Salas Núñez Luis Fernando
lfsalasnu@gmail.com
Universidad Popular del Cesar
Ingeniería Electrónica
Comunicaciones I
|
RESUMEN
Las señales de banda base producidas
por diferentes fuentes de información no son siempre adecuadas para la
transmisión directa a través de un a canal dado. Estas señales son en ocasiones
fuertemente modificadas para facilitar su transmisión, a este proceso es al que
llamamos modulación, La modulación es un proceso esencial para
transmitir señales de forma eficiente y económica.
PALABRAS CLAVES
Portadora, Banda Base, FM, AM,
DSB, DSB SC, PM, RF, SSB, VSB.
SUMMARY
The baseband signals produced by different sources of information are not always suitable for direct transmission through a given channel. These signals are sometimes strongly modified to facilitate their transmission, this process is what we call modulation. Modulation is an essential process to transmit signals efficiently and economically.
KEYWORDS
Carrier, Baseband, FM, AM, DSB, DSB SC, PM, RF, SSB, VSB.
Muchas señales de
entrada no pueden ser enviadas directamente hacia el canal, como vienen del
transductor. Para eso se modifica una onda portadora, cuyas propiedades se
adaptan mejor al medio de comunicación en cuestión, para representar el mensaje, a este proceso
es al que llamamos modulación.
La modulación es la
alteración sistemática de una onda portadora de acuerdo con el mensaje (señal
modulada) y puede ser también una codificación. (Tomado Modulación Analógica
Evelio Martinez).
Una portadora es una senoide
de alta frecuencia, y uno de sus parámetros (tal como la amplitud, la
frecuencia o la fase) se varía en proporción a la señal de banda base s(t). De acuerdo con esto, se obtiene la
modulación en amplitud (AM), la modulación en frecuencia (FM), o la modulación
en fase (PM). La siguiente figura muestra una señal de banda base s(t) y las formas de onda de AM y FM
correspondientes. En AM la amplitud de la portadora varia en proporción a s(t), y en FM, la frecuencia de la portadora
varia en proporción a s(t).
MODULACION DE
AMPLITUD
Amplitud modulada (AM) o
modulación de amplitud es un tipo de modulación no lineal que consiste en hacer
variar la amplitud de la onda portadora de forma que esta cambie de acuerdo con
las variaciones de nivel de la señal moduladora, que es la información que se
va a transmitir. La modulación de amplitud es equivalente a la modulación en
doble banda lateral con reinserción de portadora. Existen cuatro tipos de
modulación por amplitud que son DSB, DSB SC, SSB y VSB.
DSB (Doble Banda Lateral)
La modulación de amplitud
(AM) se define como el proceso en el cual la amplitud de la portadora varía en
torno a un valor medio de forma lineal con la señal banda base.
DSB SC (Doble Banda Lateral Con Portadora Suprimida)
La señal portadora es
completamente independiente de la información de la señal, por lo tanto
transmitir la portadora significa un desperdicio de potencia. Sólo una parte de
la potencia transmitida de una señal AM lleva información. Para solucionar
esto, se puede suprimir la componente portadora de la señal modulada, dando
lugar a una modulación doble banda lateral con portadora suprimida. Entonces,
suprimiendo la portadora se tiene una señal que sería proporcional al producto
de la portadora por la señal banda base.
La señal así modulada
presenta un cambio de fase siempre que la señal cruce por cero. Ahora a
diferencia del caso DSB, para DSB SC la envolvente de la señal no sigue a la
señal moduladora.
SSB (Banda Lateral Única)
Las
dos anteriores modulaciones desperdician ancho de banda ya que sus bandas
laterales son idénticas es decir envían dos veces la misma información, por lo
cual solo es necesario transmitir una sola banda lateral. La modulación SSB
suprime la portadora y envía una sola banda la superior o la inferior con
lo cual consumimos un ancho de banda
igual a la señal banda base y no el doble como en DSB y DSB SC, es decir
ahorramos potencia y ancho de banda pero los circuitos se vuelven muy complejos
debido a la separación de las bandas laterales. Si la señal original posee
componentes muy bajas en frecuencia la banda lateral inferior y superior se juntan en la
frecuencia de la portadora, en este caso la modulación SSB no es apropiada ya
que es muy difícil aislar las bandas laterales.
VSB (Banda Lateral Vestigial)
Debido a que la
modulación SSB no es muy eficiente en la transmisión de señales con muy bajas
frecuencias, se busco otro tipo de modulación la banda lateral vestigial que
ahorra potencia y envía casi completamente una banda lateral y un vestigio de
la otra banda lo cual hace los circuitos de procesamiento de señal más
sencillos, es decir no debemos separar por completo las bandas laterales de los
filtros lo cual hace la banda de transición del filtro más suave permitiéndonos
enviar señales de muy baja frecuencia.
MODULACION ANGULAR
La modulación angular
consiste en hacer variar la fase o la frecuencia de una señal portadora debido
a una señal moduladora (señal Mensaje). Dependiendo del parámetro que modifiquemos
tendremos dos tipos de modulaciones, la modulación en Frecuencia (FM) y la
modulación de Fase (PM).
FM (Modulación de Frecuencia)
La modulación en
frecuencia consiste en hacer variar la frecuencia instantánea de la señal
conforme a la señal banda base, es decir la señal modulada cambia su frecuencia
dependiendo de la señal mensaje. La modulación FM lleva la información en la
frecuencia. Este tipo de modulación
utiliza poca potencia y poco ancho de banda pero necesita altas frecuencias lo
cual la hace muy directiva.
PM (Modulación de Fase)
Consiste en hacer variar
la fase instantánea de la portadora conforme a la señal mensaje, es decir que
la información se encuentra en la fase de la señal modulada. La modulación PM
es poco utilizada comercialmente debido a que es un poco más compleja que la
FM.
MODULACIONES EN MATLAB
Matlab es un software
matemático muy poderoso que nos permite realizar operaciones complejas de forma
rápida. Este programa posee un modulo de comunicaciones el cual nos permite
realizar muchas modulaciones de forma rápida entre estas las modulaciones
analógicas, nombradas anteriormente.
referencias
[1]
Modulación En Amplitud, Marcos Martin Fernández
[3]
modulación Angular, Constantino Pérez Vega
[4]
Simulink communications toolbox
CODIGOS,
SIMULACIONES Y RESULTADOS
%Modulación
DSB
%Comunicaciones I
%2012 I
clc
clear all
fp=2000;
fmu=16000;
fmens=20;
amp=3;%amplitud señal mensaje
t=0:1/fmu:0.5;
port=5*sin(fp*2*pi*t);
grid
mens=amp*sin(fmens*2*pi*t);
subplot(3,1,1)
plot(t,mens);
grid
title('Señal
Mensaje')
mod=port+mens;
subplot(3,1,2)
plot(t,mod);
grid
title('Señal Modulada en DSB')
dem=mod;
%Detector
de envolvente
[m,n]=size(mod);%Elimina la parte negativa de la
señal
s=m*n;
for
i=1:s
if dem(i)<=0
dem(i)=0;
end;
end;
[num,den] =
butter(10,200*2/fmu)
dem=filter(num,den,dem);
%
dem=2*dem-2*2,9;
%ajuste de nivel dc y sele da una ganancia de dos
subplot(3,1,3)
plot(t,dem);
grid
title('Señal
Demodulada')
figure;
plot(t,mens,'b-',t,dem,'r-');
legend('Señal Original','Señal
Recuperada');
grid
 |
| Señal Mensaje, Señal Modulada y señal Demodulada |
 |
| Señal Mensaje(A) y señal Demodulada (R) |
 |
| Diagrama en simulink |
Señal Mensaje (R) y señal Demodulada(A) Señal Modulada (V)
 |
| Señal Mensaje (R) y señal Demodulada(A) |
%%
%Modulación
DSB SC
%Luis
Fernando Salas Nuñez
%Comunicaciones
I
%2012 I
clc
clear all
Fp =
10000;%Frecuencia de portadora
Fmu =
80000;%Frecuencia de muestreo
t =
[0:1/Fmu:0.01];
mens =
sin(2*pi*300*t)+2*sin(2*pi*600*t); % Mensaje
subplot(3,1,1)
plot(t,mens)
grid
title('Señal
Mensaje')
mod =
ammod(mens,Fp,Fmu); % Modulador
subplot(3,1,2)
plot(t,mod)
grid
title('Señal Modulada en DSB SC')
[num,den]
= butter(10,Fp*2/Fmu); % filtro pasabajo de orden 10
demod =
amdemod(mod,Fp,Fmu,0,0,num,den); % Demod.
subplot(3,1,3)
plot(t,demod)
grid
title('Señal
Demodulada')
figure;
plot(t,mens,'b-',t,dem,'r-');
legend('Señal Original','Señal
Recuperada');
grid
 |
| Señal Mensaje, señal Modulada y Señal Demodulada |
 |
| Señal Mensaje y Demodulada |
 |
| Diagrama en simulink |
 |
| Señal Modulada, Señal mensaje y Señal demodulada |
 |
| Señal Mensaje(A) y Señal Demodulada(R) |
%%
%Modulación
SSB
%Luis
Fernando Salas Nuñez
%Comunicaciones
I
%2012 I
clc
clear all
Fp =
12000;%Frecuencia de portadora
Fmu =
270000;%Frecuencia de muestreo
t =
[0:1/Fmu:0.01];
mens =
sin(2*pi*300*t)+2*sin(2*pi*600*t); % Mensaje
subplot(3,1,1)
plot(t,mens)
grid
title('Señal
Mensaje')
mod1 =
ssbmod(mens,Fp,Fmu,0); % modulacion banda inferior
mod2 =
ssbmod(mens,Fp,Fmu,0,'upper'); %
Modulacion Banda Superior
subplot(3,1,2)
plot(t,mod1,'r-',t,mod2,'k--');
grid
title('Señal Modulada en SSB')
legend('Modulación Banda Superior','Modulación Banda Inferior')
dem1 =
ssbdemod(mod1,Fp,Fmu); % Demodulación Banda inferior
dem2 =
ssbdemod(mod2,Fp,Fmu); % Demodulación Banda superior
%figure;
subplot(3,1,3)
plot(t,dem1,'r-',t,dem2,'k--');
grid
title('Señal Demodulada')
legend('Demodulación Banda Superior','Demodulación Banda Inferior')
figure;
plot(t,mens,'b-',t,dem1,'r-',t,dem2,'g-');
legend('Señal Original','Señal
Recuperada Banda Superior','Señal Recuperada Banda Inferior');
grid
 |
| Diagrama en simulink |
 |
| Señal Modulada, Señal Mensaje y señal Demodulada |
 |
| Señal Mensaje(A) y Demodulada(R) |
%%
%Modulación
FM
%Luis
Fernando Salas Nuñez
%Comunicaciones
I
%2012
I
clc
clear all
Fs =
32000; % Frecuencia de muestreo
Fc =
3000; % Frecuencia de portadora
t =
[0:Fs-1]/Fs; % tiempo de muestreo
mens =
sin(2*pi*300*t); % Canal 1
subplot(3,1,1)
plot(t,mens)
grid
title('Señal Mensaje')
%s2
= sin(2*pi*150*t)+2*sin(2*pi*900*t); % Canal 2
%x =
[s1,s2]; % Dos canales
fdesv =
50; % Frecuencia de desviación
mod =
fmmod(mens,Fc,Fs,fdesv); % Modulador.
subplot(3,1,2)
plot(t,mod)
grid
title('Señal Modulada en FM')
dem =
fmdemod(mod,Fc,Fs,fdesv); % Demodulador.
subplot(3,1,3)
plot(t,dem)
grid
title('Señal
Demodulada')
figure;
plot(t,mens,'b-',t,dem,'r-');
legend('Señal Original','Señal
Recuperada');
grid
 |
| Señal Modulada, Señal Mensaje y señal demodulada |
 |
| Señal Original y Demodulada |
 |
| Diagrama en simulink |
 |
| Señal Modulada, Señal Mensaje y señal demodulada |
 |
| Señal Demodulada y mensaje |
%%
%Modulación
PM
%Luis
Fernando Salas Nuñez
%Comunicaciones
I
%2012
I
clc
clear all
Fs = 100;
% Frecuencia de muestreo
Fc = 10; % Frecuencia de portadora
t =
[0:2*Fs+1]'/Fs;
mens =
sin(2*pi*t) + sin(4*pi*t);
subplot(3,1,1)
plot(t,mens)
grid
title('Señal
Mensaje')
fasedesv
= pi/2; % Desviación de fase
mod =
pmmod(mens,Fc,Fs,fasedesv); % Modulada
subplot(3,1,2)
plot(t,mod)
grid
title('Señal Modulada en PM')
dem =
pmdemod(mod,Fc,Fs,fasedesv); % Demodulada.
subplot(3,1,3)
plot(t,dem)
grid
title('Señal
Demodulada')
figure;
plot(t,mens,'k-',t,dem,'g-');
legend('Señal Original','Señal
Recuperada');
grid
Conclusiones
·
La modulación por amplitud necesita de una
gran potencia para que la señal mensaje llegue al destino sin sufrir grandes
modificaciones.
·
La modulación angular necesita menor potencia
para transmitir la señal ya que la señal mensaje no se encuentra en la amplitud
de la portadora.
·
La frecuencia modulada es el tipo de modulación
en el que menos sufre cambios la señal mensaje.
·
La modulación por doble banda lateral es la más
sensible a los cambios en la señal mensaje
·
La interferencia electromagnética puede
modificar la información depositada en una modulación angular.
·
La señal mensaje se recupera mejor en las simulaciones
con simulink que las hechas con código.
·
Las simulaciones con código se aproximan más
a lo visto en la vida real.
