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TRANSMISIÒN DE MODULACION DE AMPLITUD  Modulación de amplitud Es el proceso de cambiar la amplitud de una portadora de frecuencia relativamente alta de acuerdo con la amplitud de la señal modulante (información), es una forma de modulación relativamente barata y de baja calidad de modulación que se utiliza en la radiodifusión de señales de audio y video. La banda de radiodifusión comercial AM abarca desde 535 a 1605 kHz.  Circuitos AM La ubicación en un transmisor donde la modulación ocurre determina si un circuito es un transmisor de nivel alto o bajo. Con la modulación de nivel bajo la modulación se realiza antes que el elemento resultante de la etapa final del transmisor. Una ventaja de la modulación de nivel bajo es que se requiere menos potencia de la señal modulante para lograr un alto porcentaje de modulación. En los módulos de nivel alto, la modulación se realiza en el elemento final o etapa final en donde la señal de la portadora está en su máxima amplitud, y por lo tanto, requiere de una señal modulante de amplitud mucho más alta para lograr una modulación de porcentaje razonable. 

Modulador AM de nivel bajo En los siguientes diagramas esquemáticos para un modulador simple de nivel bajo con un solo componente activo (Q1). La portadora [ 0.01sen(2π5×10 5 t )] se aplica a la base del transistor y la señal modulante [ 6sen2π(1000t)] al emisor. Por lo tanto este método de modulación de nivel bajo se llama modulación de emisor. Es interesante observar que con la modulación de emisor la máxima amplitud de la envolvente ocurre cuando la señal modulante es máxima negativa y la mínima amplitud de la envolvente ocurre cuando la señal modulante es máxima positiva.

Gfdg

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Lvsdcvdfvdffdvd

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Modulador de AM de potencia media Es un transmisor de potencia media, donde realiza la modulación en el colector, el cual es el elemento de salida del transistor. Por lo tanto si esta es la última etapa activa del transmisor, es un modulador de nivel alto. Para lograr una eficiencia de potencia alta, los moduladores de AM de potencia media y alta normalmente operan en clase C. Debido a que el transistor se polariza en clase C, opera de manera no lineal y es capaz de mezclar, la no-linealidad (Modulación).Este circuito se llama modulador de colector porque la señal de modulación se aplica directamente al colector.

Modulador de AM DSBFC de transistor de potencia media media

Modulador de AM DSBFC de transistor de potencia

simplificado 

Modulación de Colector y de base Simultaneas Los moduladores de colector producen una envolvente más simétrica que los moduladores de emisor de potencia baja, y los moduladores de colector son más eficientes en potencia. Sin embargo, los moduladores de colector requieren de una señal modulante de amplitud más alta y no pueden lograr una oscilación de voltaje de salida de saturación al punto de corte, previniendo que ocurra la modulación al 100 %. Por lo tanto, para lograr la modulación simétrica, opera a su máxima eficiencia, desarrolla una alta potencia de salida y requiere la menor cantidad posible de potencia del controlador de la

señal modulante; las modulaciones del emisor y colector se usan a veces simultáneamente.

Modulador de transmisor de AM DSBFC de alta potencia 

Moduladores de AM de circuito integrado lineal Los moduladores de AM de circuito integrado lineal ofrecen una excelente estabilidad en frecuencia, características de modulación simétricas, miniaturización del circuito, menos componentes, inmunidad de la temperatura y simplicidad de diseño. Sus desventajas incluyen baja potencia de salida, un rango de frecuencia relativamente de baja utilidad y susceptibilidad a las fluctuaciones en la fuente de voltaje de CD.

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Modulador de AM de un circuito integrado lineal Moduladores de AM de tubo de vacío

Estos moduladores tienen varias desventajas comparados con los moduladores de estado sólido. Los tubos de vacío requieren de fuentes de voltajes de cd más altos (a menudo las polaridades positivas y negativas para un solo circuito), una fuente de voltaje de un filamento separado (calentador), y amplitudes de señal modulante muy altas y los tubos de vacío ocupan considerablemente más espacio y mucho más peso que sus contrapartes de estado solido.

Modulador de placa de triodo Modulador de placa de rejilla múltiple

Modulador de polarización de rejilla

Modulador de rejilla de pantalla

Modulador supresores de rejilla

 Transmisores AM 

Transmisores de bajo nivel Para la transmisión de voz o música, la fuente de señal modulante generalmente es un transmisor y traductor acústico, tal como un micrófono, cinta magnética, un disco CD o un disco fonográfico. El preamplificador normalmente es amplificador de voltaje lineal de clase A sensible con una alta impedancia de entrada. El control para la señal de modulación es también un amplificador lineal que simplemente amplifica la señal a un nivel adecuado para manejar de manera suficiente al modulador. Los transmisores mostrados a continuación se utilizan de manera predominante para los sistemas de baja capacidad y baja potencia tal como los interfonos inalámbricos, unidades de control remoto beepers y radio-teléfonos portátiles, de corto alcance.

Diagrama a bloque de un transistor de AM DSBFC de bajo nivel 

Transmisores de alto nivela La señal modulante se procesa de la misma manera que el transmisor de bajo nivel excepto por la adición de un amplificador de potencia. Con los transmisores de alto nivel, la potencia de la señal modulante debe ser considerablemente más alta que lo necesario

para las transmisiones de bajo nivel. Esto se debe a que la portadora está a su potencia total en el punto donde ocurre la modulación en el transmisor y, consecuentemente requiere que una señal modulante de alta amplitud produzca el 100% de modulación

Diagrama a bloque de un transistor de AM DSBFC de alto nivel 

Patrones Trapezoidales Los Patrones Trapezoidales se utilizan para observar las características de modulación de los transmisores AM (Es decir, coeficiente de modulación y simetría de modulación)

Procedimiento de un patrón trapezoidal

Patrón trapezoidal 50% de modulación AM lineal Patrón trapezoidal modulación AM del 100%

Patrón trapezoidal mas del 100% de modulación AM

Patrón trapezoidal de relación de fase impropia

Patrón trapezoidal de cubierta AM no simétrica

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Desplazamiento de la portadora Es una forma de distorsión de amplitud introducida cuando las alternaciones positivas y negativas en la señal modulada AM no son iguales es decir, (la modulación no simétrica).El desplazamiento de la portadora puede ser negativo o positivo. Si la alternación positiva de la señal modulada tiene una amplitud más grande que la

alternación negativa, ocurre un desplazamiento de la portadora positivo. Si la alternación negativa es más grande que la positiva, ocurre un desplazamiento de la portadora negativo.

Desplazamiento de la portadora de modulación lineal

Desplazamiento de la portadora positiva

Desplazamiento de la portadora negativa

RECEPCION DE MODULACION DE AMPLITUD Y RECEPTORES AM  Circuitos receptores de AM 

Circuitos de amplificador de RF Un amplificador de RF es un amplificador sintonizado de alta ganancia y bajo ruido que, cuando se utiliza, es la primera etapa activa que encuentra la señal recibida, los propósitos primordiales de una etapa de RF son la selectividad, amplificación y sensibilidad. Amplificador de RF FET-DEMOS

Amplificador de RF de transistor bipolar

Amplificador de RF CÀSCODE

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Amplificadores de bajo ruido Los amplificadores de RF de bajo ruido son polarización de clase A y generalmente utilizan transistores bipolares de silicio o de efecto de campo hasta de 2 GHz aproximadamente y los FET arseniuro de galio por encima de esta frecuencia.

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Circuitos de mezclador-convertidor El propósito de esta etapa es convertir, de manera descendente, las radiofrecuencias que están entrando a frecuencias intermedias. Esto se realiza mezclando las señales RF con la frecuencia del oscilador local en un dispositivo no lineal. En esencia esto es eterodinaje.

Etapa de ganancia dual de RF del NE/SA5200 diagrama a bloques 

Etapa de ganancia dual de RF del NE/SA5200 diagrama esquemático simplificado

Circuitos de amplificador de IF Los amplificadores de frecuencia intermedia (IF) son amplificadores sintonizados de ganancia relativamente alta, muy similares a los amplificadores de RF, excepto que los

amplificadores de IF opera sobre una banda de frecuencias fija y relativamente angosta. En consecuencia es fácil diseñar y construir amplificadores de IF que son estables, que no dispersan y que fácilmente se neutralizan.

Sincronizaciones típicas de entrada del NE/SA61219

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(a) (b)

Entrada sintonizada de terminación sencilla Entrada balaceada

(c)

Entrada sin sintonizar de terminación sencilla

Circuitos detectores de AM La función de un detector de AM es demodular la señal de AM, recuperar y reproducir la información de la fuente original. La señal recuperada debe contener las mismas frecuencias que la señal de información original y debe tener las mismas características relativas de amplitud. Al detector de AM a veces se le llama el segundo detector, siendo el mezclador/convertidor el primer detector porque precede al detector de AM.

Detector de picos diagramas esquemático

Detector de picos forma de onda de entrada de AM Detector de picos forma de onda de corriente del diodo Detector de picos forma de onda del voltaje de salida

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Circuitos de control automático de ganancia Compensa las variaciones menores en el nivel de señal de RF recibida .El circuito AGC incrementa automáticamente la ganancia del receptor, para niveles de entrada de RF

débiles, y reduce automáticamente la ganancia del receptor, cuando se recibe una señal de RF fuerte, las señales débiles pueden enterrarse en el ruido del receptor, y en consecuencia, son imposibles de detectar. Circuito de AGC sencillo

Receptor de AM con un AGC sencillo

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Circuitos de Squelch(Silenciamiento) El propósito de este circuito es silenciar un receptor, en la ausencias de una señal recibida. Si se sintoniza un receptor de AM a una localidad en el espectro de RF donde no hay señal de RF, el circuito de AGC ajusta el receptor para una ganancia máxima

AGC seguidor

Circuito de Squelch

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Receptores de AM de circuito integrado lineal Actualmente los fabrican para que realicen todas las funciones del receptor, excepto de filtración de RF e IF y control de volumen en un solo chip. La figura que vera a continuación utiliza un chip de radio AM de circuitos integrados lineales LM 1820 de la corporación nacional semiconductor.

Sistema de radio AM de circuito integrado lineal LM 1820

 Receptores de doble conversión AM Para un buen rechazo de frecuencia imagen, se desea una frecuencia intermedia relativamente alta. Sin embargo para los amplificadores selectivos de alta ganancia, que son estables y fácilmente neutralizados, es necesaria una frecuencia intermedia baja, la solución es utilizar dos frecuencias intermedias.

Receptor AM de doble conversión

Requerimiento de filtrado para el receptor de AM de doble conversión

 Ganancia neta del receptor Se dice que es la ganancia más importante porque es la relación del nivel de señal demodulador a la salida del receptor audio al nivel de señal de RF con la entrada del receptor, la diferencia entre el nivel de señal de audio en dBm y el nivel de señal de RF en dBm. TRANSMICION DE MODULACIÓN ANGULAR  Modulación angular En una señal analógica pueden variar tres propiedades: la amplitud, la frecuencia y la fase. Anteriormente tratamos sobre la modulación en amplitud. Este texto, trataremos sobre la

modulación en frecuencia (FM) y la modulación en fase (PM) La modulación en frecuencia y en fase, son ambas formas de la modulación angular. Desdichadamente, a ambas formas de la modulación angular se les llama simplemente FM cuando, en realidad, existe una diferencia clara (aunque sutil), entre las dos.  Transmisión de modulación en frecuencia La frecuencia modulada (FM) o modulación de frecuencia es una modulación angular que transmite información a través de una onda portadora variando su frecuencia (contrastando esta con la amplitud modulada o modulación de amplitud (AM), en donde la amplitud de la onda es variada mientras que su frecuencia se mantiene constante). En aplicaciones analógicas, la frecuencia instantánea de la señal modulada es proporcional al valor instantáneo de la señal moduladora. Datos digitales pueden ser enviados por el desplazamiento de la onda de frecuencia entre un conjunto de valores discretos, una modulación conocida como FSK.

RECEPCIÓN DE MODULACIÓN ANGULAR Los receptores que se utilizan para las señales de modulación angular son muy similares a los que se usan para la recepción de AM o SSB convencional, excepto por el método utilizado para extraer la información de audio de la forma de onda de IF compuesta. En los receptores de FM, el voltaje a la salida del detector de audio es directamente proporcional a la desviación de frecuencia en su entrada. Con los receptores de PM, el voltaje a la salida del detector de audio es directamente proporcional a la desviación de fase en su entrada.  Receptores de AM La siguiente figura muestra un diagrama en bloques simplificado para un receptor de FM superheterodino de doble conversión. Es muy similar a un receptor de AM convencional. Las etapas de RF mezclador y de IF son casi idénticas a las que se usan en los receptores de AM, aunque los receptores de FM generalmente tienen más amplificación de IF. Además, debido a las características de supresión de ruido inherentes en los receptores de FM, los amplificadores de RF frecuentemente no se requieren.  Limitador El limitador elimina cualquier variación de amplitud, como el ruido, de la señal recibida. Para realizar su función, el limitador debe estar sobreexcitado; es decir, el nivel de

entrada debe ser lo suficientemente alto como para llevar el limitador hasta su saturación y el corte.  Demoduladores de FM Los demoduladores de FM son circuitos dependientes de la frecuencia que producen un voltaje de salida que es directamente proporcional a la frecuencia instantánea en su entrada (Vsalida =K _f , en donde K está en voltios por hertz y es la función de transferencia para el demodulador, y _f es la diferencia, entre la frecuencia de entrada y la frecuencia central del demodulador). Se usan varios circuitos para demodular las señales de FM. Los más comunes son el detector de pendiente, discriminador de FosterSeeley, detector de relación, demodulador de PLL y detector en cuadratura. - Detector de pendiente. La figura 4-9a muestra el diagrama esquemático para un detector dependiente unilateral, la cual es la forma más sencilla de discriminador de frecuencia de circuito sintonizado.

Diagrama en bloques de un receptor de FM de doble conversión

de pendiente: (a)diagrama esquemático; (b) curva de voltaje vs. Frecuencia

 Recepción lineal angular La recepción de AM es el proceso inverso de la transmisión de AM. Un receptor de AM convencional, simplemente convierte una onda de amplitud modulada nuevamente a la fuente original de información (o sea, demodula la onda AM) Cuando se demodula una onda AM, la portadora y la porción de la envolvente que lleva la información (o sea, las bandas laterales) se convierten (se “bajan”) o se trasladan del espectro de radiofrecuencia a la fuente original de información (Banda Base) El propósito de este capítulo es describir el proceso de demodulación de AM y mostrar varias configuraciones del receptor para poder realizar este proceso.

Diagrama en bloques de un receptor de AM  Parámetros del receptor Se utilizan varios parámetros para evaluar la habilidad de un receptor para demodular con éxito una señal de RF. Estos parámetros incluyen la selectividad, mejora del ancho de banda, la sensitividad, el rango dinámico, la fidelidad, la pérdida por inserción, la temperatura de ruido y la temperatura equivalente de ruido.

Selectividad. La selectividad es la medida de la habilidad de un receptor, para aceptar una banda de frecuencias determinada y rechazar las otras. Por ejemplo, en la banda comercial de radiodifusión de AM, a cada transmisor de la estación se le asigna un ancho de banda de 10 kHz (la portadora ±5 kHz) Por lo tanto, para que un receptor seleccione solamente aquellas frecuencias asociadas a un solo canal, la entrada al demodulador tiene que estar limitada en banda deseada con filtros pasa-banda de 10 kHz. Mejora del ancho de banda Como se indicó anteriormente, el ruido térmico es directamente proporcional al ancho de banda. Por lo tanto, si se reduce el ancho de banda, el ruido también se reduce en la misma proporción. La relación de reducción del ruido, que se logra reduciendo el ancho de banda, se llama mejora del ancho de banda (BI) Conforme se propaga una señal, desde la antena a través de la sección de RF, la sección de mezclador/convertidor, y la sección de IF, se reduce el ancho de banda.

Sensitividad La sensitividad o sensibilidad de un receptor es el nivel mínimo de señal de RF que puede detectarse en la entrada del receptor y todavía producir una señal de información remodulada utilizable. Es algo arbitrario, lo que constituye una señal de información utilizable. Generalmente, la relación de señal a ruido y la potencia de la señal en la salida de la sección de audio se utilizan para determinar la calidad de una señal recibida y si se puede utilizar o no. Rango Dinámico El rango dinámico de un receptor se define, como la diferencia en decibeles entre el nivel mínimo de entrada necesario para discernir una señal y el nivel de entrada que sobrecarga el receptor y produce una distorsión. Fidelidad La fidelidad es la medida de la habilidad de un sistema de comunicación para producir, en la salida del receptor, una réplica exacta de la información de la fuente original. Cualquier variación en la frecuencia, fase o amplitud que esté presente en la forma de onda demodulada invertida y que no estaba en la señal original de información se considera como distorsión.