Modulación Digital
QPSK (Quadrature Phase Shift Keying): La señal modulada de entrada se descompone en sus componentes seno y coseno mediante multiplicadores, multiplicándola por el reloj de referencia y el de referencia desfasado 90º. Además de la continua, aparece la señal de frecuencia doble que eliminamos mediante filtros pasa bajo. Con el convertidor paralelo a serie pasamos los dibits a bits, obteniendo la señal PCM.
DQPSK (Differential QPSK): Mismo esquema de bloques que el demodulador QPSK, menos la referencia de reloj, que se sustituye por la señal de entrada retardada el tiempo de un dibit. Al multiplicar por la señal retardada un dibit, se evita la necesidad de la referencia en fase y se consigue la decodificación diferencial.
QAM (Quadrature Amplitude Modulation): Se obtiene como una modulación QPSK con dos niveles de amplitud seleccionables en función de un tercer bit. Una forma sencilla de demodular es pasar la señal de entrada por un comparador que elimina los niveles y aplica el demodulador QPSK, obteniendo dos de los 3 bits. El tercer bit, el de amplitud, se consigue pasando la señal de entrada por un detector de envolvente y un comparador.
Modulación Analógica
Modulación de Doble Banda Lateral: Es una modulación lineal que consiste en modificar la amplitud de la señal portadora en función de las variaciones de la señal moduladora. Equivale a una modulación AM, pero sin reinserción de la portadora. Ésta no transmite ninguna característica que defina el mensaje y consume la mayoría de la energía de la onda modulada. El ancho de banda necesario es el doble de la frecuencia de la señal moduladora, causando pérdida de ancho de banda del espectro.
AM (Amplitude Modulation): Es variar la amplitud de una sinusoide de acuerdo al mensaje que se desea transmitir. A la sinusoide se le llama portadora debido a que llevará información sobre sí. Su envolvente tiene la misma forma que la onda del mensaje. Se puede interpretar que la amplitud modulada es una función lineal del mensaje. Características: – Ancho de banda de transmisión dos veces el del mensaje – 50% de la potencia promedio transmitida es de la onda portadora – Se puede recuperar con un detector de envolvente.
FM (Frequency Modulation): La frecuencia instantánea de la onda portadora varía proporcionalmente con el mensaje. Se puede afirmar que la generación y transmisión de FM pura necesita anchos de banda infinitos. Sistemas prácticos de FM con ancho de banda finitos existen y se comportan bastante bien, el ancho de banda será aproximadamente Bt=2wH( ). Su ventaja frente a AM es la inmunidad al ruido y a las interferencias, aunque requieren una relación S/N elevada.
FDM (Frequency Division Multiplexing): Hay dos técnicas de multicontracción: FDM y TDM. El principio de la FDM consiste en varios mensajes de entrada que modulan de forma individual a las subportadoras, después de pasar a través de filtros pasa bajo para limitar los anchos de banda del mensaje. La modulación de la subportadora puede ser AM, FM o una combinación. Luego se suman las señales moduladas para producir la señal de banda, con espectro Xb.
PWM (Pulse Width Modulation): Una señal se puede reproducir enteramente con un conjunto apropiado de muestras instantáneas. La teoría del muestreo establecerá las condiciones del muestreo y solo se necesitará transmitir los valores de muestra según ocurra en vez de enviar la señal en forma continua. En esto consiste la modulación de pulsos. Hay dos tipos de modulación de pulsos: la analógica, modulación de amplitud de pulsos, y la digital o de pulsos codificados.
Demodulación
AM: Hay dos métodos, el detector de envolvente que consta de un rectificador y un filtro pasabajo. El rectificador puede ser un solo diodo y el filtro un tipo RC. El detector de producto multiplica la señal entrante por la señal de un oscilador local con la misma frecuencia y fase que la señal entrante al portador.
FM: Más compleja que la AM, su salida depende de la frecuencia de la señal de entrada (convertidores frecuencia-tensión). Detector de cuadratura: la fase cambia 90º y se multiplica con la versión entrante. La señal es seleccionada y amplificada. La señal se alimenta en un PLL y la señal de error se utiliza como señal demodulada.
FDM: La recuperación del mensaje se hace en 3 pasos: el demodulador reproduce la señal de banda base, se separan las subportadoras moduladas por medio de un banco de filtros paso banda en paralelo y se detectan cada uno de los mensajes.
Modulaciones Digitales sobre Portadora Continua
ASK (Amplitude Shift Keying): Se asigna a los 1 un tono de un determinado nivel de amplitud y a los 0 el mismo tono de nivel diferente. En caso de que se asigne al espacio un nivel 0 tenemos una ASK llamada OOK (On-Off Keying).
FSK (Frequency Shift Keying): Muy usada en sistemas sencillos de telecontrol. Consiste en asignar a los unos y a los ceros dos frecuencias diferentes de amplitud constante.
BPSK (Binary Phase Shift Keying): Es una modulación en la cual la fase de la señal transmitida se invierte en cada cambio de la señal PCM.
DPSK (Differential PSK): Presenta una ambigüedad en el demodulador entre las dos fases transmitidas. Las fases de 0º y de 180º son relativas, por lo que el receptor necesita una referencia para discriminarlos. Se ha desarrollado la DPSK, que se distingue de BPSK en la codificación diferencial aplicada a la señal PCM. El bit a transmitir depende de la entrada actual y de la salida anterior. Si son iguales modulamos un 1 y si son diferentes modulamos un 0. Al no depender de la fase, es diferencial.
QPSK (Quadrature Phase Shift Keying): Se agrupan los bits de la señal a transmitir de dos en dos (dibits) asociando a cada dibit una de las cuatro posibles fases que son transmitidas, las cuales tienen una separación de 90º. Al pasar de bits a dibits la velocidad disminuye a la mitad, obteniendo un ancho de banda dos veces inferior a una señal BPSK.
Demodulaciones Digitales
ASK: Se discriminan entre el nivel de amplitud alto y el bajo. El primer paso es un comparador, encargado de conseguir a la salida el mismo nivel independiente del nivel presente en la entrada. Segundo, un filtro a la frecuencia portadora (390KHz) elimina posibles interferencias y ruidos. Tras el filtro hay un bloque fundamental, el detector envolvente (un demodulador ASK), que consta de un diodo haciendo la función de rectificador, seguido de un filtro pasabajo compuesto por una resistencia y un condensador.
FSK-DFD (Frequency Shift Keying – Dual Filter Discriminator): Se deben diferenciar las dos frecuencias transmitidas. Consta de dos detectores de envolvente, uno por cada frecuencia. Cuando el detector de una frecuencia está a nivel alto, el otro debe estar bajo, así, entrando los dos niveles a un comparador, recuperamos la señal que había sido modulada.
FSK-PLL (Frequency Shift Keying – Phase Locked Loop): Sirve para detectar en frecuencia, utiliza un PLL. El primer bloque es un filtro pasabanda que elimina todo lo que no esté entre las dos frecuencias a detectar, seguido de un comparador para conseguir unos niveles constantes a la entrada del PLL. Funcionamiento del PLL: el VCO del PLL tiende a generar una señal igual en frecuencia y fase a la de entrada. Obtiene una tensión de error entre la señal de entrada al PLL y la salida del VCO, que pasada por un filtro pasabaja y un amplificador, controla por tensión al VCO. El PLL pretende seguir la señal de entrada, la tensión de control del VCO será diferente a la frecuencia de entrada. Por eso la señal de salida del PLL será una tensión relacionada con la frecuencia que hay a la entrada. Usando un comparador a un nivel adecuado podemos demodular la señal FSK.
BPSK: Debe obtener a partir de las dos fases posibles, los bits transmitidos. El multiplicador es el elemento principal. Al multiplicar la señal de entrada con la señal de referencia, obtenemos dos frecuencias, una continua y una de frecuencia doble. La de continua será positiva cuando la señal de entrada esté en fase con la referencia y negativa cuando haya un desfase de 180º. Mediante un comparador se consigue obtener la señal de niveles TTL que había sido modulada.
DPSK: La ventaja respecto a BPSK es no requerir una señal de referencia en fase con la entrada, solo se retarda el tiempo de un bit la señal de entrada. Salvo la sustitución de la señal retardada, el resto del circuito funciona de la misma forma que BPSK.