Redes de Nueva Generacin
Sistemas de ComunicacionesUnidad 1: Modulacin AnalgicaElementos
de un Sistema de Comunicaciones.Conceptos Bsicos. Espectro
Electromagntico.Modulacin Analgica. Conceptos Bsicos. AMAM-DSB.
AM-SSBFC. AM-SSBSC. AM-SSBRC. AM-VSB.Generacin de seales AM.
Demodulacin AM.Conceptos Bsicos. FM. FM Banda Angosta. FM Banda
Ancha. Generacin de Seales FM. Demodulacin FM.Conceptos Bsicos. PM.
Generacin de Seales PM. Demodulacin PM.Ruido en Modulacin Analgica.
Relacin S/N SNR.Receptor AM. Ruido en AM. Recepcin Coherente.
Deteccin envolvente.Receptor FM. Ruido en FM. Pre-nfasis y
De-nfasis.
Sistemas de ComunicacionesUnidad 1: Modulacin AnalgicaElementos
de un Sistema de Comunicaciones.
Sistema de ComunicacionesElementos
En toda comunicacin existen tres elementos bsicos
(imprescindibles uno del otro) en un sistema de comunicacin:
El Transmisor pasa el mensaje al canal en forma de seal. Para
lograr una transmisin eficiente y efectiva, se deben desarrollar
varias operaciones de procesamiento de la seal. La ms comn e
importante es la modulacin.El Canal de Transmisin o medio es el
enlace elctrico entre el transmisor y el receptor, siendo el puente
de unin entre la fuente y el destino. La funcin del Receptor es
extraer del canal la seal deseada y entregarla al destino en su
forma original.
Sistema de ComunicacionesElementos
Sistemas de ComunicacionesUnidad 1: Modulacin AnalgicaElementos
de un Sistema de Comunicaciones.Conceptos Bsicos. Espectro
Electromagntico.
Sistema de ComunicacionesEspectro ElectromagnticoSe denomina
espectro electromagntico a la distribucin energtica del conjunto de
las ondas electromagnticas. El espectro electromagntico se extiende
desde la radiacin de menor longitud de onda, como los rayos gamma y
los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los
rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnticas de mayor
longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el lmite
para la longitud de onda ms pequea posible es la longitud de
Planck, mientras que el lmite mximo sera el tamao del Universo.
Radiofrecuencia:El trmino radiofrecuencia, tambin denominado
espectro de radiofrecuencia o RF, se aplica a la porcin menos
energtica del espectro electromagntico, situada entre unos 3 kHz y
unos 300 GHz El hercio es la unidad de medida de la frecuencia de
las ondas, y corresponde a un ciclo por segundo. Las ondas
electromagnticas de esta regin del espectro, se pueden transmitir
aplicando la corriente alterna originada en un generador a una
antena.
Sistema de Comunicaciones
Sistema de ComunicacionesNombreNombre inglsAbreviatura Banda
ITUFrecuenciasLongitud de ondaFrecuencia extremadamente
bajaExtremely low frequencyELF 1 3-30 Hz100.00010.000 kmSuper baja
frecuenciaSuper low frequencySLF 2 30-300 Hz10.0001.000 kmUltra
baja frecuenciaUltra low frequencyULF 3 3003.000 Hz1.000100 kmMuy
baja frecuenciaVery low frequencyVLF 4 330 kHz10010 kmBaja
frecuenciaLow frequencyLF 5 30300 kHz101 kmMedia frecuenciaMedium
frequencyMF 6 3003.000 kHz1 km 100 mAlta frecuenciaHigh frequencyHF
7 330 MHz10010 mMuy alta frecuenciaVery high frequencyVHF 8 30300
MHz101 mUltra alta frecuenciaUltra high frequencyUHF 9 3003.000
MHz1 m 100 mmSuper alta frecuenciaSuper high frequencySHF 10 3-30
GHz10010 mmFrecuencia extremadamente altaExtremely high
frequencyEHF 11 30-300 GHz101 mmSistema de ComunicacionesParmetros
de las ondas electromagnticasFrecuencia es una magnitud que mide el
nmero de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenmeno o
suceso peridico.Para calcular la frecuencia de un suceso, se
contabilizan un nmero de ocurrencias de este teniendo en cuenta un
intervalo temporal, luego estas repeticiones se dividen por el
tiempo transcurrido. Segn el Sistema Internacional (SI), la
frecuencia se mide en hercios (Hz), en honor a Heinrich Rudolf
Hertz. Un hercio es la frecuencia de un suceso o fenmeno repetido
una vez por segundo. Esta unidad se llam originariamente ciclo por
segundo (cps).
Un mtodo alternativo para calcular la frecuencia es medir el
tiempo entre dos repeticiones (perodo) y luego calcular la
frecuencia (f) recproca de esta manera:donde T es el perodo de la
seal.
Sistema de ComunicacionesParmetros de las ondas
electromagnticasLongitud de OndaEs la distancia que recorre el
pulso en un perodo. El tiempo que se tarda en completar un ciclo se
llama periodo ( T ) y la frecuencia ( f ) es el nmero de ciclos de
la onda en un segundo. La frecuencia tiene una relacin inversa con
el concepto de longitud de onda, a mayor frecuencia menor longitud
de onda y viceversa. La frecuencia f es igual a la velocidad C de
la onda, dividido por la longitud de onda (lambda):f = C/
= C/fCuando las ondas viajan de un medio a otro, como por
ejemplo de aire a agua, la frecuencia de la onda se mantiene
constante, cambiando slo su longitud de onda y la velocidad de
propagacin.
Sistemas de ComunicacionesUnidad 1: Modulacin AnalgicaElementos
de un Sistema de Comunicaciones.Conceptos Bsicos. Espectro
Electromagntico.Modulacin Analgica. Conceptos Bsicos. AM
Sistema de ComunicacionesModulacin
Modulacin engloba el conjunto de tcnicas que se usan para
transportar informacin sobre una onda portadora, tpicamente una
onda sinusoidal. Segn la American National Standard for
Telecommunications, la modulacin es el proceso, o el resultado del
proceso, de variar una caracterstica de una portadora de acuerdo
con una seal que transporta la informacin. El propsito de la
modulacin es sobreponer seales en las ondas portadoras.Bsicamente,
la modulacin consiste en hacer que un parmetro de la onda portadora
cambie de valor de acuerdo con las variaciones de la seal
moduladora, que es la informacin que queremos transmitir.
Sistema de ComunicacionesTipos de Modulacin
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica:
Modulacin analgica : Se utiliza cuando se desea transmitir la
seal analgica a una frecuencia diferente o con un ancho de banda
menor. La modulacin se puede realizar utilizando cambios de
amplitud, frecuencia o fase de la seal portadora.m(t)= Ap Sen (nwpt
+ p )
Tipos de Modulacin Analgica: Modulacin de AmplitudModulacin de
FrecuenciaModulacin de Fase
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica AM:La modulacin en
Amplitud es el proceso de cambiar la amplitud de una portadora de
frecuencia relativamente alta de acuerdo con la amplitud de la
moduladora.La modulacin de Amplitud es una forma de modulacin
relativamente barata y de baja calidad de modulacin que se utiliza
en la radiodifusin de seales de audio y video.Un modulador AM es un
aparato no lineal con dos seales de entrada (portadora y
moduladora).La envolvente de AM.
Dos seales sinusoidales con frecuencias fc (portadora) y fi
(mensaje) son procesadas por el dispositivo no lineal.
La suma (fc+fi) y diferencia (fc-fi) son desplazadas de la
frecuencia portadora por una cantidad igual a la fecuencia
moduladora. Por lo tanto una envolvente de AM contiene componentes
en frecuencia espaciados por fi Hz en cualquiera de los lados de la
portadora. Sin embargo debe observarse que la modulada no contiene
un componente de frecuencia que sea igual a la frecuencia de la
seal moduladora.
El efecto de la modulacin es trasladar la seal moduladora en el
dominio de las frecuencias para reflejarse simtricamente alrededor
de la frecuencia de la portadora.
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica AM:
El espectro de AM abarca desde fcfi a fc+fi en donde fc es la
frecuencia de la portadora y fi es la frecuencia de la moduladora
ms alta.La Banda de frecuencias entre (fc-fi) y fc se llama Banda
Lateral Inferior (LSB) y cualquier frecuencia dentro de esta banda
se llama Frecuencia Lateral Inferior (LSF).La Banda de frecuencias
entre (fc+fi) y fc se llama Banda Lateral Superior (USB) y
cualquier frecuencia dentro de esta banda se llama Frecuencia
Lateral Inferior (USF). Por lo tanto Ancho de Banda de una onda AM
DSBFC es igual a la diferencia entre la USF ms alta y la LSF ms
baja dos veces la fi ms alta. (AB= 2.fi mx).
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica AM:
Ejemplo- Para un modulador AM DSBFC con fc= 100Khz y una fi
mx=5Khz, determine:
Lmites de frecuencia para las bandas laterales superior e
inferior.Ancho de Banda.Frecuencias laterales superior e inferior
producidas cuando la seal modulante es un tono de 3Khz de
frecuencia simple.Dibuje el espectro de la frecuencia de
salida.
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica AM:SOLUCIN:LSB= (fc-
fi mx) a fc = (100-95) Khz a 100Khz = 95 a 100 Khz.
USB=100 a 105 Khz
AB= 2 . fi mx = 2 . 5Khz = 10 Khz
USF = fc+fi = 100Khz + 3Khz = 103Khz y LSF= 97Khz.
Grfico.
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica AM:
Forma de Onda AMLa amplitud varia segn los cambios de amplitud
de la seal moduladora.
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica AM:
Coeficiente de Modulacin (m) : Describe la cantidad de cambio de
amplitud (modulacin) presente en una forma de una onda de AM.
m = Ei/EcDonde m = coeficiente de modulacin (sin unidad), Ei =
cambio pico en la amplitud de voltaje de la forma de onda de salida
(Volts)Ec = amplitud pico del voltaje de la portadora no modulada
(volts)
Porcentaje de Modulacin (M): Es el coeficiente de modulacin
establecido como un porcentaje.
M = Ei/Ec x 100 simplemente m x 100
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica AM: Relacin entre m,
Ei y Ec
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica AM: Distribucin de
VoltajeLa ecuacin siguiente es la expresin de AM
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica AM:Ejemplo- Para un
modulador AM DSBFC con fc= 500Khz con una amplitud de 20Vp. La
segunda entrada es una seal moduladora de 10Khz de suficiente
amplitud para causar un cambio en la onda de salida de +-7,5 Vp,
determine:
Frecuencias Laterales Superior e Inferior.Coeficiente de
modulacin y Porcentaje de modulacin.Amplitud Pico de la portadora
modulada y de los voltajes de frecuencia lateral superior e
inferior.Mxima y Mnima amplitud de la envolvente.Expresin de la
onda modulada.Dibuje el espectro de salidaTrace la envolvente de
salida.
Sistema de Comunicaciones
Sistemas de ComunicacionesUnidad 1: Modulacin AnalgicaElementos
de un Sistema de Comunicaciones.Conceptos Bsicos. Espectro
Electromagntico.Modulacin Analgica. Conceptos Bsicos. AMAM-DSB.
AM-SSBFC. AM-SSBSC. AM-SSBRC. AM-VSB.
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica / AM-DSB AM-DBL
Los sistemas convencionales de DBL en AM tienen varias
desventajas: Por lo menos dos tercios de la potencia transmitida se
encuentra en la portadora. Sin embargo la informacin no esta en la
portadora sino que esta contenida en las bandas laterales. Adems la
informacin es ambas bandas es idntica. As transmitir por ambas
bandas es una redundancia.En consecuencia la AM convencional es
ineficiente tanto en potencia como en ancho de banda.
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica / AM-DSB AM-DBLSe
trata pues, de multiplicar la seal moduladora y la seal portadora
de forma de obtener una seal cuya envolvente es directamente la
seal de informacin multiplicada por la amplitud de la portadora.
Espectralmente, esto equivale a convolucionar las dos seales, por
tanto, desplazar el espectro de la seal moduladora centrndolo en la
frecuencia de la portadora, positiva y negativa. Esto implica que
el ancho de banda de la seal DBL es, como en AM, el doble del ancho
de banda de la seal moduladora.La principal ventaja de la modulacin
DBL respecto la modulacin AM es que toda la potencia de la seal
moduladora se emplea en la transmisin de la informacin, de modo que
la relacin seal-ruido (S/N) en recepcin ser mayor.El principal
inconveniente es que su demodulacin es ms complicada, ya que el
hecho de multiplicar directamente la seal portadora y la
moduladora, implica que la envolvente de la seal modulada es
directamente x(t), y teniendo en cuenta que x(t) tomar valores
positivos y negativos, no podremos recuperar la informacin con un
simple detector de envolvente.La seal modulada en DBL responde a la
siguiente ecuacin:
donde x(t) es la seal moduladora, y VDBL(t) es la seal modulada
en DBL.
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica / AM-DSB AM-DBL
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica / AM-DSB AM-DBL:
Como se desplazamos el espectro de nuestra seal original a la
frecuencia de la portadora, y queda replicada en la parte positiva
y la negativa.
Sistema de ComunicacionesAM Banda Lateral nica (SSB) con
portadora completa (FC):(SSBFC) es una forma de AM donde la
portadora se transmite a toda potencia, pero solamente por una de
las bandas laterales. Por lo tanto, las transmisiones de SSBFC
requieren solamente la mitad del ancho de banda que la AM
convencional de DBL.AM Convencional: portadora (67%) y en Bandas
Laterales (33%)
SSBFC: portadora (80%) y en la Banda Lateral (20%)
Sistema de ComunicacionesAM Banda Lateral nica (SSB) con
portadora suprimida (SC):(SSBSC) es una forma de AM donde la
portadora se suprime totalmente y se quita una de las bandas
laterales. Por lo tanto, las transmisiones de SSBSC requieren
solamente la mitad del ancho de banda que la AM convencional de DBL
y considerablemente menos potencia transmitida.AM Convencional:
portadora (67%) y en Bandas Laterales (33%)
SSBSC: Banda Lateral (100%)
Sistema de ComunicacionesAM Banda Lateral nica (SSB) con
portadora reducida (RC):(SSBRC) es una forma de AM donde la banda
lateral se quita totalmente y el voltaje de la portadora se reduce
aprox. 10% de su amplitud no modulada. De esta forma el 96% de la
potencia total transmitida esta en la Banda Lateral no
suprimida.
AM Convencional: portadora (67%) y en Bandas Laterales (33%)
SSBRC: portadora (4%) y en la Banda Lateral (96%)
Sistema de ComunicacionesAM Banda Lateral Vestigial (VSB):(VSB)
es una forma de AM donde la portadora y una banda lateral completa
se transmiten, pero solo se transmite parte de la segunda banda
lateral. La portadora se transmite a toda potencia.Las frecuencias
inferiores de la seal moduladora se transmiten en DBL y las
frecuencias superiores de la moduladora se transmiten en BLU. En
consecuencia, las frecuencias inferiores pueden apreciar el
beneficio de la modulacin al 100% mientras que las frecuencias
superiores mas que el efecto del 50% de modulacin. Esta tcnica se
utiliza en la transmisin de la componente de luminancia en los
sistemas PAL, SECAM y NTSC de televisin a color analgica. La banda
lateral que es parcialmente filtrada constituye un vestigio de la
banda lateral original y porta del 5% al 10% de la potencia total
transmitida.La principal ventaja de este sistema es el Reducido
ancho de banda con respecto a la modulacin en amplitud de Doble
Banda Lateral. VSB:
Sistema de ComunicacionesAM Banda Lateral nica:
Ventajas:Conservacin del Ancho de Banda.Conservacin de
Potencia.Desvanecimiento selectivo.Reduccin de Ruido.
Desventajas:Receptores complejos.Dificultades de
Sincronizacin.
Sistemas de ComunicacionesUnidad 1: Modulacin AnalgicaElementos
de un Sistema de Comunicaciones.Conceptos Bsicos. Espectro
Electromagntico.Modulacin Analgica. Conceptos Bsicos.
AMAM.Generacin de seales AM. Demodulacin AM.Conceptos Bsicos. FM.
FM Banda Angosta. FM Banda Ancha.
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica FM:
La frecuencia modulada (FM) o modulacin de frecuencia es una
modulacin angular que transmite informacin a travs de una onda
portadora variando su frecuencia (contrastando esta con la amplitud
modulada o modulacin de amplitud (AM), en donde la amplitud de la
onda es variada mientras que su frecuencia se mantiene constante).
En aplicaciones analgicas, la frecuencia instantnea de la seal
modulada es proporcional al valor instantneo de la seal moduladora.
Datos digitales pueden ser enviados por el desplazamiento de la
onda de frecuencia entre un conjunto de valores discretos, una
modulacin conocida como FSK.
La frecuencia modulada es usada comnmente en las
radiofrecuencias de muy alta frecuencia por la alta fidelidad de la
radiodifusin de la msica y el habla (vase Radio FM). El sonido de
la televisin analgica tambin es difundido por medio de FM. Un
formulario de banda estrecha se utiliza para comunicaciones de voz
en la radio comercial y en las configuraciones de aficionados. El
tipo usado en la radiodifusin FM es generalmente llamado amplia-FM
o W-FM (de la siglas en ingls "Wide-FM"). En la radio de dos vas,
la banda estrecha o N-FM (de la siglas en ingls "Narrow-FM") es
utilizada para ahorrar banda estrecha. Adems, se utiliza para
enviar seales al espacio.
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica FM:La frecuencia
modulada tambin se utiliza en las frecuencias intermedias de la
mayora de los sistemas de vdeo analgico, incluyendo VHS, para
registrar la luminancia (blanco y negro) de la seal de video. La
frecuencia modulada es el nico mtodo factible para la grabacin de
video y para recuperar de la cinta magntica sin la distorsin
extrema, como las seales de vdeo con una gran variedad de
componentes de frecuencia - de unos pocos hercios a varios
megahercios, siendo tambin demasiado amplia para trabajar con
equalisers con la deuda al ruido electrnico debajo de -60 dB.
Dentro de los avances ms importantes que se presentan en las
comunicaciones, la mejora de un sistema de transmisin y recepcin en
caractersticas como la relacin seal ruido, sin duda es uno de los
ms importantes, pues permite una mayor seguridad en las mismas. Es
as como el paso de Modulacin en Amplitud (A.M.), a la Modulacin en
Frecuencia (F.M.), establece un importante avance no solo en el
mejoramiento que presenta la relacin seal ruido, sino tambin en la
mayor resistencia al efecto del desvanecimiento y a la
interferencia, tan comunes en A.M.
La frecuencia modulada tambin se utiliza en las frecuencias de
audio para sintetizar sonido. Est tcnica, conocida como sntesis FM,
fue popularizada a principios de los sintetizadores digitales y se
convirti en una caracterstica estndar para varias generaciones de
tarjetas de sonido de computadoras personales.
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica FM:
Aplicaciones en radio
Dentro de las aplicaciones de F.M. se encuentra la radio, en
donde los receptores emplean un detector de FM y el sintonizador es
capaz de recibir la seal ms fuerte de las que transmiten en la
misma frecuencia. Otra de las caractersticas que presenta F.M., es
la de poder transmitir seales estereofnicas, y entre otras de sus
aplicaciones se encuentran la televisin, como sub-portadora de
sonido; en micrfonos inalmbricos; y como ayuda en navegacin
area.
La FM de onda larga (W-FM) requiere un mayor ancho de banda que
la modulacin de amplitud para una seal moduladora equivalente, pero
a su vez hace a la seal ms resistente al ruido y la interferencia.
La modulacin de frecuencia es tambin ms resistente al fenmeno del
desvanecimiento, muy comn en la AM. Por estas razones, la FM fue
escogida como el estndar para la transmisin de radio de alta
fidelidad, resultando en el trmino "Radio FM" (aunque por muchos
aos la BBC la llam "Radio VHF", ya que la radiodifusin en FM usa
una parte importante de la banda VHF).
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica FM:
Aplicaciones en radio
Los receptores de radio FM emplean un detector para seales FM y
exhiben un fenmeno llamado efecto de captura, donde el sintonizador
es capaz de recibir la seal ms fuerte de las que transmitan en la
misma frecuencia. Sin embargo, la desviacin de frecuencia o falta
de selectividad puede causar que una estacin o seal sea
repentinamente tomada por otra en un canal adyacente. La desviacin
de frecuencia generalmente constituy un problema en receptores
viejos o baratos, mientras que la selectividad inadecuada puede
afectar a cualquier aparato.
Una seal FM tambin puede ser usada para transportar una seal
estereofnica (vea FM estreo) No obstante, esto se hace mediante el
uso de multiplexacin y demultiplexacin antes y despus del proceso
de la FM. Se compone una seal moduladora (en banda base) con la
suma de los dos canales (izquierdo y derecho), y se aande un tono
piloto a 19 kHz. Se modula a continuacin una seal diferencia de
ambos canales a 38 kHz en doble banda lateral, y se le aade a la
moduladora anterior. De este modo se consigue compatibilidad con
receptores antiguos que no sean estereofnicos, y adems la
implementacin del demodulador es muy sencilla.
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica FM:Aplicaciones en
radioUna amplificacin de conmutacin de frecuencias radiales de alta
eficiencia puede ser usada para transmitir seales FM (y otras
seales de amplitud constante). Para una fuerza de seal dada (medida
en la antena del receptor), los amplificadores de conmutacin
utilizan menos potencia y cuestan menos que un amplificador lineal.
Esto le da a la FM otra ventaja sobre otros esquemas de modulacin
que requieren amplificadores lineales, como la AM y la QAM.
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica FM:Otras
aplicacionesLa modulacin de frecuencia encuentra aplicacin en gran
cantidad de sistemas de comunicacin. Aparte de la FM de
radiodifusin, entre 87 y 108 MHz, la separacin entre dos canales
adyacentes es de 200 kHz y la desviacin de frecuencia f=75 kHz. la
FM se viene utilizando principalmente en las siguientes
aplicaciones:Televisin: Subportadora de sonido: La informacin de
sonido modula en frecuencia la subportadora de sonido, que
posteriormente se une a las restantes componentes de la seal de TV
para modular en AM la portadora del canal correspondiente y se
filtra para obtener la banda lateral vestigial. El sonido NICAM es
digital y no sigue este proceso.SECAM: El sistema de televisin en
color SECAM modula la informacin de color en FM.Micrfonos
inalmbricos: Debido a la mayor insensibilidad ante las
interferencias, los micrfonos inalmbricos han venido utilizando la
modulacin de frecuencia.Ayudas a la navegacin area. Sistemas como
el DVOR (VOR Doppler), simulan una antena giratoria que, por efecto
Doppler, modula en frecuencia la seal transmitida.
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica FM:
TecnologaModulador de FM: La modulacin de una portadora sobre FM,
aunque se puede realizar de varias formas, resulta un problema
delicado debido a que se necesitan dos caractersticas
contrapuestas: estabilidad de frecuencia y que la seal moduladora
vare la frecuencia. Por ello, la solucin simple de aplicar la seal
moduladora a un oscilador controlado por tensin (VCO) no es
satisfactoria.Modulacin del oscilador. En oscilador estable,
controlado con un cristal piezoelctrico, se aade un condensador
variable con la seal moduladora (varactor). Eso vara ligeramente la
frecuencia del oscilador en funcin de la seal moduladora. Como la
excursin de frecuencia que se consigue no suele ser suficiente, se
lleva la seal de salida del oscilador a multiplicadores de
frecuencia para alcanzar la frecuencia de radiodifusin
elegida.Moduladores de fase. Un modulador de FM se puede modelar
exactamente como un modulador de PM con un integrador a la entrada
de la seal moduladora.Modulador con PLL. Vuelve a ser el VCO, pero
ahora su salida se compara con una frecuencia de referencia para
obtener una seal de error, de modo que se tiene una realimentacin
negativa que minimiza dicho error. La seal de error se filtra para
que sea insensible a las variaciones dentro del ancho de banda de
la seal moduladora, puesto que estas variaciones son las que
modulan la salida del VCO. Este mtodo se ha impuesto con la llegada
de los PLL integrados ya que ha pasado de ser el ms complejo y
costoso a ser muy econmico. Presenta otras ventajas, como es poder
cambiar de frecuencia para pasar de un canal a otro y mantiene
coherentes todas las frecuencias del sistema.
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica FM:
TecnologaDemodulador de FM : Tambin es ms complejo que el de AM. Se
utilizan sobre todo dos mtodos:
Discriminador reactivo. Se basa en llevar la seal de FM a una
reactancia, normalmente bobinas acopladas, de forma que su
impedancia vare con la frecuencia. La seal de salida aparece,
entonces, modulada en amplitud y se detecta con un detector de
envolvente. Existan vlvulas especficas para esta tarea,
consistentes en un doble-diodo-triodo. Los dos diodos forman el
detector de envolvente y el triodo amplifica la seal, mejorando la
relacin seal/ruido.
Detector con PLL. La seal del PLL proporciona la seal
demodulada. Existen muchas variaciones segn la aplicacin, pero
estos detectores suelen estar en circuitos integrados que, adems,
contienen los amplificadores de RF y frecuencia intermedia. Algunos
son una radio de FM completa (TDA7000).
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica FM:
Ancho de banda
Al contrario que en el caso de Amplitud Modulada, que se
concentra en la frecuencia portadora y dos bandas laterales, el
ancho de banda de una seal de FM se extiende indefinidamente
teniendo como una amplitud estandard o de rango de transferencia de
58kHz con 6 canales de transferencia, cancelndose solamente en
ciertos valores de frecuencia discretos. Cuando la seal moduladora
es una sinusoide el espectro de potencia que se tiene es discreto y
simtrico respecto de la frecuencia de la portadora.
Sistemas de ComunicacionesUnidad 1: Modulacin AnalgicaElementos
de un Sistema de Comunicaciones.Conceptos Bsicos. Espectro
Electromagntico.Modulacin Analgica. Conceptos Bsicos.
AMAM.Generacin de seales AM. Demodulacin AM.Conceptos Bsicos. FM.
FM Banda Angosta. FM Banda Ancha. Generacin de Seales FM.
Demodulacin FM.Conceptos Bsicos. PM. Generacin de Seales PM.
Demodulacin PM.
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica PM:Es una modulacin
que se caracteriza porque la fase de la onda portadora vara en
forma directamente proporcional de acuerdo con la seal modulante.
La modulacin de fase no suele ser muy utilizada porque se requieren
equipos de recepcin ms complejos que los de frecuencia modulada.
Adems puede presentar problemas de ambigedad para determinar si una
seal tiene una fase de 0 o 180.Definicin matemticaLa ecuacin de una
seal modulada en PM es la siguiente:
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica PM:Modulacin de fase
PSKLa modulacin PSK se caracteriza porque la fase de la seal
portadora representa cada smbolo de informacin de la seal
moduladora, con un valor angular que el modulador elige entre un
conjunto discreto de "n" valores posibles.La modulacin PSK tambin
se denomina por desplazamiento debido a los saltos bruscos que la
moduladora digital provoca en los correspondientes parmetros de la
portadora.Un modulador PSK representa directamente la informacin
mediante el valor absoluto de la fase de la seal modulada, valor
que el demodulador obtiene al comparar la fase de esta con la fase
de la portadora sin modular.
Sistema de ComunicacionesModulacin Analgica PM: Modulacin de
fase PSKDentro del contexto PSK se distinguen dos tipos de
modulacin de fase :a) Modulacin PSK.b) Modulacin DPSK. (
Diferencial PSK ).
La modulacin PSK consiste en que cada estado de modulacin esta
dado por la fase que lleva la seal respecto de la original.Mientras
tanto, en la modulacin DPSK cada estado de modulacin es codificado
por un salto respecto a la fase que tenia la seal anterior.
Empleando este sistema se garantizan las transiciones o cambios de
fase en cada bit, lo que facilita la sincronizacin del reloj en
recepcin. Tcnicamente utilizando el concepto de modulacin PSK , es
posible aumentar la velocidad de transmisin a pesar de los limites
impuestos por el canal telefnico. De aqu entonces existen dos tipos
de modulacin derivadas del DPSK, que son:a) QPSK ( Quadrature PSK
).b) MPSK ( Multiple PSK ).
Modulacin QPSK: Consiste en que el tren de datos a transmitir se
divida en pares de bits consecutivos llamados Dibits , codificando
cada bit como un cambio de fase con respecto al elemento de la
senal anterior.Modulacin MPSK: En este caso el tren de datos se
divide en grupos de M bits , llamados M-bits, codificando cada
salto de fase con relacin a la fase del tribit que lo precede.
Sistema de ComunicacionesLos niveles de la modulacin La ITU ha
establecido una nomenclatura que consiste en indicar la cantidad de
estados que puede tener la onda modulada, es decir cuntos estados
pueden modularse con una tcnica. Cuando trabajamos con primitivas
que llamaremos mononivel, porque son capaces de representar la
informacin correspondiente a 1 (un) bit, la notacin se har
anteponiendo a la tcnica empleada el nmero 2. As, por ejemplo, 2PSK
significa modulacin PSK con 2 estados modulados es decir una
primitiva PSK- en la que entonces un estado corresponder al valor
binario 0 y el otro al valor binario 1, as que cada estado modulado
transporta la informacin de un bit, y por eso es mononivel. Ahora
podemos definir la modulacin mononivel como aquella en la que cada
estado modulado representa la informacin correspondiente a un bit.
Pero si un estado modulado debe representar la informacin de ms de
un bit, pongamos por caso un dibit, entonces la modulada deber
tener 4 estados distintos, y cada uno de ellos representar a
algunos de los dibits 00, 01, 10 o 11. La cuestin es comprender que
la tcnica de modulacin ya no deber modular un bit, sino un smbolo
constituido por n bits. En este caso, estaramos en presencia de una
modulacin 4FSK y se la llama multinivel porque cada estado modulado
representa a ms de un bit.
Sistema de ComunicacionesLos niveles de la modulacin De igual
manera podramos reflejarlo con la modulacin 4PSK. Le daramos a cada
smbolo el valor de fase que sea ms conveniente y que ms adelante
discutiremos como Regin de Decisin. En este caso, esa modulacin est
normalizada por la ITU bajo la recomendacin V.26, en la que
establece (textualmente): Podemos ver cmo la ITU se exime de
redundancias, remitiendo a otra recomendacin para buscar los
valores elctricos apropiados. La recomendacin establece los valores
de fase, aunque en este caso en vez de hacerlo en trminos absolutos
establece un cambio de fase respecto al smbolo anterior. El nmero
que acompaa a la tcnica de modulacin, no importa cul sea ella,
recibe el nombre de m y por eso se suele hablar de modulacin m-aria
(que debe leerse como emearia).Algunos otros ejemplos: 8PSK (cada
estado representa informacin de un smbolo de tres bits), 16PSK
(cada estado representa informacin de un smbolo de 4 bits).
Sistemas de ComunicacionesUnidad 1: Modulacin AnalgicaElementos
de un Sistema de Comunicaciones.Conceptos Bsicos. Espectro
Electromagntico.Modulacin Analgica. Conceptos Bsicos.
AMAM.Generacin de seales AM. Demodulacin AM.Conceptos Bsicos. FM.
FM Banda Angosta. FM Banda Ancha. Generacin de Seales FM.
Demodulacin FM.Conceptos Bsicos. PM. Generacin de Seales PM.
Demodulacin PM.Ruido en Modulacin Analgica. Relacin Seal Ruido.
Sistema de ComunicacionesIntroduccin al Ruido:
El ruido es la energa aleatoria que interfiere con la seal de
informacin. Si el nivel de ruido es demasiado alto o la seal es muy
dbil, el ruido puede predominar y hacer que la recepcin no sea
confiable. El ruido puede ser tan fuerte como para borrar por
completo la seal. El ruido constituye un problema en los sistemas
de comunicaciones simplemente por lo reducida que es la amplitud de
las seales recibidas. Cuando la transmisin se hace a distancias
cortas, o cuando se usan transmisores de potencia muy alta, la
intensidad de la seal es adecuada y el ruido no es problema.Pero en
la mayora de los sistemas de comunicaciones, las seales dbiles son
normales, por lo que el ruido se convierte en un factor importante
en el diseo del equipo de comunicaciones. El ruido es ms
problemtico en el receptor, ya que ste tiene la funcin de
amplificar la seal dbil y de recuperar la informacin de manera
confiable.En cualquier anlisis de sistemas de comunicaciones y del
funcionamiento de un receptor, se emplea el concepto de relacin
seal a ruido (S/N, signal-to-noise. Cuanto ms intensa sea la seal y
ms dbil sea el ruido, tanto ms alta ser la relacin S/N. Si la seal
es dbil y el ruido es intenso, la relacin S/N ser baja y la
recepcin ser menos confiable. El diseo de equipo de comunicaciones
tiene como objetivo producir la relacin S/N ms alta posible.
Sistema de ComunicacionesFuentes de Ruido:
Esta el ruido que se genera en el exterior del receptor y est el
ruido interno que se produce dentro del propio receptor. Ambos
tipos afectan la relacin S/N.El ruido externo suele provenir de
fuentes industriales, atmosfricas y extraterrestres espaciales. El
ruido industrial lo produce equipo manufacturado, como el sistema
de ignicin de un automvil y los motores y los generadores
elctricos. Todo equipo elctrico que hace que altos voltajes o
corrientes sufran cambios abruptos, produce "transitorios" que
crean ruido. Las lmparas fluorescentes y otras formas de lmparas
elctricas de gas son otra fuente comn de ruido.Independientemente
de su origen, el ruido se manifiesta como un voltaje aleatorio de
CA. De hecho, puede observarse en un osciloscopio. La amplitud vara
en un amplio margen al igual que la frecuencia.Otra fuente de ruido
son las perturbaciones elctricas que ocurren de manera natural en
la atmsfera de la Tierra. Es comn referirse al ruido atmosfrico
como "esttica". La esttica suele originarse a partir de los rayos.
Al igual que el ruido industrial, el ruido atmosfrico se manifiesta
principalmente como variaciones de amplitud que se incorporan a una
seal e interfieren con ella. El ruido atmosfrico tiene su impacto
ms notorio en seales a frecuencias menores de 30 MHz.
Sistema de ComunicacionesRuido Trmico:
Como si no fuera suficiente el ruido externo, los diseadores de
sistemas de comunicaciones electrnicas tambin deben enfrentar el
ruido interno, es decir, el que se genera dentro de un receptor de
comunicaciones.La mayor parte del ruido interno lo causa un fenmeno
denominado agitacin trmica, el cual se refiere al movimiento
aleatorio de los tomos y electrones de un componente electrnico
producido por el calor.El incremento de temperatura acenta este
movimiento. Puesto que los componentes son conductores, el
movimiento de los electrones constituye un flujo de corriente que
produce un pequeo voltaje en los mismos.Este ruido puede observarse
en directo conectando una resistencia a un osciloscopio de muy alta
ganancia.El movimiento de los electrones (debido a la temperatura
ambiente) en el resistor har que aparezca un voltaje en el mismo.
La variacin del voltaje es por completo aleatoria y ocurre a un
nivel muy bajo. Se escuchar con frecuencia hacer alusin a la
agitacin trmica como ruido blanco o ruido Johnson.
Sistema de ComunicacionesRuido Trmico:Puesto que el ruido es una
seal de banda muy extensa, que incluye un enorme intervalo de
frecuencias aleatorias, su nivel puede reducirse limitando el ancho
de banda. Cuando una seal de ruido entra en un circuito sintonizado
selectivo, muchas de las frecuencias de ruido sern rechazadas y
disminuir el nivel general de tal perturbacin. El nivel de ruido es
directamente proporcional al ancho de banda de cualquier circuito
al que se aplique. Aun cuando la filtracin reduce dicho nivel, no
lo elimina por completo.La cantidad de voltaje de ruido que aparece
en un resistor o la impedancia de entrada de un receptor puede
calcularse con la expresin:
Sistema de ComunicacionesRuido Trmico:
Por ejemplo, considere que un receptor tiene una resistencia de
entrada de 50 , un ancho de banda de 6 MHz y una temperatura de
29C, es decir 29 + 273 = 302 K. (La relacin entre los grados
Celsius y los grados Kelvin se describe despus.) El voltaje de
ruido trmico de la entrada es entonces:
Este voltaje de ruido tapara, desde luego, las seales menores
que este valor. La mejor manera de reducir el voltaje de ruido es
reduciendo el ancho de banda B hasta el valor mnimo aceptable para
la aplicacin.
Sistema de ComunicacionesTemperatura de ruido y la temperatura
equivalente de ruido. Ya que el ruido trmico es directamente
proporcional a la temperatura, es lgico que el ruido se exprese en
grados, as como en vatios o voltios. La ecuacin da:
en donde T= temperatura ambiente (kelvin)N - potencia de ruido
(watts)K= constante de Boltzmann (1.38 x 10-23 J/K)B = ancho de
banda (hertz)Temperatura equivalente de ruido (Te) es un valor
hipottico que no puede medirse directamente. Te es un parmetro que
se utiliza frecuentemente en bajo ruido, en receptores de radio
sofisticados en lugar de la figura de ruido. Te es una indicacin de
la reduccin en la relacin de la seal a ruido, conforme una seal se
propaga a travs del receptor. Entre ms baja sea la temperatura
equivalente de ruido, mejora la calidad del receptor. Los valores
tpicos para T. varan, desde 20 para los receptores templados y
tranquilos, hasta 1000 para los receptores ruidosos.
Matemticamente, Te en la entrada de un receptor se expresa como: Te
= T(F- 1)en donde:Te= temperatura equivalente de ruido (kelvin)T=
temperatura ambiente (kelvin)F = factor de ruido (sin unidad)
Sistema de ComunicacionesRelacin Seal Ruido:El ruido suele
expresarse como una potencia debido a que la seal recibida tambin
se expresa en trminos de potencia. Si se conocen las potencias de
la seal y del ruido, puede calcularse la razn S/N. En vez de
expresarla como un simple nmero, en general se ver indicada en
trminos de la unidad decibel.
Por ejemplo, un receptor tiene una potencia de la seal de
entrada de 1.2 W. La potencia del ruido es de 0.8 W. La relacin S/N
es:
Se usan diversos mtodos para expresar la calidad de ruido de un
receptor. Uno de ellos se conoce como cantidad de ruido, que es el
cociente de la potencia S/N en la entrada y la potencia S/N en la
salida.El dispositivo en consideracin puede ser el receptor
completo o una etapa de amplificacin particular.
Sistema de ComunicacionesRelacin Seal Ruido:Dicha cantidad, F,
tambin llamada factor de ruido, puede calcularse con la
expresin:
La cantidad de ruido puede expresarse como un simple nmero, pero
la mayora de las veces se indica en decibeles (dB).En un
amplificador o receptor habr siempre ms ruido en la salida que en
la entrada, porque el amplificador o receptor genera ruido interno
que se agregar a la seal. Y aun cuando sta puede amplificarse en el
proceso, el ruido se amplificar junto con ella. La relacin S/N de
la salida ser menor que la relacin S/N de la entrada; por lo tanto,
la cantidad de ruido siempre ser mayor que 1. Un receptor que
contribuye con cero ruido tendra una cantidad igual a 1, o 0 dB,
imposible de conseguir en la prctica.Un amplificador de transistor
en un receptor de comunicaciones suele tener una cantidad de ruido
de varios decibeles. Cuanto menor sea sta, tanto mejor ser el
amplificador.Otro mtodo para expresar el ruido de un amplificador o
receptor consiste en usar la temperatura de ruido. La mayor parte
de la perturbacin producida en un dispositivo es ruido trmico que
es directamente proporcional a la temperatura. Por lo tanto, la
temperatura es un medio de medicin apropiado.
Sistema de ComunicacionesRelacin Seal Ruido:La temperatura de
ruido se expresa en grados Kelvin. Por lo comn, la temperatura se
expresa en trminos de grados Fahrenheit o grados Celsius. La escala
de temperatura Kelvin se relaciona con la escala Celsius por la
expresin: TK=Tc+273
donde TK es la temperatura en grados Kelvin y Tc, la temperatura
en grados Celsius. La escala de temperatura Kelvin tambin se conoce
como escala de temperatura absoluta. Se usa la letra K como smbolo
de la unidad grado Kelvin, o bien kelvin. Si una temperatura est en
grados Celsius, lo nico que se debe hacer para obtener su
equivalente en grados Kelvin es sumarle 273.
Recuerde asimismo que las temperaturas en grados Fahrenheit y
Celsius se relacionan por la expresin: Tc = 9 (TF - 32).
Para calcular la temperatura de ruido se usa la siguiente
ecuacin: TN = 290(F - 1)
Donde F es el factor de ruido ya descrito. Esta frmula indica
que la temperatura de ruido, TN, est relacionada con la cantidad de
ruido, F. En la expresin anterior se usa el valor simple para F, y
no el de decibeles. Por ejemplo, si el factor de ruido es 1.5, la
temperatura de ruido equivalente es: TN = 290(1.5 - 1) =290(0.5) =
145 K
Sistema de ComunicacionesRelacin Seal Ruido:Al examinar la
expresin anterior, puede verse que si el amplificador o receptor no
contribuye con ruido, entonces el factor de ruido, F, ser 1, como
ya se indic. Al introducir este valor en la frmula, se obtiene una
temperatura de ruido equivalente de 0 K. Si la cantidad de ruido es
mayor que 1, entonces se producir un valor de temperatura
equivalente.La temperatura de ruido slo se emplea en circuitos o
equipos que operan en frecuencias VHF, UHF o de microondas. El
factor de ruido se usa a bajas frecuencias. Una adecuada etapa de
amplificacin o de transistor de bajo ruido tendr tpicamente una
temperatura de ruido de menos de 100 K; cuanto ms baja sea ser
mejor. Muchas veces ver la temperatura de ruido de un transistor
consignada en la hoja de datos. Cantidades de ruido menores que
alrededor 3 dB, son excelentes.Otro mtodo para comparar la calidad
de receptores de comunicaciones se llama SINAD, que es el acrnimo
en ingls de "seal ms ruido y distorsin" (Signal plus Noise And
Distortion). Todos los receptores contribuirn con ruido y con
distorsin en una seal de llegada. Al determinar el cociente de
[seal compuesta ms ruido ms distorsin] y [ruido ms distorsin], se
obtiene una relacin indicativa importante.
Sistemas de ComunicacionesUnidad 1: Modulacin AnalgicaElementos
de un Sistema de Comunicaciones.Conceptos Bsicos. Espectro
Electromagntico.Modulacin Analgica. Conceptos Bsicos. AMAM-DSB.
AM-SSBFC. AM-SSBSC. AM-SSBRC. AM-VSB.Generacin de seales AM.
Demodulacin AM.Conceptos Bsicos. FM. FM Banda Angosta. FM Banda
Ancha. Generacin de Seales FM. Demodulacin FM.Conceptos Bsicos. PM.
Generacin de Seales PM. Demodulacin PM.Ruido en Modulacin Analgica.
Relacin S/N SNR.Receptor AM. Ruido en AM.
Sistema de ComunicacionesRecepcin en AM:Conceptos de los
receptoresLos receptores llevan a cabo la operacin inversa de los
transmisores. Tienen que amplificar una seal de bajo nivel que
reciben de una antena, separarla lo ms posible del ruido y la
interferencia que est presente en el canal de comunicacin,
demodularla y amplificar la seal de banda base a un nivel de
potencia suficiente para la aplicacin especfica.
Veremos receptores para los esquemas de modulacin analgica
analizados hasta el momento. Descubriremos que los receptores
tienen grandes similitudes que difieren sobre todo en la forma en
cmo demodulan la seal recibida. Esta similitud abarca incluso a los
receptores diseados para esquemas de modulacin digital.
Dos especificaciones importantes son fundamentales para los
receptores. La sensibilidad es una medida de la intensidad de seal
requerida para lograr una determinada relacin de seal a ruido y la
selectividad es la capacidad para rechazar seales no deseadas a
frecuencias distintas a la de la seal requerida. Estos conceptos
permitirn entender la siguiente explicacin de tipos de receptores.
Las definiciones matemticas exactas y las tcnicas para medir estos
parmetros difieren dependiendo de la aplicacin.Sistema de
ComunicacionesRecepcin en AM:Receptores Sencillos
Sistema de ComunicacionesRecepcin en AM: Parmetros del
receptorSe utilizan varios parmetros para evaluar la habilidad de
un receptor para demodular con xito una seal de RF. Estos parmetros
incluyen la selectividad, mejora del ancho de banda, la
sensibilidad, el rango dinmico, la fidelidad, la prdida por
insercin, la temperatura de ruido y la temperatura equivalente de
ruido.Selectividad. La selectividad es la medida de la habilidad de
un receptor, para aceptar una banda de frecuencias determinada y
rechazar las otras. Por ejemplo, en la banda comercial de
radiodifusin de AM, a cada transmisor de la estacin se le asigna un
ancho de banda de 10 kHz (la portadora +- 5 kHz) Por lo tanto, para
que un receptor seleccione solamente aquellas frecuencias asociadas
a un solo canal, la entrada al demodulador tiene que estar limitada
en banda deseada con filtros pasa-banda de 10 kHz. Si el pasa-banda
del receptor es mayor que 10 kHz, se puede recibir ms de un canal y
demodular simultneamente. Si el pasa-bandas del receptor es menor
que 10 kHz, una porcin de la informacin de la fuente, para ese
canal, se rechaza o se bloquea desde la entrada al demodulador y,
por consecuencia, se pierde.Puede expresarse cuantitativamente como
el ancho de banda y la relacin del ancho de banda del receptor en
algn factor de atenuacin predeterminado (comnmente -60 dB) al ancho
de banda en los puntos de -3 dB (media potencia) Esta relacin se
llama el factor de figura (SF). El factor de figura define la forma
de la ganancia contra el trazo de frecuencia para un filtro y se
expresa matemticamente como:
La selectividad frecuentemente se da en porcentajes y se expresa
matemticamente como:%Selectividad = SF x 100
Sistema de ComunicacionesRecepcin en AM:Selectividad
Por Ejemplo, El factor de figura se determina con la
ecuacin:
y el porcentaje de selectividad : %Selectividad = 100 x 10 =
1000%A veces la selectividad se indica sencillamente como la
relacin del ancho de banda real, para un sistema en particular al
ancho de banda mnimo necesario para propagar las seales de
informacin a travs del sistema. Matemticamente, esto se indica
como:
Sistema de ComunicacionesRecepcin en AM:Mejora del Ancho de
Banda
Como se indic anteriormente, el ruido trmico es directamente
proporcional al ancho de banda. Por lo tanto, si se reduce el ancho
de banda, el ruido tambin se reduce en la misma proporcin. La
relacin de reduccin del ruido, que se logra reduciendo el ancho de
banda, se llama mejora del ancho de banda (BI). El factor de mejora
del ancho de banda es la relacin del ancho de banda de RF al ancho
de banda de IF. Matemticamente, la mejora en el ancho de banda
es:
BI = BF/BIF
en donde BI = mejora del ancho de banda.BRF = ancho de banda de
RF (hertz).BIF = ancho de banda de IF (hertz).
La reduccin correspondiente en la figura de ruido, debido a la
reduccin en el ancho de banda, se llama mejora en la figura de
ruido y se expresa matemticamente como:
NFmejora = 10 log BI
Sistema de ComunicacionesRecepcin en AM:Mejora del Ancho de
Banda
Como se indic anteriormente, el ruido trmico es directamente
proporcional al ancho de banda. Por lo tanto, si se reduce el ancho
de banda, el ruido tambin se reduce en la misma proporcin. La
relacin de reduccin del ruido, que se logra reduciendo el ancho de
banda, se llama mejora del ancho de banda (BI). El factor de mejora
del ancho de banda es la relacin del ancho de banda de RF al ancho
de banda de IF. Matemticamente, la mejora en el ancho de banda
es:
BI = BF/BIF
en donde BI = mejora del ancho de banda.BRF = ancho de banda de
RF (hertz).BIF = ancho de banda de IF (hertz).
La reduccin correspondiente en la figura de ruido, debido a la
reduccin en el ancho de banda, se llama mejora en la figura de
ruido y se expresa matemticamente como:
NFmejora = 10 log BI
Sistema de ComunicacionesRecepcin en AM:Mejora del Ancho de
Banda - Ejemplo
Determine la mejora en la figura de ruido (NF), para un receptor
con un ancho de banda de RF igual a 200 kHz y un ancho de banda de
IF igual a 10 kHz.
Solucin:
La mejora del ancho de banda se encuentra al sustituir en la
ecuacin:
BI =200kHz/10kHz = 20
y la mejora en la figura de ruido se encuentra al sustituir en
la ecuacin:
NF = 10 log 20 = 13 dB
Sistema de ComunicacionesRecepcin en AM: Sensibilidad
La sensibilidad de un receptor es el nivel mnimo de seal de RF
que puede detectarse en la entrada del receptor y todava producir
una seal de informacin demodulada utilizable. Es algo arbitrario,
lo que constituye una seal de informacin utilizable. Generalmente,
la relacin de seal a ruido y la potencia de la seal en la salida de
la seccin de audio se utilizan para determinar la calidad de una
seal recibida y si se puede utilizar o no.
Para receptores de la banda de radiodifusin en AM comerciales,
una relacin de seal a ruido de 10 dB o mayor con 1/2 W de potencia
(27 dBm) a la salida de la seccin de audio se considera que se
puede utilizar. Sin embargo, para receptores de microondas de banda
ancha, una relacin de seal a ruido de 40 dB o mayor con
aproximadamente 5mW de potencia (7 dBm) de la seal es el valor
mnimo aceptable. La sensibilidad de un receptor generalmente se
indica en microvoltios de seal recibida. Por ejemplo, una
sensibilidad tpica para un receptor comercial de radiodifusin en
banda AM es de 50 V, y un receptor de radio mvil de dos vas
generalmente tiene una sensibilidad que est entre 0.1 y 10 V.
Sistema de ComunicacionesRecepcin en AM: Sensibilidad
La sensibilidad del receptor se llama umbral del receptor.
La sensibilidad de un receptor de AM depende de la potencia de
ruido presente en la entrada del receptor, la figura de ruido del
receptor (una indicacin del ruido generado en la parte frontal del
receptor), la sensibilidad del detector de AM, y el factor de
mejora del ancho de banda del receptor.
La mejor forma de mejorar la sensibilidad de un receptor es
reducir el nivel de ruido. Esto se puede lograr reduciendo la
temperatura, el ancho de banda del receptor, o mejorando la figura
de ruido del receptor.
Sistema de ComunicacionesRecepcin en AM: Rango DinmicoEl rango
dinmico de un receptor se define, como la diferencia en decibeles
entre el nivel mnimo de entrada necesario para discernir una seal y
el nivel de entrada que sobrecarga el receptor y produce una
distorsin. En trminos sencillos, el rango dinmico es el rango de
potencia de entrada sobre el cual el receptor es til. El nivel de
recepcin mnimo es una funcin del ruido frontal, figura de ruido, y
la calidad de la seal deseada. El nivel de la seal de entrada que
producir distorsin de sobrecarga es una funcin de la ganancia neta
del receptor (la ganancia total de todas las etapas del receptor)
El lmite de alta potencia de un receptor depende de si puede operar
con una seal de entrada de una sola frecuencia o de mltiples
frecuencias. Si se utiliza la operacin de una sola frecuencia,
generalmente se utiliza un punto de compresin de 1 dB para el lmite
superior de utilidad. El punto de compresin de 1 dB se define como
la potencia de salida cuando la respuesta del amplificadorRF es 1
dB menor que la respuesta de ganancia lineal idnea. La figura 4-3
muestra el aumento lineal y el punto de compresin de 1 dB, para un
amplificador tpico, donde la ganancia lineal queda justo antes de
la saturacin. El punto de compresin de 1 dB frecuentemente se mide
directamente como el punto donde un incremento de 10 dB, en la
potencia de entrada, resulta en un incremento de 9 dB en la
potencia de salida.Un rango dinmico de 100 dB se considera como el
ms alto posible. Un rango dinmico bajo puede causar una
desensibilizacin de los amplificadores de RF y resultar en una
distorsin de intermodulacin severa de las seales de entrada ms
dbiles.Sistema de ComunicacionesRecepcin en AM: Fidelidad
La fidelidad es la medida de la habilidad de un sistema de
comunicacin para producir, en la salida del receptor, una rplica
exacta de la informacin de la fuente original. Cualquier variacin
en la frecuencia, fase o amplitud que est presente en la forma de
onda demodulada invertida y que no estaba en la seal original de
informacin se considera como distorsin.
Esencialmente, hay tres formas de distorsin que pueden
deteriorar la fidelidad de un sistema de comunicacin: amplitud,
frecuencia y fase.
Saturacin de un Receptor
Sistema de ComunicacionesRecepcin en AM: FidelidadLa distorsin
de fase particularmente no es importante para la transmisin de voz,
porque el odo humano es relativamente insensible a las variaciones
de fase. Sin embargo, la distorsin de fase puede ser devastadora
para la transmisin de datos.
La causa predominante de la distorsin de fase es el filtrado
(tanto deseado como indeseado) Las frecuencias que se encuentran en
o cerca de la frecuencia de corte de un filtro experimentan valores
variables del desplazamiento de fase. En consecuencia, la
frecuencia de corte de un filtro frecuentemente se establece ms all
del valor mnimo necesario para pasar las seales de informacin de ms
alta frecuencia (tpicamente la frecuencia de corte superior de un
filtro pasa-bajos es aproximadamente 1.3 veces el valor mnimo)
.
El desplazamiento de fase absoluto es el desplazamiento de fase
total que puede encontrar una seal y generalmente puede tolerarse,
siempre y cuando todas las frecuencias experimenten la misma
cantidad de retardo en fase. El desplazamiento de fase diferencial
ocurre cuando diferentes frecuencias experimentan distintos
desplazamientos de fase y pueden tener un efecto perjudicial en una
forma de onda compleja, especialmente si la informacin est
codificada dentro de la fase de la portadora as como lo est con la
modulacin de transmisin de desplazamiento de fase.
Si el desplazamiento de fase contra frecuencia es lineal, el
retardo es constante con la frecuencia. Si todas las frecuencias no
estn retardadas por la misma cantidad de tiempo, la relacin de la
frecuencia contra la fase de la forma de onda recibida no es
consistente con la informacin de la fuente original y se
distorsiona la informacin recuperada.Sistema de
ComunicacionesRecepcin en AM: Fidelidad
La distorsin de amplitud ocurre cuando las caractersticas de
amplitud contra frecuencia de la seal, en la salida de un receptor,
difieren de la seal original de informacin. La distorsin de
amplitud es el resultado de la ganancia no uniforme en los
amplificadores y filtros.
La distorsin de frecuencia ocurre cuando estn presentes en una
seal recibida las frecuencias que no estaban presentes en la
informacin de la fuente original. La distorsin de frecuencia es un
resultado de la distorsin de armnicas y de intermodulacin y es
provocada por la amplificacin no lineal.Sistema de
ComunicacionesRecepcin en AM: Prdida por Insercin
La prdida por insercin (IL) es un parmetro asociado con las
frecuencias que caen dentro del pasa-bandas de un filtro. En
esencia, la prdida por insercin es simplemente la relacin de la
potencia de salida de un filtro con la potencia de entrada para las
frecuencias que caen dentro de la banda de paso del filtro y se
indica matemticamente en decibeles como:
Sistemas de ComunicacionesUnidad 1: Modulacin Analgica
FIN
INCRUSTAR Word.Picture.6
Nombre de la modulacin
ModuladoraPortadoraModuladaTipos de modulacin
Continua analgicaAnalgicaAnalgicaAnalgicaAM
FM
PM
Continua digitalDigitalAnalgicaAnalgicaASK
FSK
PSK
DPSK
M-PSK M-QAM
Por pulsos analgicaAnalgicaDigitalAnalgicaPAM
PDM
PPM
Por pulsos digitalAnalgicaDigitalDigitalPCM (MIC)
DPCM
DELTA
DELTA ADAPTIVA
