Modulación en Frecuencia (FM)

Transcripción

1 Modulación en Frecuencia (FM) La recuencia de la señal portadora varia de acuerdo con el valor instantáneo de la señal moduladora SEÑAL MODULADA EN FM MODULADORA PORTADORA

2 Métodos de modulación: FM V E Portadora 2000 KHz Moduladora (Voz) Moduladora (Voz) Portadora (2000 KHz) Ingles: Carrier Señal FM El espectro de una señal modulada en FM tiene ininitas componentes. t Espectro de la señal modulada en FM (Las amplitudes de las distintas componentes se llaman unciones de Bessel) El ancho de banda depende del índice de modulación (n) y de la recuencia moduladora. El espectro es simétrico respecto a la portadora. Si el índice de modulación (n) es mayor de 0.3 tenemos una modulación con banda ancha (WBFM). Si el índice de modulación es pequeño tenemos una Modulación de banda estrecha (NBFM).

3 Métodos de modulación: FM La FCC ha asignado a cada emisora de radiorecuencia FM estándar un ancho de banda de 200 KHz. Desviación máxima de la portadora 75 KHz Banda de Seguridad 25 KHz 25 KHz 150 KHz 25 KHz Portadora 200 KHz Bandas de seguridad Aspecto del espectro de FM para varios índices de modulación (n) n = 0.25 n = 1 n = 2 n = 5

4 t A t C C C 2 cos ) ( Portadora t A t M M M 2 cos ) ( Moduladora (p.e. senoidal) Métodos de modulación: FM Señal modulada en FM t sen n t A t M C C FM 2 2 cos ) ( M M A k n 2 Índice de modulación Matemáticamente:

5 Métodos de modulación: FM Un ejemplo de un canal marino No se usan db MHz C75 C16 C KHz Canal 16 (Socorro) 25 KHz Canales marinos iniciales (del 1 al 28) 27 posteriores (del 60 hasta el 88 intercalados)

6 Métodos de modulación: FM Utilizando este sistema se puede enviar inormación digital. Se utilizan solo dos recuencias una para el "0" y otra para el "1" V E La modulación digital utilizando modulación de recuencia se llama FSK ("Frequency Shit Keying"). t Método de transmisión F1B. Señal FSK Los canales que transmiten inormación digital en VHF emplean este método. Ejemplos: DSC en canal 70 AIS en canales 87B y 88B

7 Métodos de modulación: FM Transmisor FM Receptor FM

8 Métodos de modulación: FM La modulación en FM se utiliza en náutica en la banda de VHF ( MHz). Los enlaces de realizan por medio de la onda directa y la onda relejada en tierra. La onda de supericie está totalmente amortiguada a poca distancia del emisor. La ionosera es transparente a este margen de recuencias. El alcance VHF es corto (30 a 50 millas).

9 Métodos de modulación: FM VHF MARINO Dentro de la banda de VHF el rango de recuencia de 156 hasta 162 MHz está dedicado al uso marítimo. Está dividida en 55 canales separados 25 KHz. Inicialmente existían 28 canales separados 50 KHz (desde el 1 hasta el 28). En el año 1972 se añadieron de orma intercalada los nuevos canales numerados del 60 hasta el 88. (Nota: los canales 29 al 59 ya estaban asignados. Uso Privado).

10 Métodos de modulación: FM Canales VHF Iniciales Ampliación (1972)

11 Métodos de modulación: FM Canales VHF

12 Métodos de modulación: FM Canales VHF: Comentarios Nota: Algunas veces a las recuencias VHF se les pone una letra (A ó B) para dierenciar la recuencia de barco y la de costa. Canal 87A = MHz Canal 87B = MHz Los canales que tienen una sola recuencia son "Simplex" se usa el mismo canal para emitir y para recibir. Los otros son canales "Duplex"

13 Métodos de modulación: FM Canales VHF canales marinos mas signiicativos Canal 16: MHz Socorro y Seguridad Canal 70: (barco) (costa) Canal 87: (barco) (Costa) Canal 88: (barco) (Costa) Llamada selectiva digital (DSC) "Digital Selective Calling" AIS ("Automatic identiication System") AIS ("Automatic identiication System") Canal 15: Radiobalizas clase C (VHF EPIRB clase C). En desuso desde 1999

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17 Métodos de modulación: PM Modulación de ase. Se mantiene amplitud y recuencia y se cambia la ase de la señal V A V E t t Señal adelantada ( = 10º) Señal en ase ( = 0) El desase de la señal portadora se va cambiando al ritmo de la señal portadora 90º V R t Señal retrasada ( = -10º) 180º 0º -90º

18 Métodos de modulación: PM Se puede también transmitir inormación digital, asignando una ase al "1" otra ase al "0". V E Por ejemplo 0º y 180º La modulación digital de ase se conoce con la siglas: PSK ("Phase Shit Keying") t 0 180º 0º 1

19 Métodos de modulación: PM Matemáticamente: C Portadora ( t) A C cos 2 C t Señal modulada en PM Moduladora (p.e. senoidal) PM ( t) A cos 2 t nsen 2 C C M t M ( t) A M cos 2 M t n k A M Índice de modulación El espectro de una señal PM se obtiene como el de FM con las unciones de Bessel. La distribución espectral depende de la moduladora. Si n < 0.3 se tiene modulación de banda estrecha (NBPM, Narrow Band Phase Modulation)

20 Resumen de métodos de modulación digital "se envían 3 bits de cada vez"

21 Sumario de aplicaciones náuticas en las distintas bandas de recuencia Banda VLF (3-30 KHz) Tamaño de antenas (inconveniente) El margen de recuencias KHz presenta una onda de supericie muy poco atenuada en el mar (puede alcanzar hasta millas) Banda LF ( KHz) Ejemplos náuticos: Sistema OMEGA ya en desuso La onda de supericie no presenta una atenuación demasiado elevada (se alcanzan 600 millas) Durante la noche la onda ionosérica produce desvanecimiento ("Fading") Ejemplos náuticos: 1.- Navegación Radiogoniómétrica. Radioaros en la costa en el margen KHz (NDB = Non Directional Beacon) 2.- Navegación hiperbólica (CONSOL (300 KHz), DECCA (70.38, 85, 113.3, KHz) LORAN-C ( KHz) 3.- Diusión metereológica. Suele incluir también inormación horaria.

22 Banda MF ( KHz) La onda terrestre está uertemente atenuada (alcance Km en tierra y 600 Km en mar) Ejemplos náuticos: 1.- Radiogoniometría 2.- Navegación Hiperbólica: Antiguo LORAN A (2000 KHz) 3.- Socorro y Seguridad ( KHz en Europa) 4.- Inormación metereológica

23 Banda HF (3-30 MHz) Margen empleado para comunicaciones en alta mar. Onda de supericie uertemente atenuada. La onda ionosérica se releja en las capas superiores. Hay zonas de silencio muy deinidas Ejemplos náuticos: 1.- Comunicaciones en BLU (en ingles SSB) 2.- Comunicaciones en AM 3.- Radiogoniometría 4.- Banda ciudadana (CB Civil Band). Se usa en embarcaciones de recreo. No es una banda marina. Es útil dado el gran número de radioaicionados ,75 MHz 5.- Telex (RTTY, radioteletipo): Envío de señales codiicadas en binario donde cada código corresponde a un caracter de una máquina de escribir baudios. Suelen emplearse 5 bits (32 caracteres). 6.- FAX.- Imágenes y cartas metereológicas. 3-6 MHz. 6-1 MHz MHz.

24 Banda ciudadana (CB Civil Band). 27 MHz (11 m) Separación entre canales 10 KHz Portadora en el centro del canal Emisiones ijas y móviles ( P < 4 W) Portátiles (P < 2 W) Modulación en FM y PM con 1.5 KHz AM con P < 100 mw Si P < 100 mw no se requieren licencias Canales CB Seguridad y control de tráico (canales C) Servicios de empresas industriales y comerciales Auxilio para actividad deportiva Otras comunicaciones a corta distancia 16 ( MHz) 19 ( MHz) Buscapersonas con señales acústicas 17 ( MHz) 22A (27,235 MHz) 24 ( MHz) Canal de socorro en todo el territorio nacional 9 ( MHz) 3 ( MHz) 18 ( MHz) Seguridad en el mar en caso de emergencia 1 ( MHz) 2 ( MHz) 3 ( MHz) Auxilio en actividad sanitaria 22B ( MHz) 23A ( MHz) 20 ( MHz) 21 ( MHz) Telemandos 3A ( MHz) 7A ( MHz) 11A (27,095 MHz) 15A (27,145 MHz) 19A (27,195 MHz) 22 (27,225 MHz) 23: 27, 255 MHz) 4 ( MHz) 5 (27,015 MHz) 6 (27,025 MHz) 7 (27,035 MHz) 8 ( MHz) 9 (27,065 MHz) 10 (27,075 MHz) 11 (27,085 MHz) 12 (27,105 MHz) 13 (27,115 MHz) 14 (27,125 MHz) 15 (27.13 MHz)

25 Banda VHF ( MHz) Enlaces por medio de onda directa y onda relejada en tierra. Onda de supericie totalmente atenuada. La ionosera es transparente. Ejemplos náuticos: 1.- VHF marino 2.- Radiogoniometría ( MHz) 3.- Navegación por satélite. Antiguo sistema TRANSIT (usaba entre otras 150 MHz) Transmisor Onda directa Receptor Onda relejada

26 Banda UHF ( MHz) y SHF (3-30 GHz) - La atmósera es muy selectiva en esta banda de altas recuencias. Se producen uerte absorciones debidas principalmente al oxigeno a al vapor de agua. - Los márgenes de recuencia donde las atenuaciones son reducidas se denominan ventanas. Ejemplos náuticos: 1.- Radar (Radio Detection and Ranging). Será objeto de tema especíico 2.- Comunicaciones a muy corta distancia MHz. Comunicaciones móviles a bordo y en carga y descarga. 3.- Navegación por satélite (antiguo TRANSIT y actual NAVSTAR) 4.- Televisión 5.- Comunicaciones espaciales (vía satélite). Por ejemplo MARISAT (transmisión MHz y recepción en MHz)

27 Banda UHF ( MHz) y SHF (3-30 GHz) Oxigeno (O 2 ) Agua (H 2 O) 10 Atenuación Ondas Electromagnéticas [db/km] 1 RADAR MARINO Banda X: GHz Banda S: GHz 0.1 H2O Estela inrarroja SHF EHF Frecuencia [GHz]

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29 Denominación de las emisiones Clasiicación de emisiones establecida por la ITU (International Telecommunication Union) Tipo de modulación A: modulación de amplitud F: modulación de recuencia o de ase P: modulación de impulsos Tipo de transmisión Otras características A: SSB con portadora reducida H: SSB con portadora no reducida J: SSB con portadora suprimida B: dos bandas laterales independientes C: VSB (Una banda lateral está parcialmente suprimida D: Modulación de amplitud de impulso E: Modulación por anchura de impulso F: Modulación de posición a impulsos G: Modulación a código de impulsos 0: Ausencia de modulación 1: Telegraía sin empleo de recuencias moduladoras de audio 2: Telegraía con empleo de recuencias moduladoras de audio o señales moduladas 3: Teleonía 4: Facsímile 5: Televisión 6: Telegraía en 4 recuencias 7: Telegraía a recuencia vocal multicanal 9: otras transmisiones

30 Denominación de las emisiones Algunos ejemplos A1A Telegraía Morse (CW) sin modulación por audiorecuencia (manipulación por interrupción de portadora) A1B Telegraía para recepción automática sin modulación por audiorecuencia A2A Telegraía Morse con modulación por interrupción de la sub-portadora moduladora A2B Telegraía para recepción automática con manipulación por interrupción de la sub-portadora A3E Teleonía de doble banda lateral completa J3E Teleonía de banda lateral única (SSB). Portadora suprimida J2B?????(AFSK) R3E Teleonía de banda lateral única (VSB). Portadora reducida A3C Facsímile con modulación de la portadora, directamente por la inormación o por medio de una sub-portadora modulada en recuencia F1A Telegraía Morse con manipulación por desviación de recuencia, sin modulación por una audiorecuencia; se emite siempre una de las dos recuencias F1D Transmisión de datos con manipulación por desviación de recuencia, sin modulación por una audiorecuencia. F2D Transmisión de datos con manipulación por interrupción de una audiorecuencia moduladora de recuencia F3E (G3E) Teleonía, modulación de recuencia (FM) o de ase (PM) F3C Facsímile con modulación de recuencia de la portadora K1A Telegraía con manipulación por interrupción de una portadora transmitida por impulsos, sin modulación por audiorecuencia. K2A Telegraía con manipulación por interrupción de una o mas audiorecuencias de modulación o con manipulación por interrupción de una portadora de impulsos modulados, audiorecuencia o audiorecuencias. L2A Telegraía con manipulación por interrupción de una o mas audiorecuencias de modulación o con manipulación de una portadora de impulsos modulados; audiorecuencia o audiorecuencias modulando la anchura (o la duración) de los impulsos K3E Teleonía, modulación por impulsos en amplitud L3E Teleonía, modulación por impulsos en anchura ( o también duración) M3E Teleonía, modulación por impulsos en ase (o posición) C3F Televisión, modulación de banda lateral residual F1B????(FSK) F3F Televisión, modulación de recuencia H3E???? (AM)

31 Código Morse internacional A.- B -... C -.-. D -.. E. F..-. G --. H... I.. J.--- K -.- L.-.. M -- N -. O --- P.--. Q --.- R.-. S... T. U..- V...- W.-- X -..- Y -.-- Z --.. CH , ! ? ; : " ( ) = Error... Espera.-... Fin mensaje.-.-. Separación Llamada Apóstroe Subrayado Comprendido...-. Recepción inal Párrao aparte Raya quebrado Invitación a transmitir -.- Fin de transmisión...-.-