transmisión fm

Universidad del Valle-Sede Palmira Transmisin Por Modulacin Angular

Sistemas de Comunicaciones Electrnicas

Tecnologa Electrnica

Universidad del Valle Transmisin Por Modulacin Angular


Introduccin a la Modulacin Angular. Ventajas y desventajas de FM respecto a

AM. Cmo se produce la Modulacin angular

?. Diferencia entre FM y PM. Ondas con Modulacin Angular. Anlisis Matemtico de FM y PM. Sensibilidad a la Desviacin. Formas de Onda de FM y PM. Desviacin de Fase e ndice de

Modulacin. Desviacin de Frecuencia. Porcentaje de Modulacin. Modulacin FM. Cobertura- Emisoras FM.

FM de Banda Angosta FM de Banda Ancha.

Modulacin de Fase Funciones de Bessel Primera clase. Aplicaciones en FM. Potencia Promedio de una Modulacin

Angular. Modulador Directo de FM Sencillo.

Contenido



Introduccin a la Modulacin Angular

En una seal analgica pueden variar tres propiedades: La Amplitud, La Frecuencia y La Fase. En esta exposicin describiremos la Modulacin de Frecuencia (FM) y la Modulacin de Fase (PM), dos formas de modulacin angular o modulacin de ngulo. Desafortunadamente, con frecuencia se llama a ambas FM, aunque hay diferencias reales entre las dos.



Ventajas Desventajas

Reduccin de Ruido

Uso Eficiente de Potencia

Mejor Fidelidad

Mayor Ancho de Banda

Circuitos Ms Complejos

Transmisiones a distancias relativamente cortas



La modulacin angular se produce siempre que se vara el ngulo de fase, , de una onda senoidal, con respecto al tiempo.

Cmo se produce la modulacin Angular?

= cos [ + ] = sen()

= cos ( )



La diferencia entre FM y PM est en cual propiedad de la portadora (la frecuencia o la fase) est variando directamente por la seal modulante y cual propiedad est variando indirectamente. Siempre que se vara la frecuencia de una portadora tambin se vara la fase, y viceversa.

Diferencia entre FM y PM

Modulacin Directa de Frecuencia (FM) Modulacin Directa de Fase (PM)

Vara la frecuencia de una portadora de amplitud constante en proporcin directa a la amplitud de la seal moduladora, con una rapidez igual a la frecuencia de la seal moduladora.

Vara la fase de una portadora de amplitud constante en proporcin directa a la amplitud de la seal moduladora, con una rapidez igual a la frecuencia de la seal moduladora.



Ondas de Modulacin Angular

Dominio de la Frecuencia Cambio de Frecuencia a travs del Tiempo.

Cambio de Fase a travs del Tiempo.



Anlisis Matemtico de PM 1. Desviacin Instantnea de Fase: Es el cambio instantneo de fase de la portadora, en determinado momento, e indica cuanto esta cambiando la fase de la portadora con respecto a su fase de referencia. La desviacin instantnea de fase se describe matemticamente:

2. Fase Instantnea: Es la fase precisa de la portadora en un momento dado, y se describe matemticamente:

= + ()

= ()

= .

= .

=

= 2

= 2

Ecuacin de referencia

() = cos[ + ()]



1. Desviacin Instantnea de Frecuencia: Es el cambio instantneo en la frecuencia de la portadora, Se define como la primera derivada de la desviacin instantnea de fase con respecto al tiempo, por consiguiente, la desviacin instantnea de fase es la primera integral de la desviacin instantnea de frecuencia, la desviacin instantnea de frecuencia se expresa como :

2. Frecuencia Instantnea: Es la frecuencia precisa de la portadora en un momento dado, y se define como la primera derivada de la fase instantnea respecto al tiempo y se expresa como :

Anlisis Matemtico de FM

= ()



Qu es la sensibilidad de desviacin?

Sensibilidad a la Desviacin

La Sensibilidad a la desviacin es la funcin de transferencia de salida en funcin de la entrada de los moduladores, que producen la relacin entre que parmetro de salida cambia con respecto a los cambios en la seal de entrada.

Para una seal moduladora Vm(t), la modulacin de fase y la de frecuencia son :

La sensibilidad a la desviacin de un modulador de fase es:

Siendo k y k1 constantes, y son las sensibilidades a la desviacin de los moduladores de fase y de frecuencia respectivamente

Sensibilidad a la desviacin de un Modulador de Frecuencia es:



Formas de Onda de FM y PM

Frecuencia Modulada

Fase Modulada

Portadora No Modulada

Seal Moduladora



Desviacin de Fase e ndice de Modulacin

Desviacin Instantnea de Fase ()

m Representa la Desviacin Mxima de Fase, en radianes, de una portadora con Fase Modulada. Esta Desviacin Mxima de Fase se llama ndice de Modulacin

ndice de Modulacin para una portadora de fase modulada se muestra matemticamente como:

ndice de Modulacin para una portadora de frecuencia modulada se muestra matemticamente como:

Una de las diferencias de la modulacin de fase y modulacin de frecuencia es el ndice de Modulacin.



Qu es la Desviacin de Frecuencia?

Desviacin de Frecuencia

Es el cambio de frecuencia que sucede en la portadora cuando sobre ella acta la frecuencia de la seal moduladora. Se expresa normalmente como un Desplazamiento Mximo de Frecuencia, , en Hertz.

= 1 ()

Al cambio o variacin total de frecuencia desde la ms baja hasta la ms alta, se le conoce como Oscilacin de Portadora.

La anterior Ecuacin se puede sustituir as:

= ()

()



Porcentaje de Modulacin El porcentaje de modulacin, o modulacin porcentual, para una onda con modulacin angular, se calcula en forma distinta que en la onda de amplitud modulada (AM). Con la modulacin angular, el porcentaje de modulaci6n es tan solo la relacin de desviacin de frecuencia producida realmente, entre la desviacin mxima de frecuencia permitida, expresada en forma porcentual La ecuacin correspondiente es:

% = ()

()

Ejemplo: En EE.UU la Comisin Federal de Comunicaciones (FCC) limita la desviacin de frecuencia, para los transmisores de banda comercial de FM, a 7kHz. Si una seal moduladora produce una desviacin de frecuencia de 50kHz, el porcentaje de modulacin es:

% =50

75 100 = 67%



Este es un caso de modulacin donde tanto las seales de transmisin como las seales de datos son analgicas y es un tipo de modulacin exponencial. En este caso la seal modulada mantendr fija su amplitud y el parmetro de la seal portadora que variar es la frecuencia, y lo hace de acuerdo a como vare la amplitud de la seal moduladora.

Modulacin FM

= 2 + cos 2

= 2 +f

cos 2



Las emisoras de FM pueden trabajar en bandas de frecuencias muy altas, en las que las interferencias en AM son importantes; las estaciones o emisoras comerciales de radio FM tienen frecuencias entre 88 y 108 MHz. El alcance en estas bandas est limitado para que pueda haber emisoras de la misma frecuencia situadas a unos cientos de kilmetros sin que se interfieran entre ellas.

Cobertura- Emisoras FM



FM de Banda Angosta y FM de Banda Ancha

Al examinar la curva obtenida por Schwartz, se aprecia que para altos valores de mf, la curva tiende a la asntota horizontal, mientras que para valores bajos de mf tiende a la asntota vertical.

FM de Banda Angosta FM de Banda Ancha



En FM de banda angosta el contenido de potencia de las seal portadora disminuye conforme aumenta mf, con lo que se logra poner la mxima potencia en donde est la informacin, es decir en las bandas laterales.

FM de Banda Angosta y FM de Banda Ancha

En FM de banda ancha se tiene la ventaja de tener menor ruido.



Modulacin de Fase

En este caso el parmetro de la seal portadora que variar de acuerdo a seal moduladora es la fase. La modulacin de fase (PM) no es muy utilizada principalmente por que se requiere de equipos de recepcin ms complejos que en FM y puede presentar problemas de ambigedad para determinar por ejemplo si una seal tiene una fase de 0 o 180.



Funciones de Bessel de Primera Clase Ejemplo: Para un Modulador FM con ndice de modulacin m=1, Seal Moduladora y Portadora no Modulada = 10 sin(2 500), determinar: (a) Cantidad de Conjuntos de Frecuencias laterales significativas. (b) Sus amplitudes. Solucin: (a) Un ndice de modulacin de 1 produce un componente reducido de portadora y tres conjuntos de frecuencias laterales significativas. (b) Amplitudes relativas de la portadora y frecuencias laterales.

0 = 0.77 10 = 7.7 1 = 0.44 10 = 4.4 2 = 0.11 10 = 1.1 3 = 0.02 10 = 0.2



Aplicaciones En FM

En la radio en bandas comerciales (88-108Mhz) En la televisin, en la subportadora de sonido donde la informacin de sonido modula en

frecuencia la subportadora de sonido. En el sistema de televisin en color SECAM donde modula la informacin de color en FM. En los sistemas de vdeo analgicos, incluyendo VHS, para registrar la luminancia (blanco y

negro) de la seal de video. Micrfonos inalmbricos: Debido a la mayor insensibilidad ante las interferencias, los

micrfonos inalmbricos han venido utilizando la modulacin de frecuencia. Navegacin area. Sistemas como el DVOR (VOR Doppler), simulan una antena giratoria

que, por efecto Doppler, modula en frecuencia la seal transmitida.



Potencia Promedio de una Modulacin Angular

Una de las diferencias mas importantes entre modulacin de Angulo y modulacin de amplitud es la distribucin de la potencia en la onda modulada. A diferencia de la AM, la potencia total en la onda con modulacin angular es igual a la potencia de la portadora no modulada; es decir, las bandas laterales no agregan potencia a la seal modulada compuesta.

=

2

2

es la amplitud de la portadora No modulada

=

2

2+

2(1)2

2+

2(2)2

2+

2()2

2

es la amplitud de la portadora modulada



Modulador directo de FM sencillo

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