El documento describe los conceptos básicos detrás del análisis espectral de señales radioeléctricas y las técnicas de modulación AM y FM. Explica cómo un analizador de espectros muestra las componentes de frecuencia de una señal y cómo señales como las sinusoidales puras, cuadradas y canciones tienen diferentes espectros. También describe las bandas de frecuencias ocupadas por señales como FM, televisión y telefonía móvil y los principios básicos detrás de la modulación AM y

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Análisis espectral de las Señales Radioeléctricas
El analizador deespectros muestra el espectro de la señal introducida,es decir,las componentes
en frecuencia de ésta. Una señal sinusoidal pura tendrá un pico de amplitud en la frecuencia de dicha
señal.Sin embargo, una señal cuadrada,por ejemplo, no es una señal sinusoidal pura,por lo quetendrá
más componentes en frecuencia,justificadascon el desarrollo en seriede Fourier. Señales más complejas,
como puede ser una canción, tendrán un espectro aproximadamente continuo en un determinado ancho
de banda.
Visualización del espectro radioeléctrico.
El analizador deespectros que se va a emplear para la práctica permitevisuali zar lospicosdefrecuencia de
la señal radioeléctrica queutilizan el espacio como medio de transmisión a lo largo deuna banda espectral
que va hasta 1.5 GHz. Sólo pueden visualizarse aquellas señales que lleguen con una mínima potencia al
receptor. Este nivel de potencia debe ser superior al nivel deruido del propio aparato analizador (es la línea
horizontal “ruidosa”queaparece como basedel espectro en la pantalla).
Para ver el espectro puede utilizarsecomo antena un cableBNC-bananas, acoplado a la entrada de RF del
analizador.Si no es suficiente, pruebe a acoplar una sonda deosciloscopio con un cocodrilo del generador
de funciones. La calidad no será muy buena, sobre todo teniendo en cuenta las interferencias que van a
producir los aparatos del laboratorio, pero es suficiente para ilustrar la ocupación del espectro
radioeléctrico.En él pueden distinguirsevariasbandas:
<
i) De 88 a 108 MHz: banda comercial deFM.
ii) ii) Alrededor de 150 MHz: emisiones no continuas (canales sin ocupación continuay sin frecuencia
fija.Por ejemplo, policía).En la banda de 450 también se pueden observar estas emisiones.
iii) iii) Alrededor de 700 MHz: canales de TV, cada uno con la señal de video y audio. Alguna de este
tipo de emisiones recibidasen el laboratorio 5 son:•TVE 1 con una frecuencia central de674 MHz.
• Antena 3 con una frecuencia central de706 MHz. • Tele5 con una frecuencia central de730 MHz.
iv) iv) Alrededor de 900 MHz: Banda de telefonía móvil GSM.
Los 20 MHz de ancho de banda del sistema FM para cada sentido de la comunicación sesubdividen en 100
canales de 200 kHz. Los dos canales de los extremos no se uti lizan porque cada uno de los 100 canales
ocupa en la práctica mas de 200 kHz por el tipo de modulación utilizada,esto da lugar al efecto aliassing.

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El aliassingprovocado por los canales delos extremos se produciría fuera de la banda asignada y esto no
está permitido. Estos 100 canales multiplexados en frecuencia sesubdividen.El multiplexado temporal da
lugar a un total de menos de 100 canales lógicos. Estos canales lógicos se reparten entre las estaciones
bases y los terminales móviles para enviar el tráfico decontrol y de información.
Esa banda defrecuencias de20 MHz está dividida en 100 canales,cadauno de200 kHz (0,2 MHz) de ancho.
Se podría haber tenido una emisora por cada número entero, pero claro, en ese caso solo hubiera sido
posibletener 20 emisoras de radio.No es que ese número fuera muy escaso, esque además una emisora
no necesita 1 MHz para ella sola: solo necesitan una fracción deese rango de frecuencias.
¿Qué es el aliasing?
Un término muy usado en Telecomunicaciones es el de “Aliasing”.
El aliasing es el efecto por el cual señales continuas en el tiempo (es decir, señales con infinitos valores,
como una señal analógicadevoz) son indistinguibles al ser muestreadas digitalmente.
Habría que comentar, por tanto, en qué consiste esto de “muestrear” una señal. A día de hoy la gran
mayoría de sistemas son digitales,por tanto, senecesita convertir una señal analógica,como,por ejemplo,
la voz al pasar por un micrófono, a una señal digital. Esta señal, sería infinita, si quisiéramos tomar una
muestra de ella podríamos hacerlo cada 1 segundo, cada 0.1 segundos, cada 0.01 segundos… por tanto,
decimos que el muestreo de señales consiste en tomar muestras de una señal analógica a una frecuencia
determinada, o lo que es lo mismo, a una tasa de muestro determinada y constante para poder pasarla a
sistemas digitales (quefuncionarán con unos y ceros).
Para conseguir un correcto muestreo nos basamos en el teorema de muestreo de Nyquist. Este teorema
estableceque para poder recuperar totalmente la forma de una onda la frecuencia de muestreo ha de ser
mayor o superior al doble de la máxima frecuencia a la que queremos muestrear.
Con esto, hemos dado una pequeña vuelta sobre el concepto del que hemos partido, el “aliasing”, sin
embargo, resulta necesario para entender el concepto. Llegados a este punto entonces, el aliasing
simplemente se produce cuando no muestreamos a la frecuencia de Nyquist y, por tanto, no podemos
recuperar (matemáticamente) la señal.
Quizá todo esto sólo conseguiríamos ver estefenómeno si nos dedicásemos,por ejemplo,a la grabación de
música en un estudio, tendríamos que saber a qué frecuencia muestrear el audio grabado… sin embargo,
el ojo humano también se comporta como un sistema digital (salvando notoriamente las diferencias).
Después de lo comentado sobre la frecuencia de muestreo, el ojo humano es capaz de muestrear a 50
Hz (50 muestras por segundo) y observa discontinuidad en el movimiento a frecuencias inferiores a unos
12 Hz.

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Relación de frecuencias deseñales continuas y discretas
Modulación en amplitud (AM)
Modulación Am
Modulación Am y Profundidad de modulación

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La modulación AM se basa en que una señal de baja frecuencia (llamadamoduladora) controlela amplitud
de una señal dealta frecuencia (llamadaportadora).La señal moduladoraes la quecontiene la información,
mientras que la señal portadora de alta frecuencia tiene potencia pero no información.La modulación AM
comienza con una señal portadora sinusoidal vp,de frecuencia fp y amplitud Ap:
vp(t) = Ap sin (2πfpt)
Sin modulación, esta señal no transportaría ninguna información. El proceso AM modifica la amplitud
constante Ap mediante una señal que transporteinformación de, por ejemplo, música,voz o datos. Como
resultado, la portadora ya no será una onda de amplitud constante. Consideremos el ca so en que la
moduladora sea un tono de frecuencia constantefm y amplitud Am:
vm(t) = Am sin (2πfmt)
La amplitud de la señal modulada AAM vendrá determinada por la amplitud de la portadora Ap con las
fluctuaciones dela moduladora Am:
AAM = Ap+vm(t) = Ap + Am sin (2πfmt) = Ap(1 + m sin (2πfmt) )
Donde hemos definido m como el índice de modulación: m = Am/Ap y que normalmente se expresa en
porcentaje. La señal modulada completa vAM vendrá pues determinada por:
vAM(t)= Ap(1 + m sin (2πfmt) ) sin (2πfpt)
De esta expresión es fácilmente deducible que el espectro de una señal modulada en AM contiene tres
componentes frecuenciales.Cuando la señal moduladorano es un tono puro sino que setrata de una señal
con un cierto ancho de banda,la representación espectral que se obtiene es la siguiente:
Analizador deespectro. Medida

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Modulación FM
La modulación en frecuencia consiste en variar la frecuencia de la portadora proporcionalmente a la
frecuencia de la onda moduladora,permaneciendo constante su amplitud. La señal moduladora es la que
contiene la información, mientras que la señal portadora de alta frecuencia tiene potencia pero no
información.
A diferencia de la AM, la modulación en frecuencia crea un conjunto de complejas bandas laterales cuya
profundidad dependerá de la amplitud de la onda moduladora.Como consecuencia del incremento de las
bandas laterales,laanchuradel canal dela FMserá más grande que el tradicional dela onda media.
La principal consecuencia de la modulación en frecuencia es una mayor calidad de reproducción como
resultado de su casi inmunidad hacialasinterferenciaseléctricas.En consecuencia,es un sistema adecuado
para la emisión deprogramas (música) dealta fidelidad.
Por eso se decidió crear esos canales de 200 kHz en los que la frecuencia central está localizada justo en
medio de ese canal,o sea, 100 kHz (o 0,1 MHz) por encima del extremo más bajo de cada canal.

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Así, la frecuencia central del canal 201 (que es el primer canal FM) es 88,0 MHz + 0,1 MHz = 88,1 MHz. En
Estados Unidos mantienen esa regla de forma inflexible,y todas las emisorashacen uso de frecuencias con
un solo decimal impar.
Ancho de banda es dos veces la desviación defrecuencia mas la frecuencia moduladora
Esa norma no se cumple de forma global,y algunos países como España utilizan frecuenciascon un decimal
que puede ser par o impar.En otros países la cosa va más allá,y pueden llegar a utilizar dos decimales con
frecuencias que terminan por ej en 0.05 o 0.65 MHz, por ejemplo, como 88.55 o 102.95. Otra
curiosidad:aunque en España usamos la coma decimal, para las frecuencias de radio usamos el punto.
La organización de esas emisoras y la frecuencia que utilizan aprovecha esos rangos para evitar
interferencias, un fenómeno más habitual en la radio AMal que la radio FMes más resistente.

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Eso no quiere decir que sea en absoluto inmune: la variada orografía deEspaña,por ejemplo, provoca que
al final existan muchos centros emisoresqueacaban usando distintasfrecuenciaspara evitarinterferencias,
lo que explica que en nuestro país muchas emisoras operen en distintas frecuencias según la provincia (e
incluso el municipio) en la que nos encontremos.