Modulacion Digital

Índice

Introducción 03

Teoría 04

Desarrollo 07

Análisis de resultados 12

Conclusiones 13

Bibliografía 14

Anexos 15

Introducción

Desde tiempos remotos la necesidad del ser humano para transmitir mensajes a largas distancias en un periodo de tiempo corto ha sido enorme, lo que ha orillado a la humanidad a seguir desarrollando técnicas de transmisión cada vez más eficientes y sofisticadas.

Los sistemas de comunicación como los conocemos hoy en día sufrieron un cambio significativo cuando se presentó ante la humanidad los sistemas digitales, la fusión de la comunicación convencional con el mundo digital revoluciono completamente la transmisión de información, dado que la modulación señales fue uno de los resultados obtenidos de esta fusión, trayendo beneficios sorprendentes para el área.

Dentro de este documento se explica de manera teórica y práctica dos de los tipos de modulación de señales analógicas que existen, modulación de amplitud y modulación angular. Para la completa comprensión del tema se diseñó un programa el cual permite al usuario obtener diversos componentes de la señal modulada de acuerdo a ciertos valores de entrada, esto con el fin de hacer el tema más claro y didáctico.

Teoría

Las señales de transmisión se transportan entre un transmisor y un receptor atreves de alguna forma de medio de transmisión. Sin embargo, casi nunca tienen señales de información una forma adecuada para su transmisión. En consecuencia, se deben transformar a una forma más adecuada. El proceso de imprimir señales de información de baja frecuencia en una señal portadora de alta frecuencia se llama modulación.

Para esto hay tres propiedades de una señal analógica que se pueden variar o modular mediante la señal de información. Estas propiedades son la amplitud la frecuencia y la fase.

1.- Modulación de Amplitud.

La modulación de amplitud (AM) es el proceso de cambiar la amplitud de una señal portadora de frecuencia relativamente alta en proporción ron con el valor instantáneo de la señal modulante o moduladora (información). La modulación de amplitud es una forma de modulación relativamente poco costosa y de baja calidad, que se usa para emisiones comerciales de señales de audio y de video.

Figura 1.1. Modulación de Amplitud.

Figura 1.2. Espectro de frecuencias de modulación AM de DSBFC.

2.- Modulación Angular.

La modulación angular se produce siempre que se varía el ángulo de fase Ө, de una onda senoidal, con respecto al tiempo. La modulación angular tiene varias ventajas sobre la modulación de amplitud como la reducción de ruido, mejor fidelidad del sistema y uso más eficiente de la potencia, la modulación de frecuencia (FM) y la modulación de fase (PM) son dos formas de modulación angular.

La diferencia entre modulación de frecuencia y modulación de fase es, esencia, cuál propiedad de la portadora se hace variar en forma directa con la señal moduladora la frecuencia o la fase y cuál se hace variar en forma indirecta. Siempre que se varía la frecuencia de una portadora también varía la fase y viceversa. Por consiguiente la FM y la PM deben estar presentes al mismo tiempo siempre que se hace cualquier forma de modulación angular. Si la frecuencia de la portadora se hace variar directamente de acuerdo con la seña1 moduladora se obtiene la FM. Si se varía la fase de la portadora en forma directa por la señal moduladora, resulta la PM. Por consiguiente la FM directa es PM indirecta y la PM directa es FM indirecta. Lo que significa que:

2.1.- Modulación de Frecuencia.

Variar la frecuencia de una portadora de amplitud constante en proporción directa a la amplitud de la señal moduladora con una rapidez igual a la frecuencia de la señal moduladora (amplitudes pico del mensaje).

2.2.- Modulación de Fase.

Variar la fase de una portadora de amplitud constante en proporción directa a la amplitud de la señal moduladora con una rapidez igual a la frecuencia de la señal moduladora (cruces por cero del mensaje).

Figura 2.1. Modulación en fase y frecuencia. a) Señal portadora. b) Señal moduladora. c) Modulación de frecuencia. d) Modulación de fase.

Desarrollo

El software utilizado para la realización del programa que simulará la modulación de amplitud y modulación angular es MATLAB, la gran cantidad de herramientas que este paquete computacional contiene tanto en programación como en interfaz gráfica lo hace una de las mejores opciones a utilizar.

El código del programa está realizado en el propio lenguaje de programación de MATLAB el cual está denominado como tipo M, este lenguaje de programación tiene una sintaxis muy similar a la programación en C o C++ por lo que crea una interacción muy clara con el usuario, mientras que la interfaz gráfica fue realizada en GUIDE una opción más para la creación de archivos así como lo es simulink.

Antes de empezar a programar el código para los cálculos y graficas de las modulaciones, se creó el diseño gráfico de cada una de las pantallas de modulación AM, FM y PM ya que en base a este diseño se comprobarían el programa realizado. Este diseño gráfico se realizó del archivo GUIDE de MATLAB, utilizando componentes como ‘static text’ para señalar el nombre de los elementos, ‘edit text’ para ingresar el valor numérico del elemento que señala su ‘static text’ correspondiente, ‘axes’ las cuales son los espacios donde se mostraran cada uno de las gráficas, ‘push button’ botón que calculara todos las componentes de la señales modulantes y por último un ‘pop-up menu’ el cual sirve como selector de modulación.

Figura 3.1. Componentes de la interfaz gráfica.

Figura 3.2. Interfaz gráfica Modulación Angular.

Figura 3.3. Interfaz gráfica Modulación de Frecuencia.

Figura 3.4. Interfaz gráfica Modulación de Fase.

Ya con la interfaz gráfica terminada para cada uno de las modulaciones, dentro del ‘Push Button’ llamado ‘Calcular’ se empezó a programar el código, lo primero que se tiene que hacer dentro del programa es tomar cada uno de los valores de entrada

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