Laboratorio de Telecomunicaciones II

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
ESCUELA DE TELECOMUNICACIONES
LABORATORIO DE TELECOMUNICACIONES II (IT564)
Fundamentos de modulación y demodulación de ASK, FSK Y PSK.
Consideraciones generales.
Los impulsos digitales producidos por los diferentes sistemas, así como las señales de
datos de terminales digitales y dispositivos afines, generalmente no se transmiten a gran
distancia en la forma de señal de banda de base, sino en forma de una señal modulada
en forma analógica; en efecto, los impulsos modulan una portadora sinusoidal cuya
frecuencia es compatible con el medio de transmisión utilizado; este tipo de transmisión
se denomina “transmisión binaria mediante portadora modulada”. Por ejemplo, en un
enlace de HF la frecuencia de portadora puede ser de unos cuantos Megahertz, pero en
un enlace de microondas la frecuencia de portadora puede alcanzar la gama de los
Gigahertz. Si la transmisión se efectúa por un canal telefónico de 4 kHz de ancho de
banda, la frecuencia de portadora está entre 1 y 2 kHz.
La modulación digital se realiza con un dispositivo denominado “MODEM” (de las palabras
MOdulador y DEModulador) en el cual los impulsos PCM modulan la amplitud, la
frecuencia o la fase de una señal sinusoidal, la portadora. Como la señal PCM es una
secuencia de impulsos binarios (2 estados), las magnitudes moduladas tomarán también
dos valores, de ahí que a estos procesos se les denomina también “técnicas de
modulación binaria”.
En la Fig. 1, se muestra los modelos para la transmisión y recepción de señales binarias
mediante portadora modulada y en la Fig. 2 la forma de las señales binarias moduladas.
El “canal” puede ser un canal telefónico, conductores metálicos (cable coaxial o par
trenzado), fibras ópticas, un canal de radio (HF, microondas, etc.), rayos infrarrojos o
láser. Los filtros HT(f) y el filtro receptor están incorporados en el Modem y su diseño está
integrado al mismo de acuerdo con la aplicación y normas correspondientes.
Las formas básicas de la modulación binaria mediante portadora modulada son:
1. La Modulación Binaria de Amplitud (Amplitude-Shift Keying, ASK)
2. La Modulación Binaria de Frecuencia (Frequency-Shift Keying, FSK)
3. La Modulación Binaria de Fase (Phase-Shift Keying, PSK)
4. La Modulación Binaria Diferencial de Fase (Differential PSK, DPSK)

2. Fig. 1 Transmisión y Recepción Binaria mediante Portadora Modulada
En la Fig. 2 se muestra la forma de las señales moduladas ASK, FSK y PSK para la
secuencia binaria dada. La forma de la señal DPSK básicamente es idéntica a la de PSK.
Fig. 2 Señales Binarias Moduladas ASK, FSK y PSK (DPSK).
Demodulación y Sincronización de Señales Binarias Moduladas. Métodos de
Demodulación
Hay esencialmente dos métodos comunes de demodulación o detección de señales
moduladas con portadora sinusoidal:
1. La “Demodulación Sincrónica o Coherente”

3. 2. La “Detección de Envolvente”.
La demodulación o detección sincrónica o coherente consiste simplemente en multiplicar
la señal modulada recibida por la portadora, generada localmente, y mediante filtrado
pasabajo se obtiene la señal original portadora de información. Este proceso se muestra
en la Fig. 3.
Fig. 3. Métodos de Demodulación o Detección de Señales Moduladas
Modulación Binaria de Amplitud (ASK)
En la modulación binaria de amplitud ASK, la amplitud de la portadora sinusoidal se
conmuta entre dos valores en respuesta al código PCM. Por ejemplo, el estado “0” se
puede transmitir como una amplitud de cero volts, mientras que el estado “1” se transmite
como una señal sinusoidal de amplitud fija A volts. La señal ASK resultante consiste en
impulsos modulados, llamados “Marcas”, que representan el estado “1”, y “Espacios” que
representan el estado “0”, como se muestra en la Fig. 5.57(b) para la secuencia binaria
dada. Este tipo de modulación se conoce también con el nombre de “modulación OOK
(On-Off Keying)”.
La señal ASK tiene entonces la forma
A y fc son la amplitud y frecuencia de la portadora, respectivamente; Tb es el intervalo de
señalización y φc un desfase inicial constante. En general, se verifica que fc >> fb = 1/tb,
donde fb es la frecuencia de señalización, la cual es igual a la velocidad de modulación Vb.

4. Densidad espectral de una señal ASK
Modulación Binaria de Frecuencia (FSK)
En la modulación binaria FSK la frecuencia instantánea de la portadora se conmuta entre
dos valores en respuesta al código PCM. En la Fig. 5.57(c) se muestra la forma de una
señal FSK.
El sistema de modulación binaria FSK se basó originalmente en el simple concepto de
utilizar una señal telegráfica para modular la frecuencia de una portadora sinusoidal a fin
de aumentar la relación S/N en el sistema. El sistema FSK más sencillo es aquel con
modulación rectangular de frecuencia, amplitud constante y fase continua (“fase continua”
significa que en la señal modulada no se producen discontinuidades cuando cambia la
frecuencia).
Si 2fd es la separación entre las dos frecuencias de transmisión, entonces la frecuencia
instantánea en un intervalo Tb será f1 = fc − fd o fo= fc+ fd, donde fc es la frecuencia de la
portadora sin modular, fd la desviación de frecuencia respecto a fc , f1 y fo las frecuencias
de transmisión de un “1” o un “0”, respectivamente. La señal FSK se puede representar
entonces en la forma:

5. Relaciones espectrales en FSK
Modulación Binaria de Fase (PSK)
En la modulación binaria PSK, la fase de la portadora sinusoidal se conmuta entre dos
valores de acuerdo con el código PCM. Un desfase de 180o es una selección muy
conveniente porque simplifica los circuitos de modulación y demodulación, por lo tanto es
el más utilizado.
Existen dos tipos principales de modulación binaria de fase que dependen de si la
demodulación es o no coherente. El primer tipo es la modulación binaria de fase
propiamente dicha (PSK), mientras que el segundo tipo es la “Modulación Binaria
Diferencial de Fase (DPSK)”.
Nótese que cuando se dice que la demodulación DPSK no es coherente, esto no quiere
decir que la demodulación pueda efectuarse con detección de envolvente, pues el
detector de envolvente elimina toda la información de fase, que en DPSK es justamente el
soporte de la información.
La señal PSK tiene la forma

6. Formas de las Señales Moduladas PSK y DPSK
Densidad espectral de potencia de la señal PSK
Mediante el sistema LEYBOLT DIDACTIC Gmbh, realizar la Modulación y Demodulación
de las señales ASK, FSK Y PSK.

7. Formas de las Señales Moduladas PSK y DPSK
Densidad espectral de potencia de la señal PSK
Mediante el sistema LEYBOLT DIDACTIC Gmbh, realizar la Modulación y Demodulación
de las señales ASK, FSK Y PSK.