Tema II T

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Tema IITécnicas de Modulación de Amplitud
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA ANTONIO JOSÉ DE SUCRE VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ Departamento de Ingeniería Electrónica
Vigencia Noviembre 2010 H. Romero
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Sumario

• Sistemas de comunicaciones en banda base.
• Técnicas de Acceso al Medio.
• Teorema de traslación en frecuencia.
• Modulación en amplitud de doble banda lateral con
  portadora suprimida (DSB-SC).
• Demodulación de DSB-SC.
• Modulación en amplitud de doble banda lateral con
  portadora
• (DSB-LC).
• Demodulación de DSB-LC.
• Modulación en amplitud de banda lateral única
  (SSB).
• Demodulación de SSB.
• Modulación en amplitud de banda lateral vestigial
  (VSB).
• Comparación entre las diferentes técnicas de
  modulación en amplitud.

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Qué son los sistemas de Banda Base?
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Sistemas de comunicaciones en Banda Base

• Se caracterizan por el hecho de que la
  información es transmitida en la banda de
  frecuencias en la que es generada la señal.
• Se denomina banda base al conjunto de señales
  que no sufren ningún proceso de modulación a la
  salida de la fuente que las origina
• Es un adjetivo que describe las señales y los
  sistemas del las cuales gama frecuencias se mide
  a partir de la cero a una anchura de banda máxima
  o a una frecuencia más alta de la señal
• Por ejemplo
• Una conversación
• entre dos personas.

Qué ventajas y desventajas tiene este sistema?
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Técnicas de acceso al Medio

• La multicanalización nos permite la transmisión
  simultánea de información por un mismo canal.
• Existen tres alternativas

• Multicanalización por División de Tiempo.
• Multicanalización por División de Frecuencia.
• - Multicanalización por División de Código.

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Multicanalización por División de Tiempo TDM

• La señal en el dominio del tiempo, se va
  muestreando periódicamente, trasmitiéndose las
  muestras a través del canal de transmisión.

Si se supone que la señal que contiene la
información, no contiene componentes espectrales
mayores que fm Hz, basta con que la frecuencia
con que se tomen las muestras sea por lo menos
igual a 2fm Hz. Lo anterior constituye el Teorema
del Muestreo.
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Multicanalización por División de Tiempo TDM
Como solo se tiene que trasmitir las muestras de
la señal en este número finito de instantes,
entonces, se pueden intercalar muestras de varias
señales, para de esta forma, transmitir varias
señales por el mismo canal en forma sincrónica y
periódica.
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Multicanalización por División de Tiempo TDM
Como se puede observar, la transmisión no es
simultanea.
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Multicanalización por División de Tiempo TDM
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Multicanalización por División de Frecuencia (FDM)

• Este método hace uso del teorema de traslación
  en frecuencia, el cual establece

Si la señal que contiene la información (la
modulante), se multiplica por una onda senusoidal
periódica (portadora), se traslada el espectro de
frecuencia de la modulante hasta el valor de
frecuencia de la portadora.
En Análisis de Señales este proceso lo conocimos
con el nombre de Convolución
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Multicanalización por División de Frecuencia (FDM)

• El teorema de traslación en frecuencia,
  establece que la multiplicación de una señal f(t)
  por una señal sinusoidal de frecuencia ?c,
  traslada su espectro de frecuencia en ? ?c
  radianes.
• Consideremos el esquema de la figura

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Teorema de Traslación en Frecuencia
?

• Sea Ff(t)F(?), la transformada de Fourier de
  la función f(t).

Transformada de Fourier
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Teorema de Traslación en Frecuencia
De acuerdo con el teorema de convolución en la
frecuencia, se tiene el siguiente resultado
utilizando el Coseno
Cuál es el resultado de la convolución si se
utiliza el Seno?
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Multicanalización por División de Frecuencia (FDM)

• Se muestra el proceso de traslación del espectro
  de la señal F(w) desde el origen (w 0) hasta ?
  wc

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Multicanalización por División de Frecuencia (FDM)
Si se desea transmitir varias señales
simultáneamente, solo hace falta desplazar los
espectros de cada una de las señales hasta
valores de frecuencia tales que, no se traslapen
unos con otros, evitando así la posible
interferencia entre ellos.
http//www.skydsp.com/publications/4thyrthesis/cha
pter1.htm
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Multicanalización por División de Frecuencia (FDM)
Información en Banda Base
Datos C
Datos B
Datos A
A n c h o d e B a n d a d e l C a n a l
No Hay solapamiento de espectros
No Hay solapamiento de espectros
wInicial
wc2
wc3
wFinal
wc1
w
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Multicanalización por División de Frecuencia (FDM)
En el receptor, será necesario primero utilizar
un filtro pasa banda que seleccione el espectro
adecuado para luego proceder recuperar la
información original.
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Multicanalización por División de Código (CDM)
Asigna a cada usuario un código único para
colocar diversos usuarios en el mismo ancho de
banda al mismo tiempo.
Los códigos, llamados secuencias de pseudoruido,
son utilizados para distinguir los diversos
canales.
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Multicanalización por División de Código (CDM)
Todos los usuarios de CDM pueden compartir el
mismo canal de frecuencia debido a que se
distinguen por código digital.
Requiere una potencia mucho menor que las
tecnologías FDM y TDM.
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Multicanalización por División de Código (CDM)
Este se sub-clasifica en las siguientes técnicas

• FHSS.
• DSSS.
• Sistemas Híbridos.
• Investiga de que se trata cada una de ellas

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Modulación en Amplitud de Doble Banda Lateral con
Portadora Suprimida (DSB-SC)
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Modulación en Amplitud de Doble Banda Lateral con
Portadora Suprimida (DSB-SC)
Sea la portadora del tipo Ac cos (?ct ?c)
En estas condiciones, se mantienen constantes ?c
y ?c.
La amplitud de la portadora Ac, se varía en
proporción a la señal de banda base o señal
moduladora f(t).
El espectro de frecuencia de la señal modulante
se desplaza hasta el valor de ?c. Técnica de
Acceso al Medio FDM
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Modulación en Amplitud de Doble Banda Lateral con
Portadora Suprimida (DSB-SC)
f(t).cos(Wc.t)
f(t)
cos(Wc.t)

• Espectro de frecuencias de señal modulante,
  portadora y señal AM con portadora suprimida

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Modulación en Amplitud de Doble Banda Lateral con
Portadora Suprimida (DSB-SC)
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Modulación en Amplitud de Doble Banda Lateral con
Portadora Suprimida (DSB-SC)
Conclusiones importantes

• - La señal f(t) se denomina MODULANTE y es la que
  contiene la información que se desea transmitir.

- La señal Cos(?ct) es la PORTADORA, la cual
determina la frecuencia a la cual va a ser
trasladado el espectro de frecuencia.
- El espectro de f(t).cos(?ct) no contiene
portadora.
- El espectro de la moduladora es simétrico
respecto al eje y, es decir, la información al
lado derecho es igual al del lado izquierdo.
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Modulación en Amplitud de Doble Banda Lateral con
Portadora Suprimida (DSB-SC)

• El espectro de f(t).cos(?c t) contiene dos (2)
  bandas laterales para ??c. La banda a la derecha
  de ?c se denomina banda lateral superior
  (B.L.S.) y la de la izquierda banda lateral
  inferior (B.L.I.).
• Para la frecuencia -?c el tratamiento es
  análogo, es decir, la banda a la derecha de -?c
  se denomina banda lateral inferior (B.L.I.) y la
  de la izquierda banda lateral superior (B.L.S.).

- El ancho de banda de la señal modulada es el
doble del ancho de banda de la señal moduladora.
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Modulación en Amplitud de Doble Banda Lateral con
Portadora Suprimida (DSB-SC)

• Qué ventajas y desventajas le encontramos a este
  tipo de modulación?

Ancho de banda
Redundancia de la información
Facilidad de generación
Influencia del Ruido
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Demodulación de DSB-SC

• Considere el diagrama de la figura siguiente y
  los elementos que la componen

Que describe cada uno de los elementos?
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Demodulación de DSB-SC
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Demodulación de DSB-SC
La Transformada de Fourier nos dice que
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Demodulación de DSB-SC
Conclusiones importantes

• - Este proceso de demodulación, recibe el nombre
  de detección síncrona o coherente, pues utiliza
  la misma frecuencia de la portadora y con la
  misma fase.

- Si la frecuencia en el receptor no corresponde
con la frecuencia del transmisor, la señal tendrá
añadida un porcentaje de error.
- Para garantizar la sincronización entre
transmisor y receptor, comúnmente se utiliza el
procedimiento de transmitir una portadora piloto
(fracción de la portadora del transmisor), la
cual se detecta en el receptor por medio de un
filtro, se amplifica y se usa entonces como
portadora en el receptor.
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Modulación en Amplitud de Doble Banda Lateral con
Gran Portadora (DSB-LC).
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Modulación en Amplitud de Doble Banda Lateral con
Gran Portadora (DSB-LC).
Cual es el mayor inconveniente que tiene la
técnica DSB-SC?
f(t)
f(t).cos(Wc.t)
cos(Wc.t)
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Modulación en Amplitud de Doble Banda Lateral con
Gran Portadora (DSB-LC).
f(t).cos(Wc.t)
f(t)
cos(Wc.t)
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Modulación en Amplitud de Doble Banda Lateral con
Gran Portadora (DSB-LC).
DSB-SC
Qué diferencia existe entre estas dos técnicas
de modulación?
DSB-LC
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Índice de Modulación y Porcentaje de Modulación

• Las magnitudes relativas de la banda lateral y la
  porción portadora de la señal son variables, se
  define un factor de escala adimensional, m, para
  controlar la relación entre las bandas laterales
  y la portadora.

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Índice de Modulación y Porcentaje de Modulación
El índice de modulación se puede determinar por
la expresión siguiente
donde Em es la amplitud de la onda modulante
Ec la amplitud de la onda portadora.
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Índice de Modulación y Porcentaje de Modulación

• Otra forma de calcular el índice de modulación
  es

Las variables A y B corresponden a los valores
pico a pico máximo y mínimo respectivamente
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Índice de Modulación y Porcentaje de Modulación

• El porcentaje de modulación está dado por el
  valor de m expresado en porcentaje, es decir

m puede ser lt 1 1 gt 1
Que significa cada caso?
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Índice de Modulación y Porcentaje de Modulación

• En dependencia de los valores que tome m, se
  tienen tres casos

• Si m 1 , se tiene modulación del 100 y la
  amplitud de la señal modulada es el doble de la
  amplitud de la portadora.

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Índice de Modulación y Porcentaje de Modulación

• Si m lt 1 se tiene un porcentaje de modulación
  menor al 100, y la amplitud de la señal modulada
  está entre cero y su valor máximo. Es el caso de
  índice más utilizado aquel cuyo valor está entre
  un 70 y un 90.

42
Índice de Modulación y Porcentaje de Modulación

• Si m gt 1 se tiene una sobre modulación. En este
  caso la señal modulada es distorsionada y, a
  partir de ella, no se puede reconstruir la señal
  modulante, la cual contiene la información
  siempre y cuando se utilice detección de
  envolvente. Este caso debe ser evitado al máximo

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Contenido de Potencia en una señal de DSB-LC
Portadora
Cual lleva la información?
Cual tiene la mayos cantidad de energía?
Modulante
Como medimos la potencia entregada a la
información?
Eso nos es útil?
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Contenido de Potencia en una señal de DSB-LC

• El contenido de potencia en las bandas laterales,
  denotado como ? y expresado en porcentaje es

donde m es el índice de modulación
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Contenido de Potencia en una señal de DSB-LC
Notemos algo importante

• El máximo valor que puede tomar m para una
  comunicación eficiente, es m 1.

Que significa esto?
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Demodulación de señales de DSB-LC
Ahora estamos transmitiendo la portadora. No
existen los problemas de la modulación DSB-SC. Se
puede usar el demodulador coherente sin
problemas.
Sin embargo, se dispone de otros métodos que son
muy económicos y eficientes, permitiendo poder
obtener la señal de banda base fácilmente.
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Demodulación de señales de DSB-LC
Otros dos métodos muy utilizados para demodular
señales DSB-LC son

• El Detector Rectificador
• - El Detector Envolvente

Estas técnicas solo funcionan para demodular
DSB-LC
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Detector Rectificador
Estudiemos su funcionamiento
Señal DSB-LC
49
Detector Rectificador
filtro pasa bajas
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Detector Rectificador
El capacitor C bloquea la componente contínua
presente a la salida del FPB
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Detector de Envolvente

• Este circuito resulta ser mucho mas económico y
  sencillo que los anteriores
• El circuito detector de envolvente, es un
  rectificador acoplado a la red RC y su operación
  es sencilla

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Detector de Envolvente
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Modulación SSB (Single Side Band)
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Modulación SSB (Single Side Band)

• Esta técnica de modulación tiene como objeto
  emplear la menor cantidad de ancho de banda
  posible en el proceso de transmisión.

Ancho de Banda
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Modulación SSB (Single Side Band)
Partimos de los siguiente hechos
La información se encuentra repetida
Alguna idea de cómo reducir el Ancho de Banda?
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Modulación SSB (Single Side Band)
Podemos usar los filtros para transmitir una sola
de las bandas. La B.L.I o B.L.S según nos
convenga. Así podemos disminuir nuestro ancho de
banda
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Modulación SSB (Single Side Band)
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Demodulación de S.S.B.

• Si se usa la modulación SSB el demodulador que
  debe ser usado es el coherente. De esta manera se
  logra recuperar la información en banda base.

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Comparación entre diferentes sistema de AM

• DSB-SC
• Requieren menos potencia para transmitir
  información que un DSB-LC.
• Los receptores son mas complicados, ya que deben
  generar una portadora de fase y frecuencia
  apropiada.
• Son muy eficientes, ya que, no desperdician
  potencia en la transmisión de la portadora.
• No están expuestos a los problemas de
  desvanecimiento de la portadora que afecta el
  proceso de detección de envolvente.

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Comparación entre diferentes sistema de AM

• DSB-LC
• Los detectores en el receptor son más simples,
  por lo cual, los receptores son más baratos.
• Los moduladores son más fáciles de construir,
  porque los términos de portadores no tienen que
  ser balanceados o eliminados.

• S.S.B.
• Solo requieren la mitad del ancho de banda que
  requiera un sistema D.S.B.
• Se tiene un mayor aprovechamiento del espectro.
• Toda la potencia transmitida está en las bandas
  laterales.

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Comparación entre diferentes sistema de AM

• D.S.B.
• Tienen ventajas en la generación de la
  modulación, ya que, no necesitan filtros para
  eliminar bandas laterales.
• Pueden usarse para transmitir señales de
  frecuencia cero con buena fidelidad.

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Actividades de Auto-estudio

• Estas actividades tienen el objetivo de
  complementar los tópicos abordados en clase y
  revisten importancia para el cursante.
• Tarea 2
• Investigar con respecto a la modulación en
  amplitud de banda lateral vestigial (VSB).
• Investigar que es y como funciona el receptor
  superheterodino. Qué aplicaciones tiene?
• La sub-clasificación del CDM
• Cuál es el resultado de la convolucion si se
  utiliza el Seno por una señal f(t)?
• Demuestre matemáticamente 2 formas de cambiar el
  índice de modulación para DSB-LC
• Analice los tópicos dados apoyandose con la
  lectura del capítulo 3 del libro W. Tomasi

Finalizado el Tema 1 y 2 tenemos nuestra primera
Evaluación
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Final Tema 2

• Gracias por su atención