INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ

MATERIA:

INTRODUCCIÓN A LAS TELECOMUNICACIONES

CATEDRÁTICO:

DIAZ BORREGO GERARDO FERNANDO

TEMA:UNIDAD 2: COMUNICACIÓN ANALÓGICA

INTEGRANTES:

MONSERRAT DEL CARMEN ALONSO MURIAS

JESUS JEREZ GUILLEN

JOSÉ ALBERTO SÁNCHEZ SANTIS

CONTENIDO2.- Comunicación analógica2.1. Modulación de Amplitud (AM)2.1.1. Modulación de Amplitud.2.1.2. Espectro de frecuencias de AM2.1.3. Ancho de banda2.1.4. Circuitos Moduladores de AM2.1.5. Circuitos receptores de AM.2.1.6. Sistema de banda lateral única con portadora completa.2.1.7. Sistema de banda lateral únicacon portadora suprimida.2.1.7. Sistema de banda lateral única con portadora suprimida.2.1.8. Aplicaciones. (Radiodifusión)

2.2. Modulación Angular (FM, PM)2.2.1. Modulación de fase (PM).2.2.2. Modulación de frecuencia (FM).2.2.3. Sensibilidad a la desviación.2.2.4. Desviación de fase e índice de modulación.2.2.5. Desviación de frecuencia.2.2.6. Ancho de banda. 2.2.7. Espectro de frecuencias en FM.2.2.8. Ruido en modulación angular.2.2.9. Circuitos moduladores de frecuencia y fase.2.2.10. Circuitos demoduladores de FM.2.2.11. Transmisores y Receptores 2.2.12. Aplicaciones(Radiodifusión, Radio de dos vías)

MODULACIÓNEl proceso de modulación puede definirse de varias formas:

a) Traslado del espectro de una señal en banda base a una señal en

banda de paso.

b) Variación de los parámetros (amplitud, frecuencia o fase) de una señaldesignada como portadora, de acuerdo a las variaciones de una señal deinformación o moduladora.

2.1.1 Modulación de amplitud

En este tipo de modulación, la amplitud de la portadora varía según laseñal de información, de modo que la información de amplitud yfrecuencia de ésta se “montan” sobre la portadora haciendo que suenvolvente varíe de acuerdo a la señal moduladora o de información.

Si 0<m<1 se da la modulación

m= índice de modulación

SI m>1 se tiene sobre modulación

2.1.2-Espectro de frecuencias de AM

El espectro de AM abarca desde (fc- fm(max))a (fc+fm(max)) en donde fc es lafrecuencia de la portadora y fm(max) es la frecuencia de la señal modulante másalta. La banda de frecuencias entre fc-fm(max) y fc se llama banda lateralinferior (LSB) y cualquier frecuencia dentro de esta banda se llama frecuencialateral inferior (LSF). La banda de frecuencias entre fc y fc +fm(max) se llamabanda lateral superior (USB) y cualquier frecuencia dentro de esta banda sellama frecuencia lateral superior (USF).

2.1.3 Ancho de banda (AM)Es la banda de paso mínima (rango de frecuencias) requerida para propagar la información de la fuente a través del sistema. El ancho de banda de un sistema debe ser lo suficientemente grande (ancho) para pasar todas las frecuencias significativas de la información.

La capacidad de información de un sistema de comunicaciones es una medida de cuanta información de la fuente puede transportarse por el sistema, en un periodo dado de tiempo. La cantidad de información que puede propagarse a través de un sistema de transmisión es una función del ancho de banda del sistema y el tiempo de transmisión.

El ancho de banda esta dado por:𝑓𝑐 + 𝑓𝑚 𝑦 𝑓𝑐 − 𝑓𝑚

Donde:

𝑓𝑐: Es la frecuencia de la portadora𝑓𝑚: 𝐸𝑠 𝑙𝑎 𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑜𝑛𝑑𝑎 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒

En AM (Amplitud modulada) el ancho de banda se maneja en el orden de los Khz (Kilo Hertz) y su ancho de banda se encuentra en un rango de ±5Khz

De forma grafica y al aplicar la transformada de Laplace la distribución de frecuencias en un ancho de banda se observa así:

Donde la fc es la frecuencia de la portadora que se sitúa en medio de el ancho de banda, el cual queda definido por la frecuencia modulante, este tipo de ancho de banda se conoce como doble banda lateral con banda completa.

2.1.4 Circuitos moduladores de AM

Los moduladores de amplitud por lo general son de dos tipos

Bajo nivel: Generan AM con señales muy pequeñas, por lo tanto, deben amplificarse de manera considerable si van a transmitirse.

Alto nivel: Producen AM a nivel de alta potencia, por lo general en la etapa final de amplificación de transmisor.

BAJO NIVEL

Consta de una mezcladora resistiva, un diodo rectificador y un circuito sintonizador LC.

La portadora es aplicada a R2 y la moduladora R1. La señal mezclada aparecen a través de R3,red que permite la mezcla lineal de las dos señales; estos es sumadas. La forma de ondacompuesta se aplica a un diodo rectificador polarizado en directa por el semi ciclo positivo dela onda de entrada. En los semi ciclos negativos de la onda, el diodo esta en corte y no pasaseñal.

La corriente a través del diodo es una serie de pulsos positivos. Estos pulsos son aplicados alsintonizador; por lo que el capacitor y el inductor intercambian energía varias veces lo quecausa oscilación. La forma de onda que resulta del sintonizador es una señal AM.

2.1.5-Circuitos receptores de AM

La recepción de AM es el proceso inverso de la transmisión de AM. Un receptor

de AM convencional, simplemente convierte una onda de amplitud modulada

nuevamente a la fuente original de información (o sea, demodula la onda AM)

Cuando se demodula una onda AM, la portadora y la porción de la envolvente

que lleva la información (o sea, las bandas laterales) se convierten (se “bajan”) o

se trasladan del espectro de radiofrecuencia a la fuente original de información

(Banda Base).

Un TRF es esencialmente un receptor, de tres etapas, que incluye una etapa de RF, una etapa de detector y una etapa de audio. Por lo general, se requieren de dos o tres amplificadores de RF para filtrar y desarrollar suficiente amplitud de las señales, para manejar la etapa de detector. El detector convierte directamente las señales de RF a banda base y la etapa de audio amplifica las señales de información a un nivel donde se puedan utilizar. Los receptores TRF son ventajosos para los receptores diseñados para la operación de un solo canal por su sencillez y alta sensitividad. (Un receptor de un solo canal tiene una frecuencia de operación fija y, por lo tanto, puede recibir solamente una banda específica de frecuencias que son únicas, para las transmisiones de una sola estación.)

2.1.6 Sistema de banda lateral única con portadora completa (SSBFC)Las dos bandas laterales de una señal de AM son imágenes espejo entre sí, puesto que unaconsiste en la suma de las frecuencias de la portadora y la moduladora, y la otra es la diferencia.Así que una banda lateral es redundante, suponiendo que se conoce la frecuencia de laportadora, y debe ser innecesario transmitir ambas a fin de comunicar la información. Esevidente que quitar una banda lateral reduce el ancho de banda por al menos un factor de dos.Puesto que la señal moduladora pocas veces se extiende justo hasta cc, el aumento de ancho debanda generalmente será mayor que dos. Esta reducción de ancho de banda trae dos beneficios.Quizá el más evidente es que la señal ocupa menos espectro. Esto permite transmitir el doble deseñales en una determinada asignación de espectro. Sin embargo, no menos importante es elaumento en la relación señal a ruido que se logra al reducir el ancho de banda. Si el ancho debanda de la señal transmitida se reduce en 50%, el ancho de banda del receptor se reduce enuna cantidad equivalente. Puesto que la potencia de ruido es proporcional al ancho de banda,reducir a la mitad el ancho de banda del receptor elimina la mitad del ruido. Suponiendo que lapotencia de señal permanece constante, esto representa un aumento de 3 dB en la relaciónseñal a ruido.

El aumento de la relación señal a ruido que resulta de la reducción del ancho de banda, es adicional al que se logra al incrementar la potencia transmitida en las bandas laterales.

A diferencia de la doble banda lateral con portadora completa:

Este sistema suprime una de las bandas laterales:

2.1.7. Sistema de banda lateral única con portadora suprimida.Aunque la AM de portadora completa es simple, no es una forma de modulación particularmente eficiente en

términos del ancho de banda o de la relación señal a ruido. Se ha visto que el ancho de banda de la transmisión

es dos veces la frecuencia modulante más alta, porque hay dos bandas laterales que contienen la misma

información. También observamos que dos tercios o más de la potencia transmitida se encuentran en la

portadora, que no contiene información y sólo sirve como ayuda para la demodulación.

Eliminar la portadora antes que tenga lugar la amplificación de potencia permitiría que toda la potencia del

transmisor se destine a las bandas laterales, dando como resultado un incremento sustancial en la potencia de la

banda lateral. Eliminar la portadora de una señal de AM completamente modulada (modulación del 100%),

cambiaría la potencia disponible para las bandas laterales de un tercio al total de ella. El incremento de potencia

en las bandas laterales sería la potencia disponible total dividida entre la potencia en las bandas laterales con la

portadora completa.

2.2.1. Modulación de fase (PM)

Este también es un caso de modulación donde las señales de transmisión como las señales de datos son analógicas y es un tipo de modulación exponencial al igual que la modulación de frecuencia.

En este caso el parámetro de la señal portadora que variara de acuerdo a señal moduladora es la fase.

La modulación de fase (PM) no es muy utilizada principalmente por que se requiere de equipos de recepción más complejos que en FM y puede presentar problemas de ambigüedad para determinar por ejemplo si una señal tiene una fase de 0° o 180°.

La forma de las señales de modulación de frecuencia y modulación de fase son muy parecidas. De hecho, es imposible diferenciarlas sin tener un conocimiento previo de la función de modulación.

2.2.2. Modulación de frecuencia (FM).En esta forma de modulación la información se representa mediante variaciones de la frecuencia instantánea de la onda portadora.

La Modulación en Frecuencia es la técnica de transmisión por radio más popular actualmente. La FM es tan popular porque es capaz de transmitir más información del sonido que queremos transmitir, ya que en AM si se transmiten sonidos que están a frecuencias muy altas se consume un gran ancho de banda.

La modulación en frecuencia se basa en variar la frecuencia de la portadora con arreglo a la amplitud de la moduladora.

2.2.4-Desviación de fase e índice de modulaciónLa fórmula para una portadora que se está modulando, en fase o en frecuencia, por una señalmodulante de frecuencia única, puede escribirse en forma general de la siguiente manera:

En donde m cos(𝜔mt) = desviación de fase instantánea, Ɵ(t)

Cuando la señal modulante es una sinusoide de frecuencia única, es evidente, en la ecuación 6-10, que el ángulo de fase de la portadora varía de su valor no modulado bajo un enfoque desinusoidal única. En la ecuación 6-10, m representa la máxima desviación de fase, en radianes,para una portadora modulada en fase. La máxima desviación de fase se llama índice demodulación. Una diferencia importante, entre la modulación en frecuencia y fase, es la maneraen que se define el índice de modulación. Para PM, el índice de modulación es proporcional a laamplitud de la señal modulante, independientemente de su frecuencia. El índice de modulaciónpara una portadora de fase modulada se muestra matemáticamente como

en donde

Vm = voltaje pico de la señal modulante (voltios)

KVm, = desviación pico de fase (radianes)

Para una portadora modulada en frecuencia, el índice de modulación es directamente proporcional a laamplitud de la señal modulante e inversamente proporcional a su frecuencia y se muestramatemáticamente como:

En donde K1 Vm = desviación de frecuencia (radian/segundo)

K1Vm/2Π =desviación de frecuencia (hertz)

De la ecuación 6-12b, puede observarse que con FM el índice de modulación es una relación sin unidad yse utiliza sólo para describir la profundidad de la modulación lograda para una señal modulada en amplitudy frecuencia dada. La desviación de frecuencia es el cambio en la frecuencia que ocurre en la portadora,cuando actúa sobre él por una señal modulante. La desviación de frecuencia se da normalmente como undesplazamiento en frecuencia pico en hertz (Δf) La desviación de frecuencia pico-a-pico a veces se llamaoscilación de la portadora. Para un modulador de FM, la sensibilidad de la desviación se da frecuentementeen [hertz por voltio] Por lo tanto, la desviación de frecuencia es simplemente el producto de la sensibilidadde la desviación y el voltaje de la señal modulante.

Además, con FM es común mostrar el índice de modulación como simplemente la relación de la desviaciónpico de frecuencia dividida entre la frecuencia de la señal modulante o arreglando la ecuación de arriba.

2.2.5. Desviación de Frecuencia.

Desviación frecuencia: consiste en la cantidad de desplazamiento que sufre laseñal de salida con respecto a la frecuencia original de la señal portadora.

Δf se denomina desviación de frecuencia y es el máximo cambio de frecuenciaque puede experimentar la frecuencia de la señal portadora. A la variación totalde frecuencia desde la más baja hasta la más alta, se la conoce como oscilaciónde portadora.

2.2.6 Ancho de banda (FM y PM)El ancho de banda total de una señal de FM puede determinarse conociendo el índice de modulación y con la tabla de la figura 4-6. Por ejemplo, supongamos que el índice de modulación es 2. Según la tabla, esto produce cuatro pares de bandas laterales significativas.

El ancho de banda puede determinarse entonces con la fórmula simple

B W = 2Nfm máx

donde N es el número de bandas laterales significativas.

Con el ejemplo anterior y suponiendo una frecuencia moduladora máxima de 2.5 kHz, el ancho de banda de la señal de FM es

BW = 2(4)(2.5) = 20 Khz.

Una señal de FM con un índice de modulación de 2 y una frecuencia moduladora máxima de 2.5 kHz ocupará entonces un ancho de banda de 20 kHz.

Otra forma para calcular el ancho de banda de una señal de FM es mediante la regla de Carson. Esta regla sólo considera la potencia en las bandas laterales más significativas cuyas amplitudes son mayores que 2% de la portadora. Se trata de las bandas laterales cuyos valores son 0.02 o mayores. La regla de Carson está dada por laexpresión

BW = 2(fd máx + fm máx)

En esta expresión, fd máx es la desviación de frecuencia máxima, y fm max la frecuencia moduladora máxima. Con una desviación de frecuencia máxima de 5 kHz y una frecuencia moduladora máxima de 2.5 kHz, el ancho de banda sería

BW = 2(5 kHz + 2.5 kHz) = 2(7.5 kHz) = 15 kHz

2.2.7 Espectro de frecuencia de FMEn la FM y también se producen las frecuencias de bandas laterales de suma y diferencia. Por otra parte, en teoría también se genera un número infinito de pares de bandas laterales superiores e inferiores. Como resultado, el espectro de una señal de FM suele ser más amplio que el de una señal de AM equivalente.

A medida que la amplitud de la señal moduladora varía, la desviación de frecuencia cambiará. El número de bandas laterales producidas, su amplitud y su separación, dependen de la desviación de frecuencia y de la frecuencia moduladora. Es necesario tener presente que una señal de FM tiene una amplitud constante. Aun cuando la FM produce un número infinito de bandas laterales superiores e inferiores, sólo aquellas con las amplitudes más grandes son significativas para transmitir información

2.2.8 Ruido en modulación angular

El ruido es una señal no deseada que se mezcla con la señal que se quiere trasmitir

2.2.9 Circuitos moduladores de frecuencia y fase

2.2.10 Circuitos demoduladoresLos demoduladores de FM son circuitos dependientes de la frecuencia que producen un voltaje de salida que es directamente proporcional a la frecuencia instantánea en su entrada (Vsalida =K Δ f , en donde K está en voltios por hertz y es la función de transferencia para el demodulador, y Δ f es la diferencia, entre la frecuencia de entrada y la frecuencia central del demodulador).

DETECTOR DE PENDIENTEEn la figura 7-2a, el circuito sintonizado (La y Ca ) produce un voltaje de salida que esproporcional a la frecuencia de entrada. El voltaje máximo de salida ocurre en lafrecuencia resonante del circuito tanque ( f c ) y su salida disminuye proporcionalmenteconforme la frecuencia de entrada se desvía por encima o por debajo de fo. El circuito estádiseñado para que la frecuencia central IF ( f c ) caiga en el centro de la porción más linealde la curva de voltaje contra frecuencia, como está mostrado en la figura 7-2b. Cuando lafrecuencia intermedia se desvía por encima de fc, el voltaje de salida incrementa; cuandola frecuencia intermedia se desvía, por debajo de fc, el voltaje de salida disminuye. Por lotanto, el circuito sintonizado convierte las variaciones de frecuencia a variaciones deamplitud (conversión de de FM a AM). Di, Ci y Ri componen un detector de picos simpleque convierte las variaciones de amplitud a un voltaje de salida que varía a una proporciónigual a los cambios de entrada de frecuencia y de los cuales su amplitud es proporcional ala magnitud de los cambios de frecuencia.

2.2.11 Transmisores y Receptores

El receptor se encarga de captar la señal RF, amplificarla, filtrarla para eliminar las señales no deseadas y recuperar la información en la banda base deseada.

2.2.12 Aplicaciones

Modulación de Frecuencia contra Modulación de AmplitudVENTAJAS DE LA FM

INMUNIDAD AL RUIDO: La ventaja principal de la FM sobre la AM es su inmunidad superior al ruido, posible por los circuitos recortador y limitador del receptor, que en efecto quitan todas las variaciones del ruido y dejan una señal de amplitud constante de FM.

EFECTO DE CAPTURA: Las señales interferentes en la misma señal se rechazan cn eficiencia. La acción de los amplificadores limitadores y los métodos de demodulación utilizados en los receptores de FM desarrollan un fenómeno conocido como efecto de captura. Que se manifiesta cuando dos o más señales de FM se presentan en forma simultane.

DESVENTAJAS DE LA FM

EXCESIVO USO DEL ESPECTRO: El ancho de banda de la señal de FM es en general, mucho mayor que el utilizado por una señal de AM que transmite información similar. Aun cuando es posible mantener el índice de modulación bajo para disminuir el ancho de banda, reduciendo el índice de modulación se aminora la inmunidad al ruido de la señal de FM.

CONCLUSIÓN MONSERRAT DEL CARMEN ALONSO MURIAS:

Concluyó que es importante que para que lleve acabo la comunicación se debe contar con untransmisor y un receptor, así mismo dentro de estos dos deben contener un modulador ydemodulador respectivamente. Dentro de las modulaciones se encuentra la AM y Angular (PM yFM) que son analógicas cada una con aplicaciones especificas. Dentro de la AM la señalmoduladora modifica en amplitud a la portadora, mientras que en la FM modifica la frecuencia;cabe mencionar que PM no es muy común su utilización debido a su complejidad.

Así mismo se dice que el ruido es uno de los enemigos de la comunicación; por lo que en la AMse usa los filtros por ejemplo la banda lateral única o portadora suprimida, lo que permite quedisminuya el ruido.

CONCLUSIÓNJESUS JEREZ GUILLEN:

En conclusión la Modulación analógica es una parte muy importante dentro la comunicación a largadistancia, ya que sin este tipo de tecnología no seriamos capaces de utilizar la televisión, la radio,satélites, teléfonos, entre otros dispositivos que nos ayudan a estar al tanto de la información que seenvía y se recibe. Recordemos que la modulación consiste en modificar o alterar una señal senoidalllamada portadora en base a una señal llamada moduladora. Para lograr este proceso de modulaciónse necesita de un sistema el cual consta de un trasmisor, un canal y un receptor.

Hay tres tipos de modulación analógica y son la AM, FM y la PM. La AM es la modulación poramplitud, y como su nombre lo indica solo modifica la amplitud de la portadora de acuerdo a la señalmoduladora, esto lo realiza tanto en ciclo positivo como en negativo. En la FM la señal portadora esmodificada en frecuencia por la señal moduladora, cuando la señal moduladora tiene ciclos positivos,en la señal portadora se presenta un aumento de la frecuencia, mientras que cuando la moduladoratiene ciclos negativo, en la portadora se observan disminución de la frecuencia. En la PM la portadorase modifica en la fase, y depende del desfasamiento de la señal moduladora, pero en la actualidad nose utiliza este tipo de modulación, debido a la complejidad de los equipos para su manejo.

CONCLUSIÓNJOSE ALBERTO SÁNCHEZ SANTIS:

Concluyo que la modulación analógica ya se por fase, amplitud o frecuencia esuna gran herramienta para la comunicación e interacción de las personas, yaque gracias a ellas es mas factible el envió y recepción de información, lo cualayuda a que los desarrollos científicos y tecnológicos sigan avanzando.

REFERENCIAMODULACIÓN ANGULAR: www.apuntesdeelectronica.com

TELECOMUNICACIONES: http://ingpedrosanchez.orgfree.com/materias/telecomunicaciones.html

MODULACION AMPLIFICADA: www.monografias.com

TRANSMISORES Y RECEPTORES: www.profesores.frc.utn.edu.ar

FM: http://aholab.ehu.es/~inma/tc/AM-FM-ERDERAZ.pdf

BANDAS LATERALES: http://sistemas.uniandes.edu.co/~isis1301/dokuwiki/lib/exe/fetch.php?media=r