Este documento presenta los conceptos básicos de la modulación y demodulación AM. Explica la modulación AM DSB-TC y las demodulaciones no coherente y coherente. Incluye simulaciones y experimentos para ilustrar los conceptos, como la simulación de un transmisor y receptor AM DSB-TC con demodulación no coherente y el uso de PLL para lograr demodulación coherente.

1. Software Defined Radio
Parte III.a: Modulación AM
Expositores: Héctor Miyashiro/Oscar Llerena
Investigadores en INICTEL-UNI

2. Contenido
I. Introducción
II. Modulación AM: (Double SideBand – Transmitted Carrier)
III. Demodulación AM: no-coherente
IV. Demodulación AM: coherente
H. Miyashiro

3. I. Introducción
• La Modulación traslada el espectro de una señal de información a la
banda de radiofrecuencia deseada.
• En Modulación Analógica, la señal de información analógica 𝑓(𝑡), se
inserta en uno o varios de los parámetros (amplitud, frecuencia o
fase) de la portadora 𝑐 𝑡 = 𝐴 𝑐 𝑐𝑜𝑠(2𝜋𝑓𝑐 𝑡 + 𝜃𝑐).
H. Miyashiro
𝑓0 𝑓𝑐
frecuencia
amplitud

4. I. Introducción
• En modulación AM, la señal de
información 𝑓(𝑡) modula la amplitud
de la portadora 𝑐(𝑡) para poder ser
transmitida por RF
H. Miyashiro
Modulación
AM
Portadora
Transmitida
No Portadora
TransmitidaBanda
Lateral Única
Banda Lateral
Doble Portadora
Transmitida
No Portadora
Transmitida

5. II. Modulación AM: AM-DSB-TC
𝑠 𝑡 , señal de información
𝐴0, constante
c 𝑡 , portadora
H. Miyashiro
𝑠 𝐴𝑀 𝑡
𝑐 𝑡
𝑠 𝑡
𝐴0
• La senal modulada AM-DSB-TC, esta definida como:
𝑠 𝐴𝑀 𝑡 = (𝑠 𝑡 +𝐴0)𝑐 𝑡
• Diagrama de bloques

6. II. Modulación AM: AM-DSB-TC
• Sea:
• La señal modulada AM-DSB-TC 𝑠 𝐴𝑀 es: 𝑓𝑐𝑓1 𝑓2 𝑓
H. Miyashiro

7. II. Modulación AM: AM-DSB-TC
• EXP1-1: SIMULACIÓN DE UN TRANSMISOR AM-DSB-TC. Simular en
GRC un transmisor AM-DSB-TC de tono, con las siguientes
características:
✓frecuencia y amplitud del tono, 𝑓1 = 5 khz y 𝐴1 = 0.3 respectivamente
✓Constante DC, 𝐴0 = 0.5
✓frecuencia de muestreo, samp_rate = 1 MSps
✓frecuencia de portadora, 𝑓𝑟𝑒𝑞_𝑡𝑥 = 250 khz
Visualizar la forma de onda generada 𝑠 𝐴𝑀 𝑡 .
Visualizar el espectro antes y después de la modulación.
Observar el efecto de variar 𝐴0.
H. Miyashiro

8. II. Modulación AM: AM-DSB-TC
• EXP1-1: SIMULACIÓN DE UN TRANSMISOR AM-DSB-TC.
H. Miyashiro

9. II. Modulación AM: AM-DSB-TC
• EXP1-2: SIMULACIÓN DE UN TRANSMISOR AM-DSB-TC. Modificar el
diseño anterior, EXP1-1, para que transmita audio.
Ajustar el valor de la constante DC, 𝐴0, de tal forma que el rango
dinámico de la señal de audio tenga valores positivos.
H. Miyashiro

10. II. Modulación AM: AM-DSB-TC
• EXP1-2: SIMULACIÓN DE UN TRANSMISOR AM-DSB-TC.
H. Miyashiro

11. II. Modulación AM: AM-DSB-TC
• EXP1-3: IMPLEMENTACIÓN DE UN TRANSMISOR AM-DSB-TC.
Implementar, utilizando SDR, el transmisor simulado anteriormente,
EXP1-2.
✓frecuencia de muestreo, samp_rate = 1.024 MSps
✓frecuencia de portadora, 𝑓𝑟𝑒𝑞 = 915 Mhz
Visualizar con otro SDR el espectro generado por el transmisor.
H. Miyashiro

12. II. Modulación AM: AM-DSB-TC
• EXP1-3: IMPLEMENTACIÓN DE UN TRANSMISOR AM-DSB-TC.
Para utilizar el SDR junto con GRC, utilizamos los bloques de interfaz
hardware SDR. En la Figura siguiente, se representa
simplificadamente la estructura del hardware SDR (transmisor).
H. Miyashiro
𝑓𝑟𝑒𝑞
real
imag

13. II. Modulación AM: AM-DSB-TC
• EXP1-3: IMPLEMENTACIÓN DE UN TRANSMISOR AM-DSB-TC.
H. Miyashiro

14. III. Demodulación AM: no coherente
• La demodulación no coherente se caracteriza por no requerir que el
receptor genere la portadora.
• Sea la señal AM-DSB-TC recibida:
H. Miyashiro

15. III. Demodulación AM: no coherente
• Tomando el valor absoluto a la señal analítica 𝑧(𝑡), obtenemos la
señal 𝑓(𝑡).
H. Miyashiro

16. III. Demodulación AM: no coherente
• Diagrama de bloques de un demodulador AM no coherente:
H. Miyashiro

17. III. Demodulación AM: no coherente
• EXP2-1: SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AM-DSB-TC CON
DEMODULACIÓN NO COHERENTE. Simular un sistema AM-DSB-TC
(transmisor y receptor) con un canal AWGN el cual transmite audio. El
receptor realiza demodulación no coherente.
✓Constante DC, 𝐴0 = 0.5
✓frecuencia de muestreo, samp_rate = 1 MSps
✓frecuencia de portadora, 𝑓𝑟𝑒𝑞_𝑡𝑥 = 250 khz
H. Miyashiro

18. III. Demodulación AM: no coherente
• EXP2-1: SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AM-DSB-TC CON
DEMODULACIÓN NO COHERENTE.
H. Miyashiro

19. III. Demodulación AM: no coherente
• EXP2-2: IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA AM-DSB-TC CON
DEMODULACIÓN NO COHERENTE. Implementar el sistema simulado
en la experiencia EXP2-1.
✓frecuencia de muestreo, samp_rate = 1.024 MSps
✓frecuencia intermedia, 𝑓𝑟𝑒𝑞_𝐼𝑁𝑇 = 200 khz
✓frecuencia de portadora, 𝑓𝑟𝑒𝑞 = (915 - 𝑓𝑟𝑒𝑞_𝐼𝑁𝑇) Mhz
La demodulación no coherente se lleva a cabo en presencia de una portadora en
frecuencia intermedia (𝑓𝑟𝑒𝑞_𝐼𝑁𝑇).
H. Miyashiro

20. III. Demodulación AM: no coherente
• EXP2-2: IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA AM-DSB-TC CON
DEMODULACIÓN NO COHERENTE.
H. Miyashiro
𝑓𝑟𝑒𝑞
𝑓𝑟𝑒𝑞_𝐼𝑁𝑇
𝑔𝑎𝑖𝑛_𝑅𝐹

21. H. Miyashiro

22. IV. Demodulación AM: coherente
• La demodulación coherente se caracteriza por requerir que el
receptor genere la portadora a la misma frecuencia y fase que la
portadora inmersa en la señal recibida, 𝑠 𝐴𝑀(𝑡).
• Diagrama de bloques
H. Miyashiro
Ƹ𝑠(𝑡)𝑠 𝑡
𝑐𝑜𝑠(2𝜋𝑓𝑐 𝑡) 𝑐𝑜𝑠(2𝜋𝑓𝑐 𝑡)
𝑠 𝐴𝑀 𝑡
𝑠1 𝑡 𝑠2 𝑡
Ƹ𝑠 𝑡 =
𝑠(𝑡)
2

23. IV. Demodulación AM: coherente
• Sea:
H. Miyashiro
𝑓1 𝑓𝑓𝑐
𝑠 𝐴𝑀 𝑡

24. IV. Demodulación AM: coherente
• Procesamiento en el receptor:
H. Miyashiro
𝑓1 𝑓2𝑓𝑐

25. • Un filtro pasa-bajos elimina las components de alta frecuencia 2𝑓𝑐
• Finalmente se elimina el componente DC
IV. Demodulación AM: coherente
H. Miyashiro
𝑓1 𝑓2𝑓𝑐
LPF
X

26. IV. Demodulación AM: coherente
• EXP3-1: SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AM-DSB-TC CON
DEMODULACIÓN COHERENTE. Simular un sistema AM-DSB-TC
(transmisor y receptor) con un canal AWGN el cual transmite audio. El
receptor realiza demodulación coherente.
✓Constante DC, 𝐴0 = 0.5
✓frecuencia de muestreo, samp_rate = 1 MSps
✓frecuencia de portadora transmisor, 𝑓𝑟𝑒𝑞_𝑡𝑥 = 250 khz
✓frecuencia de portadora receptor, 𝑓𝑟𝑒𝑞_𝑟𝑥 = 250 khz
H. Miyashiro

27. IV. Demodulación AM: coherente
• EXP3-1: SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AM-DSB-TC CON
DEMODULACIÓN COHERENTE.
H. Miyashiro
Ƹ𝑠(𝑡)𝑠 𝑡
𝑐𝑜𝑠(2𝜋𝑓𝑐 𝑡)
𝑠 𝐴𝑀 𝑡
𝑠1 𝑡 𝑠2 𝑡
𝑐𝑜𝑠(2𝜋𝑓𝑐 𝑡)

28. IV. Demodulación AM: coherente
• EXP3-1: SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AM-DSB-TC CON
DEMODULACIÓN COHERENTE.
H. Miyashiro

29. IV. Demodulación AM: coherente
• EXP3-2: SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AM-DSB-TC CON
DEMODULACIÓN COHERENTE. Variar la frecuencia y fase de la
portadora del transmisor, 𝑓𝑟𝑒𝑞_𝑡𝑥.
Analizar el efecto sobre el sistema, escuchando el audio demodulado.
H. Miyashiro

30. IV. Demodulación AM: coherente
• EXP3-2: SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AM-DSB-TC CON
DEMODULACIÓN COHERENTE.
H. Miyashiro
𝑐𝑜𝑠(2𝜋(𝑓𝑐 + ∆𝑓)𝑡 + 𝜙)
Ƹ𝑠(𝑡)𝑠 𝑡
𝑐𝑜𝑠(2𝜋𝑓𝑐 𝑡)
𝑠 𝐴𝑀 𝑡
𝑠1 𝑡 𝑠2 𝑡

31. IV. Demodulación AM: coherente
• EXP3-2: SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AM-DSB-TC CON
DEMODULACIÓN COHERENTE.
H. Miyashiro

32. IV. Demodulación AM: coherente
Desvío de frecuencia y fase de portadora
H. Miyashiro

33. IV. Demodulación AM: coherente
Desvío de frecuencia y fase de portadora
• El efecto de un desvío de frecuencia, ∆𝑓, y/o un desvío de fase, 𝜙,
ocasiona distorsión y atenuación de la señal demodulada.
• A continuación se analiza matemáticamente el efecto de ∆𝑓 y 𝜙. Sea:
H. Miyashiro

34. IV. Demodulación AM: coherente
• Realizando el proceso de demodulación coherente:
H. Miyashiro

35. IV. Demodulación AM: coherente
• Utilizando identidades trigonométricas, producto a suma, expandimos:
• Aplicamos un filtro pasa-bajos a 𝑠1 𝑡 para eliminar las componentes de alta
frecuencia 2𝑓𝑐:
H. Miyashiro

36. IV. Demodulación AM: coherente
• Utilizando la identidad trigonométrica de suma a producto:
• Finalmente eliminando la componente de DC, 𝐴0, obtenemos la señal
demodulada Ƹ𝑠(𝑡).
H. Miyashiro

37. IV. Demodulación AM: coherente
Desvío de frecuencia y fase de portadora
• La demodulación AM coherente requiere que el receptor genere una
portadora a la misma frecuencia y fase que la portadora inmersa en la
señal recibida 𝑠 𝐴𝑀(𝑡).
• Ante una presencia de desvío de frecuencia y/o fase, ∆𝑓 y/o 𝜙
respectivamente, la señal demodulada será:
H. Miyashiro
Ƹ𝑠 𝑡 =
𝑠(𝑡)
2
𝑐𝑜𝑠(2𝜋∆𝑓𝑡 + 𝜙)

38. Phase-Locked Loop (PLL)
Bloque GRC: PLL Carrier Tracking
𝑠 𝐴𝑀 𝑡 × 𝑐 𝑃𝐿𝐿(𝑡)
𝑠 𝐴𝑀(𝑡)
𝑓𝑐 𝑓
𝑓𝑐 𝑓
2𝑑𝑓
𝑐 𝑃𝐿𝐿(𝑡)
H. Miyashiro

39. IV. Demodulación AM: coherente
• EXP4-1: SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AM-DSB-TC UTILIZANDO PLL
PARA DEMODULACIÓN COHERENTE. Modificar la simulación del
sistema AM-DSB-TC (transmisor y receptor) con un canal AWGN el
cual transmite audio para que realice demodulación coherente con
PLL.
✓Constante DC, 𝐴0 = 0.5
✓frecuencia de muestreo, samp_rate = 1 MSps
✓frecuencia de portadora transmisor, 𝑓𝑟𝑒𝑞_𝑡𝑥 = 250 khz
✓frecuencia de portadora receptor, 𝑓𝑟𝑒𝑞_𝑟𝑥 = 250 khz
H. Miyashiro

40. IV. Demodulación AM: coherente
• EXP4-1: SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AM-DSB-TC UTILIZANDO PLL
PARA DEMODULACIÓN COHERENTE.
H. Miyashiro
Ƹ𝑠(𝑡)
Ƹ𝑠 𝑡 =
𝑠(𝑡)
2

41. IV. Demodulación AM: coherente
• EXP4-1: SIMULACIÓN DE UN SISTEMA AM-DSB-TC UTILIZANDO PLL
PARA DEMODULACIÓN COHERENTE.
H. Miyashiro

42. IV. Demodulación AM: coherente
• EXP4-2: IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA AM-DSB-TC UTILIZANDO
PLL PARA DEMODULACIÓN COHERENTE. Implementar el receptor del
sistema simulado en la experiencia anterior, EXP4-1.
✓frecuencia de muestreo, samp_rate = 1.024 MSps
✓frecuencia de portadora, 𝑓𝑟𝑒𝑞 = 915 Mhz
El transmisor será implementado por el instructor en un escenario
punto-multipunto.
H. Miyashiro

43. IV. Demodulación AM: coherente
• EXP4-2: IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA AM-DSB-TC UTILIZANDO
PLL PARA DEMODULACIÓN COHERENTE.
H. Miyashiro
𝑓𝑟𝑒𝑞
𝑔𝑎𝑖𝑛_𝑅𝐹

44. H. Miyashiro