Moduladores y detectores de AM y FM: funcionamiento y mezcladores

Resumen

El texto explica cómo se modula en amplitud (AM) con un modulador de bajo nivel y cómo funciona la mezcla lineal y no lineal en radiocomunicaciones. Describe un mezclador con transistor bipolar que obtiene la frecuencia intermedia, un detector de envolvente con diodo de germanio y filtro RC para recuperar la información, y las ventajas de la modulación de frecuencia (FM) frente a la AM.

Puntos clave

En AM, la información varía la amplitud de la portadora, que se amplifica según la ganancia controlada por la señal modulante.
La mezcla lineal no genera nuevas frecuencias; la mezcla no lineal sí, y en radio y comunicaciones el proceso de mezcla es siempre no lineal.
En el mezclador con transistor bipolar se combinan la señal sintonizada y la del oscilador local, y el circuito LC sintonizado a F.I. selecciona la frecuencia intermedia (diferencia).
El detector AM es un detector de envolvente formado por un diodo y un filtro RC que recupera la información a partir de la señal con frecuencia F.I.
Se usa germanio en el detector porque tiene menor potencial de encendido (unos 300 mV) que el silicio y mejor rendimiento de conversión.
En FM, la información modifica la frecuencia de la portadora, con mayor ancho de banda y mejor calidad de audio que en AM.
Los ruidos eléctricos y atmosféricos afectan sobre todo la amplitud, por lo que en FM no se demodulan como en AM.

Ponte a prueba

Modulador de AM de Bajo Nivel

En el circuito de la figura, la señal portadora se amplifica según la ganancia del circuito, que está manejada por las variaciones de corriente que impone la señal modulante. Es decir, a la salida se obtiene la portadora modulada en amplitud según las variaciones de la información.

Mezclador AM

Se denomina mezcla al proceso de combinación de dos o más señales. En el caso de la mezcla "lineal", la combinación se produce en una red pasiva o amplificador de pequeña señal y no se generan nuevas frecuencias. En la mezcla "no lineal", la combinación se produce en un dispositivo no lineal como diodos o amplificadores de gran señal, y sí se generan frecuencias adicionales. En radio y comunicaciones, el proceso de mezcla siempre es no lineal.

Mezclador con Transistor Bipolar

En este mezclador de tipo no lineal, ingresa por la base la señal sintonizada y por el emisor la señal del oscilador local, que es igual a la sintonizada más la frecuencia intermedia (F.I.). Ambas señales se mezclan en la juntura para dar a la salida una señal de gran contenido armónico, de la cual, por filtrado, se elige la diferencia entre ambas, es decir, la F.I., gracias a la acción del circuito LC sintonizado a F.I.

Detector AM

Para separar la portadora y la información en AM, se utiliza un detector de envolvente basado en un diodo de germanio y un filtro RC. La idea de usar germanio es porque tiene un menor potencial de encendido que el silicio (300mV) y un mejor rendimiento de conversión. Como vemos en la figura, la señal modulada ingresa con frecuencia F.I. y, luego de pasar por el diodo, se rectifica, recuperando la envolvente que es la información.

Frecuencia Modulada (FM)

En este sistema, la señal de información modifica instantáneamente la frecuencia de la portadora, de modo que la información queda contenida en las variaciones de frecuencia de la portadora. En este sistema se observa mejor calidad de audio que en AM, dado que el ancho de banda es mucho mayor y que los ruidos de origen eléctrico y atmosférico no interfieren en la señal como en AM, ya que estos solo modifican la amplitud y no la frecuencia, y por lo tanto no se demodulan.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre mezcla lineal y no lineal?

En la mezcla lineal la combinación se produce en una red pasiva o amplificador de pequeña señal y no se generan nuevas frecuencias. En la mezcla no lineal, realizada en diodos o amplificadores de gran señal, sí aparecen frecuencias adicionales.

¿Por qué se usa un diodo de germanio en el detector de AM?

Porque el germanio tiene un menor potencial de encendido que el silicio (unos 300 mV) y un mejor rendimiento de conversión.

¿Por qué la FM tiene mejor calidad de audio que la AM?

Porque la FM tiene un ancho de banda mucho mayor y los ruidos eléctricos y atmosféricos solo modifican la amplitud, por lo que no interfieren en la señal como en AM.