Etapas de un demodulador de frecuencia analógico
Demodulador FM
Un demodulador FM recupera la señal de información original de una señal portadora modulada en frecuencia, convirtiendo las variaciones de frecuencia en una señal de voltaje proporcional a la señal moduladora original (Moher & Haykin, 2009).
Ilustración 4.9 Diagrama de un demodulador FM
Características
- Detección de Frecuencia: Detecta cambios en la frecuencia de la señal recibida.
- Linealidad: Respuesta lineal a variaciones en la frecuencia de entrada.
- Ancho de Banda: Maneja el ancho de banda de la señal FM.
- Rechazo de Ruido: Minimiza la introducción de ruido adicional y maneja interferencias.
Tipos de Demoduladores FM
Discriminador de Frecuencia
Convierte variaciones de frecuencia en variaciones de amplitud. Proporciona una respuesta lineal y es simple en diseño, común en receptores de radio FM comerciales.
Ilustración 4.10 Discriminador de frecuencia
Detector de Fase con Bucles de Enganche de Fase (PLL)
Utiliza un bucle de enganche de fase para seguir la frecuencia de la señal modulada. Ofrece alta precisión y buen rechazo al ruido, pero es más complejo.
Ilustración 4.11 Detector de Fase con Bucles de enganche de fase (PLL)
Detector de Cruce por Cero
Cuenta los cruces por cero de la señal de entrada para determinar su frecuencia instantánea. Es fácil de implementar pero menos robusto al ruido.
Ilustración 4.12 Detector de Cruce por Cero
Detector de Foster-Seeley
Utiliza un circuito resonante y diodos para demodular la señal FM. Proporciona una respuesta lineal y es relativamente simple.
Ilustración 4.13 Detector de Foster-Seeley
Detector de Ratio
Similar al detector de Foster-Seeley, pero con mejor estabilidad y rechazo a variaciones de amplitud. Proporciona buena respuesta lineal y es robusto contra variaciones de amplitud de la portadora.
Ilustración 4.14 Detector de Ratio
ETAPAS DE UN DEMODULADOR DE FRECUENCIA ANÁLOGO
Ilustración 4.15 Demodulador análogo FM
Un demodulador de frecuencia analógico está diseñado para extraer la señal de información original a partir de una señal portadora modulada en frecuencia. A continuación, se describen las etapas típicas de un demodulador de frecuencia analógico:
Amplificación y Filtrado de Entrada
Descripción: La primera etapa recibe la señal de radiofrecuencia (RF) y la amplifica. También se filtra la señal para eliminar ruido y señales no deseadas.
Características:
- Amplificador de RF: Aumenta la amplitud de la señal recibida para mejorar la relación señal-ruido (SNR).
- Filtro: Pasa banda ajustado a la frecuencia de la portadora para eliminar interferencias fuera de banda.
Limitador
Descripción: La señal amplificada y filtrada pasa a través de un limitador que elimina variaciones de amplitud.
Características:
- Reducción de Ruido: Minimiza el efecto del ruido de amplitud.
- Constancia de Amplitud: Asegura que las variaciones de amplitud no afecten la demodulación de frecuencia.
Convertidor de Frecuencia Intermedia (IF)
Descripción: Convierte la señal de RF a una frecuencia intermedia (IF) más baja para facilitar el procesamiento.
Características:
- Oscilador Local (LO): Genera una frecuencia fija que se mezcla con la señal de RF.
- Mezclador: Produce una señal de IF a partir de la diferencia de frecuencias entre la señal de RF y la LO.
Detector de Frecuencia
Descripción: Esta etapa convierte las variaciones de frecuencia de la señal IF en variaciones de voltaje.
Filtro de Salida y Acondicionamiento de Señal
Descripción: La señal de salida del detector de frecuencia se filtra y se acondiciona para eliminar cualquier componente no deseado y preparar la señal para su uso final.
Características:
- Filtro Pasa Baja: Elimina componentes de alta frecuencia no deseadas.
- Acondicionamiento: Ajusta la señal a niveles adecuados para su posterior procesamiento o reproducción.
PARÁMETROS TÉCNICOS DE LA COMUNICACIÓN POR MODULACIÓN FM
Desviación de Frecuencia
Define la amplitud máxima de variación de frecuencia de la señal portadora en respuesta a la señal moduladora. Es crucial para determinar la capacidad de la señal FM para resistir el ruido.
Índice de Modulación
Es un parámetro adimensional que indica la profundidad de la modulación. Un índice de modulación más alto implica una mayor desviación de la frecuencia de la portadora, lo cual puede mejorar la calidad de la señal pero también requiere un mayor ancho de banda.
Ancho de Banda de Carson
Proporciona una estimación del ancho de banda requerido para transmitir una señal FM con un nivel aceptable de interferencia y ruido. La fórmula de Carson es una aproximación que toma en cuenta las frecuencias laterales significativas.
Sensibilidad del Modulador
Es una medida de cuánta desviación de frecuencia se produce por unidad de amplitud de la señal moduladora. Es importante para el diseño del modulador y la configuración de la desviación de frecuencia deseada (Taub & Schilling, 2014).
Relación Señal a Ruido (SNR)
Un parámetro que mide la claridad de la señal recibida en presencia de ruido. En FM, el SNR es mejorado en comparación con la modulación AM debido a la supresión de variaciones de amplitud no deseadas (Taub & Schilling, 2014).
Energía de la Portadora
La potencia de la señal portadora sin modulación. Es una medida de la energía de la señal transmitida en ausencia de modulación (Taub & Schilling, 2014).
Ancho de Banda Real
El ancho de banda práctico que una señal FM ocupará en el espectro. Puede ser mayor que el ancho de banda calculado por la regla de Carson debido a componentes de frecuencia adicionales en la señal modulada (Taub & Schilling, 2014).
Potencia de Transmisión
La potencia total de la señal transmitida, que incluye tanto la portadora como las frecuencias laterales generadas por la modulación. Este parámetro es crucial para determinar el alcance y la efectividad del sistema de transmisión (Taub & Schilling, 2014).
PARÁMETROS TÉCNICOS DE LA COMUNICACIÓN POR DEMODULACIÓN FM
Desviación de Frecuencia
Define la amplitud máxima de variación de frecuencia de la señal portadora en respuesta a la señal moduladora. Es crucial para determinar la capacidad de la señal FM para resistir el ruido.
Sensibilidad del Demodulador
La capacidad del demodulador para convertir cambios en la frecuencia de la señal de entrada en cambios en la amplitud de la señal de salida.
Respuesta de Frecuencia
La capacidad del demodulador para seguir las variaciones de frecuencia de la señal de entrada.
Relación Señal a Ruido (SNR)
Un parámetro que mide la claridad de la señal recibida en presencia de ruido. En FM, el SNR es mejorado en comparación con la modulación AM debido a la supresión de variaciones de amplitud no deseadas (Taub & Schilling, 2014).
Distorsión de Fase
La diferencia entre la fase de la señal demodulada y la señal moduladora original.
Ancho de Banda del Demodulador
El ancho de banda que el demodulador puede procesar sin distorsión significativa.
Factor de Ruido del Demodulador
La degradación del SNR debido al demodulador (Taub & Schilling, 2014).
Linealidad del Demodulador
La capacidad del demodulador para mantener una relación lineal entre la frecuencia de entrada y la amplitud de salida (Taub & Schilling, 2014).
Tiempo de Respuesta
El tiempo que tarda el demodulador en responder a un cambio en la frecuencia de la señal de entrada (Taub & Schilling, 2014).