Modulación en amplitud (AM) La transmisión de una señal supone el paso de la misma a través de un determinado medio, por ejemplo: un cable, el aire, etc. Debido a diferentes fenómenos físicos, la señal que llega al receptor difiere de la emitida por el transmisor. Si la suma de todos los efectos no produce una gran diferencia entre ambas señales, conseguiremos una transmisión libre de errores. Por el contrario, cuando la señal recibida difiera en exceso de la señal transmitida el receptor puede interpretar incorrectamente la información y decimos entonces que se produce un error de transmisión Atenuación: Consiste en el debilitamiento o pérdida de amplitud de la señal recibida frente a la transmitida. La atenuación tiene un efecto proporcional a la distancia. A partir de una determinada distancia, la señal recibida es tan débil que no se puede reconocer mensaje alguno. La atenuación se suele expresar en db. Retardo: Todas las señales se propagan a una cierta velocidad, que depende del medio y de la naturaleza de la señal. Así, todas las señales van a tardar un cierto tiempo en recorrer la distancia que separa al emisor del receptor. Para una señal limitada en ancho de banda la velocidad tiende a ser más alta en la frecuencia central y decrece en los límites de la banda de frecuencias.en un instante dado las componentes frecuenciales que llegan al receptor no son las mismas que unos instantes antes envió el emisor, por lo tanto, la señal recibida tendrá una forma distinta de la emitida. Concepto de modulación En telecomunicación el término modulación engloba el conjunto de técnicas para transportar información sobre una onda portadora. Estas técnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de comunicación lo que posibilita transmitir más información en forma simultánea, protegiéndola de posibles interferencias y ruidos. Normalmente implica la alteración de su banda de frecuencias para transmitir la señal en una gama de frecuencias más adecuada. La necesidad de modular viene dada por la imposibilidad de la propagación de la señal en su banda de frecuencias base, o en superar las dificultades que representa esta propagación. En general, se pretenden conseguir los siguientes objetivos en el proceso de modulación: Posibilidad de Multiplexación. Facilitar la propagación de la señal por el medio de transmisión adaptándola a él. Reducción del ruido e interferencia. Empleando el método de modulación adecuado se puede reducir el ruido e interferencias que sufre la señal durante su transmisión, con relación a la transmisión banda base.
Superar limitaciones de equipos. Los equipos electrónicos utilizados en los sistemas de telecomunicación pudieran tener unas frecuencias de utilización óptimas, que deberán usarse para mejorar la calidad de la transmisión. Proceso de modulación A continuación se esquematiza el proceso de modulación Señal portadora Señal modulada Señal moduladora En todo proceso de modulación existen una serie de señales propias del proceso: Se llama moduladora a la señal que contiene toda la información que se quiere enviar. Existe también una señal encargada de trasladar al otro extremo de la comunicación esa información que contiene la moduladora. Esta señal que se encarga de llevar la información de la moduladora se denomina portadora. El resultado del proceso será una señal modulada. Tipos de modulación El parámetro a modificar de la portadora puede ser la amplitud, la frecuencia, la fase, la posición o la duración del pulso. Según sea la naturaleza de la señal modulada, así se denominará el tipo de modulación. Así pues, habrá sistemas de modulación con portadora analógica o digital y también la señal moduladora puede ser analógica o digital, tal y como lo muestra la siguiente tabla: Tabla 1 Tipos de modulación de señales Tipo de portadora Tipo de moduladora Analógica Digital Analógica AM DES PLAZAMIENTO: ANGULAR: - ASK - FM - FSK - PM - PSK Digital PULSOS: CODIGOS DE LINEA:
- PAM - PDM - PPM - PCM - NRZ - RZ - BIFASE - BIPOLAR Modulación en amplitud En este tipo de modulación, la amplitud de la portadora varía según la señal de información, de modo que la información de amplitud y frecuencia de ésta se montan sobre la portadora haciendo que su envolvente varíe de acuerdo a la señal moduladora o de información. Los diversos esquemas de modulación de amplitud se designan también como de envolvente variable y comprenden los siguientes: AM con portadora completa y dos bandas laterales o AM completa. AM con dos bandas laterales y portadora suprimida (AM-DSB-SC) AM con dos bandas laterales y vestigio o piloto de portadora. Banda lateral única (BLU o SSB) sin portadora. Banda lateral única con piloto de portadora. AM con vestigio de banda lateral o AM con banda lateral vestigial (AMVSB) AM con doble banda lateral y portadora completa (AM completa) Consideremos que la expresión matemática de la señal portadora está dada por y p (t) = v p sen(2πf p t) (1) En la cual Vp es el valor pico de la señal portadora y fp es la frecuencia de la señal portadora. De manera similar podemos expresar matemáticamente a la señal moduladora y m (t) = v m sen(2πf m t) (2) Siendo Vm el valor pico de la señal moduladora y fm su frecuencia. La señal modulada tendrá una amplitud que será igual al valor pico de la señal portadora más el valor instantáneo de la señal modulada. y(t) = (v p + v m sen(2πf m t)) sen(2πf p t) (3) Factorizando Vp
y(t) = v p (1 + v m v p sen(2πf m t)) sen(2πf p t) (4) al factor m se le denomina índice de modulación por lo cual Por propiedades trigonométricas m = v m v p (5) y(t) = v p (1 + msen(2πf m t))sen(2πf p t) (6) y(t) = v p sen(2πf p t) + mv p 2 cos (2π(f p f m )) mv p 2 cos (2π(f p f m )) (7) En la ecuación (7), 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.
f p- f m : frecuencia lateral inferior f p+ fm : frecuencia lateral superior 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 y banda lateral superior. Como la información está contenida en la señal modulad El valor de m puede variar entre 0 y 1, si dicho valor se sobrepasa se obtiene una sobre modulación la cual distorsiona la forma de la señal de información