Modulación, Conceptos Basicos

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN MATURÍN
MODULACIÓN
Autor:
Oscar Ariza, C.I:26.117.819
Maturín, Enero del 2017.

2. 1) Definición de modulación.
La modulación engloba el conjunto de técnicas que se usan para transportar
información sobre una onda portadora, típicamente una onda sinusoidal. Sehace
en un transmisor mediante un circuito llamado modulador. Una portadora sobre
la que ha actuado una señal de información se llama onda modulada o señal
modulada.
Una señal portadora es una onda eléctrica que puede ser modificada en alguno
de sus parámetros por la señal de información (sonido, imagen o datos) para
obtener una señal moduladora y que se transporta por el canal de
comunicaciones.
2) ¿Por qué se modula?
El uso de una onda portadora también soluciona muchos problemas de circuito,
antena, propagación y ruido. Por ello, una antena práctica debe tener un tamaño
aproximado al de la longitud de onda de la onda electromagnética de la señal
que se va a transmitir. Si las ondas de sonido se difundieran directamente en
forma de señales electromagnéticas, la antena tendría que tener más de un
kilómetro de altura. Usando frecuencias mucho más altas para la portadora, el
tamaño de la antena se reduce significativamente porque las frecuencias más
altas tienen longitudes de ondas más cortas.
3) Tipos de modulación.
• Modulación Analógica: AM, FM, PM
• Modulación Digital: ASK, FSK, PSK, QAM
Modulación por amplitud (AM): Este es un caso de modulación donde tanto las
señales de transmisión como las señales de datos son analógicas.

3. Un modulador AM es un dispositivo con dos señales de entrada, una señal
portadora de amplitud y frecuencia constante, y la señal de información o
moduladora. El parámetro de la señal portadora que es modificado por la señal
moduladora es la amplitud. En otras palabras, la modulación de amplitud (AM)
es un tipo de modulación lineal que consiste en hacer variar la amplitud de la
onda portadora de forma que esta cambie de acuerdo con las variaciones de
nivel de la señal moduladora, que es la información que se va a transmitir.
La expresión matemática de la señal modulada en amplitud está dada por:
Modulación por frecuencia (FM):
Este es un caso de modulación donde tanto las señales de transmisión como las
señales de datos son analógicas y es un tipo de modulación exponencial.
En este caso la señal modulada mantendrá fija su amplitud y el parámetro de la
señal portadora que variará es la frecuencia, y lo hace de acuerdo a como varíe
la amplitud de la señal moduladora. La modulación por frecuencia (FM) es el
proceso de codificar información, la cual puede estar tanto en forma digital como
analógica, en una onda portadora mediante la variación de su frecuencia
instantánea de acuerdo con la señal de entrada.
La frecuencia de la portadora oscila más o menos rápidamente, según la onda
moduladora, esto es, si aplicamos una moduladora de 100 Hz , la onda modulada
se desplaza arriba y abajo cien veces en un segundo respecto de su frecuencia
central , que es la portadora; además el grado de esta variación dependerá del

4. volumen con que modulemos la portadora, a lo que se denomina “índice de
modulación”.
Modulación por fase (PM):
Este también es un caso de modulación donde las señales de transmisión
como las señales de datos son analógicas y es un tipo de modulación
exponencial al igual que la modulación de frecuencia. En este caso el parámetro
de la señal portadora que variará de acuerdo a señal moduladora es la fase.
La modulación de fase (PM) no es muy utilizada principalmente por que se
requiere de equipos de recepción más complejos que en FM y puede presentar
problemas de ambigüedad para determinar por ejemplo si una señal tiene una
fase de 0º o 180º.
Los siguientes son algunos de casos extremos de estas técnicas:
 Modulación por desplazamiento de amplitud (ASK, Amplitude Shift
Keying): Desactiva la amplitud durante toda la trayectoria
 Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK,Frecuency Shift
Keying): Salta a una frecuencia extrema.
 Modulación por desplazamiento de fase (PSK, Phase Shift Keying):
Desplaza la fase 180 grados.
4) Velocidad de propagación y Longitud de onda.
La longitud de onda es la distancia real que recorre una perturbación (una
onda) en un determinado intervalo de tiempo. Ese intervalo de tiempo es el
transcurrido entre dos máximos consecutivos de alguna propiedad física de la
onda. En el caso de las ondas electromagnéticas esa propiedad física (que varía
en el tiempo produciendo una perturbación) puede ser, por ejemplo, su efecto
eléctrico (su campo eléctrico) el cual, según avanza la onda, aumenta hasta un
máximo, disminuye hasta anularse, cambia de signo para hacerse negativo
llegando a un mínimo (máximo negativo). Después, aumenta hasta anularse,
cambia de signo y se hace de nuevo máximo (positivo).

5. Otra propiedad física, que podríamos haber utilizado para medir la longitud
de onda de las ondas electromagnéticas, es su efecto magnético (su campo
magnético), que también varía en el tiempo.
Por el teorema de Fourier, cualquier onda periódica puede ser expresada
como la suma ponderada de ondas sinusoidales de distinta longitud de onda. En
otras palabras, cualquier onda periódica, independientemente de su forma,
puede ser descompuesta en una serie de ondas sinusoidales. Esta propiedad
permite estudiar el comportamiento de multitud de ondas mediante el análisis de
cada una de sus componentes, denominadas componentes espectrales. En una
onda sinusoidal de frecuencia f y periodo T, la longitud de onda viene dada por
la expresión:
5) Ondas transversales y longitudinales
Una onda transversal es una onda en la que cierta magnitud vectorial
presenta oscilaciones en alguna dirección perpendicular a la dirección de
propagación. No todas las ondas son transversales. En ciertos casos las
partículas del medio se mueven de un lado a otro en la misma dirección en la
que se propaga la onda. Las partículas se mueven a lo largo de la dirección de
la onda en vez de hacerlo en sentido perpendicular. Una onda de este tipo es
una onda longitudinal.
Si una onda transversal se mueve en el plano x-positivo, sus oscilaciones van en
dirección arriba y abajo que están en el plano y-z.
Manteniendo una traza se compara la magnitud del movimiento aleatorio y el
desplazamiento en instantes sucesivos y se aprecia el avance de la onda.
Transcurrido un tiempo la persistencia de la traza muestra como todos los puntos
pasan por todos los estados de vibración. Sin embargo para conocer cómo
cambia el desplazamiento con el tiempo resulta más práctico observar otra
gráfica que represente el movimiento de un punto. Los puntos en fase con el
seleccionado vibran a la vez y están separados por una longitud de onda. La

6. velocidad con que se propaga la fase es el cociente entre esa distancia y el
tiempo que tarda en llegar. Cualquier par de puntos del medio en distinto estado
de vibración están desfasados y si la diferencia de fase es 180º diremos que
están en oposición. En este caso los dos puntos tienen siempre valor opuesto
del desplazamiento como podemos apreciar en el registro temporal. Este tipo de
onda transversal igualmente podría corresponder a las vibraciones de los
campos eléctrico y magnético en las ondas electromagnéticas.
Las ondas longitudinales son ondas en las que el desplazamiento a través del
medio está en la misma dirección o en la dirección opuesta a la dirección de
desplazamiento de la onda. Las ondas longitudinales mecánicas también se
llaman ondas de compresión u ondas de compresibilidad, ya que producen
compresión y rarefacción cuando viaja a través de un medio, y las ondas de
presión producen aumentos y disminuciones en la presión.
6) Espectro electromagnético
Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del
conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina
espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación
electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de
absorción) una sustancia.
El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud
de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la
luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor
longitud de onda, como son las ondas de radio.
Para su estudio, el espectro electromagnético se divide en segmentos o bandas,
aunque esta división es inexacta. Existen ondas que tienen una frecuencia, pero
varios usos, por lo que algunas frecuencias pueden quedar en ocasiones
incluidas en dos rangos.

7. 7) Ancho de banda
Para señales analógicas, el ancho de banda es la longitud, medida en Hz,
de la extensión de frecuencias en la que se concentra la mayor potencia de la
señal. Se puede calcular a partir de una señal temporal mediante el análisis de
Fourier. Las frecuencias que se encuentran entre esos límites se denominan
también frecuencias efectivas. Así, el ancho de banda de un filtro es la diferencia
entre las frecuencias en las que su atenuación al pasar a través de filtro se
mantiene igual o inferior a 3 dB comparada con la frecuencia central de pico.
La frecuencia es la magnitud física que mide las veces por unidad de tiempo en
que se repite un ciclo de una señal periódica. Una señal periódica de una sola
frecuencia tiene un ancho de banda mínimo. En general, si la señal periódica
tiene componentes en varias frecuencias, su ancho de banda es mayor, y su
variación temporal depende de sus componentes frecuenciales.

8. Normalmente las señales generadas en los sistemas electrónicos, ya sean datos
informáticos, voces, señales de televisión, etc., son señales que varían en el
tiempo y no son periódicas, pero se pueden caracterizar como la suma de
muchas señales periódicas de diferentes frecuencias.
8) Bandas VHF, UHF
VHF: (Very High Frequency) es la banda del espectro electromagnético que
ocupa el rango de frecuencias de 30 MHz a 300 MHz.
A partir de los 50 MHz encontramos frecuencias asignadas, según los países, a
la televisión comercial; son los canales llamados "bajos" del 2 al 13. También
hay canales de televisión en UHF.
UHF: Ultra High Frequency, ‘frecuencia ultra alta’) es una banda del espectro
electromagnético que ocupa el rango de frecuencias de 300 MHz a 3 GHz. En
esta banda se produce la propagación por onda espacial troposférica, con una
atenuación adicional máxima de 1 dB si existe despejamiento de la primera zona
de Fresnel.
La identificación de productos utilizando la banda de frecuencia UHF entre 860
y 960 MHz no deja de ser el "bonsái" de las comunicaciones de radio porque se
utilizan antenas de un grosor de micras y porque las potencias de emisión de los
tags RFID no superan los 200μW. A continuación se muestra una tabla de
referencia de las potencias de emisión para diversos dispositivos emisores de
ondas electromagnéticas:

9. 9) Modos de transmisión.
Simplex: (SX) Con el funcionamiento simplex, las transmisiones solo se hacen
en una dirección. A veces, a los sistemas simplex se les llama solo en un sentido,
una estación puede ser un transmisor o un receptor, pero no ambos a la vez.
Como ejemplo de transmisión simplex está la emisión comercial de radio o
televisión.
Half Duplex: En el funcionamiento semiduplex, las transmisiones se pueden
hacer en ambas direcciones pero no al mismo tiempo, se les llama sistema de
alternación en ambos sentidos, una estación puede transmisora y receptora,
pero no al mismo tiempo. Los sistemas de radio en dos sentidos que usan
botones para hablar (PPT, PUSH – TO - TALK) para conectar los transmisores,
como son los radios de banda civil y de policía.
Full Duplex: Con el funcionamiento dúplex total, o simplemente dúplex, puede
haber transmisiones en ambas direcciones al mismo tiempo. Una estación puede
transmitir y recibir de forma simultánea, sin embargo, la estación a la que se
transmite también debe ser la que se recibe. Un sistema telefónico normal es un
ejemplo del funcionamiento dúplex.
10) Limitaciones fundamentales en la comunicación eléctrica (ruido y
ancho de banda).
Limitación ruido: El éxito en la comunicación eléctrica depende de la exactitud
con la que el receptor pueda determinar cuál señal es la que fue realmente
transmitida, diferenciándola de las señales que podrían haber sido transmitidas.
Una identificación perfecta de la señal sería posible solo en ausencia de ruido y
otras contaminaciones, pero el ruido existe siempre en los sistemas eléctricos y
sus perturbaciones sobrepuestas limitan nuestra habilidad para identificar
correctamente la señal que nos interesa y así, la transmisión de la información.
Cualquier partícula a una temperatura diferente de cero absolutos, posee una
energía térmica que se manifiesta como movimiento aleatorio o agitación
térmica. Si la partícula es un electrón, su movimiento aleatorio origina una

10. corriente aleatoria. Luego, si esta corriente aleatoria ocurre en un medio
conductor, se produce un voltaje aleatorio conocido como ruido térmico o ruido
de resistencia. Mientras el ruido de resistencia es solo una de las posibles
fuentes en un sistema, muchos otros están relacionados, en una u otra forma, el
movimiento electrónico aleatorio. Más aún, como era de esperarse de la dualidad
onda-partícula, existe ruido térmico asociado con la radiación electromagnética.
En consecuencia, como no podemos tener comunicación eléctrica sin electrones
u ondas electromagnéticas, tampoco podemos tener comunicación eléctrica sin
ruido.
El ancho de banda varía según el tipo de medio, además de las tecnologías LAN
y WAN utilizadas. La física de los medios fundamenta algunas de las diferencias.
Las señales se transmiten a través de cables de cobre de par trenzado, cables
coaxiales, fibras ópticas, y por el aire. Las diferencias físicas en las formas en
que se transmiten las señales son las que generan las limitaciones
fundamentales en la capacidad que posee un medio dado para transportar
información. No obstante, el verdadero ancho de banda de una red queda
determinado por una combinación de los medios físicos y las tecnologías
seleccionadas para señalizar y detectar señales de red.