UNIVERSIDAD MARIANO GÁLVEZ DE GUATEMALA EXTENSIÓN SANTA ELENA, FLORES, PETÉN FACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN Y CIENCIA DE LA COMPUTACIÓN CURSO: REDES DE COMPUTADORAS I CATEDRÁTICO: ING. EDSON GERARDO BARRIOS OCHAETA.
TEMA: MODULACIÓN, AM, FM, PM, ASK, FSK, PSK
ESTUDIANTE: ONIEL ESTUARDO CAJBÓN BOL SECCIÓN: “A”
CARNÉ: 1690-14-17248
SANTA ELENA, FLORES, PETÉN
06 DE SEPTIEMBRE DE 2017
Introducción .......................................................................................................................................... 1 Objetivos .............................................................................................................................................. 2 Modulación, AM, FM, PM, ASK, FSK, PSK ..................................................................................... 3 Modulación ............................................................................................................................................ 3 Frecuencia Portadora ......................................................................................................................... 3 Técnicas De Modulación Empleadas ................................... ................. ................................... ................................... .................................... .......................... ........ 4 Modulación Analógica ......................................................................................................................... 4 Amplitud Modulada (AM) ................................................................................................................... 5 Aplicaciones Tecnológicas De La AM ................................. ............... ................................... ................................... .................................... .......................... ........ 5 Frecuencia Modulada (FM) ................................................................................................................ 6 Aplicaciones En Radio ......................................................................................................................... 7 Otras Aplicaciones................................. ................ .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ....................... ..... 7 Tecnología ............................................................................................................................................. 7 Modulador De FM ................................................................................................................................ 7 Demodulador De FM ........................................................................................................................... 8 Ancho De Banda ................................................................................................................................... 8 Modulación De Fase (PM) .................................................................................................................. 9 Modulación Digital ............................................................................................................................. 10 Modulación Por Desplazamiento De Amplitud (ASK) .................................. ................ .................................... ............................... ............. 11 Codificación ......................................................................................................................................... 11 Modulación Por Desplazamiento De Frecuencia (FSK) .................................. ................ .................................... ........................... ......... 12 FSK De Banda Reducida O Banda Angosta .................................. ................. ................................... .................................... .............................. ............ 13 FSK De Banda Ancha ........................................................................................................................ 14 Modulación Por Desplazamiento De Fase (PSK) ......................................................................... 14 Modulación Mpsk (Multi-PSK) ........................................................................................................ 16 Conclusión............................................................................................................................................ 18 Bibliografía ......................................................................................................................................... 19
INTRODUCCIÓN La modulación es un proceso en los sistemas de telecomunicaciones utilizado para mezclar dos señales; una de baja frecuencia (información) con una de alta frecuencia (portadora=carrier) obteniendo una señal modulada en la frecuencia de la portadora posibilitando su optima transmisión a través del espacio.
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OBJETIVOS » Conocer las variaciones de las ondas en una modulación de AM y FM. » Diferenciar e interactuar con las ondas moduladora, portadora y modulada. » Explicar la propagación de las ondas electromagnéticas. » Definir los conceptos de modulación. » Indicar los tipos de modulación analógica y digital.
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MODULACIÓN, AM, FM, PM, ASK, FSK, PSK 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 de 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 mod uladora, que es la información que queremos transmitir.
Frecuencia Portadora Una señal portadora es una onda eléctrica que puede ser modificada en alguno de sus parámetros por la señal de información (sonido, imagen o datos) para obtener una señal modulada y que se transporta por el canal de comunicaciones. El uso de una onda portadora también soluciona muchos 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.
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El proceso de recuperar la información de las ondas portadoras se denomina demodulación. 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.
Técnicas De Modulación Empleadas Uno de los objetivos de las comunicaciones es utilizar una frecuencia portadora como frecuencia básica de una comunicación, pero modificándola siguiendo un proceso denominado modulación para codificar la información en la onda portadora. Las formas básicas de Modulación son: •
Ampl it ud
Modulación en Amplitud - Doble banda lateral con portadora - AM Doble banda lateral sin portadora - DBL-SP Banda lateral única - BLU •
An gu lar
Modulación en Frecuencia - FM Modulación en Fase – PM
Modulación Analógica Las tres técnicas de modulación analógica son: •
Modulación de la amplitud (AM o amplitud modulada).
•
Modulación de la frecuencia (FM o frecuencia modulada).
•
Modulació n de la fase (PM o fase modulada).
La mayoría de los sistemas de comunicación utilizan alguna de estas tres técnicas de modulación básicas, o una combinación de ellas. Las Radios están basadas en AM y FM siendo la FM la de mejor calidad debido a la ventaja que tiene por manejar mayores frecuencias y mayores anchos de banda que mejoran la percepción por el contenido que se puede transmitir.
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Amplitud Modulada (AM) La modulación de amplitud o amplitud modulada ( AM ) es una técnica utilizada en la comunicación electrónica, más comúnmente para la transmisión de información a través de una onda transversal de televisión. La modulación en amplitud (AM) funciona mediante la variación de la amplitud de la señal transmitida en relación con la información que se envía. Contrastando esta con la modulación de frecuencia, en la que se varía la frecuencia, y la modulación de fase, en la que se varía la fase. A mediados de la década de 1870, una forma de modulación de amplitud, inicialmente llamada "corrientes ondulatorias", fue el primer método para enviar con éxito audio a través de líneas telefónicas con una calidad aceptable. [[Archivo:amfm2.gif|thumb|right|250px|Una señal (arriba) puede ser transportada en AwwgdssaqseeE,,,xqwewFwr8):una onda v&AM o FhM.]dtg
Aplicaciones Tecnológicas De La AM Una gran ventaja de AM es que su demodulación 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 modulación por Banda lateral única o la Doble Banda Lateral son más eficientes en ancho de banda o potencia, pero en contrapartida los receptores y transmisores son más caros y difíciles de construir, ya que además deberán reinsertar la onda portadora para conformar la AM nuevamente y poder demodular la señal trasmitida. La AM es usada en la radiofonía, en las ondas medias, ondas cortas, e incluso en la VHF: es utilizada en las comunicaciones radiales entre los aviones y las torres de control de los aeropuertos. La llamada "Onda Media" (capaz de ser captada por la mayoría de los receptores de uso doméstico) abarca un rango de frecuencia que va desde 500 a 1700 kHz.
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Frecuencia Modulada (FM) La
modulación de frecuencia , o frecuencia modulada (FM), es una
técnica de modulación que permite transmitir información a través de una onda portadora variando su frecuencia. En aplicaciones analógicas, la frecuencia instantánea de la señal modulada es proporcional al valor instantáneo de la señal moduladora. Se puede enviar datos digitales por el desplazamiento de la onda de frecuencia entre un conjunto de valores discretos, modulación conocida como modulación por desplazamiento de frecuencia. La modulación de frecuencia se usa comúnmente en las radiofrecuencias de muy alta frecuencia por la alta fidelidad de la radiodifusión de la música y el habla. El sonido de la televisión analógica también se difunde por medio de FM. Se utiliza un formulario de banda estrecha para comunicaciones de voz en la radio comercial y en las configuraciones de aficionados. El tipo que se usa en la radiodifusión FM generalmente se llama amplia-FM o W-FM (de la siglas en inglés "Wide-FM"). En la radio de dos vías, se utiliza la banda estrecha o N-FM (de la siglas en inglés "Narrow-FM") para ahorrar ancho de banda. Además, se utiliza para enviar señales al espacio. La modulación de frecuencia también se utiliza en las frecuencias intermedias de la mayoría de los sistemas de vídeo analógico, incluyendo VHS, para registrar la luminancia (blanco y negro) de la señal de video. La modulación de frecuencia es el único método factible para la grabación de video y para reproducir la cinta magnética sin la distorsión extrema, como las señales de vídeo con una gran variedad de componentes de frecuencia, de unos pocos hercios a varios megahercios; también es demasiado amplia para trabajar con equalisers con la deuda al ruido electrónico debajo de -60 dB. La FM también mantiene la cinta en el nivel de saturación, y, por tanto, actúa como una forma de reducción de ruido del audio, y un simple corrector puede enmascarar variaciones en la salida de la reproducción, y la captura del efecto de FM elimina a través de impresión y pre-eco. Un piloto de tono continuo, si se añade a la señal (se hizo en V2000 o video 2000 y muchos formatos de alta banda) puede mantener el temblor mecánico bajo control y ayudar al tiempo de corrección. Dentro de los avances más importantes que se presentan en las comunicaciones, uno de los más importantes es, sin duda, la mejora de un sistema de transmisión y recepción en características como la relación señal-ruido, pues permite una mayor seguridad en las mismas. Es así como el paso de modulación de amplitud (AM), a la modulación de frecuencia (FM) establece un importante avance no solo en el mejoramiento que presenta la relación señal ruido, sino también en la mayor resistencia al efecto del desvanecimiento y a la interferencia, tan comunes en AM. 6
La modulación de frecuencia también se utiliza en las frecuencias de audio para sintetizar sonido. Está técnica, conocida como síntesis FM, fue popularizada a principios de los sintetizadores digitales y se convirtió en una característica estándar para varias generaciones de tarjetas de sonido de computadoras personales.
Aplicaciones En Radio Dentro de las aplicaciones de FM se encuentra la radio, donde los receptores emplean un detector de FM y el sintonizador es capaz de recibir la señal más fuerte de las que transmiten en la misma frecuencia. Otra de las características que presenta FM es la de poder transmitir señales estereofónicas. Entre otras de sus aplicaciones se encuentran la televisión, como sub-portadora de sonido; en micrófonos inalámbricos; y como ayuda en navegación aérea.
Otras Aplicaciones La modulación de frecuencia encuentra aplicación en gran cantidad de sistemas de comunicación. La separación entre dos canales adyacentes es de 200 kHz y la desviación por frecuencia Δf=75 kHz. Apar te de la FM de radiodifusión, entre 87 y 108
MHz, la FM se viene utilizando también en las siguientes aplicaciones: •
Televisión:
La información de sonido modula en frecuencia la subportadora de sonido, que posteriormente se une a las restantes componentes de la señal de TV para modular en AM la portadora del canal correspondiente y se filtra para obtener la banda lateral vestigial. El sonido NICAM es digital y no sigue este proceso. SECAM: El sistema de televisión en color SECAM modula la información de color en FM. Micrófonos inalámbricos : Debido a la mayor robustez de esta técnica ante las interferencias (ruidos radioeléctricos externos). Ayudas a la naveg ació n aérea. Sistemas como el DVOR (VOR Doppler) simulan una antena giratoria que, por efecto Doppler, modula en frecuencia la señal transmitida. o
Subportadora de sonido :
o
•
•
Tecnología Modulador de FM La modulación de una portadora sobre FM, aunque se puede realizar de varias formas, resulta un problema delicado debido a que se necesitan dos características contrapuestas: estabilidad de frecuencia y que la señal moduladora varíe la frecuencia. Por ello, la solución simple de aplicar la señal moduladora a un oscilador controlado por tensión (VCO) no es satisfactoria.
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•
•
•
Modulación del oscilador .
En oscilador estable, controlado con un cristal piezoeléctrico, se añade un condensador variable con la señal moduladora (varactor). Eso varía ligeramente la frecuencia del oscilador en función de la señal moduladora. Como la excursión de frecuencia que se consigue no suele ser suficiente, se lleva la señal de salida del oscilador a multiplicadores de frecuencia para alcanzar la frecuencia de radiodifusión elegida. Moduladores de fase. Un modulador de FM se puede modelar exactamente como un modulador de PM con un integrador a la entrada de la señal moduladora. Modulador con PLL . Vuelve a ser el VCO, pero ahora su salida se compara con una frecuencia de referencia para obtener una señal de error, de modo que se tiene una realimentación negativa que minimiza dicho error. La señal de error se filtra para que sea insensible a las variaciones dentro del ancho de banda de la señal moduladora, puesto que estas variaciones son las que modulan la salida del VCO. Este método se ha impuesto con la llegada de los PLL integrados ya que ha pasado de ser el más complejo y costoso a ser muy económico. Presenta otras ventajas, como es poder cambiar de frecuencia para pasar de un canal a otro y mantiene coherentes todas las frecuencias del sistema...
Demodulador de FM También es más complejo que el de AM. Se utilizan sobre todo dos métodos: Discriminador r eactivo . Se basa en llevar la señal de FM a una reactancia, normalmente bobinas acopladas, de forma que su impedancia varíe con la frecuencia. La señal de salida aparece, entonces, modulada en amplitud y se detecta con un detector de envolvente. Existían válvulas específicas para esta tarea, consistentes en un doble-diodo-triodo. Los dos diodos forman el detector de envolvente y el triodo amplifica la señal, mejorando la relación señal/ruido. Detector con PLL ( Phase Locked Loop ). La señal del PLL proporciona la señal demodulada. Existen muchas variaciones según la aplicación, pero estos detectores suelen estar en circuitos integrados que, además, contienen los amplificadores de RF y frecuencia intermedia. Algunos son una radio de FM completa (TDA7000). •
•
Ancho De Banda Al contrario que en el caso de modulación de amplitud modulada, que se concentra en la frecuencia portadora y dos bandas laterales, el ancho de banda de una señal de FM se extiende indefinidamente teniendo como una amplitud estándar o de rango de transferencia de 58 kHz con 6 canales de transferencia, cancelándose solamente en ciertos valores de frecuencia discretos. Cuando la señal moduladora es una sinusoide el espectro de potencia que se tiene es discreto y simétrico respecto de la frecuencia de la portadora, la contribución de cada frecuencia al espectro de la señal modulada tiene que ver con las funciones de Bessel de primera especie J n.
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A través de la regla de Carson es posible determinar el ancho de banda que se requiere para transmitir una señal modulada en FM (o PM). Mientras que la frecuencia Am contiene una amplitud del espectro de transferencia 38 kHz y un ancho de banda de 56 KB/s conteniendo 5 canales de transferencia.
Modulación De Fase (PM) Es una modulación que se caracteriza porque la fase de la onda portadora varía en forma directamente proporcional de acuerdo con la señal modulante. Este también es un caso de modulación donde las señales de transmisión como las señales de datos son analógicas y es un tipo de modulación exponencial al igual que la modulación de frecuencia. En este caso el parámetro de la señal portadora que variará de acuerdo a señal moduladora es la fase. La modulación de fase (PM) no es muy utilizada principalmente por que se requiere de equipos de recepción más complejos que en FM y puede presentar problemas de ambigüedad para determinar por ejemplo si una señal tiene una fase de 0º o 180º. La forma de las señales de modulación de frecuencia y modulación de fase son muy parecidas. De hecho, es imposible diferenciarlas sin tener un conocimiento previo de la función de modulación. Consideremos tener una señal portadora dada por la siguiente expresión: vp(t) = V p cos(2π f p t ) Donde Vp es el valor pico de la señal portadora y f p es la frecuencia de la señal portadora, y que la expresión matemática de la señal moduladora está dada por: vm(t) = V m sen(2π f m t ) Siendo Vm el valor pico de la señal portadora y f m su frecuencia. Si consideramos que la fase de la señal portadora varia proporcionalmente a la amplitud de la señal moduladora, o sea que Φ(t) = ΔΦvm(t) = ΔΦ Vm sen(2π f m t) Donde ΔΦ es la constante de desviación de fase.
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Como el valor máximo que puede tomar v m(t) es Vm, resulta que la máxima variación de ΔΦ será
pues por lo tanto la señal modulada resulta v(t) = V p cos[ 2π f p t +Φ(t) ] donde Φ(t) será la variación de la fase debida a la modulación, reemplazando tenemos
v(t) = V p cos[ 2π f p t +ΔΦ Vm sen(2π f m t) ] llamando Β = ΔΦ Vm, el índice de modulación resulta v(t) = V p cos[ 2π f p t + Β sen(2π f m t) ] Esta última expresión tiene la misma forma matemática que la expresión modulada en frecuencia, con la salvedad que Β es independiente de la frecuencia.
Por lo tanto, los espectros de frecuencias de la modulación de fase tienen las mismas características generales que los espectros de modulación de frecuencia. Si f m cambia, en tanto se mantenga fija la amplitud V m, Β se mantiene constante y solo se altera el espaciamiento entre las líneas del espectro de frecuencias. Esto difiere de la modulación de frecuencia donde varía el espaciamiento y la amplitud de las líneas del espectro de frecuencias. En PM las consideraciones acerca del ancho de banda son similares a las del ancho de banda en FM.
Modulación Digital Los siguientes son algunos de casos extremos de estas técnicas: Modulación por desplazamiento de amplitud (ASK, Amplitude Shift Keying ) Desactiva la amplitud durante toda la trayectoria •
•
Modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK,Frecuency Shift Keying)
Salta a una frecuencia extrema. •
Modulación por desplazamiento de fase (PSK, Phase Shift Keying )
Desplaza la fase 180 grados.
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Modulación Por Desplazamiento De Amplitud (ASK) La modulación por desplazamiento de amplitud , en inglés Ampl it ud e-shi ft k eyi ng ( ASK ), es una forma de modulación en la cual se representan los datos digitales como variaciones de amplitud de la onda portadora en función de los datos a enviar. La amplitud de una señal portadora analógica varía conforme a la corriente de bit (modulando la señal), manteniendo la frecuencia y la fase constante. El nivel de amplitud puede ser usado para representar los valores binarios 0s y 1s. Podemos pensar en la señal portadora como un interruptor ON/OFF. En la señal modulada, el valor lógico 0 es representado por la ausencia de una portadora, así que da ON/OFF la operación de pulsación y de ahí el nombre dado. Como la modulación AM, ASK es también lineal y sensible al ruido atmosférico, distorsiones, condiciones de propagación en rutas diferentes en la PSTN, entre otros factores. Esto requiere una amplitud de banda excesiva y es por lo tanto un gasto de energía. Tanto los procesos de modulación ASK como los procesos de demodulación son relativamente baratos. La técnica ASK también es usada comúnmente para transmitir datos digitales sobre la fibra óptica. Para los transmisores LED, el valor binario 1 es representado por un pulso corto de luz y el valor binario 0 por la ausencia de luz. Los transmisores de láser normalmente tienen una corriente "de tendencia" fija que hace que el dispositivo emita un nivel bajo de luz. Este nivel bajo representa el valor 0, mientras una onda luminosa de amplitud más alta representa el valor binario 1.
Codificación La forma más simple y común de ASK funciona como un interruptor que apaga/enciende la portadora, de tal forma que la presencia de portadora indica un 1 binario y su ausencia un 0. Este tipo de modulación por desplazamiento on-off es el utilizado para la transmisión de código Morse por radiofrecuencia, siendo conocido el método como operación en onda continua. Para ilustrar mejor el tema del interruptor en el modulado ASK se puede ilustrar de la siguiente manera: Señal coseno de amplitud = 0 por lo que en este estado se encontrará en estado 0 Señal coseno de amplitud = 1 por lo que en este estado se encontrará en estado 1 •
•
Entendiendo que coseno es un periodo completo.
Otros procedimientos más sofisticados de codificación operan sobre la base de utilizar distintos niveles de amplitud, de forma que cada nivel representa un grupo de datos determinado. Por ejemplo, un esquema de codificación que utilice cuatro niveles puede representar dos bits con cada cambio de amplitud; uno con ocho niveles puede representar tres bits y así sucesivamente. Esta forma de operación requiere una alta relación señal/ruido en el medio de transmisión para una correcta recuperación de la información en recepción, por cuanto gran parte de la señal es transmitida a baja potencia.
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La anotación que se usa es la siguiente: ht(t) es la señal portadora para la transmisión hc(t) es el impulso de respuesta del canal n(t) es el ruido introducido en el canal hr (t) es el filtro en el receptor L es el número de niveles usados para la transmisión Ts es el tiempo que transcurre entre la generación de dos símbolos •
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•
•
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Modulación Por Desplazamiento De Frecuencia (FSK) La modulación por desplazamiento d e frecuencia o FSK —del inglés Frequency Shift Keying — es una técnica de modulación para la transmisión digital de información utilizando dos o más frecuencias diferentes para cada símbolo. La señal moduladora solo varía entre dos valores de tensión discretos formando un tren de pulsos donde uno representa un "1" o "marca" y el otro representa el "0" o "espacio". En la modulación digital, a la relación de cambio a la entrada del modulador se le llama bit-rate y tiene como unidad el bit por segundo (bps). A la relación de cambio a la salida del modulador se le llama baud-rate. En esencia el baud-rate es la velocidad o cantidad de símbolos por segundo. En FSK, el bit rate = baud rate. Así, por ejemplo, un 0 binario se puede representar con una frecuencia f 1, y el 1 binario se representa con una frecuencia distinta f 2. El módem usa un VCO, que es un oscilador cuya frecuencia varía en función del voltaje aplicado. Índice modulación general para una Siendo: fd: máxima desviación en frecuencia; Rsymb: Velocidad de símbolo por segundo FSK es una modulación de frecuencia donde la señal moduladora (datos) es digital. Los dos valores binarios se representan con dos frecuencias diferentes (f 1 y f 2) próximas a la frecuencia de la señal portadora f p.
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Generalmente f 1 y f 2 corresponden a desplazamientos de igual magnitud, pero en sentidos opuestos de la frecuencia de la señal portadora.
El índice de modulación tiene gran incidencia en la señal modulada y determina los dos tipos fundamentales de FSK.
FSK De Banda Reducida O Banda Angosta Si el índice de modulación es pequeño,
(esto significa que la variación de
frecuencia de la señal modulada produce una diferencia de fase menor que ), se tiene modulación de frecuencia en banda angosta y su espectro de frecuencias es similar al de ASK. La única diferencia es que en este caso, la amplitud de las armónicas se ve afectada por la frecuencia o sea, se tiene una pequeña modulación de amplitud, superpuesta a la FSK.
El ancho de banda necesario para FSK de banda angosta es igual al necesario para ASK. 13
FSK De Banda Ancha Las ventajas de FSK sobre ASK se hacen notables cuando el índice de modulación es grande, es decir. Con esta condición se aumenta la protección contra el ruido y las interferencias, obteniendo un comportamiento más eficiente respecto a ASK, puesto que en este caso la pequeña modulación de amplitud mencionada en el caso de FSK de banda angosta, se hace despreciable. La desventaja es que es necesario un mayor ancho de banda, debido a la mayor cantidad de bandas laterales (un par por cada armónica).
Modulación Por Desplazamiento De Fase (PSK) La modulación por desplazamiento de fase o PSK (Phase Shift Keying) es una forma de modulación angular que consiste en hacer variar la fase de la portadora entre un número determinado de valores discretos. La diferencia con la modulación de fase convencional (PM) es que mientras en ésta la variación de fase es continua, en función de la señal moduladora, en la PSK la señal moduladora es una señal digital y, por tanto, con un número de estados limitado. Existen dos alternativas de modulación PSK: PSK convencional, donde se tienen en cuenta los desplazamientos de fase y PSK diferencial, en la cual se consideran las transiciones. Las consideraciones que siguen a continuación son válidas para ambos casos.
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En PSK el valor de la señal moduladora está dado por
mientras que la señal portadora vale: vp(t) = V p cos(2π f p t) En donde Vp es el valor pico de la señal portadora y f p es la frecuencia de la señal portadora. La modulación PSK está caracterizada por v(t) = vp(t) . vm(t) o sea v(t) = V p . Vm cos(2π f p t) Luego para Vm = 1 v(t) = V p cos(2π f p t) y para Vm = -1 v(t) = -Vpcos(2π f p t) = Vpcos(2π f p t + π) Entre las dos últimas expresiones de v(t), existe una diferencia de fase de 180º, y la señal varía entre dos fases, es por ello que se denomina 2PSK. Al sistema modulador de 2PSK se lo suele comparar con una llave electrónica controlada por la señal moduladora, la cual conmuta entre la señal portadora y su versión desfasada 180º.
Esquema para 2 PSK
El radio de la circunferencia es igual a 1 y representa la amplitud normalizada de la portadora. En el sistema PSK convencional es necesario tener una portadora en el receptor para sincronización, o usar un código autosincronizante, por esta razón surge la necesidad de un sistema PSK diferencial. Es diferencial puesto que la información no está contenida en la fase absoluta, sino en las transiciones. La referencia de fase se toma del intervalo inmediato anterior, con lo que el detector decodifica la información digital basándose en diferencias relativas de fase.
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Modulación MPSK (Multi-PSK) En este sistema la fase de la señal portadora puede tomar secuencialmente N valores posibles separados entre sí por un ángulo definido por
Este es un caso de transmisión multinivel, donde la portadora tomará los N valores posibles de acuerdo a los niveles de amplitud de la señal moduladora. Dado que la cadencia de una transmisión de datos binarios está dada por la cantidad de veces que una señal cambia de nivel, observaremos como podemos enviar dos unidades de información (dos bits), mediante un solo cambo de nivel. Tengamos la siguiente secuencia de bits
Si a los bits de la cadena de información los tomamos de a dos, tendremos 10 | 11 | 01 | 00 | 10 | 01 O sea que al tomar los bits de a dos de una señal binaria unipolar, hay solo cuatro combinaciones a la cuales se las denomina dibits. 00 01 10 11 Si a cada par de bits, le asignamos diferentes niveles o amplitudes de señal, se obtiene la siguiente tabla. Dibit
Nivel As ig nado
00
0
01
1
10
2
11
3
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Los cuales se pueden representar de la siguiente manera
A los pulsos de las señales multinivel se los denomina dibits, puesto que en cada uno de ellos se envían dos bits. En forma similar se pueden obtener tribits, cuadribits, etc. Este tipo de señales son las que se emplean en MPSK. Para el caso particular de N = 4, se tiene 4PSK o QPSK. Como la señal portadora toma 4 valores posibles, se deberán producir 4 desplazamientos de fase que nos proveerán 4 fases distintas, correspondiendo cada uno de ellos a un dibit diferente. Para este caso, gráficamente tendremos los siguientes desplazamientos de fase:
Si recordamos que la velocidad de transmisión V t está dada por
Al aumentar N estamos incrementando la velocidad de transmisión para el mismo ancho de banda, puesto que no hemos aumentado la velocidad de modulación. Por otra parte, el periodo de un dibit será el doble del periodo de un bit, o sea Tdibit = 2 Tbit De donde se deduce que el ancho de banda para cada caso será
En consecuencia, para la misma velocidad de transmisión V t cuando se transmiten dibits, se requerirá la mitad del ancho de banda que para la transmisión de los bitts individuales. En el sistema 4PSK las señales son más sensibles a los efectos de interferencias y ello provoca un aumento en la tasa d error. Si se desea transmitir 4PSK con la misma tasa de error que en 2PSK, se debe aumentar en 3dB la relación señal ruido.
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CONCLUSIÓN En esta investigación comprendí sobre el uso de las ondas, cuando se modifica se entienden los cambios que se generan en la onda debido a que va de la mano al voltaje aplicado, la frecuencia de modulación a que se induce una onda en AM o FM, el comportamiento que le genera el índice de modulación a una onda. Se interpreta el funcionamiento del analizador de espectros, entendiendo el uso que da poder ver el funcionamiento de las ondas, como influyen las técnicas de modulación en su concepto básico de modulación: onda moduladora, portadora y modulada, cuando se varia una de estas para la transmisión de la onda se entiende la importancia de estar siempre acorde a lo requerido para una buena modulación.
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