El estudiante será capaz de explicar las razones para modular y describir y explicar las diferencias entre los diferentes esquemas de modulación analógica y modulación digital.

1. INTRODUCCIÓN A LA TRANSMISIÓN POR RADIO Contenido 1.- Razones para modular. 2.- Modulaciones analógicas. 3.- Modulaciones digitales. 4.- Configuración del transmisor de radio. 5.- El espectro electromagnético. Objetivo El estudiante será capaz de explicar las razones para modular y describir y explicar las diferencias entre los diferentes esquemas de modulación analógica y modulación digital. Tema 1 de: TRANSMISIÓN ANALÓGICA Última modificación: 1 de febrero de 2011 Edison Coimbra G. 1 www.coimbraweb.com

2. 1.- Razones para modular. Las señales de información (voz, video, datos) se transmiten, por lo general, a través de medios guiados. Pero, cuando las distanciasson grandes, o cablear es caro, o por razones de movilidad, se utiliza la transmisión por radio. ¿Qué pasaría si una señal de voz se transmitiera en sus frecuencias originales, en su banda base (300 a 3.400 Hz)? Caso Se producirían interferencias. Entre las señales que ocupen rangos de frecuencias comunes. 1 2 Se requerirían antenas de gran longitud. Por ejemplo, para transmitir un tono de voz de 3 kHz, que generaría una λ = 100 km, se necesitaría una antena de λ/2 = 50 km de longitud. Solución Recurrir a la técnica de modulación, mediante la cual la información se “imprime” en una onda senoidal de alta frecuencia conocida como portadora. La señal de información (banda base) se conoce como moduladora. 2 www.coimbraweb.com

3. Tipos de modulaciones El tipo de modulación depende de la señal moduladora a transmitir, la cual puede ser: Analógica (voz y video) Digital (voz y video digitalizados y datos de PC). Caso de señales analógicas AM FM PM Caso de señales digitales ASK La modulación consiste en variar un parámetro de la portadora: la amplitud, frecuencia o fase. FSK PSK QAM vc(t) = amplitud instantánea, en V. Ec= amplitud pico, en V. fc=frecuencia portadora, en Hz. θ=fase, en rad. Portadora La transmisión por radio solo permite la propagación de portadoras analógicas. 3 www.coimbraweb.com

4. 2.- Modulaciones analógicas. Dominio del tiempo Caso de una onda simple Esquema de AM Esquema de FM Señal de información Señal de información Señal portadora Señal portadora Señal AM Señal FM La señal de información es una señal de voz o video, compuesta, según Fourier, por múltiples ondas seno de distintas frecuencias. La modulación PM produce FM. Son similares. Ambas son formas de modulación angular. 4 www.coimbraweb.com

5. Ancho de banda de AM Dominio de la frecuencia Espectro de AM La modulación AM crea un ancho de banda igual al doble que el ancho de banda de la señal moduladora, centrado alrededor de la frecuencia portadora. Ambas bandas laterales llevan a misma información. Por esta razón, en algunas aplicaciones se descarta una banda, reduciendo el ancho de banda a la mitad. Radiodifusión comercial Una banda entre 530 y 1.700kHz se asigna a la radio AM. Cada estación necesita 10 kHz deBAM. Cada radio AM utiliza una portadora diferente. 5 www.coimbraweb.com

6. Ancho de banda de FM Dominio de la frecuencia Espectro de FM La modulación FM crea un ancho de banda difícil de determinar, pero se puede demostrar empíricamente que es varias veces la de la moduladora, dependiendo de los parámetros de modulación. 10 es un valor frecuente. Radiodifusión comercial FM tiene una banda entre 88 y 108 MHz . A cada estación se asignan 200 kHz deBFM. Cada radio FM utiliza una portadora diferente. 6 www.coimbraweb.com

7. 3.- Modulaciones digitales. Dominio del tiempo Esquema de ASK PSK FSK QAM Caso de 3 bits/baud 7 www.coimbraweb.com

8. Ancho de banda de modulaciones digitales Dominio de la frecuencia Espectro de ASK, PSK y QAM La modulación digital crea un ancho de banda proporcional a la tasa de señal en baud, centrado alrededor de la frecuencia portadora. Significa que si hay disponible un canal paso banda, se puede elegir la portadora de manera que la señal modulada ocupe el ancho de banda. El ancho de banda necesario para una transmisión QAM es el mismo que para ASK y PSK. Espectro de FSK Se puede pensar en FSK como en dos señales ASK, cada una con su frecuencia portadora. 8 www.coimbraweb.com

9. 4.- Configuración del transmisor de radio. El transmisor es la unidad electrónica que acepta la señal de información que se transmite y la convierte en una señal de radiofrecuencias capaz de transmitirse a grandes distancias. A pesar de la gran variación en la potencia de salida, apariencia física y tipo de modulación, los transmisores tienen sólo unas configuraciones básicas. Son 4 Requerimientos básicos del transmisor 3.- Debe amplificar potencia para la distancia deseada. 2.- Debe modular 4.- Debe acoplar para máxima transferencia de potencia a la antena. 1.- Debe generar la portadora de alta frecuencia. El transmisor de un celular genera unos pocos mW. El de radiodifusión de onda corta del orden de MW. 9 www.coimbraweb.com

10. 5.- El espectro electromagnético. Es el conjunto de ondas electromagnéticas ordenadas de acuerdo a su frecuencia y longitud de onda. Definición Bandas de las ondas de radio Se divide en segmentos. Cuando se asignaron nombres, sólo se consideraron las bandas de bajas, medias y altas frecuencias (LF, MF y HF). Nadie esperaba rebasar los 10 MHz. Cuando sucedió, se asignaron nombres hacia arriba y abajo. Las más altas se denominaron bandas de muy, ultra, súper y extremadamente alta frecuencia (VHF, UHF, SHF y EHF). Más allá de eso ya no hay nombres; sin embargo, se han sugerido las siguientes designaciones: tremendamente, increíblemente, asombrosamente y prodigiosamente alta frecuencia (THF, IHF, ASH y PHF). 10 www.coimbraweb.com

11. Bandas de frecuencias FIN 11 www.coimbraweb.com