Este documento describe los conceptos básicos de la modulación y la demodulación de señales. La modulación implica modificar un parámetro de una señal portadora, como su amplitud, frecuencia o fase, de acuerdo con una señal moduladora que transporta información. Esto permite transmitir la señal modulada a través de un canal. En el receptor, se realiza el proceso inverso de demodulación para recuperar la señal original. Se describen los tipos principales de modulación como AM, FM y PM, así

1. Integrantes: Asenjo Valencia, José Antonio Mendoza Macedo, Jorge Paredes, Mercedes

2. Introducción: Las señales de información deben ser transportadas entre un transmisor y un receptor sobre alguna forma de medio de transmisión. Sin embargo, las señales de información pocas veces encuentran una forma adecuada para la transmisión. Modulación se define como el proceso de transformar información de su forma original a una forma más adecuada para la transmisión.

3. Modulación: Transmisión de una señal a la frecuencia deseada, pero variando alguna característica de la señal (o sea, modulando la señal) de forma proporcional al mensaje o señal que queremos transmitir. La modulación se realiza en el transmisor en un circuito llamado modulador. Señal portadora: Señal periódica encargada de "transportar“ la información a transmitir, y cuya frecuencia es la frecuencia de transmisión deseada. Señal moduladora: Señal que representa el mensaje que deseamos transmitir. Modulación: Modificación de algún parámetro de una señal por otra. Señal modulada: Señal resultante de la modulación de una señal portadora por una señal modulada. Demodulación es el proceso inverso (es decir, la onda modulada se convierte nuevamente a su forma original). Demodulación se realiza en el receptor en un circuito llamado demodulador o detector.

5. El objetivo de la transmisión es el de hacer llegar el mensaje emitido m(t) al destinatario. En el caso ideal, se tiene: y(t) = m(t). En la práctica, esto no es así, y tenemos que y(t) es distinto de m(t). La diferencia reside principalmente en la presencia de ruido debido a las perturbaciones que afectan al canal de transmisión y en las imperfecciones de los procesos de modulación y desmodulación. La modulación recurre a una nueva señal auxiliar de frecuencia; esta frecuencia recibe el nombre de frecuencia portadora s(t) Señal llamada portadora a la frecuencia

6. v(t) = Acos( ω t + φ ) La modulación consiste en efectuar un cambio o variación en alguno de los parámetros de v(t). La actuación sobre A se traduce en una modulación de amplitud; si se actúa sobre ω se modula la frecuencia, mientras que si se actúa sobre φ la modulación es de fase. Estos tres tipos de modulación se pueden aplicar tanto si la señal moduladora m(t) es analógica como si es digital. La modulación es una operación que consiste en transmitir una señal moduladora por medio de una señal llamada portadora v(t)

7. Clasificación: Tipo de señal: portadora y moduladora pueden ser analógica o digital. Parámetro de la portadora que se modifica: amplitud, frecuencia y fase. Moduladora Analógica Moduladora Digital Portadora Analógica AM (Amplitude Modulation) FM (Frequency Modulation) PM (Phase Modulation) ASK (Amplitude Shift Keying) FSK (Frequency Shit Keying) PSK (Phase Shift Keying) Portadora Digital PAM (Pulse Amplitude Modulation) PDM (Pulse Duration Modulation) PPM (Pulse Position Modulation) PCM (Pulse Codification Modulation) Modulación Delta NRZ (Non Return to Zero) RZ (Return to Zero) Bifase Bipolar

8. Modulación con portadora analógica Modulación en Amplitud (AM) Es el proceso de cambiar la amplitud de una portadora de frecuencia relativamente alta de acuerdo con la amplitud de la señal modulante (información). Las frecuencias que son lo suficientemente altas para radiarse de manera eficiente por una antena y propagarse por el espacio libre se llaman comúnmente radiofrecuencias o simplemente RF. Con la modulación de amplitud, la información se imprime sobre la portadora en la forma de cambios de amplitud.

9. 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. Señal Moduladora (Datos) Señal Portadora

10. Señal Modulada

11. La modulación de amplitud es una forma de modulación relativamente barata y de baja calidad de transmisión, que se utiliza en la radiodifusión de señales de audio y vídeo. Datos: La banda de radiodifusión comercial AM abarca desde 535 a 1605 kHz. La radiodifusión comercial de televisión se divide en tres bandas (dos de VHF y una de UHF) Los canales de la banda baja de VHF son entre 2 y 6 (54 a 88 MHz), los canales de banda alta de VHF son entre 7 y 13 (174 a 216 MHz) y los canales de UHF son entre 14 a 83 (470 a 890 MHz). La modulación de amplitud también se usa para las comunicaciones de radio móvil de dos sentidos tal como una radio de banda civil (CB) (26.965 a 27.405 MHz) o los aviones con los aeropuertos (118 a 136 Mhz)

12. Ventajas de la AM La onda de AM tiene sustanciales ventajas frente a otros medios, ya que es capaz de ofrecer educación, información y entretenimiento. Una oferta indispensable en aquellas zonas en donde no existen servicios locales. La AM es el medio preferido por los radiodifusores internacionales para cubrir cualquier parte del mundo con unos costos muy bajos. Las bandas de onda media, onda corta y onda larga son adecuadas para mercados específicos con cobertura regional, nacional o internacional. Millones de personas de todo el mundo siguen informándose y formándose gracias a la AM, ya que en muchos lugares no se reciben otros medios radioeléctricos como la TV o la FM).

13. Desventajas de la AM La modulación de amplitud presenta algunas desventajas que, en ciertas condiciones, limitan su utilidad y obligan a buscar otras formas de modulación. Durante los últimos años del siglo XX la radio en AM perdió audiencia, pues los oyentes han preferido las emisoras locales en FM, que ofrecen sonido en estéreo de buena calidad. Le afectan fácilmente diversos fenómenos atmosféricos (estática), señales electrónicas con frecuencias parecidas y las interferencias ocasionadas por los aparatos eléctricos tales como motores y generadores.

14. Algunas perturbaciones eléctricas, como las originadas por tormentas o sistemas de encendido de los automóviles, producen señales de radio de amplitud modulada que se captan como ruido en los receptores AM. Después de la demodulación se manifiestan como ruido o distorsión, que si es bastante fuerte, puede sobreponerse a toda la información y hacer completamente inaprovechable la señal demodulada. Aun si aquellos no son tan acentuados como para tapar parte de la información, sí pueden ser extremadamente molestos.

15. Modulación en Frecuencia (FM) El inicio de la FM hizo lograr importantes progresos en el cumplimiento del compromiso por parte de las organizaciones mundiales, de expandir la cobertura de las comunicaciones a lo largo del mundo, de tal forma que se garantizó el acceso a la comunicación como un derecho fundamental de todos a un futuro no lejano. La modulación en frecuencia consiste en variar la frecuencia de la portadora proporcionalmente a la frecuencia de la onda moduladora (información), permaneciendo constante su amplitud. La información se imprime en la frecuencia de la señal portadora.

16. Señal Moduladora (Datos) Señal Portadora Señal Modulada

17. Ventajas de la FM Las modulaciones en frecuencia necesitan una potencia de modulación mucho menor que las de amplitud. Son mucho menos afectadas por los ruidos y señales externas. Las emisoras de FM pueden trabajar en bandas de frecuencias muy altas, en las que las interferencias en AM son importantes; las estaciones o emisoras comerciales de radio FM tienen frecuencias entre 88 y 108 Mhz.

18. Modulación de fase(PM)

19. Modulación de fase(PM) Tipo de modulación que se caracteriza porque la onda portadora varía directamente de acuerdo con la señal modulante, resultando una señal de modulación en fase.

20. Modulación de fase(PM) La modulación de fase no suele ser muy utilizada porque se requieren equipos de recepción más complejos que los de frecuencia modulada. Además puede presentar problemas de ambigüedad para determinar por ejemplo si una señal tiene una fase de 0º o 180º.

21. Modulación de fase(PM) Comportamiento de la modulación en fase Se puede observar las pequeñas variaciones en la fase, siendo la amplitud y frecuencia constante. Este hecho se puede verificar viendo que las ondas están separándose en fase, por lo tanto no cambian ni su frecuencia, ni su amplitud.

22. Modulación de fase(PM) Este tipo de modulación es muy usado en transmisiones digitales de datos, por ejemplo en los módems que utilizamos para el acceso a el Internet.

23. Modulación de fase(PM) Definición matemática La ecuación de una señal modulada en PM es la siguiente: Donde: y ( t ) = Señal modulada A p = Amplitud de la portadora f i ( t ) = f i ( t ) = N p X ( t ) N p = Índice de modulación de fase

24. Espectro Expandido

25. Espectro Expandido Es la tecnología que permite a todos los satélites operar sobre frecuencias comunes sin interferencias, mientras que al mismo tiempo posibilita una transferencia de tiempo precisa.

26. Resiste las interferencias, intencionadas o no. Puede compartir la misma banda d frecuencia con otros usuarios Es un modo privado. Ventajas Desventajas Ancho de banda ineficiente Complejidad

27. Secuencia directa Es quizás uno de los sistemas de espectro ensanchado más ampliamente conocido, utilizado y relativamente sencillo de implementar. Una portadora en banda estrecha se modula mediante una secuencia pseudoaleatoria Sistemas de salto de frecuencia En los sistemas de salto de frecuencia, la frecuencia portadora del transmisor cambia (o salta) abruptamente de acuerdo con una secuencia pseudoaleatoria. El orden de las frecuencias seleccionadas por el transmisor viene dictado por la secuencia de código. El receptor rastrea estos cambios y produce una señal de frecuencia intermedia constante. Técnicas

28. Sistemas de salto temporal Un sistema de salto temporal es un sistema de espectro ensanchado en el que el periodo y el ciclo de trabajo de una portadora se varían de forma pseudoaleatoria bajo el control de una secuencia pseudoaleatoria. Sistemas de frecuencia modulada pulsada (o Chirping) Se trata de una técnica de modulación en espectro ensanchado menos común que las anteriores, en la que se emplea un pulso que barre todas las frecuencias, llamado chirp, para expandir la señal espectral.

29. Sistemas híbridos Los sistemas híbridos usan una combinación de métodos de espectro ensanchado para beneficiarse de las propiedades más ventajosas de los sistemas utilizados. Dos combinaciones comunes son secuencia directa y salto de frecuencia.