SISTEMAS DE COMUNICACIONES I
LAPSO ACADEMICO: 2015-01
Ing. Heddy Lu Giménez Naim
Universidad Nacional Experimental Politécnica“Antonio José de Sucre”
Departamento de Ingeniería Electrónica
Julio 2015
UNIDAD IIITECNICAS DE MODULACION
ANALOGICA
CONTENIDO
• Unidad III
– Técnicas de Modulación Analógica
• Introducción
• Modulacion en Amplitud
• Modulador
• Ancho de Banda
• Indice de Modulación
• Detector Asincrónico y sincrónico
• Modulación DSB-SC y SSB-SC
• Modulación FM y PM.
• Detector PLL.
• Ruido
Índice de Modulación vs VoltajeIng. Heddy Lu Giménez Naim
El cambio máximo de amplitud de la onda de salida
Em, es la suma de los voltajes de las frecuencias
laterales superior e inferior.
Em = Efls+Efli
Distribución de VoltajeIng. Heddy Lu Giménez Naim
Potencia de la Señal AMIng. Heddy Lu Giménez Naim
Eficiencia de la Señal AMIng. Heddy Lu Giménez Naim
EjerciciosIng. Heddy Lu Giménez Naim
EjerciciosIng. Heddy Lu Giménez Naim
Señal de Doble Banda Lateral con portadora suprimida (DSB-
SC) en una señal AM con una portadora discreta suprimida
Donde m(t) cuenta con un nivel DC igual a cero para el caso
de la portadora suprimida.
Modulación AM DSB-SCIng. Heddy Lu Giménez Naim
La eficiencia de la
modulación de esta señal es
de 100% debido a que no se
gasta potencia en una
portadora discreta.
Se requiere un detector
de producto para la
demodulación
Modulación AM DSB-SCIng. Heddy Lu Giménez Naim
• Diagrama de Bloques
• Otra forma de generar un señal AM DSB-SC consiste en usar dosmoduladores AM convencionales. (modulador balanceado)
• Con este sistema se consigue cancelar la componente de portadora. La razónde usar este sistema es que los sistemas AM convencionales son mas sencillosde implementar mediante electrónica (dado que conllevan una componenteDC que resulta de la polarización de los transistores).
cos 2 cf t
Acm(t) s(t)
AM
DSB
AM
DSB
+
-
cos 2c cA f t
m(t)
- m(t)
( ) 2 ( )cos 2c cs t A m t f t
Esta técnica de modulación tiene como
objeto emplear la menor cantidad de
ancho de banda posible en el proceso de
transmisión.
Modulación Banda Lateral UnicaIng. Heddy Lu Giménez Naim
SSB o BLU
-wmw +wm
F(w)
Señal Modulante
+wc-wcw
F(w)
Señal Modulada
wc+wmwc-wm
F(w-wc)/2 F(w+wc)/2Como se ha observado, el espectro de
frecuencia de una señal f(t) es simétrico
respecto al eje de frecuencia w = 0. Al
modular esta señal con una onda coswct,
el espectro se traslada hacia wc y - wc
El espectro tiene un ancho de banda de wm,
mientras que al modularse, el ancho de banda es
de 2wm, es decir, se duplica. La señal modulada
está compuesta por dos bandas laterales.
El rango de frecuencias por encima de + wc, se denomina
banda lateral superior (denotada como B.L.S.) y el rango por
debajo de + wc, se denomina banda lateral inferior (denotada
como B.L.I.).
Para – wc se puede analizar
rotando 180 grados el espectro
del lado derecho de la señal F(w-
wc). Para este caso, el rango de
frecuencias a la izquierda de - wc,
constituye la banda lateral
superior, mientras que el lado
derecho - wc es la banda lateral
inferior.
BLSBLI
Ing. Heddy Lu Giménez Naim
Modulación Banda Lateral Unica
Demuestre:a) Porque la potencia de la Modulación DSB-SC se cuadriplica sobre la Modulación AM convencional
Ing. Heddy Lu Giménez Naim
ASIGNACION NO. 4Parte B
DemodulaciónIng. Heddy Lu Giménez Naim
El receptor no utiliza información de referencia de fase de la portadora
para detectar las señales
Los sistemas están diseñados para operar sin el conocimiento del valor
absoluto de la fase de la señal que llega por lo tanto, no se requiere la
estimación de fase.
El receptor necesita conocimiento de la fase e la portadora para detectar las
señales.
Se requiere la estimación exacta de fase
Detector de Envolvente Ing. Heddy Lu Giménez Naim
Circuito eléctrico que tiene como entrada una señal de alta
frecuencia, y como salida la envolvente de la señal de entrada.
Una forma de implementar el detector
de envolvente es usando un dispositivo
no lineal, tal que afecte la mitad de un
ciclo de una señal oscilatoria diferente
a la de la otra mitad.
Este proceso de demodulación, recibe el nombre de detección síncrona o
coherente, pues utiliza la misma frecuencia de la portadora y con la misma fase.
Si la frecuencia en el receptor no corresponde
con la frecuencia del transmisor, la señal
tendrá añadida un porcentaje de error.
Para garantizar la sincronización entre transmisor y receptor,
comúnmente se utiliza el procedimiento de transmitir una
portadora piloto (fracción de la portadora del transmisor), la
cual se detecta en el receptor por medio de un filtro, se
amplifica y se usa entonces como portadora en el receptor.
Detector Coherente Ing. Heddy Lu Giménez Naim
Detector Coherente Ing. Heddy Lu Giménez Naim
cos 2 cf t
FILTRO PASO BAJO
Vi(t) Vo(t)V1(t)
( )
La señal pasobanda es:
( ) ( )cos ( ) , siendo R(t) la envolvente real y (t) la fase,
recordando que la expresion de la envolvente compleja de una señal paso banda es:
( ) ( ) ( ) ( )
i c
j t
V t R t t t
g t R t e x t jy t
1
( )cos ( ) ( )sin ( )
A la salida del mixer:
( )cosi c
R t t j R t t
v V t t
1
c
( )
1 1( ) ( )cos ( ) ( )cos 2 ( )
2 2
El filtro paso bajo elimina la componente RF (2 ),
nos queda entonces la componente de down-conversion:
1 1( ) ( )cos ( ) Re ( )
2 2
1( ) Re ( )
2
c
j t
o
o
v t R t t R t t t
v t R t t R t e
v t g t e
j
CASO 1: Sincronizacion de Frecuencia
Debido a que la frecuencia de portadora de la señal recibida es
igual a la frecuencia del oscilador local, entonces se dice que el
receptor esta sincronizado en fre
( ) 2
cuencia o "sintonizado".
CASO 2: Sincronizacion de Fase
Si la fase del oscilador local =0º entonces:
1 1( )cos ( ) ( )
2 2
En cambio si =90º,
1 1Re ( ) Re ( )cos ( ) ( )sin ( )
2 2
1
o
jj t j
o
o
v R t t x t
v R t e e R t t jR t t e
v
1Re ( )cos ( ) ( )sin ( ) ( ) ( )sin ( )
2 2
1( )
2
Para cualquier otro valor de , tenemos:
1( )cos ( )
2
o
o
R t t jR t t j R t t
v y t
v R t t
In-phase
Quadrature
Detector de ProductoIng. Heddy Lu Giménez Naim
Detector de ProductoIng. Heddy Lu Giménez Naim
Costas LoopIng. Heddy Lu Giménez Naim
• El detector coherente es de mucha utilidad en la recepción de señales, sin embargo tiene una desventaja:
– Debe presentar coherencia o sincronía en fase y en frecuencia para poder demodular la señal recibida.
• En sistemas de comunicación, la señal transmitida se propaga a través de un medio y este se comporta como un sistema lineal variante en el tiempo, el resultado es que la señal al propagarse cambia su fase, debido a las distancias que recorre, además, si el transmisor presenta excursiones en la frecuencia de portadora o en caso de sistemas móviles este se acerca o aleja del receptor, entonces se presentaran cambios en la frecuencia.
• Hay algunos métodos para mantener coherencia en fase y frecuencia, uno de ellos es el Costas loop.
– Básicamente es un sistema realimentado que compara la diferencia de fase entre el oscilador local y la señal modulada, y luego trata de minimizar dicho error o diferencia ajustando la frecuencia de oscilación de un dispositivo llamado VCO (oscilador controlado por voltaje).
Modulación AM DSB-SCIng. Heddy Lu Giménez Naim
Product
Modulator
Product
Modulator
Accos(2fct+)m(t)
LPF
LPF
Phase
DiscriminatorVCO
-90o
cos(2fct+´(V))
sin(2fct+´(V))
V=sin2 ´)/8
Objetivo: mantener D0
.5Accos( ´)m(t)
.5Acsin( ´)m(t)
D´(V)
VD0
DSBSC Demodulator
• También llamado “Zero-IF” o “Conversión Directa”.
• Un esquema de este receptor es:
• El sistema demodula directamente la señal en RF (paso banda) a una señal paso bajo (envolvente) sin procesamiento en bandas de frecuencias intermedias (IF: BW<f<fc)
Demod
AMP AMP
RF AUDIO
Filtro Paso banda
RF
Detector AM, FM, o digital
Receptor HomodinoIng. Heddy Lu Giménez Naim
Receptor SuperheterodinoIng. Heddy Lu Giménez Naim
• Heterodinacion
– Básicamente significa: generar una nueva frecuencia al mezclar dos o masseñales mediante un dispositivo no lineal.
• El receptor super-heterodino emplea técnicas de conversión hacia arriba ohacia abajo (up or down-conversion) para trasladar la frecuencia de operacióna una banda de frecuencia determinada llamada “banda de frecuenciaintermedia” o IF.
• Luego se extrae el mensaje o información (demodulacion) usando un detectoradecuado.
• Un diagrama de dicho receptor es:
Demod
AMP AMP
RFSEÑAL PASO
BAJO
Filtro Paso banda
RF
Filtro Paso banda
IF
fLO
fc fIF
OSCILADOR
LOCAL
SINTONIZACION A veces aquí se incluye
un amplificador de alta ganancia
Receptor SuperheterodinoIng. Heddy Lu Giménez Naim
• Este receptor básicamente toma el concepto del detector coherente, pero adiferencia de este traslada la frecuencia de portadora a otra banda llamadaIF.
• La selección de la frecuencia intermedia se basa en las siguientesconsideraciones:
– Debe ser un valor tal que permita tener amplificadores de alta ganancia,estables y económicos.
– Dicha frecuencia (IF) debe ser de un valor bajo para que se puedantener valores Q adecuados en los filtros, con esto se eliminan lainterferencia de otros canales y se minimiza el ruido.
– La frecuencia IF debe ser de un valor alto para que la respuesta deimagen en el receptor sea lo mas mínima posible.
• Respuesta de imagen: es la recepción de señales no deseadas localizadasen la frecuencia de imagen debido a una atenuación insuficiente en el filtroRF.