Fundamentos de Modulación y Transmisión de Señales: Conceptos Clave

Conceptos Fundamentales de Modulación

Modulación: Proceso de transformar información de su forma original a una forma más adecuada para la transmisión, implicando la mezcla de dos señales.

Señal Moduladora: Contiene la información que se desea transportar.

Señal Portadora: Señal de radiofrecuencia (RF) de alta frecuencia que permite transportar la información, propagándose a través del aire.

Tipos de Modulación

Modulación Digital

ASK (Amplitud Shift Keying): Modulación por desplazamiento de amplitud. La señal portadora se representa mediante corrientes de distinta amplitud. Tipos: variación del nivel de la onda portadora y supresión de la onda portadora.

FSK (Frequency Shift Keying): Modulación por desplazamiento de frecuencia. El parámetro que varía es la frecuencia de la señal portadora. Se utiliza en módems telefónicos, empleando dos portadoras de distintas frecuencias.

PSK (Phase Shift Keying): Modulación por desplazamiento de fase. La fase de la portadora varía entre un número discreto de valores. Tipos: BPSK, DPSK, QPSK, DQPSK.

Subtipos de PSK

BPSK (Binary Phase Shift Keying): La fase de la portadora se invierte en cada cambio de la modulación.

QPSK (Quadrature Phase Shift Keying): Los bits de la señal a transmitir se agrupan de dos en dos (dibits), asociando a cada dibit una de las cuatro posibles fases, separadas 90º.

QAM (Quadrature Amplitude Modulation): Modulación digital avanzada que transporta datos tanto en amplitud como en fase. Combina ASK y PSK, sumando dos señales portadoras con la misma frecuencia pero desfasadas 90º.

COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing): Multiplexación que envía un conjunto de ondas portadoras de diferentes frecuencias, cada una transportando información modulada en QAM o PSK.

Modulación Analógica

AM (Modulación de Amplitud): La señal moduladora modifica la amplitud de la portadora, manteniendo constante la frecuencia.

Parámetros de Modulación

Índice de Modulación AM: m = (Vm/Vp) * 100

Índice de Modulación FM: m = Δf / fm

Sobremódulación: Ocurre cuando el índice de modulación supera el 100%, indicando que la señal moduladora es mayor que la portadora.

Conceptos Adicionales

Polarización: Tipos: lineal (vertical, horizontal) y circular (izquierda, derecha).

Baudio: Velocidad de transmisión de datos, equivalente a 1 bit por segundo.

CNAF (Cuadro Nacional de Atribución de Frecuencias): Distribución de las bandas de frecuencia para diferentes servicios de telecomunicaciones.

Características de las Ondas Electromagnéticas: Siempre transversales, se propagan a la velocidad de la luz en el vacío y transportan energía.

Simplex: Comunicación en una sola dirección.

Semi-duplex: Comunicación bidireccional alterna.

Full-duplex: Envío y recepción de señal simultáneamente.

Código Gray: Entre un código y el adyacente, solo cambia un bit. Se utiliza para minimizar errores.

Vector: Herramienta geométrica para representar una magnitud física, definida por su módulo (longitud), dirección (orientación) y sentido.

dBm: Nivel de potencia en decibelios, referido a un nivel de potencia de 1 mW.

Cuantificación: Valor de cada escalón (precisión) en la conversión analógico-digital. Número de combinaciones - 1.

Muestreo: Número de datos tomados a lo largo del tiempo.

Precisión: Margen de tensión a convertir (V) / (2ⁿ - 1).

Aliasing: Distorsión causada por un muestreo insuficiente. Condición de Nyquist: la frecuencia de muestreo debe ser mayor o igual al doble de la frecuencia máxima del espectro de la señal a muestrear.

Frecuencia de Resonancia: Frecuencia a la que se produce la mayor transferencia de energía y la mínima pérdida de impedancia.

Adaptación de Impedancia: Los elementos a conectar deben tener la misma impedancia para maximizar la transferencia de energía.

Longitud de Onda: Distancia ocupada por un ciclo completo de la onda. λ = c/f

Fase: Posición relativa en el tiempo de una señal.

Espectro: Rango de frecuencias contenidas en una señal y su energía.

Rango de Frecuencia: 300 Hz a 300 GHz.