Modulación y Demodulación AM

Modulador AM

Un modulador AM combina la señal portadora con la señal moduladora para producir la señal AM. Un diagrama típico de un modulador AM incluye:

1. Oscilador: Genera la señal portadora de frecuencia constante.
2. Amplificador de Señal Moduladora: Amplifica la señal de información antes de la modulación.
3. Mezclador: Combina la señal portadora y la señal moduladora para producir la señal modulada en amplitud.

DEMODULACIÓN AM

La demodulación AM (Modulación de Amplitud) es el proceso de extraer la señal de información original de una señal AM modulada. En la transmisión AM, la amplitud de una señal portadora de alta frecuencia se varía en proporción a la señal de información (audio, por ejemplo). La demodulación revierte este proceso, recuperando la señal de información original a partir de la señal modulada.

CARACTERÍSTICAS

• Extracción de la Señal de Información: El propósito principal es recuperar la señal de información original, que puede ser de audio, video, o datos.
• Rectificación: Proceso de convertir las componentes de la señal modulada para hacerla más fácil de filtrar.
• Filtrado: Eliminación de las frecuencias no deseadas para obtener una señal clara y precisa.
• Sincronización: En algunos métodos avanzados, se requiere la sincronización con la señal portadora original para una demodulación precisa.

TIPOS

Detector de Envolvente

El detector de envolvente es el demodulador AM más simple y común. Consiste en un diodo rectificador seguido de un filtro de paso bajo.

• Funcionamiento:

  • Diodo Rectificador: Elimina las componentes negativas de la señal modulada.
  • Filtro de Paso Bajo: Suaviza la señal rectificada, eliminando las frecuencias altas y extrayendo la envolvente, que corresponde a la señal de información original.

• Ventajas:

  • Sencillo y económico.
  • Eficiente para señales con alta relación señal-ruido (SNR).

• Desventajas:

  • No funciona bien con señales de bajo nivel de modulación.
  • Sensible a la distorsión y al ruido.

• Aplicaciones:

  • Radios AM de consumo.
  • Receptores de comunicaciones básicas.

Detector de Producto (Demodulador Sincronizado)

El detector de producto, también conocido como demodulador sincronizado, utiliza un oscilador local para generar una señal que está en fase con la portadora original.

• Funcionamiento:

  • Oscilador Local: Genera una señal de referencia en fase con la portadora.
  • Multiplicador: Mezcla la señal de referencia con la señal AM, eliminando la portadora y recuperando la señal de información.

• Ventajas:

  • Mayor precisión en la demodulación.
  • Menor susceptibilidad al ruido.

• Desventajas:

  • Más complejo y costoso.
  • Requiere sincronización precisa del oscilador local.

• Aplicaciones:

  • Comunicaciones de alta frecuencia.
  • Sistemas de radio digital y televisión.

Detector de Cuadratura

El detector de cuadratura demodula la señal utilizando componentes en cuadratura, lo que implica dividir la señal en dos componentes que están 90 grados desfasadas entre sí.

• Funcionamiento:

  • División de Señal: La señal se divide en dos componentes ortogonales (I y Q).
  • Mezcla y Filtrado: Cada componente se mezcla con una referencia de oscilador en cuadratura y se filtra para extraer la señal de información.

• Ventajas:

  • Eficiente en señales con modulación en fase.
  • Puede manejar modulaciones complejas.

• Desventajas:

  • Alta complejidad.
  • Necesidad de alineación precisa de fase.

• Aplicaciones:

  • Comunicaciones digitales.
  • Receptores de banda ancha.

Demodulador de Costas

El demodulador de Costas utiliza un bucle de seguimiento de fase (PLL) para sincronizarse dinámicamente con la frecuencia de la portadora, permitiendo una demodulación precisa.

• Funcionamiento:

  • Bucle PLL: Alinea la fase de un oscilador local con la fase de la señal portadora.
  • Corrección de Fase: Ajusta continuamente la frecuencia del oscilador local para mantener la sincronización.

• Ventajas:

  • Alta precisión y estabilidad.
  • Excelente rendimiento en presencia de variaciones de frecuencia.

• Desventajas:

  • Complejidad y costo.
  • Requiere calibración y ajuste.

• Aplicaciones:

  • Sistemas de comunicaciones sofisticados.
  • Receptores de señal de banda estrecha.

ETAPAS DE UN DEMODULADOR AM

1. Amplificador de FI (Frecuencia Intermedia) o de RF (Radiofrecuencia):

   • La señal modulada es amplificada inicialmente para aumentar su potencia y facilitar el procesamiento posterior.
   • Amplificadores de FI o de RF: Se utilizan para llevar la señal a niveles manejables antes de la demodulación. Esto asegura que la señal tenga suficiente potencia para una recuperación precisa de la información.

2. Demodulador:

   • Esta etapa es crucial ya que aquí se extrae la señal de información de la señal modulada.
   • Demodulador AM: Utiliza un diodo rectificador seguido de un filtro de paso bajo para eliminar las componentes de alta frecuencia no deseadas. Esto deja la envolvente de la señal, que corresponde a la señal de información original.

3. Amplificador de Banda Base:

   • Después de la demodulación, la señal de información puede necesitar ser amplificada nuevamente.
   • Amplificador de Banda Base: Ajusta la señal a un nivel adecuado para su uso posterior, asegurando que la señal sea lo suficientemente fuerte y clara para su procesamiento o reproducción.

4. Señal de Información (Moduladora):

   • Finalmente, se obtiene la señal de información original que fue modulada sobre la portadora.
   • Esta señal puede ser de audio, datos u otro tipo de información transmitida mediante la modulación de amplitud.

Este proceso ilustra cómo se recupera la señal de información desde una señal AM, utilizando amplificación y demodulación para extraer y acondicionar la señal de manera que pueda ser utilizada eficazmente.

PARÁMETROS TÉCNICOS DE LA COMUNICACIÓN POR MODULACIÓN AM

Frecuencia Portadora:

• Frecuencia específica asignada para la transmisión de la señal.
• Cumplimiento: Las estaciones deben operar dentro de una tolerancia estricta para evitar interferencias con otras estaciones.

Potencia de Transmisión:

• Cantidad de energía que la estación transmite.
• Cumplimiento: Debe mantenerse dentro de los límites especificados para garantizar la cobertura adecuada y evitar interferencias.

Anchura de Banda:

• Rango de frecuencias ocupado por la señal modulada.
• Cumplimiento: Limitado a 10 kHz en AM para evitar interferencias con canales adyacentes.

Modulación y Distorsión:

• Calidad de la señal modulada, incluyendo la profundidad de modulación y la distorsión armónica.
• Cumplimiento: La profundidad de modulación debe ser adecuada para mantener la claridad de la señal.

Radiaciones No Deseadas:

• Emisiones fuera de la frecuencia asignada que pueden causar interferencia.
• Cumplimiento: Deben mantenerse dentro de los límites permitidos para evitar interferencias con otros servicios.

Altura y Ubicación de la Antena:

• Especificaciones de la antena de transmisión, incluyendo altura y ubicación geográfica.
• Cumplimiento: Deben cumplir con las normativas para optimizar la señal y minimizar interferencias.

Estabilidad de la Señal:

• Consistencia de la señal transmitida en términos de frecuencia y potencia.
• Cumplimiento: Debe mantenerse estable para asegurar la calidad de la transmisión.

Separación entre Canales:

• Distancia en frecuencia entre dos estaciones adyacentes en la banda de AM.
• Cumplimiento: Generalmente de 10 kHz para evitar interferencias entre estaciones adyacentes.

Porcentaje de Modulación:

• Relación entre la amplitud de la señal modulada y la amplitud de la señal portadora.
• Cumplimiento: Debe estar dentro de un rango que asegure una transmisión clara sin distorsión.