Fundamentos de Modulación y Parámetros de Receptores en Telecomunicaciones
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Modulación
La modulación es un proceso de multiplicación donde la función de tiempo que describe la señal de información se multiplica por una señal de mayor frecuencia, llamada portadora.
Tipos de Modulación
Los principales tipos de modulación son:
- Modulación de Amplitud (AM): Incluye Doble Banda Lateral con Portadora (AM), Doble Banda Lateral con Portadora Suprimida (DSB-SC), Banda Lateral Única (SSB) y Banda Lateral Residual (VSB).
- Modulación Angular: Comprende la Modulación de Frecuencia (FM) y la Modulación de Fase (PM).
Modulación de Amplitud (AM)
Doble Banda Lateral con Portadora Suprimida (DSB-SC)
Esta técnica traslada el espectro en frecuencia de la señal f(t) a transmitir, multiplicando f(t) por una señal portadora cuya frecuencia corresponde a la traslación espectral requerida.
AM Lineal
La Modulación de Amplitud (AM) lineal se caracteriza por no poseer intermodulación de términos cruzados y se compone de una suma de componentes, a diferencia de la FM.
Banda Lateral Única (SSB) y Banda Lateral Residual (VSB)
La Banda Lateral Residual (VSB), a diferencia de la Banda Lateral Única (SSB), no elimina por completo una banda lateral, sino que genera un corte gradual en esta.
Modulación Angular (FM y PM)
Modulación de Frecuencia (FM) y Modulación de Fase (PM)
En la Modulación de Fase (PM), el ángulo varía linealmente con la señal modulante, mientras que en la Modulación de Frecuencia (FM), varía con respecto a la integral de la señal modulante.
Banda Angosta (NBFM) vs. Banda Ancha (WBFM)
Banda Angosta (NBFM)
- Índice de modulación (β) < 0.2
- Eficiencia máxima del 33%
- Ancho de banda (BW) ≈ 2Wm (donde Wm es la frecuencia máxima de la señal modulante)
Banda Ancha (WBFM)
- Índice de modulación (β) > 1
- Puede alcanzar una eficiencia cercana al 100% (depende de β)
- Ancho de banda (BW) puede ser muy grande (teóricamente infinito, pero prácticamente limitado por la regla de Carson: BW ≈ 2(β+1)Wm)
Efecto de la Amplitud en FM
La amplitud de la señal modulada en FM siempre es constante e independiente del índice de modulación (β).
Efecto en la Potencia en FM
El índice de modulación (β) no afecta la potencia total de la señal FM. La potencia de la portadora se distribuye entre la portadora y las bandas laterales, manteniendo la potencia total constante.
Ancho de Banda (BW) en FM
El ancho de banda (BW) de una señal FM depende directamente de los valores del índice de modulación (β).
Comparación Espectral AM vs. FM
El espectro de la banda lateral en FM tiene una diferencia de fase de π/2 con respecto a la portadora, mientras que en AM está en fase con la portadora.
Parámetros Clave del Receptor
Sensibilidad
La sensibilidad es el nivel mínimo de la señal de RF que puede detectarse a la entrada del receptor y producir una señal útil de información modulada.
Selectividad
La selectividad es un parámetro que mide la capacidad del receptor para aceptar una determinada banda de frecuencia y rechazar las demás.
Rango Dinámico
El rango dinámico es la diferencia, expresada en decibelios (dB), entre el nivel mínimo de la señal de entrada y el nivel máximo de la señal de entrada sin distorsión.
Detección y Distorsión
Detección Sincrónica
En la detección sincrónica, se reinserta la portadora en el receptor con la misma frecuencia y fase que la portadora original.
Error de Fase o Distorsión
Un error de fase o distorsión puede manifestarse como una distorsión en la fase, una atenuación y/o una distorsión en la frecuencia de la señal.
Método de Filtrado (para SSB)
El método de filtrado para generar SSB consiste en eliminar una de las bandas laterales de una señal DSB-SC mediante un filtro pasabanda adecuado.
Desviación de Fase (para SSB)
Las señales de Banda Lateral Única (SSB) también pueden generarse mediante un método indirecto que utiliza la desviación de fase.
Clasificación de Señales y Transmisión
Señal de Energía
Una señal de energía finita tiene una potencia promedio nula (P=0).
Señal de Potencia
Las señales de potencia son periódicas, y la energía de una señal de potencia es infinita.
Tipos de Transmisión
Los tipos de transmisión incluyen: analógica, digital, sincrónica, asincrónica, en serie y en paralelo.
Espectro Continuo
A medida que el tiempo (t) aumenta indefinidamente, el espectro discreto se aproxima al espectro continuo, y la serie de Fourier se transforma en la integral de Fourier.