MODULO PROFESIONAL: EQUIPOS DE IMAGEN

ELECTRNICA ANALGICA

CENTRO DE FORMACION PADRE PIQUER

FORMACIN PROFESIONAL ESPECIFICA

DEPARTAMENTO DE ELECTRNICA

DESARROLLO DE PRODUCTOS ELECTRNICOS

TEMA . INTRODUCCION. TRANSMISION DE SEALES.

1. FRECUENCIA, PERIODO, FASE Y LONGITUD DE ONDA

En las diferentes lecturas del curso, se introducen los conceptos de frecuencia y longitud de onda. Creemos necesario que al ser estos conceptos esenciales y estar ntimamente relacionados, y aunque se explican en diferentes lecturas, es necesario un documento que los introduzca de forma clara. La frecuencia de un campo, seal u onda electromagntica es el nmero de ciclos (paso de una polaridad a otra y vuelta a la primera) que realiza en cada segundo. Se denomina con la letra f y se mide en Hercios (es decir, en ciclos por segundo) que se denota por la letra H. El tiempo que tarde una onda en hacer un ciclo se llama perodo (T) y es, por tanto, el inverso de la frecuencia

1

T= ---- segundos

f

Por ejemplo, a la frecuencia de la red, que es 50 Hercios, la seal que llega a nuestras casas cambia de polaridad 50 veces cada segundo y, por tanto, el perodo es 0,02 segundos, es decir, la seal tarda 2 centsimas de segundo en hacer un ciclo. A la frecuencia de la seal de los hornos de microondas que es 2,45 GHz (1 G=109) la seal hace 2,45 mil millones de cambios en su polaridad cada segundo. Notemos la diferencia entre ambas seales por lo que es fcilmente entendible sus distintos efectos biolgicos. La longitud de onda se define como la distancia que recorre una onda electromagntica en un tiempo igual a un perodo. Matemticamente, esto se traduce en

= c metros

f

siendo c=3.108 m/s la velocidad de la luz en el vaco o en el aire. As por ejemplo, a la frecuencia de la red (50 Hz) la longitud de onda es =6.000 kms. A la frecuencia de los hornos microondas (2,45 GHz) longitud de onda es de aproximadamente =12,2 cms.2. ESPECTRO RADIOELECTRICO.

Todas las seales transmitidas a travs del espacio radioelctrico se pueden dividir segn la banda de emisin. Los distintos organismos tanto nacionales como internacionales, como la Unin Internacional de Telecomunicaciones son los encargados de realizar una distribucin de bandas en funcin de la frecuencia y de asignar distintas bandas dependiendo del uso que se les vaya a dar.

El conjunto de frecuencias utilizadas para la transmisin de seales se denomina espectro radioelctrico. Este espectro comprende las frecuencias entre 3Khz y 3000 Ghz.

En la figura podemos observar la distribucin de las frecuencias en funcin de su utilizacin:

Las seales de Radio y TV pueden ser de naturaleza analgica o digital. En cuanto al medio, pueden transmitirse por cable o por el espacio, pudiendo realizarse esta ltima a travs de un satlite o a travs de emisores terrestres.

Cada vez en mayor medida, a travs del espacio que nos rodea se propagan ondas electromagnticas de diferentes rangos de frecuencia y de muy diversa utilidad. Mientras el ser humano percibe algunas de ellas simplemente por el hecho de estar consciente (luz visible, p. e.), en otros casos no se advierte su existencia sin determinados utensilios destinados a tal efecto.

Una onda electromagntica tiene asociados ciertos parmetros que la caracterizan: amplitud, frecuencia, perodo, fase,... Jugando con esos parmetros somos capaces de trasmitir con ella informacin.

Las seales de Radio y TV que se propagan en el espacio son ondas electromagnticas que se transmiten a la velocidad de la luz, 300.000 km/s, con unas determinadas frecuencias. Dentro del espectro de frecuencias radioelctricas, las bandas asignadas para servicio de radiodifusin de Radio y TV son las siguientes:

PRIVATEOnda larga Nota 10,15-0,285 MHzRadio

Onda Media Nota 20,52-1,60 MHz Radio

Onda Corta nota 32,30-26,100 MHz Radio

VHF:Banda I47-68 MHzTV terrena*

Banda II: FMFM 87-110 MHzRadio

Banda III174-230 MHzTV terrena*

UHF:Banda IV 470-606 MHzTV terrena

Banda V 606-862 MHzTV terrena

Ku:FSS inferior10,7-11,7 GHzTV satlite

DBS11,7-12,5 GHzTV satlite

FSS superior12,5-12,75 GHzTV satlite

* Tanto la Banda I como la III dejarn de emplearse en Espaa para el servicio de TV terrena en breve.Nota 1. Comunicaciones mviles martimas

Nota 2. Comunicaciones mviles aeronauticas.

Nota 3. 3500 KHz-7100 KHz radioaficionados

7100 Khz- 41 Mhz Radioaficionados + radiodifusin en 6 bandas distintas

235 Mhz-1700 Mhz radioastronoma

1700 Mhz 40000 Mhz radionavegacin, radares

Mientras una seal de radio tiene una nica frecuencia (audio), una seal de TV se asocia a un grupo de frecuencias, ya que se compone de varias seales: vdeo, audio, color, sincronismos,... El canal 2, p. e., ocupa las frecuencias desde 47 hasta 54 MHz. En TV se habla pues de canales.

En nuestro caso nos vamos a centrar en aquellas bandas asignadas para los servicios de radio y televisin en sus distintas vertientes: analgica y digital, terrestre, satlite y por cable.

La banda de VHF comprende las bandas I y III, mientras que UHF las bandas IV y V. La banda II, utilizada para la transmisin de radio es la que llamamos comnmente FM, al utilizar este tipo de modulacin para su transmisin.

Las bandas tradicionalmente utilizadas para la transmisin de TV terrestre son las bandas BI, BIII, BIV y BV (VHF y UHF), aunque en la actualidad se han desechado las bandas I y III para este fin. La TV por satlite, tanto analgica como digital utiliza las bandas FSS y DBS.

Como ampliacin de la informacin, tenemos los siguientes datos:

El espectro de frecuencias radioelctricas se encuentra dividido y ordenado de acuerdo con el Reglamento de Radiocomunicaciones de la Unin Internacional de Telecomunicaciones.

N de bandaMargen de frecuenciaDesignacin por su longitudDesignacin por su frecuencia

43 a 30 Khz.MiriamtricasVLF(muy baja frecuencia)

530 a 300 Khz.KilomtricasLF(baja frecuencia)

6300 a 3000 Khz.HectomtricasMF(media frecuencia)

73000 a 30000 Khz.Decamtricas.HF(alta frecuencia)

830 a 300 Mhz.MtricasVHF(muy alta frecuencia)

9300 a 3000 Mhz.Decimtricas.UHF(ultra alta frecuencia)

103000 a 30000 Mhz.Centimtricas.SHF(sper alta frecuencia)

1130000 a 300000 Mhz.Milimtricas.EHF(extrema alta frecuencia)

12300000 a 3000000 Mhz.Decimilimtricas.

Dentro de estas bandas se encuentran los servicios de radio y televisin.

Onda larga0,15 0,285 Mhz.

Onda media0,52 1,605 Mhz

Onda corta2,30 26,100 Mhz.

VHFBanda I47 68 Mhz.

VHFBanda II FM87 110 Mhz.

VHFBanda III174 230 Mhz.

UHFBanda IV470 606 Mhz.

UHFBanda V606 862 Mhz.

KuFSS banda inferior10,9 11,7 Ghz.

KuDBS11,7 12,5 Ghz.

KuFSS banda superior12,5 12,75 Ghz.

Para el uso de servicio de radioaficionados

Licencia A

(f = Khz.)Licencia C

(f = Khz.)Licencias A y B

(f = Mhz.)Licencias A y B

(f = Mhz.)

1.830 1.8503.550 3.600144,0 144,52,30 2,45

3.500 3.8003.600 3.700144,5 146,05,65 5,85

7.000 7.1007.020 7.030430,0 432,010,00 10,50

10.100 10.15021.050 21.150432,0 432,524,00 24,05

14.000 10.15021.150 21.200432,5 436,024,05 24,25

14.000 14.35028.100 28150436,0 440,047,00 47,20

18.068 18.16828.900 29.1001.240,0 1.300,075,50 76,00

21.000 21.45076,00 81,00

28.000 29.700119,98 120,02

142,00 144,00

Nota:

Necesidad de licencia de operador para trabajar en todas estas frecuencias

Las emisiones pueden ser realizadas en AM, FM, USB, SSB

Se utiliza la transmisin en SIMPLEX144,00 149,00

241,00 248,00

248,00 250,00

Para el uso de servicio de radioaficionados en Banda Ciudadana (CB)

NFrecuenciaNFrecuenciaNFrecuenciaNFrecuencia

126,9651127,0852127,2153127,315

226,9751227,1052227,2253227,325

326,9851327,1152327,2553327,335

427,0051427,1252427,2353427,345

527,0151527,1352527,2453527,355

627,0251627,1552627,2653627,365

727,0351727,1652727,2753727,375

827,0551827,1752827,2853827,385

927,0651927,1852927,2953927,395

1027,0752027,2053027,3054027,405

Nota:

No es necesario tener diploma de operador, pero si licencia administrativa.

Las emisiones pueden ser realizadas en AM, FM, USB, SSB

Se utiliza la transmisin en SIMPLEX

Servicio de telefona mvil: (se utiliza el sistema de transmisin en DUPLEX)NMT 450.Sistema de telefona Analgica que utiliza la banda de los 450 Mhz, utiliza 180 canales para realizar la conexin entre la estacin base y el mvil. Es el primer sistema que se implanto en Espaa y que rpidamente quedo saturado.

TACS 900.Sistema de telefona Analgica que utiliza la banda de 900 Mhz, utiliza 1320 canales para realizar la conexin entre la estacin base y el mvil. Aparece como resultado de la ampliacin del sistema NMT 450

GSM. Sistema de telefona Digital que utiliza la banda de 890 915 Mhz. para el equipo mvil y 935 960 Mhz para la estacin de base. Utiliza 992 circuitos para la transmisin y recepcin de telefona. Es el resultado de establecer un sistema comn de telefona mvil en Europa y actualmente es utilizado por otros paises .

3. ANTENAS Y PROPAGACIN

DIPOLO SIMPLE

El Dipolo Simple es la antena ms sencilla, y consiste en dos varillas metlicas de un cuarto de longitud de onda L= / 4 cada una de ellas, lo cual quiere decir, media longitud de onda desde un extremo al otro, L= / 2 situadas en la misma direccin, y a cuyos extremos centrales se conecta la Lnea de Transmisin procedente del Transmisor o Receptor de RF.

DIPOLO PLEGADO

Este tipo de antena es el ms conocida en la radiodifusin de FM y TV, est hecha por una varilla de cobre o aluminio en forma de bucle cerrado en cuyos extremos se conecta la lnea de transmisin.

4. MODULACIN Y DEMODULACIN

La modulacin es el mtodo utilizado para la transmisin de seales, principalmente por dos motivos: mejorar la seal transmitida y permitir que en un nico medio de transmisin (en un slo cable o en el aire), puedan transmitirse diferentes seales (diferentes informaciones). Adems es la nica forma posible de enviar la informacin a travs de determinados medios de transmisin como el aire o determinados cables.

Por tanto, la modulacin se puede entender como una mezcla de bajas frecuencias (BF) con una frecuencia superior o readiofrecuencia (RF) mediante la cual la baja frecuencia se transfiere a los valores de KHz o MHz a fin de poder enviar informacin (sonidos, palabras, imgenes, informacin digital) por el espacio.

Bsicamente, consiste en modificar la frecuencia de la seal a transmitir, pasando de la banda base, (frecuencia propia de la seal, es decir, la seal segn se produce), a frecuencias altas. Por ejemplo, la seal de voz est situada en frecuencias de 100 Hz a 10 Khz, es decir, tiene un ancho de banda de 99 Khz. Mediante la modulacin se puede transmitir esta seal en frecuencias de, por ejemplo, 1 Mhz, pasando a estar situada en frecuencias de 1 Mhz a 10099 Mhz.

El espectro de frecuencia es una representacin grfica de la energa de la seal en funcin de la frecuencia, dando una idea precisa de la situacin en frecuencia de la informacin que contiene esta seal. Mediante esta representacin se puede observar de manera ms clara el fenmeno de la modulacin:

Como se ha mencionado con anterioridad, la modulacin surge por dos factores importantes:

Mejorar la seal transmitida.

Podemos denominar Ruido como todas las interferencias y distorsiones que se suman a la seal que se transmite, afectando a su calidad final.

Esta seal de ruido puede estar producida por el propio cable (o medio de transmisin), por el ambiente, por fenmenos ajenos a la transmisin, etc.

Adems, la seal de ruido tiene componentes en todas las frecuencias, es decir, que el ruido afecta a cualquier seal con cualquier frecuencia. Sin embargo, esta seal no deseada, afecta ms cuanto ms baja es la frecuencia. Este es el motivo de utilizar la modulacin para situar la informacin en frecuencias superiores a la de la seal base.

Mejor utilizacin de los medios de transmisin.

Como se sabe, un cable tiene un equivalente elctrico con un resistencia, una bobina y un condensador. Estos elementos, forman filtros, los cuales dejan pasar unas determinadas frecuencias. Al margen de frecuencias que dejan pasar es a lo que se le denomina ancho de banda del cable o del medio de transmisin.

Dependiendo del material y forma del cable, los valores de estos elementos equivalentes son distintos, haciendo que las frecuencias que pueden transmitirse por ellos tambin sean distintas. Por ejemplo, en un cable bifilar de cobre, el ancho de banda puede llegar a los 100 Khz, mientras que en un cable coaxial se pueden transmitir frecuencias de hasta 100 Mhz.

Conocido el ancho de banda de un medio de transmisin, se puede pensar en mandar diferentes seales a diferentes frecuencias por ese mismo medio. Por ejemplo, si el ancho de banda de un seal de voz es de aproximadamente 10 Khz, y por un cable bifilar puedo transmitir seales de hasta 100 Khz, sera lgico pensar que si a diez seales de voz, las modulo correctamente, puedo introducirlas dentro de un solo cable, ahorrando el coste de los nueve cables restantes necesarios en una transmisin sin modulacin. A este mtodo de transmisin se le denomina multiplexacin en frecuencia, y ser estudiado ms adelante.

En resumen, modular es:

Alterar de forma sistemtica las caractersticas de la seal (portadora) en funcin del mensaje (moduladora) con el fin de obtener una seal modulada.

Motivos de la necesidad de la modulacin:

Adaptar el mensaje al canal

Modulacin por facilidad de radiacin

Modulacin por asignacin de frecuencias Modulacin por multicanalizacin

Modulacin para superar las limitaciones del equipo

Modulacin para reducir el ruido y la interferencia

Ya sabemos por qu se realiza la modulacin de seales, pero falta por determinar el procedimiento de modulacin. Como ya veremos, existen muchas formas de modular una seal, pero la ms sencilla y a la vez, la ms fcil de comprender, es la multiplicacin de dos seales de diferentes frecuencias.

Por ejemplo, supongamos que tenemos una seal a transmitir con una determinada frecuencia, siendo esta seal un coseno de pulsacin w1. Esta seal se denomina Moduladora. Mediante otra seal, denominada Portadora, pasaremos de w1 a otra pulsacin ms alta, es decir, se realizar la modulacin. Para este ejemplo, la portadora ser otro coseno de pulsacin W2, donde W2 >> W1.

Esquemticamente, la modulacin descrita con anterioridad, se representara de la siguiente manera:

El desarrollo matemtico del esquema anterior es el siguiente:

Por trigonometra tenemos:

Sumando en ambos lados de las dos ecuaciones:

Introduciendo los valores de la Moduladora y de la Portadora, se obtiene:

El siguiente paso sera dibujar el espectro de la seal modulada. Para ello, hay que saber cual es la forma de la energa de un seal tipo coseno.

Como un coseno slo tiene componentes en una frecuencia (determinada por su pulsacin), su espectro de energa en funcin de la frecuencia, vendr determinado por una lnea situada en la frecuencia del coseno.

Por lo tanto, la modulacin anterior, vendr representada de la siguiente manera:

Se puede observar que la informacin que se tena en la frecuencia f1, pasa a estar en f2+f1 y f2-f1, es decir, tenemos la informacin duplicada, ya que se a trasladado por encima y por debajo de la portadora, con el inconveniente de ocupar ms ancho de banda, pero tenemos esa informacin a altas frecuencias, (tan altas como la magnitud de f2 sea). Adems se puede apreciar en el desarrollo matemtico, como la amplitud de la seal disminuye a la mitad. La solucin ser que adems de modularla para ser transmitida, ser necesario realizar un proceso de amplificacin.

Es preciso recordar, que la relacin existente entre la frecuencia y la pulsacin es la siguiente:

Todo lo expuesto anteriormente sirve como introduccin a la modulacin, pero qu ocurre en el receptor? Es lgico pensar que ser necesario realizar algn proceso para pasar de las frecuencias altas provenientes del medio de transmisin, a las frecuencias base de la seal transmitida. Este mtodo se denomina Demodulacin.

Como en el caso de la Modulacin, existen muchas formas de demodular las seales, y la eleccin del mtodo a utilizar casi siempre viene impuesta por el procedimiento de modulacin utilizado.

Por ejemplo, para el caso anterior, la demodulacin ms sencilla consiste en realizar otra multiplicacin por otra portadora, de la misma pulsacin que la portadora de modulacin.

De manera matemtica tendramos:

El ltimo paso, ser colocar un filtro en el receptor que slo permita pasar la frecuencia correspondiente a la pulsacin w1, es decir, un filtro con frecuencia central 2w2 y de ancho de banda mayor de 2w1. Posteriormente, mediante un amplificador (que multiplique por 4), se obtendr la seal moduladora inicial.

Para que la demodulacin sea totalmente correcta, es necesario que en el receptor se tenga la seal portadora lo ms parecida a la seal portadora del emisor. Los sistemas de modulacin-demodulacin ms precisos y fiables, pero ms costosos, transmiten junto a la seal modulada, la portadora de la modulacin, portadora que recoge el receptor y la utiliza para realizar el proceso de demodulacin.

Tipos de modulacin

Con moduladora analgicaCon moduladora digital

MODULACIN LINEAL.-

AM ( Modulacin en Amplitud convencional.

DBL ( Modulacin en doble banda lateral.

BLU ( Modulacin en banda lateral nica.

BLR ( Modulacin en Banda lateral residual.

MODULACIN ANGULAR O EXPONENCIAL-

FM ( Modulacin en Frecuencia.

PM ( Modulacin en Fase

ASK ( Modulacin en Amplitud

FSK ( Modulacin en Frecuencia

PSK ( Modulacin en Fase.

DPSK ( Modulacin en Fase Diferencial.

QPSK ( Cudruple modulacin en Fase

DQPSK ( Cudruple modulacin en Fase Diferencial.

QAM ( Cudruple modulacin en Amplitud.

COFDM ( Mltiples portadoras

5. MODULACIONES ANALGICAS.

Las modulaciones analgicas son aquellas donde todas las seales que intervienen en el proceso son de naturaleza analgica. Es decir, la seal moduladora, la portadora y la seal modulada pueden tomar cualquier valor de amplitud y de tiempo (definicin bsica de seal analgica).

Existen dos tipos principales de modulaciones, las modulaciones lineales y las angulares. Las modulaciones lineales, llevan la informacin de la moduladora en la amplitud de la modulada, mientras que en las angulares, esta informacin se sita en la fase o frecuencia de la seal modulada.

5.1. MODULACIN LINEAL AM.

La modulacin lineal de AM es la ms sencilla, consistiendo en multiplicar a la seal moduladora por una seal senoidal, siendo sta la portadora. De esta manera se consigue que la informacin que haba en banda base, es decir la seal sin modular, pase a estar situada a altas frecuencias. Este fenmeno de traslacin de frecuencias llamado modulacin es exactamente igual al explicado en la introduccin de este mismo tema.

Adems, en la modulacin AM, tambin se manda informacin de la portadora. Esa informacin consiste en enviar la frecuencia de la seal portadora, no haciendo falta nada ms que ese dato porque el receptor ya sabe que es una senoidal, y lo nico que desconoce es el periodo de sta. Esta informacin adicional puede ser apreciada tanto en el dominio temporal como en el frecuencial, vindose ambos posteriormente. (En el ejemplo expuesto en la introduccin del tema, consistente en la multiplicacin de dos seales senoidales, tambin se puede apreciar como junto con la seal modulada se enva la portadora).

La modulacin AM vista en la frecuencia sera:

Se puede observar como aparece duplicada la informacin, centrndose en la frecuencia de la portadora, fc. Como se vio con anterioridad, esta "sobreinformacin" es producto de la operacin matemtica de la multiplicacin de un seal por un coseno. De esta forma se transmitir ms informacin de la imprescindible, pero no supone ningn problema, puesto que en la demodulacin del receptor, al realizar otra multiplicacin por una seal senoidal, la informacin vuelve a banda base, (como se demostr en la parte introductoria de este tema).

La modulacin en AM es una de las pocas que pueden ser fcilmente entendidas, viendo las formas de las seales implicadas de manera temporal, y no en el eje de frecuencias. Esta representacin temporal de la modulacin AM se muestra a continuacin:

Uno de los problemas que presenta este tipo de modulacin se manifiesta cuando la seal moduladora realiza en cruce por cero. En estos casos se produce una sobremodulacin, y la seal modulada no "sigue" la amplitud de la seal moduladora. Este fenmeno es el representado en la figura siguiente:

Sin embargo, la modulacin AM ha sido una de las ms utilizadas (sobre todo en radio), ya que ofrece una gran ventaja: su sencillez, tanto en la realizacin del modulador como en la demodulacin, ya que como se vio, basta con la utilizacin de componentes multiplicativos y algn filtro sencillo. Adems, en el receptor no tiene porque ser necesario la utilizacin de un demodulador mediante componentes multiplicativos y filtros, sino que basta con un sistema detector de envolvente. Este sistema detector de envolvente es mucho ms sencillo y barato que un elemento multiplicativo, como se puede apreciar a continuacin:

Este detector de envolvente funciona de la siguiente manera:

El diodo permite el paso de la parte positiva de la seal modulada recibida. El filtro RC, elimina las componentes de frecuencias altas, quedndose con la envolvente de la seal modulada, siendo esta envolvente, la seal moduladora, es decir, la informacin.

La sencillez del demodulador de AM es la causante de que sea una de las modulaciones elegidas en el mundo de la radio, puesto que de esta manera, el coste del aparato radiofnico receptor se reduce mucho. A su vez, este tipo de demodulador es el causante de que la calidad de las emisiones AM sea baja (en comparacin por ejemplo con las emisiones FM), ya que la tensin umbral del diodo introduce un error a la hora de detectar la envolvente de la seal modulada y, por lo tanto, introduciendo un error en la informacin que se ha transmitido.

Por otra parte, la gran desventaja de la modulacin AM, es que a la hora de transmitir la seal modulada, sta ocupa el doble de ancho de banda, haciendo que por un medio de transmisin puedan "circular" menos seales moduladas en AM.

AM.- Modulacin en amplitud.

La envolvente de la seal portadora modulada tiene la misma forma que el mensaje.

5.2. MODULACIN LINEAL DBL.

La modulacin lineal DBL es igual que la modulacin AM, pero no se transmite la portadora, quedando la representacin frecuencial de la seal modulada de la siguiente manera:

Este tipo de modulacin se realiza con elementos multiplicativos, y presenta una gran ventaja frente a la modulacin AM, cuando el emisor y el receptor conocen de manera exacta, la frecuencia de la seal senoidal portadora, introduciendo mucho menor riesgo a la hora de realizar la demodulacin. Esta ventaja puede volverse desventaja cuando el emisor puede enviar la seal modulada con diferentes frecuencias de portadora, como ocurre en los canales de radio, ya que sera necesario tener tantos receptores como canales o emisin hubiera. Otra ventaja de este tipo de modulacin es que elimina casi por completo los fenmenos de interferencia entre varias emisiones .

La portadora deber restaurarse en el receptor de manera artificial.

DBL.- Modulacin en doble banda lateral con banda lateral suprimida.

Es una modulacin en AM a la que se ha suprimido la portadora.

En el dominio de la frecuencia.-

En el dominio del tiempo.-

5.3. MODULACIN LINEAL BLU.

La modulacin lineal BLU es igual que la modulacin DBL, pero al realizar esta modulacin, no se transmite la informacin duplicada, sino que mediante un filtro especial se elimina una de las bandas laterales. Cuando en la modulacin BLU se transmite la banda inferior se denomina BLI, y en caso contrario se denomina BLS.

La representacin de una seal modulada en BLS se puede apreciar a continuacin:

Este tipo de modulacin ofrece las ventajas expuestas en la modulacin DBL, pero adems, su gran avance frente a sta, es que al no duplicar la informacin, la transmisin ocupa la mitad de ancho de banda.

Sin embargo, ofrece una gran desventaja, que hace recomendable su utilizacin slo cuando en el medio de transmisin entran pocos canales. Esta desventaja es que el filtro utilizado, denominado filtro de Hilbert, eleva mucho el coste del emisor.

BLU.- Modulacin de banda lateral suprimida.

Se suprimen la portadora y de una banda lateral.

En el dominio de la frecuencia:

La forma de conseguirlo es a travs de un filtro paso banda.

5.4. MODULACIN LINEAL BLV/BLR .

La modulacin lineal BLV es igual que la modulacin BLU, salvo que el filtro utilizado es algo ms sencillo, bajando el coste del emisor, aunque perdiendo calidad.

Este tipo de modulacin se impone cuando en el medio de transmisin no entran muchos canales y adems, la calidad de la transmisin no es muy significativa, recordando que, tanto en BLU como en BLV, el receptor debe conocer de antemano la frecuencia de la seal portadora.

Por ltimo, cabe destacar, que la mayora de los receptores, estn formados por demoduladores coherentes, los cuales estn formados por elementos multiplicativos y por filtros especficos para cada tipo de modulacin, (salvo en AM, que se suele utiliza demoduladores detectores de envolvente).

BLR.- Modulacin en banda lateral residual.

Se consigue que la parte de la seal que se pierde de la banda transmitida sea compensada por la transmisin de parte de la banda suprimida.

El filtro que se coloca debe de estar centrado.

Nota:

Una variante de esta modulacin es la BLR con portadora reinsertada (esta modulacin se emplea en la transmisin de informacin de la seal de luminancia en T.V.)

Multiplexado en cuadratura.

Esta tcnica permite transmitir dos mensajes con la misma portadora. La modulacin se realiza en DBL con la misma portadora pero desfasada 90 una con respecto a la otra y se suman las resultantes.

Esta es la modulacin utilizada para la transmisin de las seales de color en los sistemas de televisin analgica.

5.5. MODULACIN ANGULAR.

Todas las modulaciones anteriormente descritas se basan en que la informacin va contenida en los cambios de amplitud de la seal, apareciendo 2 grandes problemas:

1. Cualquier tipo de ruido, se expande por todo el margen de frecuencias, afectando a las amplitudes de las seales, provocando variaciones en la informacin transmitida.

2. Idealmente los amplificadores son lineales, es decir, amplifican de igual manera todas las seales sin atender a sus frecuencias. Sin embargo, en la realidad esto no ocurre, produciendo errores en la informacin dependiendo de en que banda de frecuencias se transmita.

Por esto, es necesario encontrar otro parmetro que pueda variar, donde introducir la informacin. Este parmetro es el ngulo de la seal senoidal transmitida.

Las modulaciones angulares son PM y FM.

La modulacin PM se basa en introducir la informacin en la fase de la seal transmitida. Este tipo de modulacin angular fue la primera que se estableci, siendo ms precaria que la modulacin FM.

La modulacin FM (modulacin en frecuencia), es la ms utilizada, ya que con el paso del tiempo los costes de una modulacin PM y una FM se igualaron, siendo esta ltima de mayor calidad.

La modulacin FM consiste en introducir la informacin en la frecuencia instantnea de la portadora. Este tipo de modulacin ofrece mayor calidad, debido a que soluciona los problemas anteriormente expuestos. El principal inconveniente vienen dado por el modulador y el demodulador, ya que son algo ms complejos que los vistos anteriormente.

La representacin espectral de una seal FM no es tan sencilla como la de las modulaciones lineales, ya que como se trata de una seal senoidal en la que vara se frecuencia, su espectro se basa en la repeticin a lo largo del ancho de frecuencia de las representaciones espectrales de muchas seales senoidales, como se puede ver en la siguiente figura:

Sin embargo, el espectro de una modulacin FM es mucho ms sencillo ser observado en una representacin temporal, como se puede apreciar en la siguiente figura:

6. MODULACIONES DIGITALES.

Las modulaciones digitales son aquellas donde las seales que contienen la informacin (seales que se quieren transmitir y que an no han sido moduladas) son digitales. Sin embargo, la seal que se transmite, donde la informacin ya est modulada, puede ser digital o analgica. Desde este punto de vista existen los siguientes tipos:

- Transmisin digital: Transmisin banda base.

- Transmisin analgica: Modulacin digital ASK.

- Transmisin analgica: Modulacin digital FSK.

- Transmisin analgica: Modulacin digital PSK.

- Transmisin analgica: Modulacin digital QPSK

- Transmisin analgica: Modulacin digital QAM

- Transmisin analgica: Modulacin digital COFDM

6.1. TRANSMISIN BANDA BASE.

La transmisin banda base consiste en enviar un chorro de bits a travs del medio de transmisin. Es decir, si se trata de informaciones analgicas, como la voz, es necesario un paso a seal digital, mediante una conversin analgico-digital, mientras que si se trata de informacin informtica, la seal ya es digital.

La transmisin de seales digitales ofrece dos grandes ventajas:

1. Por un lado, las seales digitales son mucho ms inmunes al ruido, ya que como se sabe, el ruido afecta a la amplitud y en ceros y unos, existen mrgenes de amplitudes que siguen considerndose ceros y unos.

2. Por otro lado, la transmisin de una seal digital es mucho ms fiable ya que permite introducir secuencias de bits de redundancia, de deteccin de errores, de sealizacin, etc.

Adems, debido al gran auge de los sistemas informticos, el tratamiento de seales digitales es mucho ms sencillo que el de seales analgicas.

Sin embargo, existe un gran problema en este tipo de transmisin, y es el ancho de banda del medio de transmisin. Es decir: considerando que el paso de 0 a 1 o viceversa idealmente se realiza en un tiempo infinitamente pequeo, y sabiendo que los medios de transmisin producen una serie de defectos en las seales que se trasmiten por ellos, dependiendo de la velocidad con que se transmitan bits, se puede producir un error en la recepcin. Todo este fenmeno puede ser estudiado en las siguientes figuras:

Como se puede apreciar en la figura anterior, si la velocidad de transmisin (nmero de bits por segundo), es muy elevada, puede perderse la informacin de los unos, ya que es posible que el nivel de un uno que llegue al receptor despus de ser transmitido, no sea suficiente para que el receptor lo entienda como un uno.

6.2. MODULACIN DIGITAL ASK.

La Modulacin digital ASK se basa en la transmisin de una seal senoidal de frecuencia constante, y donde su amplitud vara dependiendo del dato a transmitir (un cero o un uno).

Al ser una seal senoidal, se soluciona el problema del ancho de banda del medio de transmisin, siempre que se elija una frecuencia de portadora adecuada. Sin embargo, al tener la informacin en la amplitud, la seal ASK est expuesta a posibles errores producidos por el ruido en el medio y por la linealidad de los amplificadores, como se vio en algunas modulaciones analgicas. Tiene como ventaja que su implementacin es muy sencilla.

6.3. MODULACIN DIGITAL FSK.

La Modulacin digital FSK se basa en la transmisin de una seal senoidal que vara su frecuencia segn el dato a transmitir. Es igual que la modulacin analgica FM, pero aplicada a una seal digital. Soluciona los problemas impuestos por el ancho de banda del medio de transmisin y, adems, como no lleva la informacin en la amplitud, le afecta mucho menos el ruido y la no linealidad de los amplificadores. Sin embargo, su implementacin es ms compleja que la de una modulacin digital ASK.

6.4. MODULACIN DIGITAL PSK.

La Modulacin digital PSK se basa en la transmisin de una seal senoidal en la que va cambiando su fase, dependiendo del dato digital a transmitir. Adems de las ventajas de la FSK, al tratarse de una seal de frecuencia constante, es mucho ms sencillo para el receptor sincronizarse con la seal recibida. Sin embargo es algo ms compleja de implementar que la modulacin digital FSK.

Se puede decir que una eleccin de compromiso entre coste y calidad es la modulacin digital FSK, y que dependiendo de estos dos factores, podemos ir a una modulacin ms barata pero de menor calidad, como es la ASK, o por el contrario, se puede llegar a una modulacin algo ms costosa pero ms fiable como es la modulacin digital PSK.Las diferencias de estas tres modulaciones digitales son fcilmente observables en el dominio del tiempo, como se puede apreciar en la siguiente figura:

6.5. MODULACIN DIGITAL QPSK.

La QPSK es el tipo de modulacin empleada en la transmisin digital de televisin satlite. Es una PSK en la que se cogen los bits en parejas, con lo cual la seal modulada presenta 4 fases distintas: 45 para 00, 135 para 01, 225 para 10 y 315 para 11.

La gran ventaja frente a otro tipo de modulacin es que es muy robusta frente al ruido y a las interferencias. Su desventaja es que consume un elevado ancho de banda (que para satlite no es un problema muy significativo)

6.6. MODULACIN DIGITAL QAM.

Se emplea para transmisin de televisin digital por cable. Es una combinacin de modulacin en fase y en amplitud. En cable se emplea la modulacin 64 QAM, que genera un smbolo por cada 6 bits, presentando 64 posibilidades de amplitud / fase. Cada smbolo se caracteriza por su fase y su amplitud.

6.7. MODULACIN DIGITAL COFDM.

La COFDM es la modulacin digital ms novedosa y se emplea en la transmisin digital de televisin terrestre (TDT). Se basa en la utilizacin de un nmero grande de portadoras independientes equiespaciadas en frecuencia y moduladas cada una de ellas en QPSK o QAM de forma que toda la informacin a transmitir se reparte entre ellas.En Espaa las mltiples portadoras se modulan en 64 QAM

7. SISTEMAS DE TELEVISION.

Histricamente se puede definir el comienzo de la emisin de televisin en el ao 1937 con emisiones en pruebas en Francia y en el Reino Unido. En 1945 se contina el desarrollo y se establecen las normas CCIR (Comit Consultivo Internacional de Radiocomunicacin) sobre modulacin y distribucin de bandas en los sistemas de televisin.

En 1951 Estados Unidos adopta el primer sistema de televisin en color: el NTSC, siglas de National Television System Colour. Mientras tanto en Europa se intent llegar a un consenso sobre un sistema estndar de televisin en color, pero no se logr. En 1966 se adopt como sistema el PAL, sistema desarrollado en Alemania, para los pases del occidente y centro, quedando el sistema SECAM, francs, para Francia y los pases del este de Europa. Todava son hoy en da los tres sistemas estndar de televisin analgica que permanecen en el mundo.

Actualmente la transmisin de la seal de televisin, tanto en su formato analgico como digital, se puede efectuar por tres medios distintos: televisin terrestre, televisin por cable y televisin por satlite. En Espaa la transmisin de la seal de televisin por va terrestre fue la primera en ponerse en funcionamiento comenzando su emisin en color en 1973. Durante los aos 80 se generaliz el uso de la TV por satlite y en los ltimos aos ha pasado lo mismo con la transmisin de la seal de TV por cable.

Respecto a la televisin digital ya es una realidad en cuanto a su distribucin por satlite (Digital Plus, adems de mltiples programas en abierto) y por cable (ONO en Madrid) mientras que ya est implantada la distribucin de la seal digital terrestre , existiendo una legislacin al respecto para que todas las emisiones analgicas se conviertan en digitales en los prximos aos, coexistiendo ambas transmisiones hasta entonces. Ser el llamado apagn analgico que se producir en el 2010.

8. PARAMETROS BASICOS. UNIDADES.

Las unidades bsicas que se utilizan en la instalacin de lneas y sistemas de comunicacin son las que hacen referencia al aspecto elctrico de la seal. Tenemos, por tanto, parmetros tales como:

Tensin. Su unidad es el voltio (V), y sus submultiplos ms utilizados en estas instalaciones son:

El milivoltio (mV) 1mV = 1.10-3 V

El microvoltio ((V) 1(V = 1.10-6 V

Potencia. Su unidad es el watio (W). Sus submltiplos son:

El miliwatio (mW) 1mW = 1.10-3 W

El microwatio ((W) 1(W = 1.10-6 W

Corriente o intensidad. Amperio (A)

El miliamperio (mA) 1mA = 1.10-3 A

El microamperio ((A) 1(A = 1.10-6 A

Adems de las unidades expuestas, la unidad ms utilizada para este tipo de sistemas por su simplicidad a la hora de realizar los clculos es el decibelio (dB). El decibelio expresa la relacin entre dos magnitudes de la misma unidad en forma logartmica.

Por ejemplo, en lo referente a la potencia, tenemos que la ganancia en potencia de un sistema ser:

Ap=P1/P2 , siendo P1 la potencia que entra al sistema y P2 la potencia que sale. Si esta ganancia la queremos expresar en decibelios, nos queda:

Esta expresin es igualmente vlida para ganancias en corriente y en tensin, con la nica diferencia de que el factor multiplicador es 20 en vez de 10. Tenemos, por tanto:

Hasta ahora hemos considerado el decibelio como la relacin entre una magnitud de entrada y una magnitud de salida a un sistema. Por tanto tiene sentido hablar de un amplificador que tiene una ganancia de 40 dB. Esto implica que eleva la seal que tenemos a la entrada en un factor determinado. Sin embargo, no tendra sentido hablar de que en un punto determinado de la instalacin tenemos 40 dB. La pregunta es 40 dB respecto a qu.

Por ello surgen dos nuevas definiciones, ampliamente utilizadas en telecomunicaciones: el dB(V y el dBm. Ambas sirven para expresar un nivel de seal determinado en funcin de una tensin (dB(V) o de una potencia (dBm).

El dB(V nos indica el nivel de tensin que hay en un punto determinado de una instalacin respecto a 1 (V, mientras que el dBm nos indica ese mismo nivel, pero en este caso de potencia referido a 1 mW. Sus expresiones seran las siguientes:

(dB(V)

(dBm)

Vamos a ver un par de ejemplos para aclarar estos conceptos.

EJEMPLO 1. Un amplificador tiene una ganancia de 30dB. A su entrada nos llega una seal de 45 dBm. Cul ser su seal de salida?.

Lo nico que tenemos que hacer en estos casos, y es la ventaja principal de trabajar con decibelios, es que simplemente debemos sumar:

Nivel salida = P entrada + Ganancia del amplificador

Nivel salida = 30 + 45 = 75 dBm de salida.

EJEMPLO 2. Una antena nos da a su salida una seal de 60 dB(V . Pasa por un amplificador con una ganancia de 55 dB. La seal se distribuye a una comunidad de vecinos, y la atenuacin debida a los distintos elementos en un determinado punto es de 70 dB. Qu nivel de seal tendramos en ese punto? Cuntos voltios habra?.

En este caso habra que calcular que seal tenemos a la salida del amplificador, igual que en el ejemplo 1.

Tenemos:

Nivel a la salida = 60 dB(V + 55 dB = 115 dB(V

Ahora debemos tener en cuenta la atenuacin. Al ser atenuacin, debemos restar las perdidas para obtener el nivel de seal en un punto determinado.

Nivel = 115 dB(V - 70dB = 45 dB(V

Si queremos saber a que tensin corresponde estos 45 dB, debemos aplicar la expresin al revs:

con lo cual V = 178 (V

Banda lateral superior.

Frecuencia

Energa

Banda lateral inferior.

EMBED PBrush

Transmisin de TV por satlite (AB = 27Mhz).

Las seales son moduladas en frecuencia

Las portadoras de audio:

Principal 5,8 - 6,5 - 6,65 MHz. Sonido original

Primera 7,02 MHz. Stereo C. Izquierdo Idioma

Segunda 7,20 MHz. Stereo. C. Derecho Idioma

Tercera 7,38 MHz. Radio

Cuarta. 7,56 MHz. Radio

Quinta. 7,74 MHz. Radio

FSS = Servicio fijo por satlite.

DBS = Servicio de radiodifusin por satlite.

124CENTRO DE FORMACION PADRE PIQUER

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