Modulacion Angular FM AM
of 49
-
Upload
juan-gabriel-linares -
Category
Documents
-
view
385 -
download
6
description
Examen Final TELE
Transcript of Modulacion Angular FM AM
-
La modulacin angular y la modulacin amplificada Miguel ngel Pita Fernndez [email protected]
1. Resumen
2. Por qu modular una seal en telecomunicaciones?
3. Modulacin de amplitud o Amplitud Modulada. Concepto o definicin
4. Portadora y envolvente. Descripcin
5. Espectro de Frecuencia y Ancho de banda
6. Representacin de una seal AM en el Tiempo y la Frecuencia
7. Porcentaje de Modulacin y coeficiente de modulacin
8. Representacin matemtica de una seal AM
9. Modulacin en doble banda lateral y Modulacin en Banda lateral nica (AM DSBFC y SSB)
10. Algunos circuitos receptores y transmisores de AM
11. Representacin matemtica de una onda FM
12. La Frecuencia Modulada
13. Ruido en FM
14. Prenfasis y denfasis
15. (WBFM y NBFM) FM de banda ancha y angosta
16. Algunos circuitos y diagramas de bloques de Transmisores y Receptores FM
17. Bandas comerciales de FM : Radiodifusin (Broadcasting)
18. Bibliografa
RESUMEN
Es de vital importancia que se tome en cuenta la presente investigacin ya que dichos tpicos no suelen
estar muy claros en la Web por lo que les recomiendo la investigacin realizada.
POR QU MODULAR UNA SEAL EN TELECOMUNICACIONES?
Modular una seal consiste en modificar alguna de las caractersticas de esa seal, llamada
portadora, de acuerdo con las caractersticas de otra seal llamada moduladora.
Ejemplo de Modulacin
En la figura se puede observar que la seal portadora es modificada basndose en la amplitud de
la seal moduladora y la seal resultante es la que se muestra en el lado derecho de la figura.
El objetivo de modular una seal, es tener un control sobre la misma. El control se har sobre
ciertos elementos caractersticos de una oscilacin continua; estos son modificados segn la forma de
onda de la seal que se desea transmitir.
IMPORTANCIA DE LA MODULACIN
Estas tcnicas de modulacin permiten un mejor aprovechamiento del canal de comunicacin lo
que posibilita transmitir ms informacin en forma simultnea, protegindola de posibles interferencias y
ruidos.
-
Existen varias razones para modular, entre ellas:
* facilita la propagacin de la seal de informacin por cable o por el aire.
* ordena el radioespectro, distribuyendo canales a cada informacin distinta.
* disminuye dimensiones de antenas.
* optimiza el ancho de banda de cada canal
* evita interferencia entre canales.
* protege a la informacin de las degradaciones por ruido.
* define la calidad de la informacin trasmitida.
Existen bsicamente dos tipos de modulacin: la modulacin ANALGICA, que se realiza a partir
de seales analgicas de informacin, por ejemplo la voz humana, audio y video en su forma elctrica y la
modulacin DIGITAL, que se lleva a cabo a partir de seales generadas por fuentes digitales, por ejemplo
una computadora.
AMPLITUD MODULADA
AM es el proceso de cambiar la amplitud de una portadora de frecuencia relativamente alta de
acuerdo con la amplitud de la seal modulante (informacin). Las frecuencias que son lo suficientemente
altas para radiarse de manera eficiente por una antena y propagase por el espacio libre se llaman
comnmente radiofrecuencias o simplemente RF. Con la modulacin de amplitud, la informacin se
imprime sobre la portadora en la forma de cambios de amplitud. 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. La banda de radiodifusin comercial AM abarca desde 535 a 1605 Khz.
Un modulador AM es un aparato no lineal con dos seales de entrada de informacin: una seal
portadora de amplitud constante y de frecuencia sencilla, y la seal de informacin. La informacin acta
sobre o modula la portadora y puede ser una forma de onda de frecuencia simple o compleja compuesta
de muchas frecuencias que fueron originadas de una o ms fuentes. Debido a que la informacin acta
sobre la portadora, se le llama seal modulante. La resultante se llama onda modulada o seal modulada.
La onda de radiofrecuencia modulada es entonces transmitida a alta potencia.
Los receptores de esta seal de radiofrecuencia reciben una seal con potencia muy baja. Esta
seal se debe amplificar.
En el proceso de modulacin la amplitud de la portadora vara de acuerdo a la variacin de la
seal de audio. La amplitud de la envolvente de la portadora modulada, depende de la amplitud de la
portadora y de la moduladora (la seal de audio). El nivel de modulacin que es la relacin entre la
magnitud de la seal de audio a la seal de la portadora, se llama factor de modulacin.
PORTADORA Y MODULADORA. DESCRIPCIN
Onda Portadora
-
Onda Moduladora
Onda Modulada
-
ESPECTRO DE FRECUENCIA DE AM
Y ANCHO DE BANDA
Como se estableci anteriormente un modulador AM, es un dispositivo no lineal. Por lo tanto,
ocurre una mezcla no lineal (producto) y la envolvente de salida es una onda compleja compuesta por un
voltaje de c.c., la frecuencia portadora y las frecuencias de suma (fc + fm) y diferencia (fc - fm) (es decir los
productos cruzados) La suma y la diferencia de frecuencias son desplazadas de la frecuencia portadora
por una cantidad igual a la frecuencia de la seal modulante.
Por lo tanto una envolvente de AM contiene componentes en frecuencia espaciados por fm Hz en cualquiera de los lados de la portadora. Sin embargo, debe observarse que la onda modulada no
contiene una componente de frecuencia que sea igual a la frecuencia de la seal modulante. El efecto de
la modulacin es trasladar la seal de modulante en el dominio de la frecuencia para reflejarse
simtricamente alrededor de la frecuencia portadora.
La siguiente figura muestra el espectro de frecuencia para una onda AM. El espectro Am abarca
desde (fc - fm(max)) a (fc - fm(min) ) en donde fc es la frecuencia portadora y fm(max) es la frecuencia de seal
modulante ms alta. La Banda de frecuencia dentro de esta banda se llama frecuencia lateral superior
ms alta y la frecuencia inferior ms baja o sea dos veces la frecuencia de la seal modulante ms alta es
decir, B= 2fmmax para la propagacin de una onda de radio, la portadora y todas las frecuencias dentro de
las bandas laterales superiores e inferiores debe ser lo suficientemente altas para propagarse por la
atmosfera de la tierra (incluida la ionosfera).
Espectro de frecuencia de una onda AM
REPRESENTACIN DE UNA SEAL AM EN EL TIEMPO Y LA FRECUENCIA
En la siguiente figura se muestra de que manera una envolvente AM DSBFC es producida desde la
suma algebraica de las formas de onda por la portadora y las frecuencias laterales superiores e inferiores.
Por simplicidad, se usan las siguientes formas de onda para las seales de entrada modulante y la
portadora:
Portadora
Seal Modulante =
Al sustituir las ecuaciones la expresin para toda la onda es:
En donde
-
Representacin de una envolvente de AM DSBFC en el dominio del tiempo
La siguiente tabla muestra los valores para los voltajes instantneos de la portadora, voltajes de
las frecuencias laterales superior inferior y el total de la onda modulada cuando se sustituyen los valores
de t, desde 0 a 250 ms, en intervalos de 10 ms, en la ecuacin anterior se realiza el voltaje de la portadora
no modulada Ec=1Vp y la modulacin al 100%. Las 2Ec y el voltaje mnimo de la envolvente es 0 V.
-
Obsrvese que el tiempo entre cruces de cero similares dentro de la envolvente es constante (es
decir) T1= T2= T3 y as sucesivamente. Tambin obsrvese que las amplitudes de los picos sucesivos dentro
de la envolvente no son iguales, esto indica que un ciclo dentro de la envolvente no es una onda seno pura
y por lo tanto, la onda modulada debe componerse de ms de una frecuencia: la suma de la portadora y las
frecuencias laterales superiores e inferiores. En la grafica anterior vase que la amplitud de la portadora
no vara, pero en cambio la amplitud de la envolvente vara de acuerdo a la seal modulante. Esto se logra
con la suma de las frecuencias laterales superiores e inferiores de la forma de la onda de la portadora.
PORCENTAJE DE MODULACIN Y
COEFICIENTE DE MODULACIN
Coeficiente de modulacin es un trmino utilizado para describir la cantidad de cambio de
amplitud (modulacin) presente en una forma de una onda AM. El porcentaje de modulacin es
simplemente el coeficiente de modulacin establecido como un porcentaje. Ms especifico, el porcentaje
de modulacin proporciona el cambio de porcentaje en la amplitud de la onda de salida cuando est actuando sobre la portadora por una seal modulante. Matemticamente el coeficiente de modulacin
es:
(a)
En donde
m = Coeficiente de modulacin (sin unidad)
De la ecuacin puede arreglarse para resolver
-
Y el porcentaje de modulacin (M) es:
Las relaciones entre m, y se muestra en la figura
Coeficiente de modulacin, y
Si la seal modulante es una onda seno pura frecuencia simple y el proceso de modulacin es
simtrico (es decir, las excursiones, positivas y negativas de la amplitud de la envolvente son iguales), el
porcentaje de modulacin puede derivarse de la siguiente manera.
Por lo tanto,
x100
En donde
Entonces el cambio de pico en la amplitud de la onda de la salida es la suma de los voltajes de
las frecuencias laterales superiores e inferiores. Por lo tanto, ya que
.
En donde;
De la ecuacin (a) puede observarse que el porcentaje de modulacin llega al 100 % cuando
. Esta condicin se muestra en la figura 3-6d. Tambin puede observarse que en una modulacin
al 100 %, la mnima amplitud de envolvente es . La figura 3-6c muestra una envolvente
modulada al 50 %; el cambio pico en la amplitud de la envolvente es igual a la mitad de la amplitud de
onda no modulada. El porcentaje mximo que puede imponerse sin provocar una distorsin excesiva es del
-
100 %. A veces el porcentaje de modulacin se expresa como el cambio de pico de voltaje de la onda
modulada con respecto a la amplitud pico de la portadora no modulada es decir, el porcentaje de cambio
=
REPRESENTACIN MATEMTICA DE LA MODULACIN EN AM
Al considerar la seal moduladora o envolvente (seal del mensaje) como:
y Seal portadora como:
La ecuacin de la seal modulada en AM es la siguiente:
y(t) = Seal modulada
xn(t) = Seal moduladora normalizada con respecto a su amplitud = ys(t) / As
m = ndice de modulacin (suele ser menor que la unidad)=As / Ap Bsicamente, se trata de multiplicar el mensaje a transmitir x(t) por la portadora cosenoidal y, a su vez,
sumarle esa portadora cosenoidal. El espectro en frecuencias de la seal quedar trasladado a wp radianes
por segundo, tanto en la parte positiva del mismo cmo en la negativa, y su amplitud ser, en ambos casos,
el producto de la seal moduladora por la amplitud de la portadora, sumado a la amplitud de la portadora,
y dividido por dos. El resultado se aprecia en los enlaces a las siguientes imgenes:
-
Demodulacin de AM Existen dos posibilidades para la demodulacin de una seal x(t) modulada en AM. La primera de ellas, la
ms simple, es slo posible en caso de que se cumpla la condicin siguiente:
En este supuesto, la envolvente de la seal modulada, esto es 1 + m.xn(t) es siempre positiva y para
recuperar la seal moduladora es suficiente con un receptor que capte dicha envolvente. Esto se consigue
con un simple circuito rectificador con carga capacitiva. As funcionaba la pionera radio de galena.
La otra opcin para la demodulacin de la seal modulada en AM es utilizar el mismo tipo de
demodulacin que se usa en las otras modulaciones lineales. Se trata del demodulador coherente. Para
ello, es necesario conocer la frecuencia de la portadora wp y, en ocasiones, tambin la fase, lo que requiere
la utilizacin de un PLL (Phase Lock Loop). En este otro supuesto, el ndice de modulacin no tiene que ser
mayor que la unidad.
El demodulador coherente utiliza la siguiente propiedad matemtica de la funcin coseno:
para multiplicar la funcin y(t) por la portadora:
A partir de esto, con un filtro paso-bajo, se obtiene la seal x(t).
.
BANDA LATERAL NICA Como la informacin se repite en cada banda lateral, se han desarrollado equipos denominados de
Banda Lateral nica (BLU) o Single Side Band (SSB), en los cuales se requiere la mitad del ancho de banda
del necesario para la transmisin en amplitud modulada. En el ejemplo anterior una transmisin en banda
lateral nica requiere solo 10KHz de ancho de banda. Si consideramos la banda lateral superior, el
espectro de frecuencias tiene la siguiente forma.
Dependiendo de la banda lateral que se transmita, superior o la inferior, se puede tener
Upper Side Band (USB): En este caso lo que se transmite es la banda lateral superior y son suprimidas la
banda lateral inferior y la seal portadora.
Lower Side Band (LSB): En este caso lo que se transmite es la banda lateral inferior y son suprimidas la
banda lateral superior y la seal portadora.
Potencia de la seal modulada
Como la potencia es proporcional a la tensin, el espectro de potencias tiene una forma similar al espectro
de tensiones visto anteriormente.
Como la amplitud mxima de cada banda lateral est dada por y teniendo en cuenta que la
potencia es proporcional al cuadrado de la tensin, resulta que la potencia de la seal modulada ser:
-
Para tener la igualdad en la ltima expresin debemos considerar las potencias en lugar de las tensiones.
Si se modula al 100% resulta m=1 y por lo tanto la potencia de la seal modulada ser igual a 3/2 de la
potencia de la portadora.
Observamos en la ltima ecuacin que la portadora consume 2/3 de la potencia total de la seal modulada
y solo queda 1/3 para las bandas laterales.
Para obtener mayor rendimiento se han desarrollado sistemas que transmiten con portadora suprimida,
de modo que toda la potencia de la seal modulada corresponde a las bandas laterales.
El espectro de frecuencias para modulacin de amplitud con portadora suprimida tiene las siguientes
caractersticas.
MODULACIN EN DOBLE BANDA LATERAL La modulacin en doble banda lateral, en ingls Double Side Band (DSB), es una modulacin lineal
que consiste en multiplicar temporalmente la seal moduladora por la seal portadora, lo que equivale en
el dominio de la frecuencia segn las propiedades de la transformada de Fourier, a hacer la convolucin de
sus espectros.
La modulacin en doble banda lateral equivale a una modulacin AM con portadora suprimida.
Los transmisores y receptores DSB son ms sencillos de fabricar que los transmisores y receptores
de Banda lateral nica, y por lo tanto, son frecuentemente utilizados por radioaficionados que construyen
sus propios equipos.
En este caso se usar una modulacin en AM es decir que la frecuencia de la seal a transmitirse
entre el transmisor y el receptor no variar, pero la amplitud de la seal s, esta ser la que va a llevar la
seal. Se ve que cada seal puede ser representada de la siguiente manera:
En este caso a(t) va a ser el mensaje y g (t) va a ser igual a cero, ya que no se va a modular en fase.
w c es la frecuencia de la portadora. A continuacin se presenta un ejemplo: la seal y la seal de la
portadora con sus respectivas grficas de densidad espectral.
-
Para que la seal se pueda modular en AM, se debe de tener una frecuencia de la portadora mucho
ms grande a la frecuencia que la seal pueda alcanzar, con el motivo de poder representar mejor la seal.
La funcin espectral del coseno son dos impulsos en (+/-)w c, de altura p . La del seno es igual, pero en -w c
es -p .
En un diagrama de bloques para el transmisor, tenemos que la seal se va a multiplicar con una
seal cosenoidal con la frecuencia de la portadora. Esta ya es la seal modulada. Aqu se muestran las
grficas con respecto al tiempo y a la frecuencia.
-
Ntese que hay un cambio de fase de 2p , en la primera grfica, porque en ese punto la envolvente
o la seal original cambia de lado del eje. En el espectro de frecuencias se ve que el espectro de la seal
original se desplaz hacia la derecha para centrarse en w c. En la realidad slo existe la parte positiva (la de
la derecha) del espectro, pero matemticamente existe tambin la negativa.
En el receptor se multiplicar la seal por la misma seal cosenoidal, para que slo quede el lado
de la seal original (aqu vemos la importancia entre distinguir entre un cambio de fase de 180 y ninguno).
Ntese que as el coseno oscilador slo podr tomar valores positivos.
La seal tendr la siguiente forma:
A la funcin de la seal se le aplica la propiedad de modulacin de la transformada de Fourier.
Entonces la transformada de Fourier de la seal va a ser la transformada de la seal del mensaje
desplazada hacia la derecha y a la izquierda por la frecuencia de la portadora.
Esa es la seal que se va a transmitir y que el receptor la va a multiplicar por la seal cosenoidal
con la frecuencia de la portadora en su primera etapa.
La seal que queda es la siguiente:
Su transformada de Fourier correspondiente es:
-
Por lo tanto el espectro de densidad va a ser la seal desplazada a la derecha y a la izquierda por
2w c y adems la seal en w es igual a cero:
La seal centrada en w es igual a cero es la que queda despus de pasar por el filtro pasa-bajas con un
lmite de w c . Modulacin en banda lateral nica
LA MODULACIN EN BANDA LATERAL NICA (BLU) O (SSB) (DEL INGLS SINGLE SIDE
BAND) ES UNA EVOLUCIN DE LA AM.
En la transmisin en Amplitud Modulada se gasta la mitad de la energa en transmitir una onda de
frecuencia constante llamada portadora, y slo un cuarto en transmitir la informacin de la seal
moduladora (normalmente voz) en una banda de frecuencias por encima de la portadora. El otro cuarto se
consume en transmitir exactamente la misma informacin, pero en una banda de frecuencias por debajo
de la portadora.
Es evidente que ambas bandas laterales son redundantes, bastara con enviar una sola. Y la
portadora tampoco es necesaria.
Por medio de filtros colocados en el circuito de transmisin, el transmisor BLU elimina la portadora
y una de las dos bandas.
El receptor, para poder reproducir la seal que recibe, genera localmente -mediante un oscilador-
la portadora no transmitida, y con la banda lateral que recibe, reconstruye la informacin de la seal
moduladora original.
Un ejemplo de emisor / receptor BLU es el BITX. Ventajas y desventajas de la BLU
La superioridad tecnolgica de la Banda Lateral nica sobre la Amplitud Modulada reside en esa
necesidad de gastar slo un cuarto de la energa para transmitir la misma informacin. En contrapartida,
los circuitos de transmisores y receptores son ms complejos y ms caros.
Otra ventaja de esta modulacin sobre la AM estriba en que la potencia de emisin se concentra
en un ancho de banda ms estrecho (normalmente 2,4 kilohercios); por lo tanto, es muy sobria en el uso de
las frecuencias, permitiendo ms conversaciones simultneas en una banda dada.
La modalidad de mayor uso es la USB (banda lateral superior, del ingls Upper Side Band). Por
razones histricas, en el servicio de radioaficionados para frecuencias por debajo de 10.7 MHz se transmite
slo la banda inferior (LSB), y por encima, slo la banda superior (USB). La LSB tambin se utiliza en
algunas comunicaciones marinas. Banda lateral independiente
En el pasado, cuando se empleaba la Onda Corta para la transmisin de comunicaciones
telefnicas, se utilizaba un procedimiento particular de este tipo de modulacin, denominado banda
lateral independiente (BLI).
Se basaba en la utilizacin de dos moduladores, que funcionaban con la misma portadora. A cada uno de
ellos se aplicaba como seal moduladora dos canales telefnicos previamente multiplexados en
frecuencia.
Finalmente, de los productos de modulacin de un modulador se seleccionaba la banda lateral superior y
del otro la banda lateral inferior y se suprima la portadora. Con ello se enviaba al transmisor la
informacin correspondiente a cuatro canales telefnicos (2 por cada banda lateral).
-
AM DSBFC Varias formas o variaciones de modulacin de amplitud son posibles de generar. Aunque
matemticamente no es la forma ms sencilla, la portadora de AM de doble banda lateral (AM DSBFC) es la forma ms utilizada de la modulacin de amplitud. AM DSBFC se le llama algunas veces como AM
convencional. La onda modulada de salida contiene todas las frecuencias que componen la seal AM y se
utilizan para llevar la informacin a travs del sistema. Por lo tanto, a la forma de la onda modulada se le
llama la envolvente. Sin seal modulante, la onda de salida simplemente es la seal portadora amplificada.
Cuando se aplica una seal modulante, la amplitud de la onda de salida vara de acuerdo a la seal
modulante. Observe que la forma de la envolvente de AM es idntica a la forma de la seal modulante.
Adems el tiempo de un ciclo de la envolvente es el mismo que el periodo de la seal modulante.
Consecuentemente, la relacin de repeticin de la envolvente es igual a la frecuencia de la seal
modulante. Espectro de frecuencia de AM y ancho de banda Como se estableci anteriormente, un
modulador AM en un dispositivo no lineal, Por lo tanto, ocurre una mezcla no lineal y la envolvente de
salida es una onda compleja compuesta de un voltaje de cd, la frecuencia portadora y las frecuencia de
suma y diferencia (es decir, los productos cruzados). La suma y diferencia de frecuencias son desplazadas
de la frecuencia portadora por una cantidad igual a la frecuencia de la seal modulante. Por lo tanto, una
envolvente de AM contiene componentes en frecuencia espaciados por FM Hz en cualquiera de los lados
de la portadora. Sin embargo, debe observarse que la onda modulada no contiene un componente de
frecuencia que sea igual a la frecuencia de la seal modulante. El efecto de la modulacin es trasladar la
seal de modulante en el dominio de la frecuencia para reflejarse simtricamente alrededor de la
frecuencia del conducto.
ALGUNOS CIRCUITOS RECEPTORES Y TRANSMISORES DE AM Este primer circuito se basa en un transmisor simple de RF. Incorpora un oscilador de cristal en
sobre tono ideal para un 3er armnico, un amplificador y un filtro.
El propsito de estos circuitos es de proveer una etapa de 150mW o ms de potencia en RF
totalmente separado de la etapa anterior la cual es la de modulacin o un "circuito codificador". Este
transmisor recibe la seal del codificador y se encarga de transmitirla en AM a la frecuencia deseada
usando cristales de cuarzo.
Particularmente yo, lo hice andar para 27MHz haciendo oscilar un cristal de 9MHz en su tercer
armnico.
Transmisor de AM de SM0VPO
El transmisor de AM es bsicamente un oscilador con cristal de una frecuencia dada oscilando en
su tercer o quinto armnico y un amplificador de RF con un filtro adaptador de salida para una antena con
50 Ohm de impedancia.
La seal de PPM es introducida directamente modulando un transistor en corte/saturacin en
donde dice "Modo" para darle alimentacin a esta ltima parte del circuito. La ventaja de esto es que el
oscilador nunca deja de oscilar generando a la salida una seal cuadrada muy prolija.
-
Otra ventaja del oscilador a cristal del tipo serie es que para lograr que oscile en su tercer o quinto
armnico solo debemos introducir un tanque sintonizado de buen Q para que la realimentacin se
produzca solo en el armnico deseado. Construccin
La construccin es bastante simple y el circuito impreso no es crtico hasta 35 MHz Puede ser un
poco complicada la construccin de las bobinas tanto de T1 y de T2.
Para cualquier frecuencia se calcula primero la longitud de onda, como regla practica se adopta usar
una espira por metro de longitud de onda y se aplica en relacin de porcentaje (ver ejemplo ms abajo)
T1
PRIMARIO = 80% con derivacin al 10%.
SECUNDARIO = 10%
Detalle de T1 y su disposicin de pines
T2
15+15 espiras bifilares.
Se bobinan las 15 espiras y luego se unen dos extremos opuestos para obtener un bobinado de 30
espiras con punto medio.
Para bobinarlo se usan dos "ferrite beads" (tubitos de ferrite), pero si no se consiguen podes desarmar un
adaptador de 300 Ohm a 75 Ohm como los que se encuentran en los conectores de antena de TV para
desarmarle el "BALUN" que trae de adaptacin solo para usarle la formita tipo "binocular" de ferrite que
trae (ver fotos).
-
Detalle de T2 y del jumper de "Mod"
Este transformador funciona bien en todo el rango de HF (hasta 35MHz), para frecuencias mayores
hay que experimentar con menos espiras.
L1
40%
L2
40%
Ejemplo:
Supongamos que queremos transmitir en el rango de 27 a 35 MHz, entonces la longitud de onda es
de aproximadamente 10m =100%, el 10% = 1 espira, 80% = 8 Espiras.
Estas relaciones se pueden usar mientras se usen transformadores con las formas como se
muestran en la foto, si usas otra forma muy probablemente la relacin ser distinta.
Transmisor Personal de AM Con este transmisor ser posible cubrir un radio de algunas manzanas. Basta con dos lmparas y un
puado de componentes para tenerlo funcionando. Es muy fcil de armar y ajustar.
La seal de audio necesaria para excitar el sistema puede provenir de un amplificador de baja
potencia (como un LM386) o de la salida de auriculares de cualquier grabador. Ingresa al sistema por el
devanado de baja impedancia del trafo, el cual es del tipo que se empleaba en la salida de radios Spica.
Adicionalmente el trafo permite aislar completamente la fuente de seal del transmisor. La primera
vlvula hace las veces de preamplificadora, mientras que la segunda amplifica RF. Por medio del capacitor
CV se establece la frecuencia de salida en la cual el transmisor emitir.
El nico componente que debe ser manufacturado por nosotros es la bobina L. Consiste en 100
vueltas de alambre AWG28 con una tomada en la mitad del devanado (50 + 50 vueltas) sobre un tubo
-
plstico hueco de 1 pulgada de dimetro. Una vez terminada la bobina debe ser rociada con fluxe u otro
barniz que permita fijar las espiras. Para fijarla al chasis puede montarse con una pequea L metlica.
El capacitor variable es un tndem comn de sintona de un cuerpo.
La fuente de alimentacin, que se observa arriba, est formada en torno a un transformador
medio raro. Consiste en un primario de 200 V (o la tensin de red del lugar donde emplear el equipo) y
dos secundarios separados. Uno de ellos debe tener una tensin de salida de 6.3 V, necesarios para
alimentar los filamentos de las lmparas. El otro secundario debe ser de 300 V con punto medio (150 + 150
V), el cual se emplea para la alta tensin de trabajo de las vlvulas.
Recuerde que todos los capacitores deben tener una tensin del doble a la de trabajo. O sea que si
el trafo entrega 300 V los capacitores de 8F deben ser de 600 V.
Si coloca el sistema dentro de un gabinete recuerde dedicar tiempo al diseo de la ventilacin.
La lmpara de salida puede ser reemplazada por: 6L6, 6AQ5, 6V6, entre otras. Pero siempre tenga
presente que el patillaje es diferente, por lo cual tendr que consultar los manuales (si es que an existen).
Transmisor / Interceptor de AM Este circuito es ideal para transmitir en AM en un radio comprendido por un centenar de metros en
campo libre o el mbito de una casa tipo. Tambin se torna ideal para interferir la radio del vecino cuando
ste escucha un partido del cuadro adverso al nuestro.
Como se ve en el esquema no presenta dificultad alguna de armado y puede ser construido
ntegramente con solo diez dlares de coste.
El primer transistor (el que amplifica la seal proveniente del parlante) acta como modulador
sobre la portadora generada por el segundo, el cual oscila a la frecuencia establecida por el conjunto LC. El
grupo RC colocado a su base polariza adecuadamente la misma. La antena se coloca al colector, previo
desacople por medio de un pequeo capacitor.
La bobina L es una de las empleadas en receptores de onda larga de 50 vueltas con ncleo
deslizable de ferrita. Puede emplearse tanto las de ferrita plana como cilndrica. Aunque las primeras
requieren menor largo que las segundas. Si tiene un antiguo receptor de AM que no use mas es una buena
-
oportunidad para empezar a desguazarlo. Para sintonizar el sistema basta con desplazar la barra de ferrita
de un lado a otro de la bobina y variar sobre la frecuencia de operacin del transmisor. Para colocar una
perilla de sintona puede optar por pegarle a uno de los extremos un tornillo sin fin plstico de paso rpido
y sacar este hacia afuera del gabinete por medio de una tuerca pegada al mismo. De esta forma, al girar el
tornillo y estar la tuerca fija se variar la posicin de la ferrita con respecto a la bobina.
En el dibujo se observa grficamente la idea sobre como implementar una perilla de sintona. Es
indispensable que el tornillo sea plstico para que no afecte metlicamente a la bobina y provoque
cambios de sintona con el solo hecho de acercar la mano a la perilla. La tuerca puede ser de plstico o
metal indistintamente.
El parlante puede ser de cualquier tamao, aunque para ser usado como micrfono siempre
conviene que sea pequeo. La impedancia no es crtica. Nosotros empleamos uno de 8 ohm, pero uno de
16 puede funcionar bien.
La antena es del tipo telescpica de 1 metro de largo. Puede emplear un trozo rgido de alambre,
aunque dada la extensin se hace incmodo para transportar el equipo.
El conjunto opera con 6v que pueden provenir de cuatro pilas tipo AA o de una batera de celular
en desuso.
Para usarlo como transmisor vocal basta con sintonizar un receptor de AM en una posicin libre y
encender el transmisor. Ajustar la posicin de la barra de ferrita hasta que desaparezca la lluvia del
receptor y quede mudo. Para probarlo ser con hablar por el parlante que acta como micrfono y
efectuar retoques menores en la posicin de la ferrita a fin de clarificar la vos.
Para usarlo como interceptor apunte la antena hacia donde se encuentre el receptor a molestar,
encienda el transmisor y comience a variar la posicin de la ferrita hasta que la modulacin comience a
interactuar sobre la radio sintonizada. Si quiere agregar aventura hable distorsionadamente por el
parlante diciendo cosas como "Esta en la vos de los marcianos" o algo as. Si quiere escuchar insultar a su
vecino use este equipo cuando su burro favorito est por cruzar el disco, cuando su escudera este por
llegar con la bandera de cuatros o cuando su goleador preferido est en el arco.
-
MODULACIN ANGULAR INTRODUCCIN En una seal analgica pueden variar tres propiedades: la amplitud, la frecuencia y la fase. En el
trabajo anterior estudiamos la modulacin de amplitud AM. A continuacin se tratara sobre la modulacin
de frecuencia (FM) y la modulacin (PM), la modulacin de frecuencia y en fase, son ambas formas de
modulacin angular.
Desdichadamente, a ambas formas de modulacin angular se les llama simplemente FM cuando en
realidad, existe una diferencia clara aunque sutil, entre las dos. Existen varias ventajas en utilizar la
modulacin angular en vez de la modulacin de amplitud, tal como la reduccin del ruido, la fidelidad
mejorada del sistema y el uso ms eficiente de la potencia. Sin embargo, FM y PM, tienen varias
desventajas importantes, las cuales incluyen requerir un ancho de banda extendida y circuitos ms
complejos, tanto en el transmisor, como en el receptor.
La modulacin angular fue introducida en el ao 1931, como una alternativa a la modulacin en
amplitud. Se sugiri que la onda con modulacin angular era menos susceptible al ruido que AM y
consecuentemente, poda mejorar el rendimiento de las comunicaciones de radio. El mayor E.H. Armstrong
desarrollo el primer sistema radio FM con xito, en 1936 (quien tambin desarrollo el receptor
superheterodino) y, en julio de 1939, la primera radiodifusin de seales FM programada regularmente
comenz en Alpine, New Jersey. Actualmente la modulacin angular se usa extensamente para la radio
difusin de radio comercial, transmisin de sonido de televisin, radio mvil de dos sentidos, radio celular
y los sistemas de comunicaciones por microondas y satlite.
El proceso de modulacin consiste en variar algunos de los parmetros de una portadora,
generalmente senoidal, de acuerdo a una seal de informacin o seal moduladora. En el caso de
modulacin angular, se hace variar la frecuencia o la fase de la portadora. As la modulacin angular tiene
dos variantes: modulacin de frecuencia (FM) y modulacin de fase (PM). En ambos casos, la amplitud de la
portadora se mantiene constante. Por esta razn a estos tipos de modulacin se les designa tambin como
de envolvente constante, en tanto que a la modulacin de amplitud se le designa como de envolvente
variable. A veces a la modulacin angular se le designa tambin como modulacin exponencial.
MODULACIN ANGULAR Conceptos generales
La expresin general para una portadora sin modulacin puede escribirse como:
(1)
Donde:
V(t) = Valor instantneo del voltaje.
Vc = Amplitud mxima.
= Frecuencia angular en rad/s. = Angulo de fase en radianes.
La frecuencia angular se interpreta aqu como frecuencia angular instantnea y la fase como fase Instantnea. Es decir, la frecuencia y la fase pueden variar instantneamente de acuerdo con la seal
Moduladora. De acuerdo a esto, puede definirse la frecuencia de la portadora como:
(2)
Ahora bien, se presentan algunas dificultades si a partir de la expresin (a) tratamos de expresar
matemticamente la seal resultante de la modulacin en frecuencia ya que, en general se habla de la
frecuencia de una seal senoidal cuando la frecuencia es constante y la seal persiste todo el tiempo. Por
esta razn es ms conveniente definir una funcin senoidal generalizada de forma:
(3)
La eleccin de la funcin coseno en lugar de seno es puramente arbitraria y la nica razn es que el
manejo de aqulla es ms cmodo, an cuando en ambos casos se llega a los mismos resultados.
-
En (c), (t) es el ngulo instantneo de fase de la seal. Ahora bien, la fase instantnea y la frecuencia instantnea estn relacionadas mediante:
(4)
E, inversamente,
(5)
Y, para una seal de frecuencia constante c = 2 fc se tiene:
(6)
Donde 0 es la constante de integracin y representa la fase inicial de la seal de frecuencia angular c. Si la integral se hace definida en el intervalo (0,t), entonces 0 = 0, de modo que podemos omitirla sin prdida de generalidad.
Modulacin de fase Si ahora se hace variar la fase instantnea (t) de acuerdo a una seal de informacin f(t), se
tendr:
(7)
Substituyendo (f) en la ecuacin general (c) se tiene, para la modulacin de fase:
(8)
Modulacin de frecuencia Tambin puede hacerse variar la frecuencia de la portadora en la forma definida por la expresin
(2).
Para obtener una expresin similar a (8), es necesario obtener (t) utilizando (5):
(9)
Substituyendo ahora esta expresin en (3), se tiene la siguiente expresin para la modulacin en
frecuencia:
(10)
Substituyendo ahora esta expresin en (3), se tiene la siguiente expresin para la modulacin en
frecuencia:
Las ecuaciones (8) y (10) son muy parecidas, excepto que en la expresin para la seal modulada
en frecuencia aparece la integral de f(t), la seal moduladora, en lugar de la funcin sola. Esto conduce a
pensar que es posible generar una seal modulada en frecuencia a partir de una seal modulada en fase, si
previamente se integra la seal de informacin f(t). En otras palabras, la diferencia entre la modulacin de
-
frecuencia y la de fase es nicamente un integrador en el circuito de modulacin. Este procedimiento se
conoce como mtodo indirecto de generacin de FM.
En la prctica es muy difcil, por no decir que no es posible, distinguir en un osciloscopio entre una
seal modulada en fase y una modulada en frecuencia, a diferencia de las seales moduladas en amplitud
que pueden distinguirse claramente. En la figura 1 se ilustra la diferencia entre una seal modulada en
amplitud y una modulada en frecuencia. Las ecuaciones (8) y (10) proporcionan la base para analizar los
dos tipos de modulacin angular desde un punto de vista general. Para simplificar el anlisis supondremos
que la seal de informacin f(t) es de forma:
(11)
Substituyendo (11) en (8) y (10) se tiene, para la modulacin de fase,
(12)
Y, para la modulacin en frecuencia,
(13)
Donde, en las expresiones anteriores:
A es la amplitud de la portadora. Obsrvese que, a diferencia de AM, la amplitud de la portadora es
constante en la modulacin angular. k1 y k2 son constantes y a es, en ambos casos, la amplitud de la seal
moduladora.
c = 2 fc es la frecuencia angular de la portadora sin modulacin. En FM y PM a la frecuencia de la portadora sin modulacin se le designa como frecuencia central.
Es importante notar que la modulacin de fase siempre lleva implcita la modulacin de frecuencia
y viceversa. Es decir, los dos tipos de modulacin ocurren simultneamente.
De (12) se ve que:
(14)
De modo que la frecuencia instantnea estar dada por:
(15)
Y si, ahora se define m = k2a:
(16)
Con lo que la ecuacin para la modulacin de fase (12) queda ahora como:
(17)
Y m se define ahora como ndice de modulacin de fase o amplitud de la desviacin de fase. De
(16) se ve que la magnitud de la desviacin de frecuencia de la portadora (frecuencia central), correspondiente a la desviacin de fase m es:
-
(18)
Integrando (16) y substituyendo en (3) se obtiene una expresin equivalente a la (14), ahora en
trminos de la desviacin de frecuencia:
(19)
Donde;
(20)
Se define como ndice de modulacin de frecuencia. Del anlisis anterior se desprenden varias conclusiones muy importantes para la modulacin
angular:
a) La amplitud de una seal modulada en frecuencia o en fase, es constante. Por consecuencia, a diferencia
de AM, la potencia de salida de un transmisor de FM o PM es constante, independientemente del ndice de
modulacin. Por esta razn, la modulacin angular se designa tambin como de envolvente constante.
b) La frecuencia de la seal modulada vara proporcionalmente a la amplitud de la seal moduladora y no
de su frecuencia.
c) La rapidez de la desviacin de frecuencia depende de la frecuencia de la seal moduladora. En otras
palabras, cuanto mayor sea la frecuencia de la seal moduladora, ms rpidamente se desviar la
frecuencia de su valor central.
d) Para PM, si el ndice de modulacin m se mantiene constante, la magnitud de la desviacin de
frecuencia, , es proporcional a la frecuencia de la seal moduladora, m. e) Para FM, si la desviacin de frecuencia, , se mantiene constante, el ndice de el ndice de modulacin, , es proporcional a la frecuencia de la seal moduladora, m. La situacin anterior se ilustra en la figura siguiente:
ndice de modulacin y desviacin de frecuencia en funcin de la frecuencia de la seal moduladora.
-
DIFERENCIAS ENTRE LA MODULACIN EN FRECUENCIA Y EN FASE En esencia dicha diferencia est en cual propiedad de la portadora (la frecuencia o la fase) esta
variando directamente por la seal modulante y cual propiedad esta variando indirectamente. Siempre
que la frecuencia esta variando, la fase tambin se encuentra variando, y viceversa. Por lo tanto, FM y PM,
deben ocurrir cuando se realiza cualquiera de las formas de modulacin angular. Si la frecuencia
instantnea de la portadora vara directamente de acuerdo con la seal modulante, resulta en una seal
de FM. Si la fase de la portadora varia directamente de acuerdo con la seal modulante, resulta en una
seal PM, Por lo tanto, la FM directa es la PM indirecta y la PM directa es la FM indirecta. La modulacin en
frecuencia y en fase puede sencillamente definirse de la siguiente forma:
Modulacin en frecuencia directa (FM): variando la frecuencia de la portadora la amplitud
constante es directamente proporcional, a la amplitud de la seal modulante con una velocidad igual a la
frecuencia de la seal modulante.
Modulacin en fase directa (PM): variando la fase de una portadora con amplitud constante
directamente proporcional, a la amplitud de la seal modulante, con una velocidad igual a la frecuencia de
la seal modulante.
Espectro de frecuencias en modulacin angular El espectro de frecuencias en la modulacin de frecuencia es completamente diferente al que
resulta de la modulacin de amplitud y se puede obtener a partir de la expresin (19). El anlisis es similar
para la modulacin de fase.
(21)
Que puede expandirse como:
(22)
En el caso de AM es fcil ver que el espectro de la seal modulada contiene dos bandas laterales.
En el caso de FM la situacin es ms compleja desde el punto de vista matemtico, ya que la expresin (20)
contiene funciones del tipo sen(senx) y cos(cosx) y la solucin puede darse slo en trminos de una serie
infinita de funciones de Bessel. En realidad, aqu no es importante entrar en el tratamiento de estas
funciones, basta decir que el desarrollo de la expresin (20) puede expresarse como:
(23)
-
Las funciones J0 (), J1(), J2()...Jn () son funciones de Bessel de primera clase, orden n y
argumento . De (23) se ve que la seal modulada en frecuencia (o fase) contiene un nmero tericamente infinito de bandas laterales de amplitudes AJn (), separadas de la frecuencia central nm, de modo que para evaluar la amplitud de una banda lateral determinada, es necesario conocer el valor de la funcin de
Bessel correspondiente. En la Tabla 1 se dan los valores de las funciones Bessel de orden 0 a 16, para
valores del argumento de 0 a 15 y, en la figura 3, se muestra la grfica de las funciones de Bessel de orden 1 a 8, que corresponden a las amplitudes de las primeras ocho bandas laterales para diferentes
ndices de modulacin.
-
Amplitudes de la portadora y de las primeras ocho bandas laterales para ndices de modulacin de 0
a 12.
De lo anterior se pueden extraer varias conclusiones importantes.
1. Los coeficientes Jn decrecen al aumentar el ndice de modulacin y toman valores positivos y negativos.
La forma de decrecimiento no es simple. Cada coeficiente representa la amplitud de un par de bandas
laterales particulares. Debido al decrecimiento de los coeficientes, la amplitud de las bandas laterales
disminuye al aumentar el ndice de modulacin.
2. Las bandas laterales separadas la misma distancia de la frecuencia central fc tienen amplitudes iguales.
El espectro es simtrico alrededor de la frecuencia central.
3. Los valores negativos de los coeficientes significan que, para ese par de bandas particulares, hay un
cambio de fase de 180.
4. El coeficiente J0 representa la amplitud de la portadora. En la grfica de la figura 2 se ve que hay ciertos
valores del ndice de modulacin para los cuales la portadora vale cero, en otras palabras, desaparece y
slo se tienen bandas laterales. A diferencia de AM, en FM la amplitud de la portadora no es constante.
Los valores a los que la portadora desaparece completamente se designan como eigenvalores
5. Observando los valores de la Tabla 1, se ve que, segn aumenta el ndice de modulacin, tambin
aumenta el coeficiente particular (n > 0). Teniendo en cuenta que el ndice de modulacin es inversamente
proporcional a la frecuencia de la seal moduladora, se ve que la amplitud relativa de las bandas laterales
distantes aumenta cuando disminuye la frecuencia de la seal moduladora (esto, en el caso de que voltaje
de modulacin se mantenga constante).
En AM, al aumentar el ndice o profundidad de modulacin, aumenta la potencia en las bandas
laterales y, por consecuencia la potencia total transmitida. En FM, la potencia total transmitida se
mantiene siempre constante, pero si aumenta el ndice modulacin, aumenta el nmero de bandas
laterales y, por consecuencia, el ancho de banda necesario para mantener una transmisin sin distorsin.
7. En teora, el ancho de banda necesario para la transmisin en FM es infinito. En la prctica, el ancho de
banda utilizado es en el que est contenido del orden del 99% de la energa de la seal modulada. Un
aspecto que se debe tener en cuenta, es que el hecho de que la componente espectral correspondiente a
la portadora, es decir la componente a la frecuencia central, vare su amplitud en funcin del ndice de
-
modulacin, no significa que la portadora est modulada en amplitud. De hecho, en FM no puede hablarse
de portadora, ya que estrictamente, la portadora en FM es la suma de todas las componentes espectrales.
Dicha suma da como resultado una seal de amplitud constante. En otras palabras, la portadora en FM
puede considerarse como la seal compleja total y, por tanto no es senoidal. El hecho de que la amplitud
de la componente a la frecuencia central tome valores de cero a determinados ndices de modulacin,
permite hacer nfasis en que es la componente senoidal a la frecuencia central la que desaparece, pero no
la seal modulada.
Modulacin Angular y la Frecuencia Variante en el Tiempo La desviacin en frecuencia y la desviacin en Fase
La siguiente figura muestre la forma de onda para una portadora sinusoidal para la cual la
modulacin angular est ocurriendo. La frecuencia y la fase de la portadora estn cambiando
proporcionalmente, con la amplitud de la seal modulante Vm. El cambio de frecuencia delta f se llama
desviacin en frecuencia y el cambio de fase delta tita se llama desviacin en fase. La desviacin en
frecuencia es el desplazamiento relativo de la frecuencia de la portadora en hertz y la desviacin en fase
es el desplazamiento angular relativo (en radianes), de la portadora, con respecto a una fase de referencia.
La magnitud de la desviacin en frecuencia y en fase es proporcional a la amplitud de la seal modulante
Vm y la velocidad en que la desviacin ocurre es igual a la frecuencia de la seal modulante fm.
Siempre que el periodo T de una sinusoidal cambia, tambin cambia tambin cambia su frecuencia
y, los cambios son continuos, la onda ya no es una frecuencia nica. Por lo que se evidencia que la onda
resultante abarca la frecuencia de la portadora original ( a veces llamada frecuencia de reposo de la
portadora) y un nmero infinito de pares de frecuencias laterales desplazadas en ambos lados de la
portadora por un nmero entero como mltiplo de la frecuencia de la seal modulante.
En dicha figura se muestra una portadora sinusoidal en la cual la frecuencia f ser cambiada
(desviada), en un periodo de tiempo. La porcin ancha de la forma de onda correspondiente al cambio de
pico a pico en el periodo delta t El periodo mnimo T min corresponde a la mxima frecuencia fmax y el
periodo mximo Tmax corresponde a la frecuencia mnima fmin la desviacin de frecuencia pico a pico se
determina entonces midiendo la diferencia entre las frecuencias mnimas y mximas
-
Frecuencia Variante con el tiempo
POTENCIA PROMEDIO EN FM
Los voltajes raz cuadrticos medios de las componentes espectrales de una seal modulada en
frecuencia pueden expresarse como:
(24)
Donde Vc es el voltaje de la portadora (frecuencia central) sin modulacin.
Si se supone que el voltaje de la seal modulada se aplica a una resistencia de valor R, la potencia
efectiva o promedio de una componente espectral es:
(25)
Teniendo en cuenta que slo hay una componente espectral a la frecuencia central y dos
componentes simtricas a cada una de las dems frecuencias, la potencia promedio total de la seal
modulada ser:
(26)
Con lo que, utilizando las relaciones (25) y (26) se tiene que:
(27)
Una propiedad importante de las funciones de Bessel es que:
(28)
De modo que la potencia efectiva total de la seal modulada es igual a la potencia efectiva de la
portadora sin modulacin. Este resultado se intuye en cierta forma, si se tiene en cuenta que la amplitud
de la seal es la misma ya sea que est modulada o no. Esto se puede interpretar de otra forma: cuando se
modula en frecuencia a una portadora, la potencia total de la portadora sin modulacin se redistribuye
entre todas las componentes del espectro, de ah que la amplitud de la portadora original disminuya segn
vare el ndice de modulacin. En las expresiones (26) y (27), el lmite superior de la suma es infinito, ya que
tambin en teora, el nmero de bandas laterales en FM es infinito. En la prctica, el lmite superior de la
suma es igual al nmero de bandas significativas que contribuyen a que la potencia de la potencia de la
seal modulada sea del orden del 99% de la potencia total, con lo que se garantiza una transmisin
prcticamente sin distorsin.
-
Ancho de banda en FM Segn se mencion, en teora, el nmero de bandas laterales en FM es infinito, lo que hara
impensable un sistema de comunicaciones que requiriese un ancho de banda de esa naturaleza. Esta fue
una de las principales razones por las que la modulacin en frecuencia tard bastante ms en emplearse
que la modulacin de amplitud, aunque sus principios tericos eran ya conocidos en la segunda dcada del
siglo XX. Sin embargo, la experiencia indica que el ancho de banda requerido, en el caso de seales tanto
sinodales como no sinodales, est determinado por la mxima desviacin de frecuencia y la mxima
frecuencia de la seal moduladora. Esta relacin de desviacin est dada por (20). El ancho de banda de la
seal modulada, en estas condiciones, est dado por:
(29)
En la frmula anterior, Bm es el ancho de banda mximo de la seal moduladora y no estrictamente
la frecuencia mxima de sta. Esta definicin, que utiliza Bm en lugar de fm, obedece hay que hay casos,
como en telefona multicanal o mltiplex, la seal moduladora ocupa un ancho de banda entre 60 Khz. y 4
MHz, por lo que el ancho de banda es menor que si la banda ocupara desde cero a la frecuencia mxima.
La expresin anterior se conoce como regla de Carson. Esta regla proporciona el ancho de banda
de la seal modulada en frecuencia con razonable exactitud cuando es mucho mayor que 1, pero falla cuando es cercano a 1 o menor. Por ejemplo, la regla de Carson no es vlida en el caso de FM de banda estrecha. En FM de banda estrecha, en que f > Bm y BFM 2f. Es importante recalcar que, en teora, el ancho de banda de una seal modulada en frecuencia es infinito y que los anchos
de banda anteriores corresponden a un contenido de energa de 98 a 99% de la energa total de la seal. Ejemplo
Estimar el ancho de banda requerido por un sistema de radiodifusin sonora de FM, que transmite
seales de audio en la banda de 20 Hz a 15 Khz., con una desviacin mxima de frecuencia de 75 Khz., de
modo que se transmita aproximadamente el 99% de la potencia de la seal modulada cuando la frecuencia
de la seal moduladora es de 15 Khz. Solucin
Si se supone que la modulacin es por una seal senoidal, la forma de la seal modulada est dada
por (19): FM (t) = Acos[c t + sen(m t)]
Donde es el ndice de modulacin dado por:
En este caso, f = 75 Khz. y fm = 15 Khz., con lo que = 75/15 = 5. De la expresin (23), para la
seal modulada en frecuencia, en trminos de las funciones de Bessel, y utilizando los valores de dichas
funciones para = 5, dados en la Tabla 1, se tiene que las amplitudes relativas del voltaje y potencia para las diversas componentes espectrales son:
-
La fraccin de la potencia total contenida en estos seis pares de bandas laterales y la portadora es:
El resultado anterior puede considerarse suficientemente bueno, ya que como se observa de la
Tabla 1, la contribucin de las bandas laterales superiores a la 6 es muy poco significativa. De acuerdo a
esto, el 98.78% de la potencia, est contenido en las primeras seis bandas laterales. Por consecuencia, el
ancho de banda necesario es:
BT = 2 6 15 Khz. = 180 Khz.
De lo anterior se pueden resumir algunas ideas relativas a la modulacin de frecuencia:
1. El espectro de una seal modulada en frecuencia contiene un componente de la portadora y un
nmero infinito de bandas laterales localizadas simtricamente respecto a la portadora, a
frecuencias fm, 2fm, 3fm,....etc. En este aspecto, la modulacin de frecuencia es completamente
diferente a la de amplitud en que, como mximo, solo se tienen dos bandas laterales.
2. Para el caso especial de mucho menor que la unidad, slo los coeficientes de Bessel J0() y J1() tienen valores significativos, de modo que la seal modulada en frecuencia est compuesta por la
portadora y nicamente dos bandas laterales a fc fm. Esta situacin corresponde a un caso
especial de FM, designado como FM de banda estrecha y no debe confundirse con la modulacin de
amplitud.
3. En FM, la envolvente de la seal modulada es constante, en tanto que en AM la envolvente es
variable. En FM la informacin est contenida en la desviacin de frecuencia, que depende de la
amplitud de la seal moduladora y en la rapidez de dicha desviacin, que depende de la frecuencia
de la seal moduladora.
4. La amplitud de la portadora vara de acuerdo a J0() y, a diferencia de AM, la amplitud de la portadora en FM depende del ndice de modulacin . La explicacin fsica de esta propiedad estriba en el hecho de que la amplitud de la seal modulada en frecuencia es constante, de modo
que la potencia promedio de una seal de FM tambin es constante. Cuando se modula en
frecuencia a la portadora, la potencia de las bandas laterales se obtiene a expensas de la potencia
original de la portadora, haciendo, por consecuencia, que la amplitud de la portadora vare en
funcin de y pudiendo, incluso ser cero para ciertos valores de . La potencia promedio de una seal modulada en frecuencia est dada por la relacin:
(30)
En que Vc es el voltaje pico de la portadora sin modulacin y:
-
(31)
La potencia total en FM se reduce a:
(32)
En la figura (a) se muestra el espectro discreto de amplitud, de una seal modulada en frecuencia,
normalizada con respecto a la amplitud de la portadora, para el caso de una seal moduladora de
frecuencia fija y amplitud variable. En la figura solamente se muestra el espectro para las frecuencias
positivas y, como se puede apreciar, la desviacin de frecuencia y, por consecuencia, el ancho de banda de
la seal modulada, aumenta con la amplitud de la seal moduladora, es decir, con el ndice de modulacin
. Anlogamente, en la figura (b) se muestra el espectro de una seal modulada en frecuencia, en que ahora, la seal moduladora tiene amplitud constante y frecuencia variable. En este caso, la desviacin de
frecuencia, f, es constante y por consecuencia, tambin el ancho de banda significativo, 2f.
Figura(a) Espectro de una seal de FM, para
una seal moduladora de frecuencia
constante y amplitud variable.
Figura (b) Espectro de una seal modulada en
FM, para una seal moduladora de amplitud
constante y frecuencia variable.
-
LA FRECUENCIA MODULADA La Frecuencia modulada (FM) o Modulacin de frecuencia es el proceso de codificar informacin,
la cual puede estar tanto en forma digital como analgica, en una onda portadora mediante la variacin de
su frecuencia instantnea de acuerdo con la seal de entrada. El uso ms tpico de este tipo de modulacin
es la radiodifusin en FM.
La modulacin de frecuencia requiere un ancho de banda mayor que la modulacin de amplitud
para una seal modulante equivalente, sin embargo este hecho hace a la seal modulada en frecuencia
ms resistente a las interferencias. La modulacin de frecuencia tambin es ms robusta ante fenmenos
de desvanecimiento de amplitud de la seal recibida. Es por ello que la FM fue elegida como la norma de
modulacin para las transmisiones radiofnicas de alta fidelidad.
En la FM, la frecuencia de la onda portadora se vara dentro de un rango establecido a un ritmo
equivalente a la frecuencia de una seal sonora. Esta forma de modulacin, desarrollada en la dcada de
1930, presenta la ventaja de generar seales relativamente limpias de ruidos e interferencias procedentes
de fuentes tales como los sistemas de encendido de los automviles o las tormentas, que afectan en gran
medida a las seales AM. Por tanto, la radiodifusin FM se efecta en bandas de alta frecuencia (88 a
108 MHz), aptas para seales grandes pero con alcance de recepcin limitado.
CARACTERSTICAS PRINCIPALES: 1.- Mayor insensibilidad al ruido
2.- Mayor Calidad de Sonido
3.- Ocupa ms Ancho de banda que la AM
4.- Toda le energa que transmite la FM contiene informacin
5.- Los Circuitos de modulacin y demodulacin son ms complejos en AM.
6.- Se generan ms armnicos que en Am por lo que las frecuencias utilizadas han de ser superiores (MHZ)
7.- Se propaga por onda Directa
8.- El espectro es simtrico respecto a la portadora
DESCRIPCIN MATEMTICA DE UNA ONDA FM La expresin matemtica de la seal portadora, est dada por:
(1) vp(t) = Vp sen(2 fp t) Donde Vp es el valor pico de la seal portadora y fp es la frecuencia de la seal portadora.
Mientras que la expresin matemtica de la seal moduladora est dada por:
(2) vm(t) = Vm sen(2 fm t) Siendo Vm el valor pico de la seal portadora y fm su frecuencia.
De acuerdo a lo dicho anteriormente, la frecuencia f de la seal modulada variar alrededor de la
frecuencia de la seal portadora de acuerdo a la siguiente expresin
f = fp + f sen(2 fm t) por lo tanto la expresin matemtica de la seal modulada resulta
vp(t) = Vp sen[2 (fp + f sen(2 fm t) ) t] f se denomina desviacin de frecuencia y es el mximo cambio de frecuencia que puede experimentar la frecuencia de la seal portadora. A la variacin total de frecuencia desde la ms baja hasta la ms alta, se
la conoce como oscilacin de portadora.
De esta forma, una seal moduladora que tiene picos positivos y negativos, tal como una seal senoidal
pura, provocara una oscilacin de portadora igual a 2 veces la desviacin de frecuencia.
Una seal modulada en frecuencia puede expresarse mediante la siguiente expresin
Se denomina ndice de modulacin a
Se denomina porcentaje de modulacin a la razn entre la desviacin de frecuencia efectiva respecto de
la desviacin de frecuencia mxima permisible.
-
Forma de Onda de una seal de Frecuencia Modulada.
Seal Moduladora (Datos)
Seal Portadora
Seal Modulada
-
EL RUIDO EN MODULACIN ANGULAR El ruido en el canal de comunicacin, se suma a la seal modulada. Debido al comportamiento
aleatorio del ruido el resultado es que cambia la amplitud y la fase de las seales en el canal. Dicho de otra
forma modula en amplitud y en frecuencia a lo que est en el canal.
El efecto de variar su fase en las seales de AM, es poco significativo, pero las variaciones de
amplitud generan una considerable distorsin en los procesos de demodulacin. Esto tiene como solucin
aumentar la potencia de transmisin, para mejorar la relacin seal ruido en el canal.
Para las de FM, el efecto del ruido se lo trata de minimizar, limitando en amplitud la seal
modulada en el receptor y de esa manera se elimina de manera significativa la parte del ruido que afecta la
amplitud de la seal modulada.
Sin embargo, la seal modulada en FM, tienen una naturaleza espectral de portadora y bandas
laterales armnicas a la seal modulante. La potencia total que transmite es siempre la misma y se
distribuye en la portadora y las bandas laterales. Teniendo en cuenta que la amplitud y cantidad de banda
laterales depende del ndice de modulacin. Ocurre que cuando se modula con frecuencias bajas (ndices
altos) entran muchas bandas laterales y la potencia total se concentra en ellas, pero cuando se modula con
altas frecuencias (ndices bajos), son pocas las bandas y de hecho la potencia total se distribuye ms en la
portadora que en las bandas laterales.
Al ingresar en el canal una seal modulada con estas caractersticas, si suponemos una misma
energa de ruido sumada a la seal, genera que las de bajas frecuencias tienen mejor relacin seal ruido
las seales de alto ndice al demodularlas que las de bajo ndice. Esto es lgico porque al demodular se
aprovecha la energa de las bandas y no la de portadora.
En por ello que cuando el ruido trmico con una densidad espectral constante se agrega a una
seal FM, se produce una desviacin de la frecuencia no deseada de la portadora. La magnitud de esta
desviacin de frecuencia no deseada depende de la amplitud relativa del ruido con respecto a la
portadora. Cuando esta desviacin de la portadora no es desmodulada, se convierte en ruido si tiene los
componentes de frecuencia que caen dentro del espectro de informacin frecuencia. La forma espectral
del ruido desmodulado depende si se uso un demodulador FM o PM. El voltaje en salida de un
demodulador Fm se incrementa en forma lineal con la frecuencia. Esto es comnmente llamado el
triangulo de ruido de Fm y se ilustra en la siguiente figura.
MODULACIN DE FASE DEBIDO A UNA SINUSOIDE INTERFERENTE.
En la figura siguiente la modulacin en fase causada por una seal de ruido de frecuencia nica. La
componente de ruido de Vn se separa en frecuencia de la componente de seal Vc por frecuencia fn, Esto
se muestra en la parte (b), asumiendo que Vc>Cn, la desviacin pico de la fase debido a una sinusoide de
frecuencia nica interferente ocurre cuando los voltajes de la seal y ruido estn en cuadratura y se
aproxima a los ngulos pequeos como:
-
En la parte (c) de la figura se muestra el efecto de limpiar la amplitud de la seal FM compuesta
sobre el ruido. Limitar es comnmente usado en los receptores de modulacin angular. Puede observarse
que la seal de ruido, de frecuencia nica, fue transformada a un par de bandas laterales de ruido, con una
amplitud de Vn/2. Estas bandas laterales son coherentes; por lo tanto, la desviacin de fase pico aun es
Vn/Vc radianes. Sin embargo las variaciones de amplitud no deseadas han sido eliminadas, lo cual reduce la
potencia total, pero no reduce la interferencia en la seal desmodulada debida a la desviacin de fase no
deseada.
MODULACIN DE FRECUENCIA DEBIDA A UNA SINUSOIDE INTERFERENTE
La desviacin de frecuencia instantnea es la primera derivada en el tiempo, de la desviacin de
fase . Cuando la componente de la portadora es mucho ms grande que el voltaje de ruido
interferente, la desviacin de fase instantnea es aproximadamente
Y, tomando la primera derivada, se obtiene
Por lo tanto, la desviacin de la frecuencia pico es
Por lo que para una modulacin en frecuencia de ruido fn la desviacin de frecuencia pico es
De la ecuacin anterior puede observarse que mientras ms lejos este desplazada la frecuencia del
ruido de la frecuencia portadora, mayor es la desviacin de la frecuencia. Por lo tanto las frecuencias de
ruido que producen componentes en el lado alto del espectro de frecuencia de la seal de modulacin,
producen ms desviacin de frecuencia para la misma desviacin de fase que las frecuencias que caen del
lado inferior. Lo demoduladores de Fm generan un voltaje de salida que es proporcional a la desviacin de
frecuencia e igual a la diferencia entre la frecuencia alta, por lo que producen ms ruido de modulando
que los componentes de frecuencia baja.
La relacin seal-ruido a la salida de un demodulador de FM, debida a la desviacin de frecuencia
no deseada de una sinusoide interferente es la relacin de la desviacin de frecuencia pico debida a la
seal de informacin con la desviacin de frecuencia pico debida a la seal interferente.
-
PRENFASIS Y DENFASIS. El triangulo de ruido explicado anteriormente muestra que con Fm, se exige una distribucin
uniforme del ruido. El mismo en las frecuencias de las seal modulante superiores, es inherente mayor en
amplitud que el ruido en las frecuencias inferiores. Esto incluye la interferencia de frecuencia nica y ruido
trmico. Por lo tanto para las seales de informacin con un nivel de seal uniforme, se produce una
relacin seal ruido no uniforme y las frecuencias de la seal modulante mayores tienen una relacin seal
a ruido ms bajo que las frecuencias inferiores. Esto se muestra en la figura a continuacin. En donde
puede observarse que la relacin S/N es ms baja en las orillas de la alta frecuencia del triangulo. Para
compensar todo esto, las seales modulantes de alta frecuencia son enfatizadas o aumentadas en
amplitud, en el transmisor antes de realizar la modulacin.
Para compensar este aumento, las seales de alta frecuencia son atenuadas o des enfatizadas en
el receptor despus de que se ha realizado la demodulacin. De nfasis es el reciproco de prenfasis, y por
lo tanto una red de de nfasis restaura las caractersticas originales de amplitud vs frecuencia a las seales
de informacin.
-
Especialmente la red de prenfasis permite que las seales modulantes de alta frecuencia
modulen la portadora a un nivel ms alto y, por lo tanto, causen ms desviacin de frecuencia que la que
sus amplitudes originales hubiesen producido. Las seales de alta frecuencia se propagan por el sistema a
un nivel elevado (desviacin de frecuencia incrementada), de moduladas y, despus, restauradas a sus
proporciones de amplitud originales. La figura anterior (b) muestra los efectos de prenfasis y denfasis
sobre la relacin seal-a-ruido. Ambas producen una relacin seal ruido ms uniforme en el espectro de
frecuencia de la seal modulante.
Una red de prenfasis es un filtro de pasa altos ( es decir un diferenciador ) y una red de denfasis
es un filtro de pasa bajos (un integrador) en la parte (a) de la figura muestra los diagramas esquemticos
para una red de prenfasis activa y una red de denfasis pasiva. Las curvas de respuesta de frecuencia
correspondientes se muestran en la parte (b). Una red de prenfasis le proporciona un incremento
constante en la amplitud de la seal modulante con un incremento en la frecuencia con FM, se logran
aproximadamente 12dB de mejora en el rendimiento del ruido utilizando prenfasis y denfasis.
(WBFM Y NBFM) FM DE BANDA ANCHA Y ANGOSTA Cuando una seal es modulada en frecuencia, la portadora cambia en frecuencia en lnea con la
modulacin. Esto se llama la desviacin. De la misma manera que el nivel de modulacin puede ser variado
para una seal en modulacin de amplitud, es lo mismo que AM, aunque no hay un nivel mximo o una
modulacin al 100% como en el caso de AM.
El nivel de modulacin est regido por un nmero de factores. El ancho de banda que est
disponible es una. Tambin se encuentra que las seales con una desviacin grande pueden apoyar
transmisiones ms de alta calidad aunque ocupan naturalmente un mayor ancho de banda. Como
resultado de estos requisitos que estn en conflicto de los diversos niveles de la desviacin se utilizan
segn la aplicacin a usar.
Estas aplicaciones con los niveles bajos de la desviacin se llaman, modulacin de frecuencia en
banda angosta (NBFM) y tpicamente los niveles de +/- 3 Khz. o ms son usados dependiendo del ancho de
banda disponible. NBFM se utiliza generalmente para comunicaciones punto a punto. Para niveles de
-
desviacin mucho ms altos se utilizan para broadcasting. Esto es llamado Wide Band FM (WBFM), FM de
Banda Ancha, y es usado para broadcasting con niveles de desviacin de +/- 75 Khz.
Para recibir, un scanner FM puede tener dos diversos modos, uno etiquetado WBFM y el otro
NBFM. El modo correcto se debe seleccionar obviamente para la recepcin correcta. Tambin si se anticipa
que la recepcin de ambos modos es requerida, entonces el receptor debe tener la capacidad de recibir a
cada uno de ellos.
El funcionamiento y el costo van tomados de la mano. Las altas ratas de datos requieren altas
anchuras de banda mientras que para las largas distancias la operacin de banda estrecha es la manera a
seguir. Las regulaciones alrededor del globo permiten el uso de la tecnologa de banda ancha y de banda
estrecha. Generalmente, confinamos nuestro inters a FM donde la banda estrecha (NBFM) se define
como un sistema que funciona sobre una anchura de banda entre 6.5 y 25KHz mientras que los sistemas
banda ancha (WBFM) son sos que funcionan con una anchura de banda ocupada que excede 50KHz.
Con los sistemas (WBFM) la rata de datos puede ser alta, pero esta tiene que ser negociada con
respecto a inmunidad del ruido pues la cantidad de ruido que entra en un receptor es proporcional a la raz
cuadrada de su anchura de banda. Por lo tanto el sistema (WBFM) tiene tpicamente sensibilidades de
alrededor -100 a -102 dBm mientras que los sistemas de banda estrecha varan a partir de -107 a -125dBm.
El sistema (WBFM) tambin por razones de economa es diseado para funcionar con los osciladores de
referencia menos estables (arriba de 100ppm sobre -20 a + 55) que requieren otra anchura de banda ms
amplia en el receptor, mientras que el sistema de banda estrecha de peor estabilidad tiene sobre la regin
de los 5ppm del mismo rango. En hecho ahora disponemos de la estabilidad de 1.5ppm en un nmero de
productos sobre el rango de -30C + 70C, requerida bajo regulaciones del EN y de la FCC.
ALGUNOS CIRCUITOS Y DIAGRAMAS DE BLOQUES DE TRANSMISORES Y RECEPTORES FM
MODULADORES DE DIODO VARACTOR O MODULADOR FM DIRECTO SIMPLE
En la figura siguiente se muestra el diagrama esquemtico para un generador de FM mas practico y
directo que usa un diodo varactor para desviar la frecuencia de un oscilador de cristal R1 y R2 que
desarrollan un voltaje c.c. que invierte el diodo varactor polarizado VD1 y determinan la frecuencia de
reposo del oscilador. El voltaje de la seal modulante externa agrega y resta del nivel de c.c. polarizado, lo
cual cambia la capacitancia del diodo y por lo tanto la frecuencia de oscilacin. Los cambios positivos de la
seal modulante incrementan la polarizacin inversa sobre VD1. La cual disminuye su capacitancia e
incrementa la frecuencia de oscilacin. Al contrario, los cambios negativos de la seal modulante
disminuyen la frecuencia de la oscilacin. Los moduladores FM de diodo varactor, son extremadamente
populares, porque son fciles de usar, confiables y tienen estabilidad de un oscilador de cristal. Sin
embargo, debido a que se usa un cristal, la desviacin de frecuencia pico se limita a valores relativamente
pequeos. Consecuentemente, se usan principalmente para las aplicaciones de banda angosta (ndice
bajo) por ejemplo en un radio mvil semi dplex.
-
MODULADOR DE REACTANCIA DE FM La siguiente figura muestra un diagrama esquemtico para un modulador de reactancia por que el usando
un JFET como dispositivo activo. Esta configuracin del circuito se llama modulador de reactancia por que
el JFET observa como una carga de reactancia variable al circuido tanque LC. La seal modulante vara en
la reactancia de Q1, lo cual causa un cambio correspondiente en la frecuencia resonante del circuito
tanque del oscilador.
El capacitor C que est en serie con el resistor de compuerta, tiene un valor muy pequeo de
manera tal que su reactancia sea muy grande con respecto a R . Como la corriente de drenaje es
directamente proporcional a la tensin de compuerta, est en fase con ella. La tensin en R es
prcticamente toda la tensin de drenaje y por ser resistivas las ramas de R y del tanque en resonancia, la
corriente a travs de R est en fase con la tensin. La corriente a travs de C, en cambio, adelanta 90 con
respecto de la corriente de C. En resumen la tensin de drenaje se encuentra 90 desfasada con la
corriente de drenaje, por lo que el JFET visto desde la carga se comporta como un capacitor.
-
MODULADORES DE FM DIRECTOS DE CIRCUITO INTEGRADO LINEAL Los osciladores de voltaje controlado de circuito integrado lineal y generador de funciones pueden
generar una forma de onda de salida de FM directa que se realiza relativamente estable, exacta y
directamente proporcional a la seal modulante de entrada. La desventaja principal de usar LIC VCO y
generaciones de funciones, para la modulacin FM directa, es su baja potencia de salida de informacin y
la necesidad de varios componentes externos adicionales para que funcionen, tales como capacitores para
tomar el tiempo, resistores para la determinacin de frecuencia y filtros para el abastecimiento de
potencia.
MODULADORES DE FM DIRECTOS Los moduladores de FM directos producen una forma de onda de salida, en la cual la desviacin de
frecuencia es directamente proporcional a la seal modulante. Consecuentemente, el oscilador de la
portadora debe desviarse directamente. Por lo tanto, para los sistemas de Fm el ndice mediano y alto, el
oscilador no puede ser un cristal, porque la frecuencia a la cual el cristal oscila no puede variarse de
manera significativa. Como resultado, la estabilidad de los osciladores en los transmisores de Fm directos
frecuentemente no pueden llenar las especificaciones. Para superar este problema, se utiliza un control de
frecuencia automtica (AFC) un circuito de AFC compara la frecuencia de la portadora del oscilador sin
cristal con un oscilador de cristal de referencia y entonces, produce un voltaje de correccin proporcional a
la diferencia entre las dos frecuencias. El voltaje de correccin se regresa al oscilador de la portadora para
compensar automticamente cualquier movimiento que pueda haber ocurrido.
TRANSMISOR DIRECTO FM DE CROSBY
La configuracin que se muestra a continuacin se llama transmisor directo de Fm de Crosby e
incluye un circuito AFC (automatic frequency control) El modulador de frecuencia puede ser un modulador
de reactancia o un oscilador de voltaje controlado. La frecuencia de descanso de la portadora es la
frecuencia central del oscilador principal fc = 5.1 MHz, el cual se multiplica por 18, en tres etapas (3x2x3)
para producir una frecuencia de portadora de transmisin final f1=91.8 MHz En este momento, se deben
notar tres aspectos de la conversin de frecuencia. Primero cuando la frecuencia de una portadora de
frecuencia modulada se multiplica y sus desviaciones de frecuencia y de fase se multiplican tambin.
Segundo, la proporcin en la cual la portadora se desva (es decir, la frecuencia de la seal modulante fm)
no se afecta por el proceso de multiplicacin angular es heterodinada con otra frecuencia en un mezclador
no lineal, la portadora puede convertirse hacia arriba o abajo, dependiendo del filtro de pasa bandas de
salida. Sin embargo, la desviacin de frecuencia, desviacin de fase y la razn de cambio no se afectan por
el proceso de heterodinaje (mezcla).
-
TRANSMISORES INDIRECTOS DE FM
Los transmisores de FM
indirectos producen una forma de onda
de salida, en la cual la desviacin de fase
es directamente proporcional a la seal
modulante, consecuentemente, el
oscilador de la portadora no se desva
directamente, por lo tanto, el oscilador
de la portadora puede ser un cristal, ya
que el oscilador, por si mismo, no es el
modulador. Como resultado, la
estabilidad de los osciladores con
transmisores de FM indirectos pueden
llenar las especificaciones del FCC sin
utilizar el circuito AFC.
TRANSMISOR INDIRECTO DE ARMSTRONG
Con la Fm indirecta, la seal modulada desva directamente la fase de la portadora, la cual cambia
indirectamente la frecuencia. La figura que se muestra a continuacin muestra el diagrama de bloques
para un transmisor FM indirecto de Armstrong de banda ancha. La fuente de la portadora es un cristal, por
lo tanto los requerimientos de estabilidad para la frecuencia de la portadora establecida por la FCC, se
pueden lograr sin usar un circuito de AFC.
-
MODULADOR FM EN BANDA ANGOSTA, NBFM
MODULADOR FM EN BANDA ANCHA INDIRECTO, Indirect WBFM
-
COMPARACIONES DE AM Y FM
-
Ventajas y Desventajas AM/FM La frecuencia modulada posee varias ventajas sobre el sistema de modulacin de amplitud (AM)
utilizado alternativamente en radiodifusin. La ms importante es que al sistema FM apenas le afectan las
interferencias y descargas estticas. Algunas perturbaciones elctricas, como las originadas por tormentas
o sistemas de encendido de los automviles, producen seales de radio de amplitud modulada que se
captan como ruido en los receptores AM. Un equipo de FM bien diseado no es sensible a tales
perturbaciones cuando se sintoniza una seal FM de suficiente potencia. Adems, la relacin seal-ruido
en los sistemas FM es mucho mayor que en los AM.
Las caractersticas principales de la frecuencia modulada son: su modulacin y su propagacin
ondas directas como consecuencia de su la banda de frecuencia de VHF.
La modulacin en frecuencia consiste en frecuencia de la portadora proporcionalmente frecuencia de la
onda moduladora (informacin), permaneciendo constante su amplitud.
La principal consecuencia de la modulacin en frecuencia es una mayor calidad de reproduccin
como resultado de su casi inmunidad hacia las interferencias elctricas. En consecuencia, es un sistema
adecuado para la emisin de programas (msica) de alta fidelidad.
Las dificultades de recepcin de la FM en los automviles (generalmente antenas de polarizacin
vertical) han motivado que las estaciones de frecuencia modulada empleen con frecuencia antenas
diseadas para radiar la seal en ambos planos, horizontal y vertical. Estas antenas, denominadas de
polarizacin circular, permiten que los receptores capten la misma intensidad de seal
independientemente de la polarizacin de la antena receptora.
-
ALGUNOS RECEPTORES O DEMODULADORES DE FM
DEMODULADORES EN FASE CERRADA
-
BANDAS COMERCIALES DE FM: RADIODIFUSIN (BROADCASTING) Y LA COMUNICACIN
BIDIRECCIONAL
La Radiodifusin (Broadcasting en ingls) es un servicio de comunicaciones electrnicas que se
destina a la emisin unilateral (de punto a multipunto) de informacin sonora, de televisin o de otra
ndole, con el objetivo de ser recibida directamente por el pblico en general.
Existen dos tipos fundamentales de radiodifusin con gran importancia para determinar la
cobertura que ofrecen sus servicios: la radiodifusin terrestre y la radiodifusin por satlite.
La informacin transportada se transmite mediante ondas electromagnticas propagadas por el
espacio, sin gua artificial, utilizando frecuencias comprendidas en el Dominio Pblico Radioelctrico (DPR)
cuyo rango va de 9 Khz. a 3 THz.
Las frecuencias que van desde los 88 108 MHz est destinada a la operacin de estaciones de Radiodifusin Sonora en Frecuencia Modulada (FM).
Hasta 1961, todas las transmisiones de banda de radiodifusin de FM comercial eran monoaurales,
es decir un solo canal de audio de 50 hz a 15 Khz., compona todo el espectro e frecuencias de informacin
de voz y msica.
Este solo canal de audio modulaba una portadora de alta frecuencia y se transmita a travs de un
canal de comunicacin FM, con un ancho de banda de 200 Khz., Con la transmisin mono, cada bocina
ensamblada en el primer receptor produce exactamente la misma informacin. Es posible separar las
frecuencias de informacin con bocinas especiales, tales como woofers para las frecuencias bajas y
tweetrs para las frecuencias altas. Sin embargo, es imposible en forma espacial el sonido en forma
monoaural. Toda seal de informacin suena como si viniera de la misma direccin (es decir, de una fuente
puntual, sin directividad al sonido). En 1961, la FCC autorizo la transmisin estereofnica para la banda de
radiodifusin de FM comercial. Con la transmisin estereofnica, la seal de informacin se divide en
forma espacial en dos canales 50 HZ y 15 HZ, uno izquierdo y uno derecho). La msica que se origina del
lado izquierdo se reproduce solo en la bocina izquierda y la msica que se origina en el lado derecho se
reproduce en la bocina derecha. Por lo tanto con la transmisin estreo fnica, es posible reproducir la
msica con una directividad nica y dimensin en forma espacial, que antes era posible solo en separar la
msica o sonido por calidad tonal, tales como percusin cuerdas trompetas etctera.
Luego con el pasar del tiempo se tuvo que recurrir al proceso de colocar dos o ms canales
independientes de transmisin de seal FM uno al lado del otro, esto se denomino la multi canalizacin
por divisin de frecuencia (FDM). Para poder as asignar un canal de comunicacin a cada emisora de radio.
