1. Instituto Tecnolgico de Tuxtla Gutirrez Introduccin a las telecomunicaciones Unidad 2: Comunicacin analgica Julio Damin Santos Guillen Carlos Antonio Lpez Mndez Luis Enrique Sarmiento Vzquez 31 Marzo 2014

2. ndice 2.- Comunicacin analgica 2.1. Modulacin de Amplitud (AM) 2.1.1. Modulacin de Amplitud. 2.1.2. Espectro de frecuencias de AM 2.1.3. Ancho de banda 2.1.4. Circuitos Moduladores de AM 2.1.5. Circuitos receptores de AM. 2.1.6. Sistema de banda lateral nica con portadora completa. 2.1.7. Sistema de banda lateral nica con portadora suprimida. 2.1.7. Sistema de banda lateral nica con portadora suprimida. 2.1.8. Aplicaciones. (Radiodifusin) 2.2. Modulacin Angular (FM, PM) 2.2.1. Modulacin de fase (PM). 2.2.2. Modulacin de frecuencia (FM). 2.2.3. Sensibilidad a la desviacin. 2.2.4. Desviacin de fase e ndice de modulacin. 3. 2.2.5. Desviacin de frecuencia. 2.2.6. Ancho de banda. 2.2.7. Espectro de frecuencias en FM 2.2.8. Ruido en modulacin angular. 2.2.9. Circuitos moduladores de frecuencia y fase. 2.2.10. Circuitos demoduladores de FM. 2.2.11. Transmisores y Receptores . 2.2.12. Aplicaciones (Radiodifusin, Radio de dos vas) 4. 2.1. Modulacin de Amplitud (AM) En un sistema de transmisin, es imprescindible la existencia de un equipo transmisor, un canal de comunicacin y un dispositivo receptor. Las caractersticas del transmisor y del receptor deben ajustarse a las caractersticas del canal. Uno de los mtodos empleados, es el llamado AMPLITUD MODULADA [AM], que consiste en variar la amplitud de la onda de radio. Cuando una seal de baja frecuencia [BF], controla la amplitud de una onda de alta frecuencia [RF], tenemos una modulacin por amplitud. La Radio y la Televisin no hubieran sido posibles sin la modulacin. 5. 2.1.1. Modulacin de Amplitud. Una onda electromagntica puede transmitir informacin de un punto a otro sin que entre el emisor y el receptor exista una unin fsica. La forma de imprimir la informacin en una onda es modulndola en amplitud, frecuencia o fase. Al modular en amplitud estamos imprimiendo la informacin que deseamos que se transporte en la amplitud de la onda portadora. Segn lo que variemos dicha amplitud vamos a mandar una informacin u otra. La modulacin en amplitud consiste exactamente en modular la amplitud de la onda portadora con la amplitud de la onda moduladora. La seal que obtenemos despus de una modulacin en amplitud recibe el nombre de seal modulada. La frecuencia de las oscilaciones de la onda portadora debe ser ms elevada que la frecuencia de las oscilaciones de la moduladora. 6. A) seal portadora. B) seal moduladora. C) seal modulad en amplitud. 7. 2.1.2. Espectro de frecuencias de AM Las frecuencias de las portadoras de amplitud modulada (radio AM), estn en el rango de frecuencias de 535-1605 kHz. Las frecuencias de las portadoras de 540 a 1600 kHz estn asignadas a intervalos de 10 kHz. 8. 2.1.3. Ancho de banda Una gran ventaja de AM es que su demodulacin es muy simple y, por consiguiente, los receptores son sencillos y baratos; un ejemplo de esto es la radio a galena. Otras formas de AM como la modulacin por Banda lateral nica o la Doble Banda Lateral son ms eficientes en ancho de banda o potencia pero en contrapartida los receptores y transmisores son ms caros y difciles de construir, ya que adems debern reinsertar la portadora. 9. 2.1.4. Circuitos Moduladores de AM Modulador balanceado bsico Este circuito muestra un modulador del tipo anillo. El esquema cuenta con una etapa preamplificadora para aumentar el nivel de la seal de entrada de audio, que puede ser la seal proveniente de un micrfono. La otra entrada procede de un oscilador que genera la [RF] portadora. El preset "P" permite el ajuste del circuito, logrando que se elimine la por completo la portadora en ausencia de la seal de audio. Lgicamente, la tecnologa actual tiene otros dispositivos del tipo Integrado como el LM1496 o LM1596 que cumplen la funcin de modulador balanceado muy eficientemente, adems de otras aplicaciones que permite desarrollar el circuito integrado. Es importante mencionar que esta modalidad de AM solo se utiliza como seal auxiliar para codificar la transmisin de FM estereofnica y para la codificacin de la informacin de color de los sistemas NTSC/PAL. Tambin, en las videograbadoras formato VHS, la informacin de color se imprime en la cinta en esta modalidad. 10. 2.1.4. Circuitos Moduladores de AM 11. 2.1.5. Circuitos receptores de AM Material necesario La mayora de los componentes han sido adquiridos en una tienda de electrnica, exceptuando el altavoz, que le he cogido de la torre de un PC antiguo que ya no funcionaba (el altavoz estaba bien). Los componentes empleados han sido: PCB. He utilizado una placa de fibra de vidrio de 80x100mm. Resistencias. Dos resistencias: 47 ohm y 10 k y un potencimetro de 10 k. Inductores. Un choque inductivo de 330 H. Condensadores. Dos cermicos de 2200 pF, uno de polister de 47nF, 2 electrolticos de 4,7 F, 2 electrolticos de 10 F otro electroltico de 220 F, y un condensador variable de 0 a 100 pF. Amplificador operacional. Se trata de un circuito integrado LM 386. Cable unifilar. Le he usado para hacer la antena, y para algunas conexiones de la fuente de alimentacin, para unir alguna pista,. Altavoz. Es un altavoz de PC de 8 ohm de impedancia de entrada. Diodo. He usado un diodo Schotkky 1N 5819. 12. Esquema del circuito Lo he realizado con el programa Electronics Workbench. Se diferencian claramente las dos partes: la deteccin de la seal, y el amplificador operacional con su circuito de polarizacin. El circuito ha sido el siguiente: 13. 2.1.6 Sistema de banda lateral nica con portadora completa Es una forma de modulacin de amplitud en donde la portadora se transmite a toda potencia, pero solamente por una de las bandas laterales. Con las transmisiones de banda lateral nica solo hay una banda lateral para agregar a la portadora. Cuando se quita la mitad de ancho de banda, tambin se quita la mitad de la potencia de ruido. La informacin se encuentra en la envolvente de la seal modulada de la portadora completa. 14. 2.1.7. Sistema de banda lateral nica con portadora suprimida. Es una forma de modulacin de amplitud en donde la portadora se suprime totalmente y se quita una de las bandas laterales. Requiere de la mitad del ancho de banda que la AM convencional y considerablemente menos potencia transmitida. La potencia de la banda lateral comprende el 100% de la potencia transmitida. La forma de onda no es una envolvente; es simplemente una onda senoidal a una frecuencia sencilla igual a la frecuencia de una de las bandas laterales. 15. 2.1.8. Aplicaciones. (Radiodifusin) la radio de hoy en da se ha visto en una evolucin, lo podemos apreciar en sus nuevas formas de escuchar, tanto como web y satelital pocos son los que escuchan la radio en AM, y aparecen cada vez ms las llamadas radio web. La radio digital ha incursionado en el mundo ofreciendo a las personas una mejor calidad de audio y una manera ms directa de llegar al radioescucha. 16. 2.2. Modulacin Angular (FM, PM) En las modulaciones de amplitud, la amplitud de la seal portadora segua las variaciones de la seal moduladora banda base. En el caso de las modulaciones angulares, es la fase de la seal portadora la que sigue las variaciones de la seal banda base de informacin. En este tipo de modulaciones la amplitud de la portadora se mantiene constante. Las modulaciones angulares permiten discriminar de forma ms eciente el ruido y las interferencias que en el caso de las modulaciones de amplitud. Esta mejora trae consigo que el ancho de banda de la seal modulada sea bastante mayor que en el caso de modulaciones de amplitud. Las modulaciones angulares proveen un mecanismo mediante el cual se puede intercambiar ancho de banda y prestaciones frente al ruido. Hay dos tipos de modulacin angular: modulacin en frecuencia (FM: Frequency Modulation) y modulacin en fase (PM: Phase Modulation). Los dos son muy similares y estn relacionados entre s. Sin embargo, FM posee caractersticas ms adecuadas frente al ruido, por lo que nos centraremos en este tipo de modulacin. 17. 2.2.1. Modulacin de fase (PM). Y 2.2.2. Modulacin de frecuencia (FM). Es el Angulo de una portadora que lleva informacin (modulada por tanto) en la fase. Modulacin de Fase (PM) Modulacin de Frecuencia (FM). 18. 2.2.4- Desviacin de fase, el ndice de modulacin Cuando la seal modulante es una sinusoide de frecuencia nica, es evidente, en la ecuacin 6-10, que el ngulo de fase de la portadora vara de su valor no modulada bajo un enfoque de sinusoidal nica. En la ecuacin 6-10, m representa la mxima desviacin de fase, en radianes, para una portadora modulada en fase. La mxima desviacin de fase se llama ndice de modulacin. Una diferencia importante, entre la modulacin en frecuencia y fase, es la manera en que se define el ndice de modulacin. Para PM, el ndice de modulacin es proporcional a la amplitud de la seal modulante, independientemente de su frecuencia. Para una portadora modulada en frecuencia, el ndice de modulacin es directamente proporcional a la amplitud de la seal modulante e inversamente proporcional a su frecuencia 19. El ndice de modulacin es una relacin sin unidad y se utiliza slo para describir la profundidad de la modulacin lograda para una seal modulada en amplitud y frecuencia dada. La desviacin de frecuencia es el cambio en la frecuencia que ocurre en la portadora, cuando acta sobre l por una seal modulante. Donde la desviacin de frecuencia se da como un desplazamiento pico-herz. La desviacin de frecuencia pico-a-pico a veces se llama oscilacin de la portadora Para un modulador de FM, la sensibilidad de la desviacin se da frecuentemente en [hertz por voltio] Por lo tanto, la desviacin de frecuencia es simplemente el producto de la sensibilidad de la desviacin y el voltaje de la seal modulante. Se denomina porcentaje de modulacin a la razn entre la desviacin de frecuencia efectiva respecto de la desviacin de frecuencia mxima permisible. 20. Al analizar el espectro de frecuencias de una seal modulada en frecuencia, observamos que se tienen infinitas frecuencias laterales, espaciadas en (fm), alrededor de la frecuencia de la seal portadora (fp); sin embargo la mayor parte de las frecuencias laterales tienen poca amplitud, lo que indica que no contienen cantidades significativas de potencia. 21. 2.2.5 desviacin de frecuencia se denomina desviacin de frecuencia y es el mximo cambio de frecuencia que puede experimentar la frecuencia de la seal portadora. A la variacin total de frecuencia desde la ms baja hasta la ms alta, se la conoce como oscilacin de portadora. De esta forma, una seal moduladora que tiene picos positivos y negativos, tal como una seal senoidal pura, provocara una oscilacin de portadora igual a 2 veces la desviacin de frecuencia. 22. 2.2.6. Ancho de banda. 1.-El ancho de banda viene definido como el rango de frecuencias entre dos dadas en el cual un sistema funciona correctamente, en el caso del sonido, en el cual el sistema es fiel en +/-3dB. 2.-Hay dos conceptos dentro del trmino ancho de banda: el ancho de banda de una seal y el ancho de banda de un sistema: Ancho de banda de una seal Dentro de una seal, de cualquier tipo, normalmente hay componentes de muchas frecuencias, es decir, las seales no suelen ser tonos puros (de una sola frecuencia) sino la suma de infinitos tonos puros; pero no todos los tonos tienen la misma importancia dentro de la seal. Unas frecuencias (o tonos) aportan ms potencia a la seal que otros. El rango de frecuencias donde se encuentra la mayor parte de la potencia de la seal se llama ancho de banda. 23. Por ejemplo En la voz humana la mayor parte de la potencia de la seal se encuentra en un margen de unos 3400 Hz, aunque emitimos dentro de un margen de frecuencias mayor. Por eso cuando tu escuchas a alguien por telfono (cuyo ancho de banda es de 3400 Hz) le reconoces aunque notas la voz cambiada (hay componentes de frecuencia que no estn). 24. 2.2.7. Espectro de frecuencias en FM. Las frecuencias de las portadoras de frecuencia modulada (radio FM), estn en el rango de frecuencias de 88.1-108.1 MHz. Las frecuencias de las portadoras estn asignadas a intervalos de 200 kHz. 25. 2.2.8. Ruido en modulacin angular El ruido en el canal de comunicacin, se suma a la seal modulada. Debido al comportamiento aleatorio del ruido el resultado es que cambia la amplitud y la fase de las seales en el canal. Dicho de otra forma modula en amplitud y en frecuencia a lo que est en el canal. El efecto de variar su fase en las seales de AM, es poco significativo, pero las variaciones de amplitud generan una considerable distorsin en los procesos de demodulacin. Esto tiene como solucin aumentar la potencia de transmisin, para mejorar la relacin seal ruido en el canal. Para las de FM, el efecto del ruido se lo trata de minimizar, limitando en amplitud la seal modulada en el receptor y de esa manera se elimina de manera significativa la parte del ruido que afecta la amplitud de la seal modulada. 26. 2.2.9. Circuitos moduladores de frecuencia y fase. 27. 2.2.10. Circuitos demoduladores de FM. 28. 2.2.11. Transmisores y Receptores Trasmisores Es un instrumento que capta la variable en proceso y la transmite a distancia a un instrumento indicador o controlador; pero en realidades eso y mucho ms, la funcin primordial de este dispositivo es tomar cualquier seal para convertirla en una seal estndar adecuada para el instrumento receptor, es as como un transmisor capta seales tanto de un sensor como de un transductor, aclarando siempre que todo transmisor es transductor ms no un transductor puede ser un transmisor; como ya sabemos las seales estndar pueden ser neumticas cuyos valores estn entre 3 y 15 Psi, las electrnicas que son de 4 a 20 mA o de 0 a 5 voltios Dc, las digitales que entregan 0 o 5 voltios para 0 o1 respectivamente. 29. Receptor Es extraer del canal la seal deseada y entregarla al transductor de salida. Como las seales son frecuencias muy dbiles, como resultado de la atenuacin, el receptor debe tener varias etapas de amplificacin. En todo caso, la operacin clave que ejecuta el receptor es la demodulacin, el caso inverso del proceso de modulacin del transmisor, con lo cual vuelve la seal a su forma original. 30. 2.2.12. Aplicaciones (Radiodifusin, Radio de dos vas) Dentro de las aplicaciones de F.M. se encuentra la radio, en donde los receptores emplean un detector de FM y el sintonizador es capaz de recibir la seal ms fuerte de las que transmiten en la misma frecuencia. Otra de las caractersticas que presenta F.M., es la de poder transmitir seales estereofnicas, y entre otras de sus aplicaciones se encuentran la televisin, como sub-portadora de sonido; en micrfonos inalmbricos; y como ayuda en navegacin area 31. CONCLUCIONES Carlos Antonio Lpez Mndez: EL crecimiento de los medios de comunicacin en el mbito privado y el crecimiento de Internet han creado increbles posibilidades a los usuarios. La eficiencia de un sistema de comunicacin, est altamente relacionada con los medios de comunicacin. Estos constituyen la parte fsica como la parte de establecer estndares en la calidad de los equipos que se usan, esto con el fin de que una red de comunicaciones funcione de una forma correcta. Las necesidades ha satisfacer hoy son: ms informacin, ms rpido y ms eficiencia y todo esto a un menor costo tanto para el usuario como para el proveedor del servicio. 32. Luis Enrique Sarmiento Vzquez: Un sistema de comunicacin analgico es aquel contiene dispositivos que manipulan cantidades fsicas representadas en forma analgica, es decir contiene dispositivos que manipulan cantidades de tipo continuas. Un ejemplo de sistema de comunicacin analgico es la radio AM, TRANSMISOR, Micrfono, Modulador