentual de amplitud en la se#almodulada.

Ó


20/80




O C Ó


21/80




RELACIONES DE LOS ÍNDICES



22/80




ÍNDICE DE MODULACIÓN PARA MULTITONOS

8l análisis del 'ndice de modulación para una se#al multitono(cualFuier se#al se puede e?presar como multitonal) se define comola media cuadrática"

;e debe tener presente Fue cualFuiera de los tonos! 4enere un

'ndice de modulación Fue sobremodule la se#al ( m Q 0--P ).



23/80



Ejemplo:Halle el porcentaje de modulación! el ma? y min de una se#almodulada! si la portadora tiene un voltaje de +v y el mensaje unvoltaje pico de 5v.



24/80



Ejemplo:Halle el porcentaje de modulación! el ma? y min de una se#almodulada! si la portadora tiene un voltaje de +v y el mensaje unvoltaje pico de 5v.

m 5v+v-.,

M !"#

$m%& '(

$m)* +(



25/80


AN!LISIS ESECTRAL




26/80



AN!LISIS ESECTRAL

Debido a Fue un modulador AM es undispositivo no lineal! la respuesta enfrecuencia del proceso de modulación esuna suma de un nivel DL! la frecuenciaportadora y las frecuencias de suma y

diferencia.

;uponiendo Fue el mensaje es tonal! elresultado de la modulación presenta tres

impulsos frecuenciales en (&roductos

cru/ados)"fc

fc N fm

fc fm



27/80



AN!LISIS ESECTRAL

Luando la se#al moduladora es un espectro (como el de la vo/ o elaudio) estos espectros se despla/an acia N%c y *%c! y su amplitud sedivide en 5 (una porción para cada parte del espectro)



28/80



AN!LISIS ESECTRAL

A:LH= D8 A:DA"

8l anco de banda de lamodulación AM se puededeterminar como"

J 5S%ma? 5S

Donde es el anco de

banda de la se#al bandabase.



29/80



AN!LISIS ESECTRAL

8


30/80



AN!LISIS ESECTRAL

8


31/80



AN!LISIS ESECTRAL

2ipos de modulación



32/80



AN!LISIS ESECTRAL

;IM3ALIU: 8: AI8J


http://var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/..%5CSimuladores%5Cam_simulation.exehttp://var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/..%5CSimuladores%5Cam_simulation.exehttp://var/www/apps/conversion/tmp/scratch_2/..%5CSimuladores%5Cam_simulation.exe


33/80


OTENCIA




34/80



OTENCIA

asado en el análisis de distribución de voltajes! se puededeterminar Fue la potencia disipada es i4ual a 5R. &or ende lapotencia en antena es definida como"

as potencias de cada una de las bandas laterales están definidascomo"



35/80



OTENCIA

a potencia de las bandas laterales en t6rminos de la potencia deportadora se puede e?presar como"

a potencia total transmitida para un sistema AMD;%L sedefine como"


36/80



37/80



OTENCIA

Eje,c)c)o:&ara una se#al AMD;%L con voltaje pico de portadora de c 0-p! una resistencia de car4a R0-=m y un 'ndice de m0--P!determine"

a) &c +$! &lsb 0.5+$ y &usb 0.5+$.

b) &otencia de las bandas laterales 5.+$.c) &otencia total T.+$

d) Dibuje el espectro de potencia

e) &c +$! &lsb -.905+$ y &usb -.905+$.



38/80


CIRCUITOS MODULADORES




39/80




8?isten dos tipos de moduladores"

• ajo nivel" a modulación se reali/a antes de la etapa final deltransmisor.

• Alto nivel" a modulación se reali/a en la etapa final y sonconsiderados de media y alta potencia.

&ara lo4rar altos incides de modulación la se#al modulante debe

ser baja en el de nivel bajo y alta en el nivel alto.

os de bajo nivel necesitan amplificadores lineales lue4o de lamodulación para mantener el 'ndice constante y disminuir ladistorsión.



40/80




M=D3AD=R8;

Mo$%la$ora

orta$ora

Mo$%la$a



41/80




M=D3AD=R D8 A


42/80



CIRCUITOS MODULADORES8


43/80



CIRCUITOS MODULADORES8


44/80




M=D3AD=R D8 A


45/80




M=D3AD=R D8 A


46/80




M=D3AD=R D8 A


47/80




8


48/80




M=D3AD=R8; D8 :I8 M8DI="

Modulador transistori/ado.

&olari/ación Llase L.

;e modula cambiando el voltaje de polari/ación



49/80






50/80



CIRCUITOS MODULADORES;in se#al modulante



51/80



CIRCUITOS MODULADORESLon se#al modulante



52/80




M=D3AD=R8; D8 :I8 A2="

• Modulador de Lolector y ase simultáneos.

• 8ficientes en potencia.

• &revienen ;obremodulación

• Modulador de 2ubos al ac'o

• Modulaciones sim6tricas de alta calidad.

• ReFuieren de se#ales modulantes muy 4randes.



53/80




M=D3AD=R8; D8 :I8 A2="



54/80




M=D3AD=R8; D8 LIRL3I2= I:28WRAD= (>R55-1)"

• Arre4lo sim6trico de %82Xs para reali/ar multiplicación.

• =frecen e?celente estabilidad en frecuencia! modulaciónsim6trica inmunidad a la temperatura y simplicidad en dise#o.

• ;on malos en cuanto al ran4o de frecuencias! potencia desalida y sensibilidad a las variaciones de la fuente.

• asado en modulación por cambio de polari/ación.



55/80






56/80




M=D3AD=R8; D8 LIRL3I2=I:28WRAD= (ML0,@1)"

• Modulador alanceado.

• Manejo ajustado de Wanancia.

• 8ntradas y salidas balanceadas.



57/80




2RA:;MI;=R8; D8 A


58/80




2RA:;MI;=R8; D8 A2= :I8"

F%ente$e se/almo$%lan

te

re -am0

Controla$or $e Am0

se/almo$%lante

Mo$%la$or$e

0oten23a

Controla$or $e Am0

$e0orta$ora

Am0 $e

456er

Os23la$or $e

0orta$ora

Am0l372a$or $e

0oten23al3neal

Re$ $eA2o0le

Antena

Am0l372a$or $e

0oten23al3neal



59/80


RECECIÓN AM




60/80



RECECIÓN AM

• &roceso inverso a la transmisión.• Devuelve la se#al a su forma ori4inal.

• Debe ser capa/ de limitar frecuencias.

;intoni/ar" imitar las frecuencias del espectro total y reducir alran4o de frecuencias deseado.



61/80



RECECIÓN AM

Dia4rama simplificado de recepción

RFMe82la$orCon'ert3$

orIF

Dete2torAM

De2o$372a239n $e F%ente

Antena



62/80



RECECIÓN AM

• ;ección R%" imita! sintoni/a! amplifica y detecta las se#alesde radiofrecuencia.

• Antena

• Red de acoplamiento

• %iltros de R%

• Amplificadores de R%

• ;ección de me/clador" Reduce las frecuencias de R% a unasfrecuencias intermedias (I%) mas sencillas de trabajar.

• ;ección de I%" ;u principal función es amplificar y seleccionara partir de filtros pasa bandas y amplificadores.



63/80



RECECIÓN AM

• Detector de AM" Demodula la forma de onda AM y recupera lainformación.

• Decodificación de %uente" Amplifica y reconstruye lainformación para Fue sea entre4ada de manera adecuada a los

elementos destino.



64/80



RECECIÓN AM

• &ARAM82R=; D8 R8L8&LIU:"

a) ;electividad

b) Mejora del Anco de anda

c) ;ensitividad

d) Ran4o Dinámico.

e) %idelidad

f) &erdida por inserción

4) 2emperatura eFuivalente de ruido.



65/80



RECECIÓN AM

a) ;electividad

Habilidad para aceptar o reca/ar una banda de frecuencia deotras. (8n AM comercial el J es de 0-H/.)

-L% selec.)()/%/ se /ef)*e como l% me/)/% /e l% e&.e*s)0* 1ue u*,ecep.o, es c%p%2 p%,% /)fe,e*c)%, e*.,% l%s se3%les /e

)*fo,m%c)0* /ese%/%s 4 l%s pe,.u,5%c)o*es o se3%les /e)*fo,m%c)0* e* o.,%s f,ecue*c)%s6 E



66/80



RECECIÓN AM

a) ;electividad

8


67/80



RECECIÓN AM

b) Mejora del Anco de banda

a relación de reducción del ruido se lo4ra reduciendo el anco debanda. A esto se le llama Bmejora del anco de bandaE

a mejora en la fi4ura de ruido es



68/80



RECECIÓN AM

c) ;ensitividad

-L% se*s).)()/%/ /e u* ,ecep.o, es el *)(el m7*)mo /e l% se3%l /eR8 1ue pue/e /e.ec.%,se e* l% e*.,%/% /el ,ecep.o, 4 .o/%(7%

p,o/uc), u*% se3%l /e )*fo,m%c)0* u.)l)2%5le69

8l valor real depende del tipo de aplicación y de las frecuencias alas cuales se este operando.

;e mide en Yvolts. 8jemplo " +-Y para AM o 0Y para unradiotel6fono.

;e mejora a partir de la reducción del ruido mediante la reduccióndel anco de banda! disminución de la temperatura o mejorando la

fi4ura de ruido.



69/80



RECECIÓN AM

d) Ran4o Dinámico

-El R%*o /)*;m)co /e u* ,ecep.o, es l% /)fe,e*c)% e* /ec)5elese*.,e el m7*)mo *)(el /e e*.,%/% *eces%,)o p%,% /)sce,*), u*%

se3%l 4 el *)(el m;&)mo /e e*.,%/% 1ue so5,ec%,ue el ,ecep.o,69

0--d se considera como el ran4o dinámico mas alto posible.



70/80



RECECIÓN AM

e) %idelidad

-L% 8)/el)/%/ es l% me/)/% /e l% %5)l)/%/ /e u* s)s.em% p%,% p,o/uc), e* l% s%l)/% u*% ,epl)c% e&%c.% /e l% )*fo,m%c)0* /e l%

fue*.e o,))*%l69

8?isten 9 tipos de distorsiones Fue afectan la fidelidad.

•) Amplitud" =curre cuando no e?iste 4anancia uniforme en losamplificadores del sistema.

•)%ase" =curre en las frecuencias cercanas a la frecuenciade corte de los filtros. Afecta a las se#ales di4itales en sumayor'a. ;e recomienda colocar la frecuencia de corte a0.9 la dise#ada.

•) %recuencia" =curre cuando ay distorsión armonica o de

intermodulación particularmente de la de 9er orden..



71/80



RECECIÓN AM

f) &6rdida por Inserción.

-L%s pe,/)/%s po, )*se,c)0* es u* p%,;me.,o %soc)%/o co* l%sf,ecue*c)%s 1ue c%e* /es/e /el p%s% 5%*/%s /e u* f)l.,o 4 /ef)*e l%

,el%c)0* /e po.e*c)% /e s%l)/% % u*% c%,% co* 4 s)* f)l.,o6 9



72/80



RECECIÓN AM

4) 2emperatura eFuivalente de ruido.

-L% .empe,%.u,% e1u)(%le*.e es u* (%lo, )po.=.)co p%,% me/), 5%jos*)(eles /e ,u)/o e* ,ecep.o,es sof)s.)c%/os6 9

8ntre menor la 2e! es mejor la calidad del receptor. alores t'picos de5-Z para receptores tranFuilos y de 0---Z para receptores ruidosos.

8 8%c.o, /e Ru)/o

T Tempe,%.u,% %m5)e*.e e* >el()*



73/80


RECETORES DE AM




74/80



RECETORES DE AM

2I&=; D8 R8L8&2=R8;"

• :o Loerentes" :o es necesario una relación de la se#al deportadora del transmisor y la del receptor.

• Loerentes (;'ncrono)" a frecuencia de portadora en elreceptor debe ser las misma Fue la del transmisor. (Misma fasey misma frecuencia)



75/80



RECETORES DE AM

Detector de picos (:o coerente)"

;e conoce como el detector de envolvente porFue detecta laenvolvente a partir de los picos y el filtrado.



76/80



RECETORES DE AM

Detector de picos (:o coerente)"

• A la entrada del detector la se#al debe estar filtrada en pasabanda de la se#al deseada. Dico filtrado debe acerse con unfiltro sintoni/able o un receptor supereterodino.

• Muy susceptible al ruido.

• a se#al no puede estar sobre modulada porFue esto 4enerara

distorsión. (solo funciona para D;%L)

• ;in embar4o es muy económico



77/80



RECETORES DE AM

Detector de producto (Loerente)"



78/80



RECETORES DE AM


• 8s capa/ de demodular %L;L o D;;;.

• 2ransporta la frecuencia modulada a la banda base a partir de

una modulación de producto.

• %unciona para demodulaciones de R% o de I%.

• &osee una ;:R mejor Fue el detector de envolvente.



79/80



RECETORES DE AM


Análisis espectral



80/80

MODULACIÓN DE AMPLITUDCIRCUITOS MODULADORES

2AR8A"

Lomo funciona un control automático de 4anancia (AWL) y cuales sonsus clases[

\ue es un receptor Heterodino y sKper Heterodino[ Luales son susdiferencias.

Documents

2 - Modulación en amplitud.pptx