MODULACIÓN ¿QUE ES MODULACIÓN?
En telecomunicación el término modulación engloba el conjunto de técnicas para transportar información sobre una onda portadora, típicamente una onda senoidal. Estas técnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de comunicación lo que permitirá transmitir más información simultánea y/o proteger la información de posibles interferencias y ruidos. Básicamente, la modulación consiste en la operación mediante la cual ciertas características de una onda denominada portadora, se modifican en función de otra denominada moduladora, que contiene información, para que esta última pueda ser transmitida. La onda en condiciones de ser transmitida. Se denomina señal modulada.
¿POR QUE SE MODULA?
Existen varias razones para modular, entre ellas:
o Facilita la propagación de la señal de información por cable o por el aire. o Ordena el radioespectro, distribuyendo canales a cada información distinta. o Disminuye dimensiones de antenas. o Optimiza el ancho de banda de cada canal. o Evita interferencia entre canales. o Protege a la información de las degradaciones por ruido. o Define la calidad de la información trasmitida.
Modulación para facilidad de radiación:
Una radiación eficiente de energía electromagnética requiere de elementos radiadores (antenas) cuyas dimensiones físicas serán por lo menos de 1/10 de su longitud. de onda. Pero muchas señales, especialmente de audio, tienen componentes de frecuencia del orden de los 100 Hz o menores, para lo cual necesitarían antenas de unos 300 km de longitud si se radiaran directamente. Utilizando la propiedad de traslación de frecuencias de la modulación, estas señales se pueden sobreponer sobre una portadora de alta frecuencia, con lo que se logra una reducción sustancial del tamaño de la antena. Por ejemplo, en la banda de radio de FM, donde las portadoras están en el intervalo de 88 a 108 MHz, las antenas no deben ser mayores de un metro Modulación para reducir el ruido y la interferencia:
Se ha dicho que es imposible eliminar totalmente el ruido del sistema. Y aunque es posible eliminar la interferencia, puede no ser práctico. Por fortuna, ciertos tipos de modulación tiene la útil propiedad de suprimir tanto el ruido como la interferencia. La supresión, sin embargo, ocurre a un cierto precio; generalmente requiere de un ancho de banda de transmisión mucho mayor que el de la señal original; de ahí la designación del ruido de banda ancha. Este convenio de ancho de banda para la reducción del ruido es uno de los intereses y a veces desventajosos aspectos del diseño de un sistema de comunicación Modulación por asignación de frecuencia
El propietario de un aparato de radio o televisión puede seleccionar una de varias estaciones, aun cuando todas las estaciones estén transmitiendo material de un programa similar en el mismo medio de transmisión. Es posible seleccionar y separar cualquiera de las estaciones, dado que cada una tiene asignada una frecuencia portadora diferente. Si no fuera por la modulación, solo operaría una estación en un área dada. Dos o más estaciones que transmitan directamente en el mismo medio, sin modulación, producirán una mezcla inútil de señales interferentes.
Modulación para multicanalización
A menudo se desea transmitir muchas señales en forma simultánea entre dos puntos. Las técnicas de multicanalización son formas intrínsecas de modulación, permiten la transmisión de múltiples señales sobre un canal, de tal manera que cada señal puede ser captada en el extremo receptor. Las aplicaciones de la multicanalización comprenden telemetría de datos, emisión de FM estereofónica y telefonía de larga distancia. Es muy común, por ejemplo, tener hasta 1,800 conversaciones telefónicas de ciudad a ciudad, multicanalizadas y transmitidas sobre un cable coaxial de un diámetro menor de un centímetro.
Modulación para superar las limitaciones del equipo
El diseño de un sistema queda generalmente a la disponibilidad de equipo, el cual a menudo presenta inconvenientes en relación con las frecuencias involucradas. La modulación se puede usar para situar una señal en la parte del espectro de frecuencia donde las limitaciones del equipo sean mínimas o donde se encuentren más fácilmente los requisitos de diseño. Para este propósito, los dispositivos de modulación se encuentran también en los receptores, como ocurre en los transmisores.
TIPOS DE MODULACIÓN
Existen básicamente dos tipos de modulación: la modulación ANALÓGICA, que se realiza a partir de señales analógicas de información, por ejemplo la voz humana, audio y video en su forma eléctrica y la modulación DIGITAL, que se lleva a cabo a partir de señales generadas por fuentes digitales, por ejemplo una computadora.
MODULACIÓN POR AMPLITUD (AM)
Este es un caso de modulación donde tanto las señales de transmisión como las señales de datos son analógicas. Un modulador AM es un dispositivo con dos señales de entrada, una señal portadora de amplitud y frecuencia constante, y la señal de información o moduladora. El parámetro de la señal portadora que es modificado por la señal moduladora es la amplitud. En otras palabras, la modulación de amplitud (AM) es un tipo de modulación lineal que consiste en hacer variar la amplitud de la onda portadora de forma que esta cambie de acuerdo con las variaciones de nivel de la señal moduladora, que es la información que se va a transmitir. Consideremos que la expresión matemática de la señal modulada en amplitud está dada por: De la ecuación anterior que describe a una señal modulada en amplitud, se observa que tiene tres términos. El primero de ellos corresponde a una señal cuya frecuencia es la de la portadora, mientras que el segundo corresponde a una señal cuya frecuencia es diferencia entre portadora y moduladora y el tercero a una frecuencia suma de las frecuencias de la portadora y moduladora. Todo este conjunto da lugar a un espectro de frecuencias de las siguientes características.
Debido a que en general una señal analógica moduladora no es senoidal pura, sino que tiene una forma cualquiera, a la misma la podemos desarrollar en serie de Fourier y ello da lugar a que dicha señal esté compuesta por la suma de señales de diferentes frecuencias. De acuerdo a ello, al modular no tendremos dos frecuencias laterales, sino que tendremos dos conjuntos a los que se denomina banda lateral inferior (fp-fm) y banda lateral superior (fp+fm). Siendo el índice de modulación la relación entre la amplitud de la señal moduladora con la amplitud de la señal portadora. Se expresa en porcentaje y se puede definir como: ó Como la información está contenida en la señal moduladora, se observa que en la transmisión dicha información se encontrará contenida en las bandas
laterales, ello hace que sea necesario determinado ancho de banda para la transmisión de la información. Veamos un ejemplo: Si consideramos que la información requiere de 10KHz de ancho de banda, se necesitaran 10KHz para cada banda lateral, lo que hace que la transmisión en amplitud modulada de dicha señal requiera un ancho de banda de 20KHz.
BLV. Banda Lateral Vestigial
Partiendo de una modulación AM, filtramos y eliminamos parte de una de las bandas laterales dejando un vestigio de banda lateral, además de la portadora y la otra banda lateral completa.
Su principal aplicación es la transmisión de señales de televisión analógica.
Sus principales ventajas son:
? Disminuye la potencia total transmitida en la banda lateral vestigial al 5% – 10%
? Mejora la relación señal/ruido en bajas frecuencias
? Tiene un menor ancho de banda que la modulación en AM
? Puede ser demodulada fácilmente
DBL. Doble Banda Lateral
Es similar a la AM pero, a fin de mejorar el rendimiento de la modulación AM, se puede eliminar la portadora de la transmisión, denominándose transmisión en Doble Banda Lateral. Su ventaja respecto a la modulación AM es que no utilizamos la potencia empleada en la transmisión de la portadora, aumentando el rendimiento en la transmisión y aumentando la relación señal/ruido en la recepción. Su principal inconveniente es que la demodulación es mas compleja.
BLU. Banda Lateral Única
Como la información se repite en cada banda lateral, mejoramos aún más el rendimiento de la modulación eliminando, usando filtros adecuados, la portadora de transmisión y una de las dos bandas laterales, denominándose transmisión en Banda Lateral Única, pudiéndose transmitir la Banda Lateral Superior (BLS) o la Inferior (BLI)
Sus ventajas, en este tipo de transmisión es utilizar un 25% de la potencia necesaria en AM y reducir el ancho de banda a la mitad, siendo su inconveniente lo complicado de su demodulación que encarece y complica los equipos.
La principal característica de la modulación de amplitud es que, en su recepción, los desvanecimientos de señal no provocan demasiado ruido , por lo que es usado en algunos casos de comunicaciones móviles ,como ocurre en buena parte de las comunicaciones entre un avión y la torre de control , debido que la posible lejanía y el movimiento del avión puede dar lugar a desvanecimientos. Sin embargo, la modulación en amplitud tiene un inconveniente y es la vulnerabilidad a las interferencias