Modulacion

MODULACIÓN

Modulación engloba el conjunto de técnicas que se usan para transportar información sobre una onda portadora, típicamente una onda sinusoidal.

Estas técnicas permiten un mejor aprovechamiento del canal de comunicación lo que posibilita transmitir más información en forma simultánea además de mejorar la resistencia contra posibles ruidos e interferencias. Según la American National Standard for Telecommunications, la modulación es el proceso, o el resultado del proceso, de variar una característica de una onda portadora de acuerdo con una señal que transporta información. El propósito de la modulación es sobreponer señales en las ondas portadoras.

Básicamente, la modulación consiste en hacer que un parámetro de la onda portadora cambie de valor de acuerdo con las variaciones de la señal moduladora, que es la información que queremos transmitir.

FRECUENCIA PORTADORA

Una señal portadora es una onda eléctrica modificada en alguno de sus parámetros por la señal de información (sonido, imagen o datos) y que se transporta por el canal de comunicaciones.

El uso de una onda portadora también soluciona muchos otros problemas de circuito, antena, propagación y ruido. Por ello, una antena práctica debe tener un tamaño aproximado al de la longitud de onda de la onda electromagnética de la señal que se va a transmitir. Si las ondas de sonido se difundieran directamente en forma de señales electromagnéticas, la antena tendría que tener más de un kilómetro de altura. Usando frecuencias mucho más altas para la portadora, el tamaño de la antena se reduce significativamente porque las frecuencias más altas tienen longitudes de ondas más cortas.

Una emisora de radio AM normalmente tiene una serie de letras asociadas: por ejemplo, KPBS. Sin embargo, una forma más práctica de referirse a una emisora de radio es por su frecuencia portadora, como 101.1 MHZ, que es la frecuencia con la que se debe sintonizar la radio. En el caso de las FM, la frecuencia portadora es de 87 a 108 MHZ. El uso de frecuencias portadoras en las FM ha añadido complejidad en cuanto que la frecuencia portadora cambia con el salto de frecuencia o la secuencia de chipping directa para que la señal sea más inmune a la interferencia y el ruido. El chipping es el proceso consistente en convertir cada bit de datos en una cadena de chips expandida denominada secuencia de chipping. Es el mecanismo que permite a los dispositivos inalámbricos leer datos cuando se pierden porciones de señal.

El proceso de recuperar la información de las ondas portadoras se denomina desmodulación. En esencia, es invertir los pasos utilizados para modular los datos. En general, a medida que los esquemas de transmisión o modulación(compresión) se hacen más complejos y la velocidad de transmisión de datos aumenta, la inmunidad al ruido se reduce y la cobertura disminuye.

MÉTODOS DE TRANSMISIÓN

La modulación nace de la necesidad de transportar una información a través del espacio. Este es un proceso mediante el cual dicha información, onda moduladora, se inserta a un soporte de transmisión, la onda portadora.

La modulación de la portadora se puede realizar a nivel bajo o alto. En el primer caso, la onda con la información, con una amplificación pequeña o nula, sirve para modular la salida del oscilador y la frecuencia modulada de la portadora se amplifica antes de conducirla a la antena; en el segundo caso, las oscilaciones de la onda portadora y la señal con la información, onda moduladora, se amplifican de forma independiente y la modulación se efectúa justo antes de transmitir las oscilaciones a la antena.

Una portadora puede modularse de diferentes modos dependiendo del parámetro, amplitud o frecuencia, de la misma sobre el que se actúe.

• Modulación por amplitud (AM)

Se modula en amplitud a una onda portadora cuando se hace variar a la amplitud o intensidad de la misma en función de la amplitud de la onda moduladora. Esto es, la amplitud de la información a transmitir es la que varía la amplitud de la onda portadora.

Y resulta que, al añadir esta información se obtienen tres frecuencias:

a) La frecuencia de la portadora f

b) La frecuencia suma de la portadora y la información.

c) La frecuencia diferencia de la portadora y la información.

Por ejemplo:

En una onda portadora de fp = 1000 Khz. y que se module con una información, con un sonido, cuya frecuencia sea de fi = 1000 Hz. (1 Khz.) presentará estas tres frecuencias:

• fp =1000 Khz.

• fp + fi = 1000 Khz. +1 Khz. = 1001 Khz.

• fp - fi = 1000 Khz. - 1Khz = 999 Khz.

Debido a que para barrer el rango de frecuencias audibles por el oído humano (20 Hz a 20.000 Hz) implicaría un ancho de banda muy grande y puesto que este ancho de banda para una emisión está limitado, esta clase de emisión se dedica a usos que no requieren gran calidad de sonido o en los que la información sea de frecuencias próximas entre sí; por otra parte, en la recepción es difícil eliminar las interferencias producidas por descargas atmosféricas, motores, etc. ya que el ruido modula en amplitud a la onda portadora contaminando la información transmitida.

• Modulación por frecuencia (FM)

La modulación por frecuencia consiste en variar la frecuencia de la onda portadora de acuerdo con la intensidad o amplitud de la onda de moduladora. La frecuencia de la portadora oscila según la onda moduladora, esto es, si aplicamos una moduladora de 100 Hz, la onda modulada se desplaza arriba y abajo cien veces en un segundo respecto de su frecuencia central, que es la portadora; además el grado de esta variación dependerá del volumen con que modulemos la portadora, a lo que denominamos índice de modulación.

Debido a que los ruidos o interferencias que se mencionaron anteriormente alteran la amplitud de la onda, no afecta a la información transmitida en FM, puesto que la información se extrae de la variación de frecuencia y no de la amplitud.

Como consecuencia de estas características de modulación se puede ver cómo la calidad de sonido o imagen es mayor cuando se modula en frecuencia que cuando se hace en amplitud.

Otros usos de la frecuencia modulada son la telefonía móvil, servicios de comunicación y televisión. En este último caso, los sonidos se modulan en frecuencia y las imágenes en amplitud.

DATOS ANALOGICOS EN SEÑALES DIGITALES

Para transmitir datos analógicos

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