Receptores de Modulación Angular

MODULACIÓN ANGULAR

INTRODUCCIÓN

En una señal analógica pueden variar tres propiedades: la amplitud, la frecuencia y la fase. En el trabajo anterior estudiamos la modulación de amplitud AM. A continuación se tratara sobre la modulación de frecuencia (FM) y la modulación (PM), la modulación de frecuencia y en fase, son ambas formas de modulación angular.

Desdichadamente, a ambas formas de modulación angular se les llama simplemente FM cuando en realidad, existe una diferencia clara aunque sutil, entre las dos. Existen varias ventajas en utilizar la modulación angular en vez de la modulación de amplitud, tal como la reducción del ruido, la fidelidad mejorada del sistema y el uso más eficiente de la potencia. Sin embargo, FM y PM, tienen varias desventajas importantes, las cuales incluyen requerir un ancho de banda extendida y circuitos más complejos, tanto en el transmisor, como en el receptor.

La modulación angular fue introducida en el año 1931, como una alternativa a la modulación en amplitud. Se sugirió que la onda con modulación angular era menos susceptible al ruido que AM y consecuentemente, podía mejorar el rendimiento de las comunicaciones de radio. El mayor E.H. Armstrong desarrollo el primer sistema radio FM con éxito, en 1936 (quien también desarrollo el receptor superheterodino) y, en julio de 1939, la primera radiodifusión de señales FM programada regularmente comenzó en Alpine, New Jersey. Actualmente la modulación angular se usa extensamente para la radio difusión de radio comercial, transmisión de sonido de televisión, radio móvil de dos sentidos, radio celular y los sistemas de comunicaciones por microondas y satélite.

El proceso de modulación consiste en variar algunos de los parámetros de una portadora, generalmente senoidal, de acuerdo a una señal de información o señal moduladora. En el caso de modulación angular, se hace variar la frecuencia o la fase de la portadora. Así la modulación angular tiene dos variantes: modulación de frecuencia (FM) y modulación de fase (PM). En ambos casos, la amplitud de la portadora se mantiene constante. Por esta razón a estos tipos de modulación se les designa también como de envolvente constante, en tanto que a la modulación de amplitud se le designa como de envolvente variable. A veces a la modulación angular se le designa también como modulación exponencial.



conclusiones importantes.

1. Los coeficientes Jn decrecen al aumentar el índice de modulación 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 índice de modulación.

2. Las bandas laterales separadas la misma distancia de la frecuencia central fc tienen amplitudes iguales. El espectro es simétrico 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 180º.

4. El coeficiente J0 representa la amplitud de la portadora. En la gráfica de la figura 2 se ve que hay ciertos valores del índice de modulación para los cuales la portadora vale cero, en otras palabras, desaparece y sólo 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, según aumenta el índice de modulación, también aumenta el coeficiente particular (n > 0). Teniendo en cuenta que el índice de modulación es inversamente proporcional a la frecuencia de la señal moduladora, se ve que la amplitud relativa de las bandas laterales distantes aumenta cuando disminuye la frecuencia de la señal moduladora (esto, en el caso de que voltaje de modulación se mantenga constante).

En AM, al aumentar el índice o profundidad de modulación, 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 índice modulación, aumenta el número de bandas laterales y, por consecuencia, el ancho de banda necesario para mantener una transmisión sin distorsión.

7. En teoría, el ancho de banda necesario para la transmisión en FM es infinito. En la práctica, el ancho de banda utilizado es en el que está contenido del orden del 99% de la energía de la señal 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, varíe su amplitud en función del índice de modulación, no significa que la portadora está 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 señal de amplitud constante. En otras palabras, la portadora en FM puede considerarse como la señal 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 índices de modulación, permite hacer énfasis en que es la componente senoidal a la frecuencia central la que desaparece, pero no la señal modulada.

Modulación Angular y la Frecuencia Variante en el Tiempo

La desviación en frecuencia y la desviación en Fase

La siguiente figura muestre la forma de onda para una portadora sinusoidal para la cual la modulación angular está ocurriendo. La frecuencia y la fase de la portadora están cambiando proporcionalmente, con la amplitud de la señal modulante Vm. El cambio de frecuencia delta f se llama desviación en frecuencia y el cambio de fase delta tita se llama desviación en fase. La desviación en frecuencia es el desplazamiento relativo de la frecuencia de la portadora en hertz y la desviación en fase es el desplazamiento angular relativo (en radianes), de la portadora, con respecto a una fase de referencia. La magnitud de la desviación en frecuencia y en fase es proporcional a la amplitud de la señal modulante Vm y la velocidad en que la desviación ocurre es igual a la frecuencia de la señal modulante fm.

Siempre que el periodo T de una sinusoidal cambia, también cambia también cambia su frecuencia y, los cambios son continuos, la onda ya no es una frecuencia única. 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 número infinito de pares de frecuencias laterales desplazadas en ambos lados de la portadora por un número entero como múltiplo de la frecuencia de la señal modulante.

En dicha figura se muestra una portadora sinusoidal en la cual la frecuencia f será cambiada (desviada), en un periodo de tiempo. La porción ancha de la forma de onda correspondiente al cambio de pico a pico en el periodo delta t El periodo mínimo T min corresponde a la máxima frecuencia fmax y el periodo máximo Tmax corresponde a la frecuencia mínima fmin la desviación de frecuencia pico a pico se determina entonces midiendo la diferencia entre las frecuencias mínimas y máximas