Fundamentos de la Modulación Analógica: AM, FM y Sistemas de Radiofrecuencia

Fundamentos de la Transmisión de Información

La transmisión de información se basa en tres elementos principales:

1. Codificador: Modifica el formato original de la información.
2. Emisor: Elemento de enlace que genera la señal.
3. Medio de Propagación: El canal físico por donde viaja la señal.

Señales que Intervienen en la Modulación

En el proceso de modulación intervienen tres tipos de señales:

• Portadora: Señal de alta frecuencia que atraviesa mejor el medio de propagación.
• Moduladora: El mensaje o información a transmitir.
• Modulada: La señal resultante que se envía por el medio de propagación.

Modulación de Amplitud (AM)

Conceptos Clave en AM

Índice de Modulación

Indica la profundidad con la que se realizan las variaciones de la señal modulada.

Sobremodulación

Ocurre cuando se modula una señal demasiado grande, provocando que la señal modulada varíe tanto que los semiciclos negativos se anulan. Se establece un índice de modulación máximo del 90%.

Características de la Señal AM

• Fácil modulación.
• Sensibilidad ante el ruido.
• Bajo rendimiento en transmisión.
• Ancho de banda elevado.

Variantes de la Modulación de Amplitud

DBL (Doble Banda Lateral)

La portadora se elimina. Ofrece un mejor rendimiento de transmisión (hasta 50%) y una demodulación más fácil, ahorrando energía en el transmisor.

BLU (Banda Lateral Única)

Elimina la portadora y una banda lateral. Ofrece el mejor rendimiento de transmisión, pero la demodulación es más difícil. No se emplea en radio convencional.

BLV (Banda Lateral Vestigial)

Elimina parcialmente una banda lateral para facilitar la demodulación. Permite ahorro de potencia y anchura de canal. Se usa típicamente para la señal de luminancia.

Modulación de Frecuencia (FM)

La frecuencia de la señal portadora se modifica por los cambios de amplitud de la moduladora. Al crecer la amplitud de la moduladora, aumenta la frecuencia de la portadora.

Bandas en FM

1. El número de bandas laterales depende de la amplitud de la señal moduladora.
2. El ancho de banda depende de la amplitud y frecuencia de la moduladora.

Desviación y Ancho de Banda en FM

Desviación de la Frecuencia

Es la variación máxima de frecuencia que podemos obtener con respecto a la portadora.

Índice de Modulación (FM)

Es el cociente entre la desviación de frecuencia de la portadora y la de la moduladora.

Cálculo del Ancho de Banda en FM

1. Se transmiten las frecuencias entre 50 Hz y 15 KHz.
2. El ancho de banda es de $75 ext{ KHz} imes 2$ más las bandas de seguridad en ambos extremos de 25 KHz.
3. Permite transmitir en alta fidelidad.

Ventajas de FM frente a AM

• Inmunidad superior sobre interferencias de otras emisoras.
• Mayor calidad de la recepción.
• Inmunidad frente a los ruidos parásitos.
• Alta selectividad y sensibilidad.

Tecnologías de Transmisión y Recepción

COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

Divide el canal de ancho digital en pequeños grupos que se modulan por separado con portadoras diferentes muy próximas entre sí.

Ventajas de las Emisiones Digitales (Radio)

• Mejoras en la recepción.
• Mayor calidad del sonido.
• Posibilidad de datos a tiempo real.
• Mejor aprovechamiento del espectro.

Heterodinación

Transformación de la frecuencia de cualquier emisora hasta un valor fijo (Frecuencia Intermedia, FI) que será la que se demodulará.

Receptor FM

Es básicamente similar al receptor AM, diferenciándose en las frecuencias de trabajo del oscilador local, el amplificador FI y los demoduladores.

Modulador RDS

Convierte la trama digital generada externamente en una onda senoidal de 57 KHz modulada en fase.

Propagación de Ondas y Tipos de Espectro

Ondas Terrestres

Sufren absorción, reflexión y difracción. Cuanto mayor es su longitud de onda (menor frecuencia), mayor alcance tienen.

Tipos de Espectro

Discreto

Señales complejas formadas por la combinación de diferentes señales sinusoidales.

Continuo

Señales complejas formadas por infinitas señales sinusoidales.

Tipos de Antenas

• Radiofusión: Antenas omnidireccionales.
• Radioenlaces: Antenas muy directivas.