telecomunicaciones

1. SISTEMAS DE TELECOMUNICACIONES
CIRCUITOS
MODULADORES DE
AM

2. Coeficiente de modulación y porcentaje de
modulación
❖ El índice (m) o porcentaje (M) de modulación indica el cambio
(porcentual) de amplitud de la onda de salida cuando sobre la
portadora actúa una señal moduladora. La definición matemática del
coeficiente de modulación es:
m = coeficiente de modulación (adimensional)
Em = cambio máximo de amplitud de la forma de onda de voltaje de
salida (volts)
Ec = amplitud máxima del voltaje de la portadora no modulada (volts)

4. Moduladores de AM
❖ En un transmisor, el lugar donde se hace la modulación
determina si el circuito es un transmisor de bajo o de alto
nivel.
❖ En un transmisor de bajo nivel, la modulación se hace
antes del elemento de salida de la etapa final del
transmisor.
❖ Una ventaja de la modulación de bajo nivel es que se
requiere menos potencia de señal moduladora para
lograr modulación de alto porcentaje.

5. ❖ En los moduladores de alto nivel, la modulación se hace
en el elemento final de la etapa final, donde la señal
portadora tiene su amplitud máxima y por ello requiere
una señal moduladora de mucho mayor amplitud para
lograr un porcentaje razonable de modulación.
❖ Con la modulación de alto nivel, el amplificador final de
señal moduladora debe suministrar toda la potencia de
banda lateral, que podría ser hasta 33%de la potencia
total de transmisión.

6. Modulador de AM de bajo
nivel
❖ Un amplificador de señal
pequeña, de clase A,
como el de la fig., se
puede usar para la
modulación de amplitud;
sin embargo, el
amplificador debe tener
dos entradas: una para la
señal portadora y otra
para la señal moduladora.

7. ❖ Cuando no hay señal moduladora presente, el circuito
funciona como un amplificador lineal de clase A, y la
salida no es más que la portadora amplificada por la
ganancia de voltaje en reposo.
❖ Sin embargo, cuando se aplica una señal moduladora, el
amplificador funciona en forma no lineal y se produce la
multiplicación de las dos señales.
❖ En la figura anterior, la portadora se aplica a la base, y la
señal moduladora al emisor. En consecuencia, a esta
configuración de circuito se le llama modulación por
emisor.

8. ❖ La señal moduladora varía la ganancia del amplificador
con tasa senoidal igual a su frecuencia. La cantidad de
modulación que se obtiene es proporcional a la amplitud
de la señal moduladora.
❖ La ganancia de voltaje para un modulador por emisor se
describe con:

10. ❖ Con modulación por emisor, la amplitud de la señal de
salida depende de la amplitud de la portadora de
entrada y de la ganancia de voltaje del amplificador.
❖ El coeficiente de modulación depende en su totalidad de
la amplitud de la señal moduladora. La desventaja
principal de la modulación por emisor es que el
amplificador funciona como clase A, que es ineficiente
en extremo.
❖ Los moduladores por emisor tampoco son capaces de
producir formas de onda de salida de gran potencia.

11. Modulador de AM de potencia
intermedia
❖ Los primeros transmisores de AM de potencia intermedia
y alta se limitaban a usar tubos al vacío como dispositivos
activos. Sin embargo, a partir de mediados de la década
de 1970 se dispone de transmisores de estado sólido,
con potencias de salida tan altas como algunos miles de
watts.
❖ Esto se logra poniendo al final en paralelo, varios
amplificadores de potencia, de tal manera que se
combinen sus señales de salida en fase y sean, por
consiguiente, aditivas.

12. ❖ La fig. muestra el diagrama de
un modulador de AM de
potencia intermedia con un
solo transistor. La modulación
se hace en el colector, que es
el elemento de salida del
transistor.
❖ Por consiguiente, si es la
etapa activa final del
transmisor (esto es, no hay
amplificadores entre él y la
antena), el modulador es de
alto nivel.

13. ❖ Para alcanzar alta eficiencia de potencia, los
moduladores de potencia intermedia y alta de AM
trabajan en general en clase C.
❖ Por consiguiente, es posible una eficiencia práctica hasta
de 80%. El circuito mostrado es un amplificador de clase
C con dos entradas: una portadora (Vc) y una señal
moduladora de frecuencia única (Vm).
❖ Como el transistor está polarizado en clase C, es no lineal
y es capaz de mezclado (modulación) no lineal. Este
circuito se llama modulador por colector, porque la señal
moduladora se aplica en forma directa al colector.

14. ❖ El RFC, de radio-frequency choke, es una bobina de
radiofrecuencia que funciona como corto circuito a la cd
y circuito abierto en altas frecuencias.
❖ Por consiguiente, el RFC aísla la fuente de poder de cd
de la portadora de alta frecuencia y de las frecuencias
laterales, y al mismo tiempo permite que las señales de
datos, de baja frecuencia, modulen al colector de Q1.

16. Modulación simultánea de base y
colector
❖ Los moduladores por colector producen una envolvente más
simétrica que los moduladores por emisor de bajo nivel, y los
moduladores por colector tienen más eficiencia energética. Sin
embargo, los moduladores por colector requieren una señal
moduladora de mayor amplitud, y no pueden llegar a una
oscilación de voltaje de salida desde la saturación total hasta
el corte, con lo que evitan la obtención de modulación de
100%. Por lo anterior, para lograr la modulación simétrica,
trabajar a eficiencia máxima, obtener gran potencia de salida y
necesitar un mínimo de potencia en la señal moduladora, a
veces se usan modulaciones simultáneas por emisor y por
colector.

18. ❖ La fig. muestra un modulador de AM que usa una
combinación de modulaciones por base y por colector. La
señal moduladora se alimenta en forma simultánea a los
colectores de los moduladores en contra fase (push-pull)
(Q2 y Q3) y al colector del amplificador excitador (Q1).
❖ En Q1 se hace modulación por colector; en
consecuencia, la señal portadora en la base de Q2 y Q3
ya se ha modulado parcialmente, y se puede reducir la
potencia de la señal moduladora. También, no se
necesita que los moduladores trabajen en toda su curva
de operación para alcanzar una modulación de 100%.

19. Moduladores de AM en circuito
integrado lineal
❖ Los generadores de función en circuito integrado lineal usan un arreglo
exclusivo de transistores y FET para hacer la multiplicación de señal, que
es una característica que los hace ideales para generar formas de onda de
AM.
❖ Los circuitos integrados, a diferencia de sus contrapartes discretas, pueden
compensar con precisión el flujo de corriente, la ganancia de voltaje del
amplificador y las variaciones de temperatura.
❖ También, estos moduladores de AM en circuito integrado lineal ofrecen una
excelente estabilidad de frecuencia, características simétricas de
modulación, miniaturización de circuitos, menos componentes, inmunidad a
la temperatura y simplicidad de diseño y de localización de fallas.

20. ❖ Entre sus desventajas están la baja potencia de salida,
un intervalo de frecuencia útil relativamente angosto, y la
susceptibilidad a fluctuaciones en la cd suministrada.