Que es una Constelación de Módem?

 Constelación de Módem

Una constelación de módem es un diagrama a base de puntos que representa las fases relativas y amplitudes de todos los posibles estados de la señal de línea que genera el módem. Sirve para explicar la operación de módem complejos de modulación digital en amplitud y en fase.

La siguiente figura ilustra un diagrama de constelación de módem compuesto por cuatro puntos. La distancia de cada punto al origen representa la amplitud de la señal y el Ángulo representa la fase de la señal en relación con el estado de la señal en el instante anterior.

El concepto de de la fase de la señal es:

En la figura b la fase de la señal es 0°, pues la señal comienza con amplitud 0 al principio del periodo y se incrementa a un máximo. Por el contrario la figura c muestra una señal de fase 90° que comienza después en el ciclo, es decir, con amplitud máxima y después sigue con un patrón similar. De acuerdo con esto, la gráfica de las señales representadas por la constelación  de la figura a son la que se ilustran en la figura d (suponiendo que cada una de ellas estuvo procedida en el instante anterior por una señal de fase 0°). Los ángulos en este caso de la fase son 45°, 135°, 225° y 315°.

1     2.           Velocidad de transferencia de información.

Uno de los principales puntos de estudio de la informática es justamente el de la Tasa de Bits, siendo principalmente conocida como la Velocidad de Transferencia, que es básicamente la rapidez con la que se pueden comunicar dos dispositivos digitales mediante un sistema dado de transmisión de datos.

Un término relativo a este es el de ancho de banda, siendo éste dado por la cantidad de información o datos que es capaz de enviar o recibir utilizando una Conexión de Red que se mantiene constante, en un período de tiempo determinado, correspondiendo entonces a medidas de Bits por Segundo y sus correspondientes derivaciones.

Esta tasa de transferencia es entonces referida a la velocidad en que se pueden enviar estos datos a través de un Ancho de Banda Real, siendo generalmente una proporción inferior a la capacidad que se posee, teniendo distintos factores de incidencia, que varían desde la Topología de la Red establecida, hasta las aptitudes que tiene el Ordenador donde nos estamos comunicando (Condiciones de Energía, Congestión en la Red, Servidor disponible, componentes de Hadware, etc.)

La Velocidad de Transferencia entonces se desglosa en dos conceptos fundamentales:

·         
Tasa de Bits Constante (CBR): La cantidad de datos enviados es uniforme, por lo que no se tienen en cuenta los factores anteriormente mencionados, ni la densidad de información que es enviada en uno u otro momento

·         Tasa de Bits Variable (VBR): En este caso, la medición no es uniforme sino que se realiza una diferencia entre las zonas de menor o mayor densidad, siendo entonces una cantidad mucho más precisa.

El Ancho de Banda Teórico entonces es un concepto que es la base del diseño de la red a establecer, en contraste con la Tasa de Transferencia que nunca es mayor a esta capacidad por las limitaciones que describimos, además de las tecnologías que son empleadas en la comunicación.

La Tasa de Transferencia de Bits es entonces medida con las unidades de Bit por Segundo (que podemos encontrar expresa como bit/s; b/s; y la más frecuente bps) teniendo como obligación en cada acrónimo o abreviatura la expresión de la "b" como minúscula, para evitar la confusión con el Byte por segundo (B/s)

Para poder realizar la conversión entonces simplemente debemos multiplicar la cantidad de bits por 8 (ya que 1 Byte = 8 bits)

Tal como en Matemática, si bien ésta es la unidad, para evitar escribir números de muchísimas cifras, se utilizan distintos múltiplos, con excepción del Byte, que para realizar las conversiones debemos dividir al número base por cada 1024 unidades, siendo entonces un Kilo byte el correspondiente a 1024 Bytes.

1     3.       Diferencia entre bit y baudio.

Un "bit" es una unidad mínima de información de la memoria que puede ser transmitida o tratada, puede tener dos estados: un "sí" (0) o un "no" (1) binarios. Un bit es un único dígito en un número binario. 

Un "baudio" es una unidad de medida de velocidad utilizada en comunicaciones de transmisión de datos a través de una línea analógica (por ejemplo, el teléfono). Es el número de cambios de estado (voltaje o frecuencia) de una señal por segundo un una línea de comunicación, normalmente telefónica. 

Hay que diferenciar entre velocidad de señalización y velocidad de transmisión de información. Esto hace a la diferencia que existe entre baudios y bits por segundo. 

Aunque el término baudio se utiliza como sinónimo de bits por segundo, en realidad, se trata de cosas diferentes, porque sólo a velocidades bajas, los baudios son iguales a los bits por segundo; por ejemplo, 300 baudios equivalen a 300 bps. 

Sin embargo, un baudio puede representar más que eso; por ejemplo, el módem V.22bis genera 1,200 bps a 600 baudios. La diferencia está en que cada cambio de estado en la señal no transmite necesariamente un bit, de forma que las dos medidas no son equivalentes. 

Entonces, un baudio no es sinónimo de bits por segundo ya que los signos pueden representar más de un bit. Los baudios sólo son iguales a bits por segundo cuando la señal representa un único bit.

4.         Como funciona QAM y sus utilizaciones.

La modulación de amplitud en cuadratura o QAM (acrónimo de Quadrature Amplitude Modulation, por sus siglas en inglés) es una técnica que transporta dos señales independientes, mediante la modulación de una señal portadora, tanto en amplitud como en fase. Esto se consigue modulando una misma portadora, desfasada en 90°. La señal modulada en QAM está compuesta por la suma lineal de dos señales previamente moduladas en doble banda lateral con portadora suprimida.

Se asocian a esta tecnología aplicaciones tales como: 

·         Módem telefónicos para velocidades superiores a los 2400bps.

·         Transmisión de señales de televisión, microondas, satélite (datos a alta velocidad por canales con ancho de banda restringido).

·   Modulación con codificación reticular   muy elevadas combinando la modulación con la codificación de canal.

·         Módem  ADLS que trabajan a frecuencias comprendidas entre 24KHz y 1104KHz, alcanzándose velocidades de datos de hasta 9 Mbps.

1     5.         Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales

La Multiplexación por División de Frecuencias Ortogonales, en inglés Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), también llamada modulación por multitono discreto, en inglés Discrete Multitone Modulation (DMT), es una modulación que consiste en enviar un conjunto de ondas portadoras de diferentes frecuencias, donde cada una transporta información, la cual es modulada en QAM o en PSK.

Normalmente se realiza la multiplexación OFDM tras pasar la señal por un codificador de canal con el objetivo de corregir los errores producidos en la transmisión, entonces esta modulación se denomina COFDM, del inglés Coded OFDM.

Debido al problema técnico que supone la generación y la detección en tiempo continuo de los cientos, o incluso miles, de portadoras equiespaciadas que forman una modulación OFDM, los procesos de modulación y demodulación se realizan en tiempo discreto mediante la IDFT y la DFT respectivamente.

Características de la modulación OFDM

La modulación OFDM es muy robusta frente al multitrayecto (multi-path), que es muy habitual en los canales de radiodifusión, frente a las atenuaciones selectivas en frecuencia y frente a las interferencias de RF.

Debido a las características de esta modulación, es capaz de recuperar la información de entre las distintas señales con distintos retardos y amplitudes (fading) que llegan al receptor, por lo que existe la posibilidad de crear redes de radiodifusión de frecuencia única sin que existan problemas de interferencia.

Si se compara a las técnicas de banda ancha como CDMA, la modulación OFDM genera una alta tasa de transmisión al dividir el flujo de datos en muchos canales paralelos que se transmiten en igual número de carriers de banda angosta y con tiempos de símbolo (uno o varios bits) mayores al caso de usar banda ancha donde para lograr la misma tasa de transmisión los tiempos de símbolo son más cortos.

Los canales de banda angosta de OFDM son ortogonales entre sí, lo que evita el uso de bandas de guardas y así un eficiente uso del espectro. Ya que los desvanecimientos (fading) afectan selectivamente a uno o un grupo de canales, es relativamente simple ecualizarlos en forma individual lo que también se contrapone a la ecualización de un sistema de banda ancha.

Sistemas que utilizan la modulación OFDM

Entre los sistemas que usan la modulación OFDM destacan:

• La televisión digital terrestre DVB-T, que es un estándar de TDT

• La radio digital DAB

• La radio digital de baja frecuencia DRM

• El protocolo de enlace ADSL

• El protocolo de red de área local IEEE 802.11a/g/n, también conocido como Wireless LAN

• El sistema de transmisión inalámbrica de datos WiMAX

• El sistema de transmisión de datos basados en PLC HomePlug AV

Enlaces externos

• Cobertura de un Sistema de Televisión Digital Terrenal [1]

• Funcionamiento de OFDM [2]

2    6.         Trellis coded modulación

La Modulación con Codificación Reticulada, conocida también como TCM (acrónimo de Trellis Coded Modulation),codificación trellis y modulación codificada de enrejado es un esquema de modulación que permite la transmisión altamente eficiente de información sobre medios limitados en banda tales como la linea telefonica. Este tipo de modulación fue inventado por el ingeniero de telecomunicaciones austríaco Gottfried Ungerboeck  mientras trabajaba en el Laboratorio de Investigación de IBM en ZURICH en la década de 1970 y descrito por primera vez en una ponencia de 1976, pero pasó casi desapercibida hasta que se publicó una nueva exposición detallada en 1982 que logró un amplio reconocimiento repentino.

En 1984 a propuesta de IBM el ITU-T la adopta para módems de datos en la red telefónica con 32 estados de fase (32 TCM) para 14,4 kb/s. Esta modulación se asocia con el algoritmo creado por el ingeniero electrónico italiano ANDREW VITERBI que permite la corrección de errores en el receptor. Se trata de una decodificación que optimiza la tasa de error. La modulación TCM permite maximizar la distancia mínima entre estados de transmisión desde el punto de vista de la distribución de fases.

7.        Constelaciones modernas

Sistema global de constelaciones de navegación por satélite

Un sistema global de navegación por satélite (su acrónimo en ingles: GNSS) es una constelación de satélites que transmite rangos de señales utilizados para el posicionamiento y localización en cualquier parte del globo terrestre, ya sea en tierra, mar o aire. Estos permiten determinar las coordenadas geograficas y la altitud de un punto dado como resultado de la recepción de señales provenientes de constelaciones de satélites artificiales de la Tierra para fines de navegación, transporte, geodésicos, hidrográficos, agrícolas, y otras actividades afines.

Un sistema de navegación basado en satélites artificiales puede proporcionar a los usuarios información sobre la posición y la hora (cuatro dimensiones) con una gran exactitud, en cualquier parte del mundo, las 24 horas del día y en todas las condiciones climatológicas.

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Circuitos de control automático de ganancia

Un circuito de control automático de ganancia (AGC) compensa las variaciones menores en el nivel de señal de RF recibida. El circuito AGC incrementa automáticamente la ganancia del receptor, para niveles de entrada de RF débiles, y reduce automáticamente la ganancia del receptor, cuando se recibe una señal de RF fuerte. Las señales débiles pueden enterrarse en el ruido del receptor y en consecuencia, son imposibles de detectar. Hay varios tipos de AGC, directo o sencillo, retardado y seguido.

AGC RETARDADO:

El retardo del AGC evita que el voltaje de retroalimentación de AGC llegue a los amplificadores de RF o de IF, hasta que el nivel de RF exceda una magnitud predeterminada. Una vez que la señal de la portadora ha excedido el nivel del umbral, el voltaje de retardo del AGC es proporcional a la intensidad de la señal de la portadora

AGC SEGUIDOR:

El seguidor es similar al AGC convencional excepto que la señal del receptor se monitorea, mas cerca, de la parte delantera del receptor y el voltaje de corrección alimentara directamente a los amplificadores de IF.

 

 

 

 

 

Circuitos Detectores de AM, Pico

CIRCUITOS DETECTORES DE AM

La función de un detector de AM es demodular la señal de AM, recuperar y reproducir la información de la fuente original. La señal recuperada debe contener las mismas frecuencias que la señal de información original (banda base) y debe tener las mismas características relativas de amplitud. Al detector de AM a veces se le llama el segundo detector, siendo el  mezclador/convertidor el primer detector porque precede al detector de AM.

Detector de picos

La figura 4-26a muestra un diagrama esquemático para un demodulador de AM sencillo no coherente, que se llama comúnmente un detector de picos. Debido a que un diodo es un dispositivo no lineal, ocurre una mezcla no lineal en D1 cuando dos o más señales se aplican a su entrada. Por lo tanto, la salida contiene las frecuencias de entrada originales, sus armónicas, y sus productos cruzados. Si una portadora de 300 KHz es modulada en amplitud por una onda senoidal de 2 KHz, la onda

298, 300 y 302 kHz, respectivamente. Si la señal resultante es la entrada al detector de AM, mostrado en la figura 4-26a, la salida abarcará las tres recurrencias de entrada, las armónicas de las tres frecuencias, y los productos cruzados de todas las combinaciones posibles de las tres frecuencias y sus armónicas. Matemáticamente, la salida es

Vsalida = frecuencias de entrada + armónicas + sumas y diferencias

Debido a que la red de RC es un filtro pasa-bajo, solamente las frecuencias de diferencia pasan a la sección de audio. Por lo tanto, la salida es simplemente

Vsalida = 300 - 298 kHz = 2 kHz

= 302 - 300 kHz = 2 kHz

= 302 - 298 kHz = 4 kHz

Debido a las características de amplitud relativa de las frecuencias laterales superior e inferior y la portadora, la diferencia entre la frecuencia de la portadora y la frecuencia lateral, ya sea superior o inferior, es la señal de salida predominante. En consecuencia, por razones prácticas, la señal modulante original (2 kHz) es la única componente que está contenida en la salida del detector de picos. En el análisis anterior, el detector de diodo se analizó como un simple mezclador, cosa que sí lo es. Esencialmente, la diferencia entre un modulador de AM y un demodulador de AM es que la salida de un modulador se sintoniza con las frecuencias de suma (convertidor a altas frecuencias), mientras que la salida de un demodulador se sintoniza a las frecuencias de diferencia (convertidor a baja frecuencia) El circuito demodulador mostrado en la figura 4-26a se le llama comúnmente detector de diodos puesto que el dispositivo no lineal es un diodo, o un detector de picos, porque detecta los picos de la envolvente de entrada, o un detector de envolvente o de figura, porque detecta la figura de la envolvente de entrada. Esencialmente, la señal de la portadora captura el diodo y lo obliga a activarse y a desactivarse (rectificar) sincrónicamente (tanto frecuencia como fase) Así, las frecuencias laterales se mezclan con la portadora, y se recuperan las señales de banda base original.

Las figuras 4-26b, c y d muestran una forma de onda de voltaje de entrada al detector, la forma de onda de corriente de diodo correspondiente, y la forma de onda de voltaje de salida del detector. En el tiempo to el diodo está polarizado inversamente y desactivado (id = 0 A), el capacitor se descarga completamente (Vc = 0 V), y así la salida es 0 V. El diodo permanece desactivado hasta que el voltaje de entrada exceda el potencial de barrera de D1 (0.3 V aproximadamente) Cuando Ventrada alcanza 0.3 V (t1), el diodo se activa y la corriente del diodo empieza a fluir, cargando el capacitor. El voltaje del capacitor permanece 0.3 V por debajo del voltaje de entrada hasta que Ventrada alcanza su valor pico. Cuando el voltaje de entrada empieza a decrecer, el diodo se desactiva e id se va a 0A (t2) El capacitor empieza a descargar a

Través del resistor, pero la constante de tiempo RC se hace lo suficientemente larga para que el capacitor no pueda descargarse tan rápidamente como Ventrada decrece. El diodo permanece desactivado hasta el siguiente ciclo de entrada, cuando Ventrada se va a 0.3 V, más positivo que Vc (t3) En este momento el diodo se activa, fluye la corriente, y el capacitor empieza a cargarse nuevamente. Es relativamente fácil para el capacitor cargar al nuevo valor, porque la constante de tiempo de carga RC es RdC, en donde Rd es la resistencia activada (llamada resistencia directa) del diodo, que es bastante pequeña. Esta secuencia se repite en cada pico positivo sucesivo de Ventrada y el voltaje del capacitor sigue los picos positivos de Ventrada (de ahí el nombre de detector de picos) La forma de onda de salida asemeja la figura de la envolvente de entrada (de ahí el nombre de detector de envolvente) La forma de onda de salida tiene una oscilación (rizo) de alta frecuencia que es igual a la frecuencia de la portadora. Esto se debe a que el diodo se activa durante los picos positivos de la envolvente. El rizo se quita fácilmente en los amplificadores de audio, puesto que la frecuencia de la portadora es mucho más alta que la frecuencia más alta de la señal modulante. El circuito mostrado en la figura 4-26 responde solamente a los picos positivos de Ventrada y por lo tanto se llama un detector de picos positivo. Invirtiendo simplemente el diodo, el circuito se convierte en detector de picos negativo. El voltaje de salida alcanza su amplitud pico positiva al mismo tiempo que la envolvente de entrada alcanza su valor máximo positivo (Vmax) y el voltaje de salida va a su amplitud pico mínima al mismo tiempo que el voltaje de entrada va a su valor mínimo (Vmin) Para una modulación del 100%, Vsalida cambia de 0 V a un valor igual a [Vmax - 0.3 V]

La figura 4-27 muestra las formas de ondas de entrada y salida para un detector de picos con varios porcentajes de modulación. Sin modulación, un detector de picos es simplemente un rectificador de media onda filtrado y el voltaje de salida es aproximadamente igual al voltaje de entrada pico menos 0.3 V. Conforme cambia el porcentaje de modulación, las variaciones en el voltaje de salida se incrementan y se reducen proporcionalmente; la forma de onda de salida sigue la figura de la envolvente de AM. Sin embargo, sin importar si está presente la modulación o no, el valor promedio del voltaje de salida es aproximadamente igual al valor pico de la portadora sin modular.

Distorsión del detector

Cuando se están incrementando los picos positivos sucesivos de la forma de onda de entrada del detector, es importante que el capacitor mantenga su carga entre picos (o sea, es necesaria una constante de tiempo RC relativamente grande) Sin embargo, cuando los picos positivos están decreciendo en amplitud, es importante que el capacitor descargue, entre picos sucesivos, a un valor menor que el siguiente pico (es necesaria una constante de tiempo RC corta) Obviamente, es necesaria una negociación entre una constante de tiempo grande y corta. Si la constante de tiempo RC es demasiado corta, la forma de onda de salida asemeja una señal rectificada de media onda. Esto a veces se llama distorsión

Del rectificador y se muestra en la figura 4-28b. Si la constante de tiempo RC es demasiado grande, la pendiente de la forma de onda de salida no puede seguir a la pendiente de la envolvente. Este tipo de distorsión se llama recortador diagonal y se muestra en la figura 4-28c. La red de RC que sigue del diodo en un detector de picos es un filtro de pasa-bajos. La pendiente de la envolvente depende tanto de la frecuencia de la señal modulante como del coeficiente de modulación (m) Por lo tanto, la pendiente máxima (máxima razón de cambio) ocurre cuando la envolvente está cruzando su eje cero en la dirección negativa. La frecuencia de la señal modulante más alta que puede de modularse por un detector de picos sin atenuarse se da como:

Para 100% de modulación, el numerador de la ecuación 4-16a tiende a cero, que esencialmente significa que todas las frecuencias de la señal modulante son atenuadas cuando se dé modulan. Típicamente, se limita o se comprime la amplitud de la señal modulante en un transmisor de tal manera que, aproximada Compilado, anexado y redactado por el Ing. Oscar M. Santa Cruz – 2010 EJEMPLAR DE DISTRIBUCIÓN GRATUITA 28 mente el 90% de modulación, es el máximo que se puede lograr. Para 70.7% de modulación (3dB), la ecuación 4-16a se reduce a.

La ecuación 4-16b se utiliza comúnmente en el diseño de detectores de picos para determinar una señal modulante máxima aproximada.

Receptores de AM (sintonizado y superheterodino)

RECEPTORES DE AM

Hay dos tipos básicos de receptores de radio: coherentes y no coherentes. Con un receptor coherente o síncrono, las frecuencias generadas en el receptor y utilizadas para la demodulación se sincronizan para oscilar a frecuencias generadas en el transmisor (el receptor debe tener algún medio de recuperar la portadora recibida y de sincronizarse con ella). Con receptores no coherentes o asíncronos, o no se generan frecuencias en el receptor o las frecuencias utilizadas para la demodulación son completamente independientes de la frecuencia de la portadora del transmisor.

La detección no coherente frecuentemente se llama detección de envolvente, porque la información se recupera a partir de la forma de onda recibida detectando la forma de la envolvente modulada. Los receptores descritos en este capítulo son no coherentes.

RECEPTOR SINTONIZADO A RADIOFRECUENCIA:

El receptor sintonizado a radiofrecuencia (TRF) fue uno de los primeros tipos de receptores de AM y se utilizó extensamente hasta mediados de los años cuarenta. El TRF reemplazó a los receptores anteriores de tipo superregenerativo y de cristal, y lo más probable es que todavía sea el diseño más sencillo disponible. Se muestra en la figura 4-4 un diagrama de bloques para el TRF. Un TRF es esencialmente un receptor, de tres etapas, que incluye una etapa de RF, una etapa de detector y una de audio. Por lo general, se requieren de dos o tres amplificadores de RF para filtrar y desarrollar suficiente amplitud de las señales, para manejar la etapa de detector. El detector convierte directamente las señales de RF a información y la etapa de audio amplifica las señales de información a un nivel donde se puedan utilizar. Los receptores TRF son ventajosos para los receptores diseñados para la operación de un solo canal por su sencillez y alta sensitividad. (Un receptor de un solo canal tiene una frecuencia de operación fija y, por lo tanto, puede recibir solamente una banda especifica de frecuencias que son únicas, para las transmisiones de una sola estación.)

Receptor superheterodino 

Heterodino significa mezclar dos frecuencias juntas en un dispositivo no lineal o trasladar una frecuencia a otra utilizando mezclas no lineales. Un diagrama de bloques de un receptor heterodino no coherente se muestra en la figura 4-5. Esencialmente, hay cinco secciones para un receptor superheterodino: La sección RF, la sección de mezclador/ convertidor, la sección de IF, la sección de detección de audio y la sección de amplificador de audio.

Sección de RF. La sección de RF generalmente consiste de un preselector y una etapa de Amplificador. Pueden ser circuitos separados o un solo circuito combinado. El preselector es un filtro pasa-bandas de sintonización amplia con una frecuencia central ajustable, que se sintoniza a la frecuencia portadora deseada. El propósito principal del preselector es proporcionar suficiente limitación inicial de bandas para evitar que una frecuencia específica de radio indeseada, llamada frecuencia imagen, entre al receptor (se explica posteriormente en este capítulo la frecuencia imagen). El preselector también reduce el ancho de banda de ruido del receptor y proporciona la etapa inicial, para reducir el ancho de banda general del receptor al ancho de banda mínimo requerido para pasar las señales de información. El amplificador de RF determina la sensitividad (o sensibilidad) del receptor (o sea, coloca el umbral de la señal).

Operación del receptor 

Durante el proceso de demodulación en un receptor superheterodino, las señales recibidas experimentan dos o más traslaciones de frecuencia: primero, la RF se convierte a IF; luego,

la IF se convierte a la información fuente (banda base) Los términos de RF y de IF son dependientes del sistema, y frecuentemente son engañosos, porque no necesariamente indican un rango específico de frecuencias. Por ejemplo, la RF para la banda comercial de radiodifusión de AM tiene frecuencias entre 535 y 1605 kHz, y las señales de IF son frecuencias entre 450 y 460 Khz. En los receptores comerciales de banda de radiodifusión de FM, se utilizan frecuencias intermedias hasta de 10.7 Mhz, que son considerablemente más altas que las señales de RF de banda de radiodifusión en AM. Las frecuencias intermedias simplemente se refieren a las frecuencias que se utilizan dentro de un transmisor o receptor, que caen en algún punto intermedio de las radiofrecuencias y las frecuencias de la información de fuente original. 

Conversión de frecuencias 

 La conversión de frecuencias en la etapa de mezclador/ convertidor es idéntica a la conversión de frecuencias en la etapa del modulador de un transmisor excepto que en el receptor las frecuencias se convierten a frecuencia menor en lugar de frecuencia mayor. En el mezclador/ convertidor, las señales de RF se combinan con la frecuencia del oscilador local en un dispositivo no lineal. La salida del mezclador contiene un número infinito de frecuencias armónicas y de productos cruzados, Que incluyen las frecuencias de suma y de diferencia, entre las frecuencias de la portadora de RF deseada y del oscilador local. Los filtros de IF se sintonizan con las frecuencias de diferencia. El oscilador local está diseñado de tal forma que su frecuencia de oscilación siempre está por encima o por debajo de la portadora de RF deseada, por una cantidad igual a la frecuencia central de IF. Por lo tanto, la diferencia entre RF y la frecuencia del oscilador local es siempre igual a IF. El ajuste para la frecuencia central del preselector y el ajuste para la frecuencia del oscilador local están sintonizados en banda. La sintonización en banda significa que los dos ajustes están mecánicamente unidos, para que un solo ajuste cambie la frecuencia central del preselector y, al mismo tiempo, cambie la frecuencia del oscilador local. Cuando la frecuencia del oscilador local se sintoniza por encima de RF, se llama inyección lateral superior o inyección de oscilación superior. Cuando el oscilador local se sintoniza por debajo de RF, se llama inyección lateral inferior o inyección de oscilación inferior. En los receptores de banda de radiodifusión de AM, siempre se utiliza la inyección lateral superior (la razón de esto se explica posteriormente en este capítulo) Matemáticamente, la frecuencia del oscilador local es:

Solucionario del taller capitulo 3 del libro Sistemas de Comunicaciones Electrónicas. Wayne Tomasi

3.1 ¿Defina modulación de amplitud?

R: / es el proceso de cambiar la amplitud de una señal portadora de frecuencia relativamente alta, en proporción con el valor instantáneo de la señal modulante o moduladora (información).

3.2¿ Describa el funcionamiento básico de un modulador de AM?.

R: / son dispositivos no lineales, con dos entradas y una salida, una entrada es una sola señal portadora de alta frecuencia y amplitud constante, y la segunda está formada por una señal de información, de frecuencia relativamente baja, que puede tener una sola frecuencia, o ser una forma compleja de onda, formada a su vez por muchas frecuencias.

3.3 ¿Qué quiere decir el termino RF?

R: / Son radio frecuencias las cuales se propaga por el espacio libre en el modulador, la cual actúa sobre la información o modulada, la portadora de RF produce una forma modulada de onda.

3.4 ¿Cuántas entradas hay en un modulador de amplitud? ¿Cuáles son?

R: /  son dos entradas.

·         La señal portadora de alta frecuencia y amplitud constante.

·         Esta está formada por señales de información, de frecuencias relativamente bajas, que puede tener una sola frecuencia.

3.5 en un sistema de comunicaciones de AM ¿Qué significan los términos señal de moduladora, portadora, onda modulada y envolvente AM?

R: /  Señal Moduladora: es el proceso inverso, donde las señales recibidas se regresan a su forma de origen.

Señal Portadora: es el proceso de imprimir señales de información de baja frecuencia.

Onda Modulada: en el modulador, la información actúa sobren la portadora de RF y produce una forma de modulación de onda.

Envolvente AM: Es portadora de máxima potencia y doble banda lateral (DSBFC, por doublé sindeband full carrier). A este sistema se le llama también AM convencional o simplemente AM, la forma de onda de salida contiene todas las frecuencias que forman la señal de AM, y se usa para transportar la información por el sistema.

3.6 ¿Que quiere decir frecuencia de repetición de la envolvente de AM?

R: / la frecuencia de repetición de la envolvente es igual a la frecuencia  de la señal moduladora, y que la forma de la envolvente es idéntica a la forma de la señal moduladora.

3.7 ¿Describa las bandas laterales superior e inferior, y las frecuencias laterales superior e inferior?

R: / la banda de frecuencia inferior se describe fc- fm (max) y fc se llama banda inferior (LSB, de lower sideband). Y toda frecuencia dentro de esta banda es una frecuencia de lado inferior (LSF, de lower side frequency).

La banda de frecuencias entre fc y fc + fm (max) se llama banda lateral superior (USB, de upper sideband) y las frecuencias dentro de esta banda se llaman frecuencias de lado superior (USF, de upper side frecuency).

3.8 ¿Cual es la relación entre la frecuencia de la señal moduladora y el ancho de banda en un sistema convencional de AM?

R: /  Por consiguiente, el ancho de banda (B) de una onda DSBFC de AM es igual a la diferencia entre la frecuencia máxima de lado superior y la mínima del lado inferior, o también, igual a dos veces la frecuencia máxima de la señal modulante, es decir B= 2fm (max). Para propagación de onda de radio, la portadora y todas las frecuencias dentro de las bandas laterales superior e inferior deben ser lo bastante elevadas como para poder propagase lo suficiente a través de la atmosfera terrestre.

3.9 ¿Defina el coeficiente de modulación y el porcentaje de modulación?

R: / Coeficiente de Modulación: un término que describe la cantidad de cambio de amplitud (modulación) que hay en una forma de onda de AM.

Porcentaje de Modulación: es simplemente el coeficiente de modulación expresado como porcentaje, este indica el cambio porcentual de amplitud de la onda de salida cuando sobre la portadora actúa una señal moduladora.

3.10 ¿Cuales son el coeficiente de modulación y el porcentaje de modulación máximo posible con un sistema convencional de AM, sin causar demasiada distorsión?

R: / El cambio máximo de amplitud de la envolvente es igual a la mitad de la amplitud de la onda no modulada. La modulación porcentual máxima que se puede aplicar sin causar demasiada distorsión es 100%. Esto nos indica que Em / Ec = 1, entonces m = 1

3.11 ¿Para una modulación del 100%, ¿Cuál es la relación entre la amplitud de voltaje de las frecuencias laterales y de la portadora?

R: / a veces, el porcentaje de modulación se expresa como el cambio máximo de voltaje de la onda modulada con respecto a la amplitud máxima de la portadora no modulada (es decir, cambio porcentual = (ϪEcIEc x 100).

3.12 ¿Describa el significado de la siguiente ecuación:

 

3.13 Describa el significado de cada término en la siguiente ecuación:

Vam (t) = 10 sen (2π500kt) – 5cos (2π (515kt) + 5 cos (2π (485kt)

10 sen(2.( 500k.t) Señal portadora 

Ec = 10 [V]  (Amplitud máx. de la portadora)

Fc = 500 Khz (Frecuencia de la portadora) 

-5.cos(2.π515k.t) Frecuencias en la banda lateral superior  

m*Ec / 2 = 5 [V]

fc+ fm = 515 Khzfm

fm = 15 Khz (Frecuencia de la moduladora)

m = 1

+ 5.cos(2.(.485k.t) Frecuencias en la banda lateral inferior

  m*Ec / 2 = 5

fc- fm = 485 Khz

fm = 15 Khz (Frecuencia de la moduladora)

m = 1

 Finalmente: Vam(t) = 10 sen(2.(.500k.t) – 5.cos[2.π.515k.t] + 5.cos(2.π.485k.t)Como

m = 1 (Coeficiente de modulación) entonces M = 100% (Porcentaje de Modulación).

 3.14 ¿Cuál es el efecto de la modulación sobre la amplitud del componente de la portadora del espectro original  de la señal modulada?

R: / El efecto de la modulación es trasladar la señal moduladora en el dominio de la frecuencia, de modo que se refleje simétricamente respecto a la frecuencia de la portadora.

3.15  Describa el significado de la siguiente fórmula:

 Pt = Pc (1+ m 2 /2)

La potencia total en una envolvente de AM aumenta con la modulación, es decir cuando aumentam aumenta Pt. Si no hay modulación, entonces Pt (potencia total) es igual a Pc (potencia de la portadora).

3.16 ¿Qué se quiere decir AM de DSBFC?

R: / Amplitud Modulada de portadora de máxima potencia y doble banda lateral (DSBFC, por doublé sideband full carrier). A este sistema se le llama AM convencional o simplemente AM.

3.17 ¿Describa la relación entre las potencias de la portadora y de la banda lateral en una onda DSBFC de AM?

R: / La potencia total en una onda de amplitud modulada es igual a la suma de las potencias de la portadora y las de la banda lateral superior e inferior. La potencia total en una envolvente DSBFC de AM es:

Pt = Pc + Pbls + Pbli

Donde:

Pt = Potencia total de una envolvente DSBFC de AM (W)

Pc = Potencia de la portadora (W)

Pbls = Potencia de la banda lateral superior  (W)

Pbli = Potencia de la banda lateral inferior (W) 

Pt = Pc * (1 + m 2 /2) (W) 

3.18 ¿Cual es la principal desventaja de la AM de DSBFC? 

R: / La principal desventaja de la transmisión DSBFC de AM es que la información está contenida en las bandas laterales, aunque la mayor parte de la potencia se desperdicia en la portadora.

 3.19 ¿Cuál es la principal ventaja de la AM DSBFC? 

R: / Como la mayor parte de la potencia se desperdicia en la portadora esto permite hacer uso de circuitos demoduladores relativamente sencillos y poco costosos en el receptor, lo cual es la principal ventaja de la DSBFC de AM. 

3.20 ¿Cual es principal desventaja de la AM de bajo de nivel? 

R: / La principal desventaja de la AM de bajo nivel se presenta en aplicaciones de gran potencia, donde los amplificadores que siguen a la etapa de moduladora deben ser amplificadores lineales, lo cual es extremadamente ineficiente. 

3.21 ¿Por qué cualquiera amplificador que siga al circuito modulador en un transmisor de AM de DSBFC tienen que ser lineales?

R: / Los amplificadores de potencia intermedia y final seguidos al circuito modulador son amplificadores lineales con el fin de mantener la simetría de la envolvente de AM.

3.22 ¿Describa las diferencias entre Los moduladores de bajo y alto nivel?

R: / Los moduladores de bajo nivel utilizan amplificadores después de la etapa de modulación de tipo A y B, siendo estos lineales y poco eficientes. Los moduladores de alto nivel alcanzan alta eficiencia de potencia mediante el uso de amplificadores de Clase C, logrando eficiencias hasta del 80%.

Con modulación de bajo nivel, ésta se hace antes del elemento de salida de la etapa final del transmisor, en cambio con modulación de alto nivel esta se hace en elemento final de la etapa final.

 

3.23 ¿Haga una lista de las ventajas de la modulación de bajo nivel, y modulación de alto nivel?

 

R: / Ventajas Modulación de bajo nivel: Requiere menos potencia de señal moduladora para lograr modulación de alto porcentaje.

Ventajas Modulación de alto nivel: Pueden proporcionar formas de onda de salida de gran potencia.